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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Bewirken einer Flusssteuerung von Rahmen-basierten Datenkommunikationsdaten über ein
synchrones digitales Netzwerk, und insbesondere, jedoch nicht ausschließlich auf
die Steuerung der Flussrate von Rahmen-basierten IEEE 802.3-Datenkommunikations-Daten über ein
Synchrondigitalhierarchie-Netzwerk.
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Hintergrund
der Erfindung
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In
der anhängigen
Patentanmeldung des Anmelders mit dem Titel „Frame Based Data Transmission
Over Synchronous Digital Hierarchy Netzwork" ist ein Verfahren zur Übertragung
von Rahmen-basierten Daten über
ein synchrones digitales Netzwerk beschrieben, wie z. B. über das
Synchrondigitalhierarchie- (SDH-) Netzwerk oder das US-Pendant „SONET"-Netzwerk. Das oben
erwähnte,
von dem Anmelder offenbarte System kann eine OSI-Schicht-2-Vermittlungsfunktionalität bereitstellen
(die bisher lediglich in bekannten lokalen Netzwerken verfügbar war),
die über
einen biografischen Überdeckungsbereich
erstreckt wurde, von dem bisher angenommen wurde, dass er nur von
einem bekannten Weitverkehrsnetzwerk bereitgestellt werden könnte.
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Bei
der Verwendung von Rahmen-basierten Daten von Datenkommunikationen,
die durch ihren eigenen Satz von Datenraten- und Steuerdaten-Merkmalen
gekennzeichnet sind, und der Einführung derartiger Rahmen-basierter
Daten in üblichen synchronen
digitalen Netzwerken besteht ein Problem darin, dass die Rahmen-basierten
Datenkommunikations-Datenraten nicht gut an übliche Telekommunikations-Datenraten
angepasst sind, beispielsweise an die E1-, E3-, T1- und STM-1-Datenraten.
Diese genormte Telekommunikationsschnittstellen werden von der Datenkommunikationsindustrie verwendet,
um Weitverkehrs netzwerke zu schaffen, die durch Punkt-zu-Punkt-Verbindungsstrecken
gebildet sind. Dies ist jedoch für
Datenkommunikations-Diensteanbieter unzweckmäßig, weil die Datenkommunikationsprotokolle
unter Verwendung eines vollständig
verschiedenen Satzes von Schnittstellen und Protokollen entwickelt
wurden, beispielsweise Systeme mit Vielfachzugriff mit Leitungsüberwachung
und Kollisionsdetektion (CSMA/CD-) Systeme, die der IEEE-Norm 802.3
unterworfen sind, wie z. B. Ethernet, das in 10 Megabits, 100 Megabits
und 1 Gigabit/s-Versionen
verfügbar
ist. Übliche
Datenkommunikationsprotokolle sind nicht sehr gut an übliche Telekommunikationsschnittstellen
angepasst, und zwar aufgrund einer fehlenden Übereinstimmung der Datenraten
und Technologien zwischen üblichen Datenkommunikationen
und üblichen
Telekommunikationen.
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Es
wurden bereits viele Versuche gemacht, Rahmen-basierte Daten über Telekommunikationsnetze
zu übertragen,
und diese sind kurz in der oben erwähnten anhängigen Patentanmeldung des
Anmelders zusammengefasst. Die bekannten Schemas leiden jedoch an
verschiedenen Nachteilen, wie z. B. bei manchen Schemas in einem
erheblichen Paketisierungs-Kopffeld-Zusatzaufwand, der bis zu 20%
einer SDH-Paket-Nutzinformation bilden kann.
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Das
US-Patent 5 581 566 beschreibt ein System zur Übertragung von Hochleistungs-Parallelschnittstellen-
(HIPPI-) Daten über
ein SONET/SDH-Netzwerk.
Die Flusssteuerung wird unter Verwendung von „BEREIT"-Signalen und eines Kredit-basierten
Mechanismus derart realisiert, dass die empfangende HIPPI-Überleiteinrichtung die Kapazität hat, Datenbursts
von der sendenden HIPPI-Überleiteinrichtung
zu empfangen. Das US-Patent 5 673 254 beschreibt Verbesserungen
für das
Ethernet, bei denen Phantompakete zu einem Eingangsport gesandt
werden, um den Fluss von Datenpaketen von diesem Eingangsport zu
steuern, wenn ein Zielport belegt ist.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Ein
Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung der
hohen Datenrate, der hohen Zuverlässigkeit und der Funktionalität, die bei üblichen
lokalen Netzwerken verfügbar
ist, über
ein Weitverkehrsnetzwerk, das ein eine hohe Kapazität aufweisendes
synchrones Langstrecken-Digitalnetzwerk umfasst.
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Ein
weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung
von angepassten Datenraten zwischen üblichen Datenkommunikationssystemen
und üblichen
Telekommunikationssystemen in einer wirkungsvollen Weise.
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Ein
weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, sicherzustellen,
dass von einer Rahmen-basierten Datenkanal-Schnittstelle an ein
synchrones digitales Netzwerk ausgesandte Daten nicht verloren gehen
und in zuverlässiger
und effizienter Weise in ein System von virtuellen Containern eingefügt werden.
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Ein
weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, sicherzustellen,
dass Information in zuverlässiger
und wirkungsvoller Weise von einem synchronen digitalen Netzwerk
zur Lieferung an eine Rahmen-basierte Datenkanal-Schnittstelle empfangen
werden.
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Ein
weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaltung
eines Sendeempfängers und
eines Verfahrens zum Betrieb eines Sendeempfängers zum Sicherstellen von
zuverlässigen
und effizienten Raten zum Transport von Daten zwischen einem synchronen
digitalen Netzwerk und einer örtlichen
Rahmen-basierten
Datenkanal-Schnittstelle und umgekehrt.
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Gemäß einem
Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur
Steuerung des Flusses von Rahmen-basierten Daten, die von einer örtlichen
Rahmen-basierten Datenkanal-Schnittstelle 103 ausgesandt
werden, zur Übertragung über ein synchrones
digitales Netzwerk (102) geschaffen, das die folgenden
Schritte umfasst:
Empfangen der von der örtlichen Rahmen-basierten Datenkanal-Schnittstelle (103)
ausgesandten Rahmen-basierten Daten mit einer ersten Rate;
Konfigurieren
eines Puffers (411) zum Empfang der Rahmen-basierten Daten;
Vorgeben
eines Datenmengen-Schwellenwertes für den Puffer (411); Überwachen
der Menge an Daten, die empfangen wurde, bezüglich des Schwellenwertes;
dadurch
gekennzeichnet, dass:
in Abhängigkeit von dem Schritt der Überwachung ein
Pausenrahmen erzeugt wird, wobei der Pausenrahmen konfigurierbar
ist, um die erste Übertragungsrate
von der örtlichen
Rahmen-basierten Datenkanal-Schnittstelle 103 an eine zweite
Rate anzupassen, die niedriger als die erste Rate ist.
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Vorzugsweise
werden die Daten direkt von einem lokalen Ethernet-Netzwerk empfangen.
In einer ersten bevorzugten Ausführungsform
umfasst das Netzwerk ein Synchrondigitalhierarchie- (SDH-) Netzwerk,
beispielsweise ein SONET-Netzwerk
gemäß der ITU-T-Empfehlung
G.707. In zweckmäßiger Weise
kann der Schritt des Empfangs der Rahmen-basierten Daten den Empfang
eines oder mehrerer Rahmendaten umfassen, die von einer Lokalnetz-Vermittlung
erzeugt werden. Vorzugsweise umfasst der Puffer Datenspeicherplätze, die
konfigurierbar sind, um zumindest einen Datenrahmen zu speichern.
Vorzugsweise hat der Puffer eine Speicherkapazität, die gleich einer Anzahl
von eine maximale Länge
aufweisenden Ethernet-Rahmen hat, wobei die Anzahl von dem Satz
auswählbar
ist, der 4 und 6 umfasst. Vorzugsweise ist der Puffer als eine Warteschlange
konfiguriert, bei dem die als Erstes eingeleiteten Daten als Erstes
ausgelesen werden (FIFO). Vorzugsweise ist der Puffer als ein Umlaufpuffer
konfiguriert. Vorzugsweise umfasst der Schritt der Überwachung
der Menge der ausgesandten Rahmen-basierten Daten, die empfangen
wurden, die Feststellung, ob diese Menge kleiner als der Schwellenwert ist.
Vorzugsweise wird das Signal erzeugt und an die lokale Schnittstelle
gesandt, wenn die Menge der empfangenen Rahmen-basierten Daten nicht
kleiner als der Schwellenwert ist. Wenn die Menge der empfangenen
Rahmen-basierten Daten nicht kleiner als der Schwellenwert ist,
so kann eine Entscheidung zur Erzeugung des Signals möglicherweise
unmittelbar gemacht werden. Wenn die Menge an Rahmen-basierten Daten
nicht kleiner als der Schwellenwert ist, so wird das Signal an die
lokale Schnittstelle ausgesandt, sobald ein anderer derzeit an die
lokale Schnittstelle ausgesandter Rahmen abgeschlossen ist. Vorzugsweise
umfasst das Signal einen Pausenrahmen, der ein vorgegebenes Zeitintervall
zur Sperrung weiterer Aussendungen von der lokalen Rahmen-basierten Datenkanal-Schnittstelle
festlegt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Puffer
oberhalb des Schwellenwertes eine Menge an Datenspeicherkapazität, die gleich
der Größe von zwei
eine maximale Länge
aufweisenden Ethernet-Rahmen ist.
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Gemäß einem
zweiten Gesichtspunkt der Erfindung wird ein Verfahren zur Steuerung
des Flusses von Rahmen-basierten Daten, die von einem synchronen
digitalen Netzwerk (102) empfangen werden, zu einer Rahmen-basierten
Datenkanal-Schnittstelle (103) geschaffen, das die folgenden Schritt
umfasst:
Empfang der Rahmen-basierten Daten, die mit einer ersten
Rate ausgesandt werden;
Konfigurieren eines Puffers (411)
zum Empfang der Rahmen-basierten Daten;
Vorgeben eines Datenmengen-Schwellenwertes
für den
Puffer (414);
Überwachen
einer Menge der empfangenen Rahmen-basierten Daten bezüglich des
Schwellenwertes;
dadurch gekennzeichnet, dass:
in Abhängigkeit
von dem Schritt der Überwachung der
Menge der empfangenen Daten ein Pausenrahmen erzeugt wird, wobei
der Pausenrahmen konfigurierbar ist, um die erste Übertragungsrate
der Rahmen-basierten Daten über
das synchrone digitale Netzwerk 102 an eine zweite Rate
anzupassen, die niedriger als die erste Rate ist.
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Gemäß einem
dritten Gesichtspunkt der Erfindung wird eine Vorrichtung geschaffen,
die zur Steuerung des Flusses der Rahmen-basierten Daten konfigurierbar
ist, die von einer lokalen Rahmen-basierten Datenkanal-Schnittstelle
(103) zur Übertragung über ein
synchrones digitales Netzwerk (102) ausgesandt werden,
mit:
Einrichtungen zum Empfang der Rahmen-basierten Daten,
die von der örtlichen
Rahmen-basierten Datenkanal-Schnittstelle mit einer ersten Rate
ausgesandt werden;
Puffereinrichtungen (414), die
zum Empfang der Rahmen-basierten Daten konfigurierbar sind;
Einrichtungen
(416), die zur Vorgabe eines Datenmengen-Schwellenwertes
für die
Puffereinrichtungen konfiguriert sind;
Einrichtungen (416)
zur Überwachung
einer Menge der Daten, die empfangen wurden, bezüglich des Schwellenwertes;
dadurch
gekennzeichnet, dass die Vorrichtung Folgendes umfasst:
eine
Einrichtung (416), die auf die Überwachungseinrichtungen anspricht,
wobei die genannte ansprechende Einrichtung so konfigurierbar ist,
dass sie die Aussendung eines Pausenrahmens bewirkt, um die erste Übertragungsrate
der lokalen Rahmen-basierten Datenkanal-Schnittstelle an eine zweite
Rate anzupassen, die kleiner als die erste Rate ist.
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Vorzugsweise
umfasst die Einrichtung zum Empfang der Rahmen-basierten Daten eine
Einrichtung zum Empfang einer oder mehrerer Pausenrahmen, die von
einer lokalen Netzwerk-Vermittlung erzeugt werden. Vorzugsweise
umfasst der Puffer Datenspeicherplätze, die so konfigurierbar
sind, dass sie zumindest einen Datenrahmen speichern. Vorzugsweise
umfasst die Puffereinrichtung eine Größe, die gleich einer Anzahl
von eine maximale Länge
aufweisenden Ethernet-Rahmen ist, wobei die Anzahl aus dem Satz
auswählbar
ist, der 4 und 6 umfasst. Vorzugsweise ist die Puffereinrichtung
als eine Warteschlange konfiguriert, bei der die als Erstes eingegebenen
Daten als Erste ausgelesen werden (FIFO).
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Vorzugsweise
ist die Puffereinrichtung als ein Umlaufpuffer konfiguriert. In
zweckmäßiger Weise
umfassen die Einrichtungen zur Überwachung
einer Menge der ausgesandten Rahmen-basierten Daten, die empfangen
werden, Einrichtungen zur Feststellung, ob die Menge der empfangenen
Daten kleiner als der Schwellenwert ist.
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Vorzugsweise
ist die Überwachungseinrichtung
so konfiguriert, dass sie ein Signal an die genannte ansprechende
Einrichtung erzeugt, wenn die Menge der empfangenen Rahmen-basierten
Daten nicht kleiner als der Schwellenwert ist. Vorzugsweise ist
die genannte ansprechende Einrichtung bei Empfang eines Signals
von der Überwachungseinrichtung
so konfiguriert, dass sie ein Pausensignal aussendet. Bei einer
bevorzugten Ausführungsform
ist die genannte ansprechende Einrichtung bei Empfang eines Signals
von der Überwachungseinrichtung
so konfiguriert, dass sie einen Pausenrahmen aussendet, nachdem
eine aktuelle Übertragung
eines anderen Rahmens an die lokale Schnittstelle abgeschlossen
ist. Vorzugsweise ist die genannte ansprechende Einrichtung so konfiguriert,
dass sie einen Pausenrahmen erzeugt, der ein vorgegebenes Zeitintervall zur
Sperrung weiterer Übertragungen
von der lokalen Rahmen-basierten
Datenkanal-Schnittstelle erzeugt. In geeigneter Weise ist die für die Vorherbestimmung des
Datenmengen-Schwellenwertes für
die Puffereinrichtung konfigurierte Einrichtung so konfiguriert, dass
der Schwellenwert so eingestellt ist, dass er angibt, wenn lediglich
eine Menge der Datenspeicherkapazität, die gleich der Größe von zwei
eine maximale Länge
aufweisenden Ethernet-Rahmen ist, zum Speichern von Daten verfügbar bleibt.
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Gemäß einem
vierten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung
geschaffen, die zur Steuerung des Flusses von Rahmen-basierten Daten,
die von einem synchronen digitalen Netz (102) empfangen
werden, zu einer Rahmen-basierten Datenkanal-Schnittstelle (103)
konfigurierbar ist, mit:
Einrichtungen zum Empfang der Rahmen-basierten Daten,
die mit einer ersten Rate ausgesandt werden;
Puffereinrichtungen
(414), die zum Empfang der Rahmen-basierten Daten konfigurierbar
sind;
Einrichtungen (416) zur Vorgabe eines Datenmengen-Schwellenwertes
für die
Puffereinrichtungen;
Einrichtungen (416) zur Überwachung
einer Menge der empfangenen Rahmen-basierten Daten bezüglich des
Schwellenwertes; und
dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung
Folgendes umfasst:
eine Einrichtung (416), die auf
die Überwachungseinrichtung
anspricht, wobei die ansprechende Einrichtung so konfigurierbar
ist, dass sie die Aussendung eines Pausenrahmens bewirkt, um die
erste Rate der Aussendung der Rahmen-basierten Daten über das synchrone digitale
Netzwerk auf eine zweite Rate anzupassen, die niedriger als die
erste Rate ist.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Für ein besseres
Verständnis
der Erfindung, und um zu zeigen, wie diese ausgeführt werden kann,
werden nunmehr lediglich als Beispiel spezielle Ausführungsformen,
Verfahren und Prozesse gemäß der vorliegenden
Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben,
in denen:
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1 schematisch Elemente einer
ersten Ausführungsform
eines Datennetzwerkes zeigt, das einen Rahmen-basierten Datenkanal über einen
synchronen Datenkanal überträgt;
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2 schematisch einen Rahmen-basierten Datenkanal-Port-Bestandteil
eines synchronen digitalen Multiplexers gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt, der eine Flusssteuereinrichtung
umfasst, die konfigurierbar ist, um die Rate der Übertragung
der Daten von sowohl einer lokalen IEEE 802.3-Vermittlung als auch einer
oder mehreren entfernt angeordneten IEEE 802.3-Vermittlungen anzupassen;
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3 Verarbeitungsschritte
der höheren Ebene
zeigt, die von der Flusssteuereinrichtung nach 2 ausgeführt werden;
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4 schematisch ein Blockschaltbild
der Hauptbestandteile der Flusssteuereinrichtung und der SDH/SONET-Nutzinformations-Umsetzungseinrichtung
zeigt, die in 2 gezeigt
ist, wobei die Flusssteuereinrichtung ein Paar von Puffern A und
B umfasst;
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5 eine Vorrichtung der in 4 angegebenen Art zeigt,
die sich jedoch an einem entfernten Ende der in 4 angegebenen Verbindungsstrecke befindet
und die Schnittstelle zu einer entfernt angeordneten IEEE 802.3-Vermittlung bildet;
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6 Einzelheiten der Verarbeitungsschritte angibt,
die von der lokalen Ratensteuereinheit ausgeführt werden, die in 3 gezeigt ist;
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7 Verarbeitungsschritte
zeigt, die von der Ratensteuereinrichtung nach 3 ausgeführt werden, die so konfiguriert
ist, dass sie eine Ratensteuerung einer entfernt angeordneten Ethernet-Vermittlung
bewirkt;
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8 Einzelheiten von Verarbeitungsschritten
zeigt, die von einer IEEE 802.3-Vermittlung der in den 4 und 5 angegebenen Art ausgeführt werden,
wobei die Verarbeitung in Abhängigkeit
vom Empfang von Datenrahmen von einer Ratensteuereinrichtung der
in den 4 und 5 angegebenen Art erfolgt;
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9 schematisch einen Teil
eines Pausenrahmens der Art zeigt, wie er von einer Ratensteuereinrichtung
der in den 2–8 gezeigten Art abgegeben
wird, wobei der Teil ein Pausen-Zeitintervall angibt;
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10 schematisch eine erste
Ausführungsform
eines der Puffer A-D zeigt, die in der Flusssteuereinrichtung nach
den 4 oder 5 konfiguriert sind; 11 gemäß der vorliegenden Erfindung
eine beste Ausführungsform
der Konfiguration für
irgendeinen der Puffer A-D in den 4 und 5 zeigt.
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Ausführliche
Beschreibung der besten Ausführungsform
zur Ausführung
der Erfindung
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Es
wird nunmehr in Form eines Beispiels die beste Ausführungsform
beschrieben, die derzeit von den Erfindern zur Durchführung der
Erfindung in Betracht gezogen wird. In der folgenden Beschreibung sind
vielfältige
spezifische Einzelheiten angegeben, um ein gründliches Verständnis der
vorliegenden Erfindung zu vermitteln. Es ist jedoch für den Fachmann
ersichtlich, dass die vorliegende Erfindung ohne Beschränkung auf
diese speziellen Einzelheiten ausgeführt werden kann. In anderen
Fällen
wurden gut bekannte Verfahren und Strukturen nicht im Einzelnen
beschrieben, um die vorliegende Erfindung nicht unnötig zu verdecken.
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In
dem OSI 7-Schicht-Bezugsmodell ist die Schicht 2 normalerweise als
die Datenverbindungsstrecken-Schicht bekannt, die unmittelbar oberhalb der
physikalischen Schicht (Schicht 1) und unmittelbar unterhalb der
Netzwerk-Schicht (Schicht 3) liegt. Jede der Schichten 1–3 umfasst
den Austausch von Dateneinheiten, die jeweils Bits, Rahmen und Pakete sind.
Damit umfasst die Datenverbindungsschicht, die für die vorliegende Anmeldung
von Bedeutung ist, den Austausch von Datenrahmen. Eine Hauptaufgabe
der Datenverbindungsschicht besteht darin, dass sie eine Übertragungs-Roheinrichtung
annimmt und sie in eine Leitung umwandelt, die der darüberliegenden
Netzwerk-Schicht als frei von nicht festgestellten Übertragungsfehlern
erscheint. Die vorstehende Aufgabe wird dadurch ausgeführt, dass
der Sender der Daten die Eingangsraten in Datenrahmen aufteilt,
die typischerweise einige hundert oder tausend Bytes umfassen. Nach
der Aufteilung der Eingangsdaten muss ein Sender den Rahmen sequenziell
aussenden. Weiterhin haben die Rahmen in einem bestimmten System
eine obere maximale Grenze hinsichtlich ihrer Größe, doch können unterschiedliche Rahmen im
Allgemeinen unterschiedliche Größen aufweisen. Weil
die physikalische Schicht lediglich eine Kette von Bits annimmt
und aussendet, ohne die Bedeutung oder die Struktur zu betrachten,
ist es Aufgabe der Datenverbindungsschicht, Rahmenbegrenzungen zu
schaffen und zu unterscheiden. Die Ausdrücke Bits, Rahmen und Pakete,
die hier verwendet werden, sollen bezüglich der vorstehenden Definitionen
interpretiert werden.
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In
der 1 sind schematische
Elemente einer ersten Ausführungsform
eines vereinfachten Datennetzwerkes gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt.
Es wird ein Rahmen-basiertes Kommunikationssystem, das über ein
synchrones digitales Netzwerk übertragen
wird, durch die in 1 gezeigte Anordnung
gebildet. In dieser Beschreibung werden die Ausdrücke synchrones
Netzwerk und synchrones digitales Netzwerk dazu verwendet, um auf
eine synchrone Zeitmultiplex-Transportschicht
in der LSI-Schicht 1 Bezug zu nehmen. Übliche Beispiele derartiger
Netzwerke schließen
die Synchrondigitalhierarchie (SDH) der ITU-T-Empfehlung G70.X ein, die synchrone
optische Netzwerksysteme (SONET) beinhaltet, die in den ITU-T-Empfehlungen
G709 und verwandten Empfehlungen festgelegt sind. Die Datennetzwerk-Elemente
in dem gezeigten Beispiel umfassen erste und zweite synchrone digitale
Endgeräte-Multiplexer 100, 101,
die miteinander über eine
geeignete Kommunikationsverbindungsstrecke 102 verbunden
sind, wie z. B. über
eine Lichtleitfaser-Kommunikationsverbindungsstrecke. Für die Zwecke
der vorliegenden Erfindung können
die Geräte 100, 101 alternativ
als Umsetzungs- oder
Abbildungseinheiten bezeichnet werden. Die Kommunikationsverbindungsstrecke 102 kann
eine SDH-Kommunikationsverbindungsstrecke umfassen, die einen oder
mehrere SDH-Kanäle
umfasst. Die SDH-Verbindungsstrecke 102 ist schematisch
so gezeigt, als ob sie zwei getrennte Kanäle umfasst, doch kann sie in der
Praxis einen einzigen bidirektionalen Kommunikationskanal oder eine
Anzahl hiervon umfassen. Mit der Umsetzungseinheit 100 ist
eine erste Verbindungsstrecke zur Bereitstellung von Kommunikationen
mit einer Vermittlung 103 verbunden und steht mit dieser
in Kommunikation, und mit der Umsetzungseinheit 101 ist
eine zweite Verbindungsstrecke zur Bereitstellung einer Kommunikation
mit der Vermittlung 104 verbunden und kommuniziert mit
dieser. Die Vermittlungen 103 und 104 können jeweils
eine IEEE 802.3-Vermittlung (wie z. B. eine Ethernet-Vermittlung) umfassen,
und die Schalter sind jeweils mit verschiedenen Geräten über ein
lokales IEEE 802.3-Netzwerk verbunden, unter Einschluss von Computergeräten, wie
z. B. den Geräten 105 bzw. 106.
Die Ethernet-Vermittlungen 103 und 104 können jeweils
typischerweise eine Anzahl von Ethernet-Ports oder Anschlüsse, wie
z. B. die Ports 107 und 108 umfassen, die der
Vermittlung 103 zugeordnet sind. Somit steht bei dem dargestellten
Beispiel das Gerät 105 mit
dem Port 107 über
die Kommunikationsverbindungsstrecke 109 in Verbindung.
Jedes der ersten und zweiten Computergeräte 105, 106, jede
der ersten und zweiten Ethernet-Vermittlungen 103, 104 und
jede ersten und zweiten Umsetzungseinheiten 100, 101 bilden
eine Rahmen-basierte Datenkanal-Schnittstelle. Somit übertragen
in dem gezeigten Beispiel die ersten und zweiten Computergeräte 105 und 106 Rahmen-basierte
Daten miteinander über
die Ethernet-Vermittlungen 103 und 104 und über die
SDH-Kommunikationsverbindungsstrecke 102. Die Kommunikation
zwischen den Multiplexern 100, 101 erfolgt über ein
synchrones digitales Netzwerk-Protokoll,
beispielsweise das SDH-Protokoll, oder über ein synchrones optisches
Netzwerkprotokoll (SONET), wie es in der ITU-T-Empfehlung G.709 und
verwandten Empfehlungen spezifiziert ist. Die Kommunikation zwischen
den Geräten 105 und 106 und
den jeweiligen Ethernet-Vermittlungen 103, 104 erfolgt über ein übliches
Datenrahmen-basiertes Datenkommunikationsprotokoll, wie z. B. das
CSMA/CD-Protokoll (Vielfachzugriff mit Leitungsüberwachung und Kollisionsdetektion),
oder irgendein anderes Protokoll, das der IEEE-Norm 802.3 unterliegt. Die
Multiplexer 100, 101 können jeweils so betrachtet werden,
als ob sie eine Nutzinformations-Umsetzungsfunktion, die zur Umsetzung
von Rahmen-basierten
Ethernet-Daten in eine oder mehrere verkettete virtuelle SDH-Container
(VC's) konfiguriert
ist, und eine Ratenmodifikationsfunktion umfassen, um eine Flusssteuerung
der Rahmen-basierten Daten, die von einer Ethernet-Vermittlung 103, 104 ausgesandt
werden, über
das synchrone digitale Netzwerk 102 zu bewirken. Einzelheiten
hinsichtlich der Nutzinformations-Umsetzungsfunktion sind in der
anhängigen
Anmeldung des gleichen Anmelders mit dem Titel „Payload Mapping in Synchronous
Networks" angegeben,
so dass diese Funktion hier nicht weiter beschrieben wird. Die Umwandlung
der Übertragungsraten
von SDH-Rahmen entlang
der Kommunikationsverbindungsstrecke 102 und der Ethernet-Datenrahmen, die
zwischen einem Multiplexer 101 und einer Ethernet-Vermittlung 104 oder
zwischen einer Ethernet-Vermittlung 104 und der Kommunikationsverbindungsstrecke 102 übertragen
werden, wird von dem Multiplexer 101 bereitgestellt. Von
der Umsetzungseinrichtung 101 empfangene Rahmen können von
einer Vielzahl von Quellen abgeleitet sein. In dem vereinfachten
in 1 gezeigten Beispiel
können
Rahmen an die Umsetzungseinrichtung 101 von der Vermittlung 104 und
von dem System geliefert werden, das die Vermittlung 103,
die Umsetzungseinrichtung 100 und die Verbindungsstrecke 102 umfasst.
In ähnlicher
Weise ergibt der Multiplexer 100 eine Flusssteuerung zwischen
entlang der Verbindungsstrecke 102 von einer Datenquelle übertragenen
SDH-Rahmendaten und Ethernet-Rahmendaten, die der Vermittlungs-Datenquelle 103 zugeordnet
sind. Gemäß der vorliegenden
Erfindung erfordert die Rahmenratenmodifikation die Verwendung eines
elektronischen Speichers, um einen Verlust irgendwelcher Datenrahmen
zu verhindern, die von einem vorgegebenen Multiplexer 100, 101 verarbeitet werden.
Wenn somit beispielsweise die Ethernet-Vermittlung 103 Ethernet-Datenrahmen
an den Multiplexer 100 mit einer höheren Rate aussendet, als der,
mit der der Multiplexer 100 Datenrahmen in virtuelle Container
zur Übertragung
entlang der Verbindungsstrecke 102 umsetzen kann, so besteht
eine Gefahr, dass irgendein zugeteilter Speicher in einer Ratenanpassungseinrichtung,
die beispielsweise auf einem ASIC-Chip konfiguriert ist, derzeit
gefüllt
sein kann, mit dem sich daraus ergebenden Verlust an Ethernet-Datenrahmen.
Die vorliegende Erfindung ergibt eine Einrichtung und Vorrichtung
zur Verhinderung derartiger Verluste von Datenrahmen.
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Allgemeiner
gesagt ergibt die vorliegende Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung
das bzw. die sicherstellt, dass eine Flusssteuerung während der
Umwandlung der Datenrahmen nach der IEEE-Norm 802.3 in Bitströme bereitgestellt
wird, die für
die Übertragung
in virtuellen Containern über
ein synchrones digitales Netzwerk geeignet sind.
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Nachfolgend
werden spezielle Verfahren und Ausführungsformen unter Einschluss
der von den Erfindern als derzeit beste Ausführungsform angesehenen Ausführungsform
unter Bezugnahme auf ein Synchrondigitalhierarchie-Telekommunikationssystem
gemäß der ITU-Empfehlung
G.709 und ein Rahmen-basiertes
Datenträgersystem
nach der IEEE-Norm 802.3 beschrieben, für die ein repräsentatives
Beispiel das Ethernet-System ist. Die allgemeinen Prinzipien, Verfahren
und Vorrichtungen gemäß der vorliegenden
Erfindung umfassen jedoch auch synchrone digitale Netzwerke allgemein
und OSI-Schicht 2-Rahmen-basierte Datenträgersysteme allgemein und sollten
nicht als auf spezielle Beispiele der Synchrondigitalhierarchie
oder von Ethernet-Netzwerken beschränkt betrachtet werden.
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In 2 sind schematisch die Komponenten einer
synchronen digitalen Multiplexereinheit 100 gezeigt, die
einen Port oder Anschluss umfassen, der für eine Verbindung mit einer
Ethernet-Vermittlung geeignet ist. Die in 2 gezeigte Konfiguration kann so betrachtet
werden, als ob sie eine Internet-Anschlusskarte ist, die in dem
Synchrondigitalhierarchie-Multiplexer (oder einem SONET-Multiplexer) 100 nach 1 enthalten ist. Bei Betrachtung
in diesem letzteren Zusammenhang kann der Multiplexer so betrachtet
werden, als ob er eine Anzahl von Teilbündel-Schnittstellen für Telekommunikationskanäle aufweist,
beispielsweise E1, T1, E3, T3, STM-1, und außerdem eine Schnittstelle für Rahmen-basierte
Datensystem, wie z. B. das Ethernet. Die in 1 gezeigten synchronen digitalen Multiplexer 100 und 101 umfassen
jeweils die in 2 gezeigten
Komponenten. Eine Ethernet-Vermittlung
kann elektrisch mit dem Ethernet-Port 201 über eine
bidirektionale Kommunikationsverbindungsstrecke verbunden sein.
Der Ethernet-Port 201 steht über eine bidirektionale Kommunikationsverbindungsstrecke 202 mit
Flusssteuereinrichtungen 203 in Kommunikation. Die Flusssteuereinrichtung 203 ist
so konfiguriert, dass sie die Rate der Übertragung von Rahmen-basierten
Daten von einer Ethernet-Vermittlung zur synchronen digitalen Verbindungsstrecke 102 beeinflusst.
Die Flusssteuereinrichtung 203 ist gemäß der vorliegende Erfindung
so konfiguriert, dass sie sowohl die Rate der Übertragung von einer örtlichen
oder lokalen Ethernet-Vermittlung als auch die Rate des Empfangs
von Aussendungen von einem oder mehreren entfernt angeordneten Ethernet-Vermittlungen
steuert. Die Flusssteuereinrichtung 203 ist über die
bidirektionale Kommunikationsverbindungsstrecke 204 so
konfigurierbar, dass sie mit der SDH/SONET-Nutzinformations-Umsetzungseinrichtung 205 kommuniziert.
Die Nutzinformations-Umsetzungseinrichtung 205 ist
so konfiguriert, dass sie mit dem SDH-Verbindungsstrecken-Port 207 über eine
bidirektionale Kommunikations verbindungsstrecke 206 kommuniziert.
Der SDH-Verbindungsstrecken-Port 207 kommuniziert mit einer
bidirektionalen Kommunikationsverbindungsstrecke 102. Bei
der bevorzugten Ausführungsform
umfasst die Kommunikationsverbindungsstrecke 102 eine Synchrondigitalhierarchie-Verbindungsstrecke
des in 1 gezeigten Typs.
Die Nutzinformations-Umsetzungseinrichtung 205 ist so konfiguriert,
dass sie die Anfangs- und Endbegrenzungen jedes Ethernet-Datenrahmens
identifiziert, der von der Flusssteuereinrichtung 203 empfangen
wird, wobei der Ethernet-Rahmen in virtuellen Containern zum Transport über die
Verbindungsstrecke 102 angeordnet wird, und die Einrichtung 205 ist
in gleicher Weise so konfiguriert, dass sie Paketdatenrahmen aus
synchronen Bitströmen
extrahiert, die von dem SDH-Verbindungsstrecken-Port 207 empfangen
werden. Somit hängt
die exakte Art der Verarbeitung, die von den Einheiten 203 und 205 ausgeführt wird,
in gewissem Ausmaß davon
ab, ob die Daten von einer synchronen digitalen Kommunikationsverbindungsstrecke 102 oder
von einer örtlichen
Ethernet-Vermittlung empfangen werden, die mit dem Ethernet-Port 201 verbunden
ist. Der synchrone digitale Multiplexer 101 ist für eine Einfügung in
vieler Arten von Netzwerken geeignet, unter Einschluss eines Weitverkehrsnetzes,
eines städtischen
Netzes oder des Internets/des Worldwide Web, um Beispiele zu nennen.
Weitere Einzelheiten hinsichtlich der Funktionalität der Nutzinformations-Umsetzungseinheit 205 sind
in der anhängigen
Patentanmeldung des gleichen Anmelders mit dem Titel „Payload
Mappin in Synchronous Networks" beschrieben.
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Weitere
Einzelheiten der Verarbeitung in der höheren Ebene, die von der Flusssteuereinrichtung 203 nach 2 ausgeführt wird, sind in 3 gezeigt. Wie dies weiter
oben angegeben wurde, ist die Flusssteuereinrichtung 203 so
konfigurierbar, dass sie Informationen empfängt, die entweder von einer örtlichen
Ethernet-Vermittlung oder von einer entfernt angeordneten Ethernet-Vermittlung über die
synchrone digitale Verbindungsstrecke 102 abgeleitet werden.
Im Schritt 301 kann Information, die einen oder mehrere
Ethernet-Datenrahmen umfasst, von entweder einer örtlichen
Ethernet-Vermittlung oder von der synchronen digitalen Verbindungsstrecke 102 empfangen
werden. Nach dem Schritt 301 geht die Steuerung auf den
Schritt 302 über,
in dem gefragt wird, ob die im Schritt 301 empfangene Information
von einer örtlich
angeschlossenen Ethernet-Vermittlung stammt. Wenn diese Frage bejaht
wird, so geht die Steuerung auf den Schritt 303 über, in
dem die empfangenen Ethernet-Datenrahmen in einem Puffer gespeichert
werden, der einen elektronischen Speicher umfasst. Zusätzlich kann
auch irgendeine Verarbeitung bezüglich
der Ratensteuerung der örtlichen
Ethernet-Vermittlung
durch die Verarbeitungseinrichtung 303 durchgeführt werden.
Nach dem Schritt 303 geht die Steuerung auf die SDH/SONET-Nutzinformations-Umsetzungseinheit 205 gemäß 2 über. Die im Schritt 302 gestellte
Frage kann jedoch dahingehend verneint werden, dass die Rahmen-basierten
Ethernet-Daten von der SDH/SONET-Nutzinformations-Umsetzungseinrichtung 205 empfangen
wurde, die ihrerseits die Daten von der Verbindungsstrecke 102 empfangen
haben kann. Wenn die im Schritt 302 gestellte Frage verneint
wird, so geht die Steuerung auf den Schritt 304 über, in dem
die Ethernet-Daten, die über
die synchrone digitale Verbindungsstrecke 102 empfangen
und von der Umsetzungseinrichtung 205 verarbeitet wurden,
in einem Puffer gespeichert werden. Im Schritt 304 wird irgendeine
erforderliche Verarbeitung hinsichtlich der Anpassung der Rate der
Aussendung der speziellen entfernt angeordneten Ethernet-Vermittlung,
von der die Rahmen-basierten Ethernet-Daten im Schritt 301 empfangen
wurden, ausgeführt.
Gemäß der vorliegenden
Erfindung können
sowohl der erste als auch der zweite vorstehend genannte Puffer
in einer Vielzahl von Arten konfiguriert werden. Die Erfinder der vorliegenden
Erfindung haben jedoch zwei optimierte Ausführungsformen ermittelt, die
hier weiter unten beschrieben werden.
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4 zeigt schematisch in Form
eines Blockschaltbildes Verarbeitungseinheiten, die eine Flusssteuereinrichtung 203 und
die Nutzinformations-Umsetzungseinrichtung 205 umfassen,
sowie ihre Wechselbeziehung mit einer örtlichen bekannten Ethernet-Vermittlung 103 und
einer synchronen digitalen Verbindungsstrecke 102. So können die
Flusssteuereinrichtung 203 und die Nutzinformations-Umsetzungseinrichtung 205 so
betrachtet werden, als ob sie in dem synchronen digitalen Multiplexer 100 gemäß 1 enthalten sind oder diesen
zugeordnet sind. Die Vermittlung 103 ist eine übliche IEEE 802.3-Vermittlung,
wie z. B. eine Ethernet-Vermittlung,
die eine Anzahl von örtlichen
Ethernet-Ports 401, 402 und 403 umfasst,
die jeweils konfigurierbar sind, um die Verbindung mit einem Hardware-Gerät zu erleichtern.
Die Vermittlung 103 ist so konfigurierbar, dass sie die
Herstellung einer Verbindung mit dem Multiplexer 100 ermöglicht,
der seinerseits mit der synchronen digitalen Verbindungsstrecke 102 kommunizieren
kann. Somit hat die Vermittlung 103 einen Port 404 zum
Empfang von Information, die von der Verbindungsstrecke 102 abgeleitet
wird, und einen Port 405, der zur Aussendung von Information über die
Verbindungsstrecke 102 konfigurierbar ist. Die Schnittstelle
zwischen der Ethernet-Vermittlung 103 und der Rahmensteuereinrichtung 203 kann
eine Mediumunabhängige
Gigabit-Schnittstelle (Gmii) für eine
Rate von 1 Gigabit, eine Mediumunabhängige Schnittstelle (Mii) für 10 Megabit
oder 100 Megabit pro Sekunde-Raten
oder eine reduzierte Medium-unabhängige Schnittstelle (Rmii)
umfassen. Die Ports 404 und 405 werden durch einen
Mikroprozessor 406 über
elektrische Kommunikationsleitungen 407 bzw. 408 gesteuert.
Zusätzlich
kann die Betriebsrate der Ports 404 und 405 durch
Voreinstellung eines örtlichen
Oszillators 409 gesteuert werden, wie dies in der Technik
bekannt ist. Der Oszillator 409 kann typischerweise auf
10 Mbits pro Sekunde, 100 Mbits pro Sekunde und 1 Gbits pro Sekunde
eingestellt sein. Für
eine vorgegebene Ethernet-Vermittlung kann die Rate, auf die der
Oszillator 409 eingestellt ist, im Wesentlichen konstant
sein, sofern sie nicht beispielsweise nachfolgend absichtlich geändert wird.
Gemäß der Erfindung
können
Daten von dem Port 405 unter der Steuerung durch den Mikroprozessor 406 an
die Ratensteuereinrichtung 203 ausgesandt werden. Somit
werden Rahmen-basierte Ethernet-Daten entlang der Kommunikationsverbindungsstrecke 410 zu
dem Rahmenaussendungspuffer (Puffer A) 411 ausgesandt.
Der Puffer 411 ist so konfigurierbar, dass wenn die Aussendung
von dem Port 405 mit einer relativ hohen Rate abläuft, die
von der Einrichtung 205 empfangenen Ethernet-Datenrahmen
gespeichert werden können,
bevor sie weiter durch Stopf- oder
Auffülleinrichtungen
(eine Verbindungsstrecken-Steuerungs-Stopffunktion der höheren Schicht,
ADLC-Stopfen) 412 der Nutzinformations-Umsetzungseinheit 205 zugeführt werden.
Der Puffer 411 ist erforderlich, damit die empfangenen
Ethernet- basierten
Datenrahmen nicht verloren gehen, wenn die Rate der Aussendung dieser
Rahmen derart ist, dass die HDLC-Stopfeinrichtung 412 die
Ethernet-basierten Datenrahmen nicht mit einer ausreichend schnellen
Rate verarbeiten kann. Die HDLC-Byte-Stopfeinrichtung 412 ist
effektiv so konfiguriert, dass sie Byte für Byte die empfangenen Ethemet-Datenrahmen verarbeitet,
so dass der Anfang und das Ende von Rahmenbegrenzungen identifiziert
werden kann, und so dass irgendwelche Datenwerte, die den Wert eines
Anfangs und eines Endes des Rahmenwertes haben, etikettiert werden,
um es einer empfangenden Einheit zu ermöglichen, die Start-/End-Information
von aktuellen Daten zu entziffern. Die HDLC-Byte-Stopfeinrichtung 412 verarbeitet
danach von dem Puffer 411 empfangene Ethernet-basierte Datenrahmen
und sendet diese Daten über
die SDH-Verbindungsstrecke 102 als
einen seriellen Bitstrom in einem oder mehreren virtuellen Containern aus.
Die Nutzinformations-Umsetzungseinrichtung 205 umfasst
zusätzlich
eine HDLC-Byte-Stopfeinheit (die eine HDLC-Stopffunktion bildet) 413 zum
Empfang von Ethernet-basierten Rahmendaten über die Verbindungsstrecke 102.
Nach dem Entziffern der Rahmenanfangs- und Rahmenende-Abgrenzungen von
dem empfangenen seriellen Bitstrom werden die Daten an einen Rahmen-Empfangspuffer 414 übertragen
(der hier als Puffer B bezeichnet ist). Der Puffer 414 ist
konfigurierbar, um die empfangenen SDH-Paketdatenrahmen zu speichern,
bevor sie über
die Kommunikationsverbindungs-strecke 415 an den örtlichen
Ethernet-Vermittlungs-Empfangsport 404 übertragen werden.
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Die
Betriebsweise des Rahmenaussendungspuffers 411 und des
Rahmen-Empfangspuffers 414 wird
durch einen Mikroprozessor gesteuert, der hier als Puffer-Überwachungseinrichtung 416 bekannt
ist. Die Puffer-Überwachungseinrichtung 416 bewirkt
eine Steuerung des Puffers 411 über eine Steuerleitung 417 und
bewirkt in ähnlicher
Weise eine Steuerung des Rahmen-Empfangspuffers 414 über eine
Steuerleitung 418. Als Antwort darauf, dass (über die
Steuerleitung 417) festgestellt wird, dass eine übermäßige Senderate
von dem Puffer 411 empfangen wird, kann die Puffer-Überwachungseinrichtung 416 ein
Steuersignal entlang einer Leitung 419 an einen Pausenrahmen-Speicher 420 abgeben. Der
Pausenrahmen- Speicher 420 kann
einen Speicher umfassen, der zum Speichern eines Pausenrahmens geeignet
ist, und als Antwort auf den Empfang eines Steuersignals entlang
der Steuerleitung 419 (von der Puffer-Überwachungseinrichtung 416)
kann ein Pausenrahmen entlang der Steuerleitung 421 an die
Kommunikationsverbindungsstrecke 415 ausgesandt werden,
wobei die Verbindungsstrecke 415 den Rahmen-Empfangspuffer 414 und
den Ethernet-Vermittlungs-Empfänger-Port 404 verbindet.
Ein auf diese Weise abgegebener Pausenrahmen wird an den Empfänger-Port 404 ausgesandt,
um auf diese Weise den Mikroprozessor 406 der Vermittlung 103 anzuweisen,
die weitere Aussendung von Ethernet-Datenrahmen von dem Port 405 für ein vorgegebenes
Zeitintervall pausieren zu lassen (das heißt die weitere Aussendung zu
verhindern oder möglicherweise
zu reduzieren). Die Puffer-Überwachungseinrichtung 416 ist
weiterhin so konfiguriert, dass sie übermäßige Raten von Ethernet-basierten
Rahmendaten feststellt, die von dem Rahmen-Empfangspuffer 4i4 empfangen
werden. Somit überwacht
die Puffer-Überwachungseinrichtung 416 den
Rahmen-Empfangspuffer 414 über die Steuerleitung 418. Bei
Feststellung eines übermäßigen Empfangs
von SDH-Ethernet-basierten
Datenpaketrahmen in dem Puffer 414 kann die Puffer-Überwachungseinrichtung 416 ein
Signal entlang der Steuerleitung 419 an den Pausenrahmen-Speicher 420 aussenden,
worauf der Pausenrahmen-Speicher 420 so konfiguriert ist,
dass er einen Pausenrahmen entlang der Steuerleitung 421 an
die Kommunikationsverbindungsstrecke abgibt, die zwischen dem Rahmen-Sendepuffer 411 und
der Rahmenstopfeinrichtung 412 konfiguriert ist. Auf diese
Weise können übermäßige Raten
des Empfangs von Informationen entlang der SDH-Verbindungsstrecke 102 dadurch
reduziert werden, dass ein Pausenrahmen in den Bitstrom eingefügt wird, der
von der Rahmenstopfeinrichtung 412 über die SDH-Verbindungsstrecke 102 abgegeben
wird. Im Fall einer synchronen digitalen Verbindungsstrecke, die
eine SDH-Verbindungsstrecke umfasst, kann ein über die Verbindungsstrecke 102 auszusendender Pausenrahmen
in einen oder mehrere virtuelle Container eingefügt werden. Ein einzelner virtueller
Container oder eine Anzahl von virtuellen Containern kann als ein
System von virtuellen Containern bezeichnet werden.
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5 zeigt schematisch in Form
eines Blockschaltbildes eine örtliche
oder lokale Ethernet-Vermittlung, die mit einem synchronen digitalen Multiplexer
verbunden ist, wobei die Vermittlung die Vermittlung 104 nach 1 darstellt. Somit ist der synchrone
digitale Multiplexer 101 mit der Ethernet-Vermittlung 104 verbunden.
Hinsichtlich der Ausführungsform
nach 1 stellt die Ethernet-Vermittlung 104 eine
entfernt angeordnete Vermittlung bezüglich der Ethernet-Vermittlung 103 dar.
In ähnlicher Weise
stellt der Multiplexer 101 einen entfernt angeordneten
Multiplexer dar, der der entfernt angeordneten Ethernet-Vermittlung 104 zugeordnet
ist. Die Verarbeitungseinheiten, die der Vermittlung 104 zugeordnet
sind, und deren Betriebsweise sind im Wesentlichen gleich denen
bzw. der, die für
die örtliche Ethernet-Vermittlung 103 nach 4 beschrieben wurde. In ähnlicher
Weise können
die den Multiplexer 101 zugeordneten Verarbeitungseinheiten
im Wesentlichen identisch zu denjenigen sein, die in 4 gezeigt und anhand der 4 beschrieben wurden. Somit
kann bei der bevorzugten Ausführungsform
die Betriebsweise des Multiplexers 101 und der Vermittlung 104 im
Wesentlichen gleich der sein, wie sie für die entsprechenden Einheiten
nach 4 beschrieben wurde,
so dass hier keine weitere Beschreibung folgt. Der Fachmann wird
jedoch erkennen, dass das vereinfachte Kommunikationsnetzwerk, das
in 1 gezeigt ist und
zwei lokale Netzwerke umfasst, die über eine synchrone digitale
Verbindungsstrecke 102 kommunizieren, in keiner Weise als
Beschränkung der
Erfindung betrachtet werden soll. So kann das Kommunikationsnetzwerk
nach 1 in realistischerer
Weise ein beträchtlich
komplexeres Kommunikationsnetzwerk umfassen (beispielsweise ein
Weitverkehrsnetzwerk oder das Internet), das eine wesentlich größere Anzahl
von Ethernet-Vermittlungen umfasst, die über eine Vielzahl von synchronen
digitalen Verbindungsstrecken nach Art der Verbindungsstrecke 102 kommunizieren.
Weiterhin kann eine vorgegebene synchrone digitale Verbindungsstrecke
tatsächlich
eine wesentlich größere Anzahl
von Kommunikationskanälen
als ein oder zwei Kanäle
umfassen.
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Weitere
Einzelheiten des Schrittes 303 in 3, die sich darauf beziehen, zu bewirken,
dass die Flusssteuereinrichtung 203 irgendeine erforderliche
Ratensteuerung (Ratenanpassung) einer örtlichen Ethernet-Vermittlung
durchführt,
sind in 6 gezeigt. Die
in 6 angegebenen Schritte
werden von der Puffer-Überwachungseinrichtung 416 gemäß 4 ausgeführt. Im Schritt 601 werden
Rahmen-basierte Ethernet-Daten, die entlang der Kommunikationsleitung 410 empfangen
werden, in den Rahmen-Sendepuffer 411 an dem nächsten Speicherplatz
eingeschrieben, der durch einen Zeiger angezeigt ist, der als Schreibzeiger
bekannt ist. Nachdem die Daten in den nächsten Speicherplatz in dem Puffer
geschrieben wurden, ist die Puffer-Überwachungseinrichtung 416 so
konfiguriert, dass sie den Schreibzeiger weiterschaltet, um zu bewirken,
dass dieser auf den nächsten
verfügbaren
Speicherplatz in dem Rahmen-Sendepuffer zeigt. Auf diese Weise wird
der als nächstes
empfangene Datenrahmen in dem nächsten
verfügbaren
Speicherplatz gespeichert. Nach dem Abschluss des Schrittes 601 geht die
Steuerung auf den Schritt 602 über, in dem die Puffer-Überwachungseinrichtung 416 so
konfiguriert ist, dass sie fragt, ob der Datenpegel in dem Puffer
A (Puffer 411, dem Rahmen-Sendepuffer) auf oder oberhalb
eines vorgegebenen Schwellenwertes liegt. Unter vorgegeben wird
verstanden, dass die Flusssteuereinrichtung 203 vorher
derart konfiguriert (initialisiert) wurde, dass dem Puffer A ein
Zeiger oder eine andere geeignete Einrichtung zugeordnet wird, der
bzw. die anzeigt, wieviele Daten der Puffer derzeit bezogen auf
einen vorgegebenen Datenmengen-Schwellenwert speichert. Mit wieviel
Daten derzeit gespeichert sind, wird nicht einfach die Anzahl der
IEEE 802.3-Datenrahmen gemeint, die derzeit in dem Puffer gespeichert
sind, weil sich die Größe der Rahmen
von einem Rahmen zum anderen ändert. Unter
Größe wird
die Anzahl von Bytes verstanden, und damit wird mit der Angabe,
wieviele Daten derzeit zu einer vorgegebenen Zeit gespeichert sind,
die Anzahl von Bytes bezeichnet, die derzeit von empfangenen Rahmen
gespeichert werden. Wenn die Antwort auf die im Schritt 602 gestellte
Frage verneint wird, mit dem Ergebnis, dass der Puffer derzeit keine Datenmenge
enthält,
die gleich (oder größer als)
der vorgegebene Schwellenwert ist, so wird die Steuerung an den
Schritt 601 zurückgeliefert.
Wenn jedoch die Antwort auf die im Schritt 602 gestellte
Frage positiv ist, mit dem Ergebnis, dass die Anzahl von IEEE 802.3-Datenrahmen,
die in dem Puffer A enthalten sind, nicht kleiner als die Menge
ist, die durch den den Puffer A zugeordneten Schwellenwert dargestellt ist,
so wird die Steuerung an den Schritt 603 übergeben.
Im Schritt 603 ist die Puffer-Überwachungseinrichtung 416 dann
so konfiguriert, dass sie feststellt (oder entscheidet), dass ein
Pausenrahmen an die örtliche
Vermittlung 103 gesandt werden sollte. Somit sendet die Überwachungseinrichtung 416 ein
Signal entlang der Steuerleitung 419 an den Speicher 420, um
zu bewirken, dass der Speicher 420 einen Pausenrahmen erzeugt,
der zur Aussendung bereit ist. Danach wird die Puffer-Überwachungseinrichtung 416 so
konfiguriert, dass sie feststellt, ob der Puffer B (der Rahmen-Empfangspuffer 414)
derzeit einen Datenrahmen aussendet. Um die Antwort auf die im Schritt 603 angegebene
Frage zu ermitteln, gibt die Puffer-Überwachungseinrichtung 416 effektiv
ein Abfragesignal entlang der Steuerleitung 418 an den
Puffer B ab. Wenn die im Schritt 603 gestellte Frage bejaht
wird, mit der Wirkung, dass der Puffer B derzeit einen Ethernet-basierten
Datenrahmen aussendet, so geht die Steuerung auf den Schritt 604 über, in dem
die Puffer-Überwachungseinrichtung 416 so konfiguriert
ist, dass sie wartet, bis die Rahmenende-Flagge (die im übrigen als
eine Marke oder eine Rahmenabgrenzung bekannt ist) für den derzeit
ausgesandten Datenrahmen festgestellt wird. Nach dem Schritt 604 wird
die Puffer-Überwachungseinrichtung 416 im
Schritt 605 so konfiguriert, dass sie ein Signal entlang
der Steuerleitung 419 an den Pausenrahmen-Speicher 420 abgibt,
um einen Pausenrahmen entlang der Steuerleitung 415 an
den örtlichen
Ethernet-Vermittlungs-Empfänger-Port 404 auszusenden. Alternativ
wird, wenn die im Schritt 603 gestellte Frage verneint
wird, die Steuerung direkt an den Schritt 605 übergeben,
in dem die Puffer-Überwachungseinrichtung 416 so
konfiguriert ist, dass sie ein Signal entlang der Steuerleitung 419 an
den Pausenrahmen-Speicher 420 abgibt, um auf diese Weise
im Wesentlichen unmittelbar die Erzeugung und Aussendung eines Pausenrahmens
an die örtliche
Vermittlung 103 zu bewirken. In jedem Fall wird der von dem
Pausenrahmen-Speicher 420 erzeugte Pausenrahmen entlang
der Steuerleitung 421 und der Steuerleitung 415 an
den örtlichen
Ethemet-Vermittlungs-Empfänger- Port 404 gelenkt.
Die in den Schritten 602 und 603 gestellten Fragen
können
somit so betrachtet werden, als ob sie die Flusssteuereinrichtung 302 sowohl
auf die Menge von Daten, die derzeit in dem Puffer A enthalten sind,
als auch darauf ansprechen lassen, ob der Puffer B derzeit einen
Datenrahmen aussendet, oder nicht.
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Die
Steuerung der Rate der Aussendung von entfernt angeordneten Ethernet-Vermittlungen durch die
Flusssteuereinrichtung 203 wird durch den Prozess 304 ausgeführt, der
in 3 gezeigt ist. Einzelheiten
des Schrittes 304 sind weiter in 7 angegeben. Im Schritt 701 wird
die Puffer-Überwachungseinrichtung 416 so
konfiguriert, dass sie das Schreiben von Ethernet-basierten Datenrahmen,
die von der synchronen Verbindungsstrecke 102 abgeleitet und über eine
Rahmen-Endstopfeinrichtung 413 empfangen
werden, an den Puffer B (Puffer 414) an dem nächsten verfügbaren Speicherplatz
bewirkt, auf dem durch einen in geeigneter Weise konfigurierten
Schreibzeiger gezeigt wird. Der nächste verfügbare Speicherplatz zum Schreiben
eines vorgegebenen Datenrahmens wird durch geeignetes Konfigurieren
eines Schreibzeigers angezeigt, wobei nach dem Füllen des vorgegebenen Speicherplatzes,
auf den gezeigt wird, der Zeiger weitergeschaltet wird, um auf den
nächsten
verfügbaren
Speicherplatz zu zeigen. Nach dem Schritt 701 geht die
Steuerung auf den Schritt 702 über, in dem die Puffer-Überwachungseinrichtung 416 so
konfiguriert ist, dass sie eine Frage stellt, ob der Datenpegel
in dem Puffer B auf einem vorgegebenen Schwellenwert oder darüber liegt.
Wie im Fall des vorstehend beschriebenen Puffers A kann der vorgegebene
Schwellenwert durch die Verwendung eines Zeigers oder einer anderen
geeigneten Markierungseinrichtung konfiguriert werden, der bzw.
die so konfiguriert ist, dass die Menge an Daten (in Bytes) überwacht
wird, die der Puffer B derzeit bezogen auf einen Bezugs-Datenmengen-Schwellenwert
enthält.
Wenn die Antwort auf die im Schritt 702 gestellte Frage
negativ ist, mit dem Ergebnis, dass der Puffer B derzeit lediglich
eine Menge von Daten enthält,
die kleiner als der Schwellenwert ist, so geht die Steuerung zurück zum Schritt 701 über, worauf
die Frage des Schrittes 702 erneut gestellt wird. Wenn
jedoch die im Schritt 702 gestellte Frage positiv beantwortet
wird, mit dem Ergebnis, dass der Puffer bis zum dem Schwellenwert
gefüllt ist,
so sendet die Puffer-Überwachungseinrichtung 416 ein
Signal entlang der Leitung 419 aus, um zu bewirken, dass
der Pausenrahmen-Speicher 420 einen
Pausenrahmen erzeugt (das heißt
vorbereitet), so dass dieser zur Aussendung bereit ist. Danach wird
die Puffer-Überwachungseinrichtung 416 so konfiguriert,
dass sie eine weitere Frage im Schritt 703 stellt, ob der
Rahmensende-Puffer
(Puffer A) derzeit einen Rahmen an die Rahmenstopfeinrichtung 412 aussendet.
Die im Schritt 703 gestellte Frage wird durch die Puffer-Überwachungseinrichtung 416 dadurch
bewirkt, dass ein Abfragesignal entlang der Steuerleitung 417 an
den Puffer A ausgesandt wird, wobei ein geeignetes Signal zurückgeliefert wird,
um ja oder nein darzustellen. Wenn die Antwort auf die bei 703 gestellte
Frage bejahend ist, so geht die Steuerung auf den Schritt 704 über, in
dem die Puffer-Überwachungseinrichtung 416 so
konfiguriert wird, dass sie wartet, bis die Rahmenende-Flagge für den derzeit
ausgesandten Datenrahmen festgestellt wird. Die in den Schritten 702 bzw. 703 gestellten Fragen
lassen die Flusssteuereinrichtung 203 auf die Menge an
Daten ansprechen, die in dem Puffer B enthalten ist, sowie darauf,
ob der Puffer A derzeit einen Rahmen aussendet oder nicht. Unter
Rahmenflagge wird eine Markierung verstanden, die das Ende des Rahmens
darstellt. Nach dem Schritt 704 wird die Steuerung an den
Schritt 705 übergeben,
in dem die Puffer-Überwachungseinrichtung 416 so konfiguriert
ist, dass sie im Wesentlichen unmittelbar ein Signal entlang der
Steuerleitung 419 an den Pausenrahmen-Speicher 420 abgibt,
um auf diese Weise zu bewirken, dass der Pausenrahmen-Speicher 420 den
oben erwähnten
vorbereiteten Pausenrahmen entlang der Steuerleitung 421 aussendet,
worauf der Pausenrahmen in dem Datenstrom (beispielsweise in einen
virtuellen Container oder einer Anzahl von virtuellen Containern)
eingefügt
wird, die zwischen dem Rahmensende-Puffer 411 und der Rahmenstopfeinrichtung 412 übertragen
werden. Wenn alternativ die im Schritt 703 gestellte Frage
verneint wird, mit der Wirkung, dass der Puffer 411 derzeit
keinen Datenrahmen aussendet, so wird die Steuerung direkt zum Schritt 705 übergeben,
in dem die Puffer-Überwachungseinrichtung 416 so
konfiguriert ist, dass sie im Wesentlichen unmittelbar bewirkt,
dass der Pausenrahmen-Speicher 420 einen Pausenrahmen erzeugt,
und ihn für
eine passende Einfügung
in die Kommunikationsverbindungsstrecke zwischen dem Rahmensende-Puffer 411 und
der Rahmenstopfeinrichtung 412 aussendet. Der Schritt 704 ist erforderlich,
damit die Aussendung eines Pausenrahmens nicht irgendeinen bestimmten
Datenrahmen unterbricht, der von dem Rahmensende-Puffer 411 an
die Rahmenstopfeinrichtung 412 ausgesandt wird. Der im
Einzelnen in 7 gezeigte
Prozess kann als ein Rückführungsmechanismus
betrachtet werden, weil ein im Schritt 705 erzeugter Pausenrahmen
effektiv die weitere Aussendung von Ethernet-Datenrahmen von einem
Sende-Port einer entfernt angeordneten Ethernet-Vermittlung 104 gemäß den 1 und 5 verhindert. Bei der bevorzugten Ausführungsform
wird die weitere Aussendung von der entfernt angeordneten Vermittlung 104 über eine vorgegebene
Zeit hinweg verhindert, worauf eine weitere Aussendung von Ethernet-Datenrahmen wieder
aufgenommen wird. In einer alternativen Ausführungsform kann es vorzuziehen
sein, den im Schritt 705 erzeugten Pausenrahmen so zu konfigurieren, dass
effektiv vorübergehend
die Rate der Aussendung von der Vermittlung 104 verringert
wird, anstatt vollständig
eine weitere Aussendung über
eine vorgegebene Zeit zu verhindern. Schließlich ist es für den Fachmann
verständlich,
dass die in den 6 und 7 angegebenen Prozesse so
konfiguriert werden können,
dass sie im Wesentlichen parallel in Echtzeit arbeiten, so dass
die Steuerung der Rate der Aussendung von Ethernet-Rahmen von einer örtlichen Vermittlung
im Wesentlichen gleichzeitig mit der Ratensteuerung einer nicht örtlichen
Ethernet-Vermittlung bewirkt werden kann. Weiterhin kann die Ratensteuerung
einer entfernt angeordneten Ethernet-Vermittlung eine Ratensteuerung
einer Vielzahl von entfernt angeordneten Ethernet-Vermittlungen
umfassen und dies kann in manchen Fällen eine allgemeine Steuerung
derartiger Vermittlungen oder eine individuelle Steuerung in Abhängigkeit
von den Anforderungen eines bestimmten Netzwerkbetreibers umfassen.
Wenn die Ratensteuerung individuell eine vorgegebene entfernt angeordnete
Ethernet-Vermittlung steuern
muss, so kann die Flusssteuereinrichtung 203 mit komplexeren
Verarbeitungsschritten konfiguriert werden, damit sie selektiv in
der Hinsicht ist, welche Ethernet-Vermittlung zu irgendeinem vorgegebenen
Zeitpunkt ratengesteuert werden muss, und in welchem Umfang.
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Zur
Vollständigkeit
werden weitere Einzelheiten der Schritte, die von einer vorgegebenen
Ethernet-Vermittlung als Antwort auf den Empfang von Daten ausgeführt werden,
die von einem Rahmenempfangs-Puffer einer Flusssteuereinrichtung 203 ausgesandt
werden, in 8 unter Bezugnahme
auf 4 angegeben. Im
Schritt 801 wird beispielsweise die Vermittlung 103 so
konfiguriert, dass sie einen (den nächsten) Rahmen von dem Rahmenempfangs-Puffer 414 (Puffer
B) empfängt.
Der Rahmen wird von dem Rahmenempfangs-Port 404 empfangen,
worauf der Mikroprozessor 406 so konfiguriert wird, dass
er im Schritt 802 die Frage stellt, ob der empfangene Rahmen
ein Ethernet-basierter Datenrahmen oder ein Pausenrahmen ist. Wenn
die im Schritt 802 gestellte Frage bejaht wird, so geht
die Steuerung auf den Schritt 803 über, in dem von dem Mikroprozessor 406 eine
weitere Frage gestellt wird, ob ein Ethernet-basierter Datenrahmen
derzeit von dem Sende-Port (Port 405) an den Rahmensende-Puffer 411 der
Flusssteuereinrichtung 203 ausgesandt wird. Wenn die im
Schritt 803 gestellte Frage bejaht wird, so geht die Steuerung
auf den Schritt 804 über,
in dem der Mikroprozessor 406 so konfiguriert wird, dass
er darauf wartet, dass eine Rahmenende-Flagge in der von dem Sende-Port 405 ausgehenden
Aussendung festgestellt wird. Dies heißt mit anderen Worten, dass
der Mikroprozessor 406 so konfiguriert ist, dass er es
einer vorgegebenen Rahmenaussendung von dem Port 405 ermöglicht,
abgeschlossen zu werden, bevor er eingreift. Nach dem Schritt 804 geht
die Steuerung auf den Steuerung 805 über, in dem der im Schritt 801 empfangene
Rahmen, von dem im Schritt 802 bestätigt wurde, dass er ein Pausenrahmen
ist, ausgeführt
wird. Dies heißt
mit anderen Worten, dass im Schritt 805 der Pausenrahmen
ausgeführt
wird, so dass das festgelegte Aussendungs-Sperrzeitintervall (das durch den empfangenen
Pausenrahmen festgelegt ist) an der Ethernet-Vermittlung 103 aufgerufen
wird. Diese kann so konfiguriert sein, dass der Mikroprozessor 406 (über eine
festgelegte Zeit) daran gehindert wird eine weitere Aussendung von
Datenrahmen von dem Port 405 zu bewirken. Nach dem Schritt 805 wird
die Steuerung zum Schritt 801 zurückgegeben, in dem der Mikroprozessor 406 so
konfiguriert wird, dass er auf den nächsten Rahmen wartet, der von
dem Rahmenempfangs-Puffer 414 der Umsetzungseinrichtung 100 zu
empfangen ist.
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Außer dem
vorstehend diskutierten Verarbeitungspfad einer Ethernet-Vermittlung
sind weitere Verarbeitungsrouten möglich, wie dies in 8 gezeigt ist. So wird nach
dem Schritt 801 die Steuerung zum Schritt 802 übergehen,
in dem die Frage, ob der empfangene Rahmen ein Pausenrahmen ist,
verneint werden kann. Wenn der im Schritt 801 empfangene
Rahmen kein Pausenrahmen ist, so ist der Mikroprozessor 406 so
konfiguriert, dass er dies feststellt und danach die Steuerung direkt
zum Schritt 806 übergibt,
indem der Mikroprozessor 406 so konfiguriert ist, dass
er die Adresse des angegebenen Gerätes liest, an das der Ethernet-Datenrahmen ausgesandt
werden soll. Dies heißt
mit anderen Worten, dass ein entlang der Kommunikationsleitung 415 empfangener
Datenrahmen von dem Mikroprozessor 406 zu einem einer Anzahl
von örtlichen
Ethernet-Ports 401, 402 oder 403 gemäß 4 gelenkt werden muss. Nach
dem Schritt 806 wird die Steuerung zum Schritt 807 gelenkt,
in dem der Mikroprozessor 406 so konfiguriert ist, dass
er den Rahmen an den angegebenen Geräte-Port lenkt. Nach dem Schritt 807 wird
die Steuerung zum Schritt 801 zurückgegeben, in dem der Mikroprozessor 406 so
konfiguriert ist, dass er um Empfang des nächsten Rahmens bereit ist,
der von dem Puffer B an den Empfangs-Port 404 ausgesandt
wird.
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Nach
den Schritten 801 und 802 kann die Steuerung an
den Schritt 803 übergeben
werden, wenn die im Schritt 802 gestellte Frage bejaht
wird und wenn hierbei ein Ethernet-Rahmen nicht derzeit von dem
Sende-Port 405 ausgesandt wird, so wird die im Schritt 803 gestellte
Frage verneint. In diesem Fall wird die Steuerung danach an den
Schritt 805 übergeben,
in dem der im Schritt 802 festgestellte Pausenrahmen ausgeführt wird,
um die weitere Aussendung von Ethernet-basierten Datenrahmen für das festgelegte
Zeitintervall zu verhindern. Nach dem Schritt 805 wird
die Steuerung an den Schritt 801 zurückgegeben, in dem der Mikroprozessor 406 so
konfiguriert ist, dass er auf den Empfang des nächsten Rahmens von dem Rahmenempfangs-Puffer 414 wartet.
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In
der Ausführungsform,
die derzeit von den Erfindern als die beste Ausführungsform angesehen wird,
ist ein Pausenzeit-Teil eines Pausenrahmens, der zur Verwendung
mit der Erfindung konfjguriert ist, schematisch in 9 gezeigt. Der Pausenrahmen-Pausenzeit-Teil
stellt eine bekannte IEEE 802.3X-Pausenstruktur
dar, die 8 Bytes umfasst, die aneinander angrenzend angeordnet sind.
Zu Erläuterungszwecken
ist die aneinander angrenzende Folge von Bytes jedoch in 9 in Form von vier getrennten
Reihen 901–904 gezeigt,
die jeweils 2 Bytes umfassen. Jede schematische Reihe stellt ein
deutlich getrenntes Feld hinsichtlich der Konfiguration des Pausenzeit-Teils
eines vorgegebenen Pausenrahmens dar. Somit umfasst die Reihe 901 16
Bits (2 Bytes) von dem niedrigst bewerteten Bit 905 zum höchstbewerteten
Bit 906. Bestimmte Pausenzeiten, die von einem speziellen
System verwendet werden, können
vorgegeben werden, wie dies weiter oben beschrieben wurde, weil
in diesem Fall den Werten der 16 Bits, die in der Reihe 901 angegeben
sind, die gewünschten
Werte zugeteilt werden. In dem speziellen gezeigten Beispiel sind
beginnend mit dem niedrigst bewerteten 905 die ersten drei
Bits 0, 1 bzw. 2, wobei die verbleibenden höherwertigen Bytes nachfolgend Werte
von 0 haben. Wenn somit die Einheit der Pausenzeit beispielsweise
in Mikrosekunden angegeben ist, so würde der im Feld 901 dargestellte
Wert einer Pausenzeit von 6 Mikrosekunden entsprechen. In manchen
Fällen
ist es passender, das Pausenzeitintervall in Einheiten von Pausenquanten
zu bemessen, wobei jedes Pausenquantum gleich 512 Bitzeiten (64
Bytezeiten) der speziellen Realisierung der verwendeten Ratensteuereinrichtung
ist. Weil die Pausenzeit durch die dem Feld 901 zugeordneten
16 Bits festgelegt ist, ist der Bereich der möglichen Pausenzeitwerte 0-65535
Pausenquanten. Wenn somit der Wert der Pausenzeit auf 0 gesetzt
ist, so werden Pausenrahmen effektiv niemals abgegeben, selbst wenn
die Flusssteuerung aktiv ist. Unter einem Pausenquantum, das gleich
512 Bitzeiten ist, wird verstanden, dass ein Pausenquantum effektiv
gleich der Zeit ist, die erforderlich ist, damit eine bestimmte
Vermittlung 512 Bits aussendet (64 Bytes). Ein Pausenrahmen dieser
Art ist in der Technik der Ethernet-Vermittlung bekannt, bei der
eine vorgegebene Ethernet-Vermittlung die Aussendung von bestimmten Geräten sperren
muss, deren Puffer überlaufen.
Somit ist gemäß der Ethernet-Vermittlungsnormen
ein zweites Feld vorgesehen, das Feld 902, das als ein Rücksetzwert
bekannt ist, der normalerweise einen Vorgabewert hat, bei dem das
niedrigst bewertete Bit den Wert von Eins hat, während alle höher bewerteten
Bits den Wert 0 haben. Das Feld 903 ist in der Technik
als das „wen
rücksetzen" bekannt, und dieses
Feld kann verschiedene Steuerwerte von verschiedenen Steuerparametern
in Abhängigkeit
von der speziellen Realisierung annehmen. In ähnlicher Weise umfasst das
Feld 904 Steuerinformationen, die sich auf das Sperren
des Zugriffs auf bestimmte Lese- und Schreibregister beziehen. In
dem speziellen in 9 gezeigten
Beispiel umfassen beide Felder 903 und 904 Bytes,
bei denen alle Bitwerte auf Null gesetzt sind. Das genormte IEEE
802.3X-Flusssteuerregime
sieht eine Maßnahme
zur Verringerung einer Netzwerk-Überlastung
in Netzwerken, die in der Vollduplex-Betriebsart arbeiten, über bekannte spezielle
Pausenrahmen vor. Dies ist symmetrisch, so dass Geräte, die
Pausenrahmen aussenden können,
auch auf empfangene Pausenrahmen ansprechen müssen. Somit kann die vorliegende
Erfindung so konfiguriert werden, dass sie Pausenrahmen verwendet,
wie sie in der IEEE 802.3X-Norm beschrieben sind, deren Pausenrahmen
Folgendes umfassen: eine 48-Bit-Rundsende-Adresse; eine 48-Bit-Quellenadresse;
ein 16-Bit-Längen-/Typ-Feld; einen
16-Bit-Pausen-Opcode;
eine 16-Bit-Pausenzeit (wie vorstehend beschrieben), die eine von
Null abweichende Anzahl von Pausenquanten angibt, wobei ein Pausengantum
als 512 Bitzeiten definiert ist; Fülldaten, wie dies erforderlich
oder erwünscht
ist; und eine 32-Bit-Rahmenprüffolge
(zyklisches Blocksicherungs-Prüfwort).
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Die
Auffüllung
ist erforderlich, um den Rahmen mit einem Minimum von 64 Bytes aufzubauen. Die
Norm ermöglicht
es, dass Pausenrahmen, die länger
als 64 Byts sind, verworfen werden oder als gültige Pausenrahmen interpretiert
werden. Weitere Einzelheiten hinsichtlich der Realisierung von Pausenrahmen
sind für
den Fachmann ohne weiteres erhältlich,
und die Konfiguration einer vorgegebenen Pausenrahmenstruktur für eine vorgegebene
Anwendung kann in ähnlicher
Weise ohne weiteres für
einen Fachmann erhältlich
sein.
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Bezüglich der
hier beschriebenen Realisierung muss die Größe der einer vorgegebenen örtlichen
Ethernet-Vermittlung zugeordneten Puffer, wie z. B. des Puffers
A und des Puffers B nach 4,
die in dem Multiplexer 100 angeordnet sind, allgemein optimiert
werden, wenn die Verarbeitungseinheiten, die sich auf die Flussratensteuerung
beziehen, in einem anwendungsspezifischen integrierten Schaltungschip
(ASIC) eingefügt
werden sollen, um ein Beispiel zu nennen. Der Standard-Pausenrahmen des
in 9 angegebenen Typs
ist das Pausenquantum 64 Bytes, wobei die Anzahl der erforderlichen Pausenquanten
unter Verwendung eines 16-Bit-Wertes auswählbar ist, das heißt bis zu
65536 Blöcken von
64 Bytes. Dies ist äquivalent
zu 2739 Ethernet-Rahmen mit der größten Länge. Wie dies weiter oben beschrieben
wurde, ist der Pausenrahmen als solcher zumindest 64 Bytes lang.
Der längstmögliche Ethernet-Rahmen
umfasst 1531 Bytes, und der kürzestmögliche Ethernet-Rahmen
umfasst 64 Bytes. Somit hat ein typischer Ethernet-Rahmen eine Größe, die
sich zwischen 64 Bytes und 1531 Bytes ändert.
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Eine
Analyse bezüglich
der Größe der Puffer A
und B in 4 hat zu den
folgenden bevorzugten Ausführungsformen
dieser Puffer geführt.
In einer ersten in 10 gezeigten
Realisierung muss ein Puffer, wie z. B. der Puffer A oder B einen
Datenspeicherplatz 101 umfassen, der eine Datenspeicherkapazität gleich
sechs Ethernet-Rahmen mit der größten Länge umfaßt. Mit
anderen Worten wurde festgestellt, dass die Puffer A und der Puffer
B in einer ersten bevorzugten Ausführungsform optimal jeweils eine
Größe haben
sollten, die sechs Ethernet-Rahmen
mit der größten Länge (9186
Bytes) für
alle Ethernet-Port-Datenrahmen entsprechen sollte, so dass eine
maximale Effizienz hinsichtlich der Verwendung der SDH-Verbindungsstrecke
beibehalten wird. Die Länge
der Pausenrahmen-Zeit, die für
unterschiedliche Netzwerk-Realisierungen erforderlich ist, ändert sich
mit unterschiedlichen Kombinationen von Oszillator-Raten, ist jedoch
immer für
irgendeine bestimmte Kombination von voreingestellten Oszillatoren
die gleiche. Die Puffer A und B umfassen jeweils zwei Teile, einen
Teil 102 oberhalb eines vordefinierten Port-Rahmentrigger-Schwellenwertes 103 und
einen Teil 104 unterhalb des Port-Rahmentrigger-Schwellenwertes.
In 10 ist der Schwellenwert-Triggerpegel
zu Erläuterungszwecken
durch den Fall 103 angezeigt. Der Schwellenwert-Triggerpegel 103 kann
ohne weiteres als Zeiger, Marke oder andere geeignete Einrichtung
konfiguriert werden. Es wurde von den Erfindern festgestellt, dass
bei einer ersten Ausführungsform
eines zur Verwendung gemäß der Erfindung
geeigneten Puffers die Datenspeicherkapazität, die oberhalb des Schwellenwertes
erforderlich ist, eine Größe umfasst,
die gleich zwei Ethernet-Rahmen
mit der größten Länge ist,
und dass die Datenspeicherkapazität, die unterhalb des Schwellenwertes 103 erforderlich
ist, eine Größe umfasst,
die gleich vier Ethernet-Rahmen mit der größten Länge ist. Bei dieser Konfiguration
kann im Schlimmstfall der Teil des Puffers oberhalb des Schwellenwertes
gefüllt
werden (oder danach überlaufen),
was dazu führt,
dass der Puffer vollständig gefüllt ist,
wobei in diesem Fall Daten verloren gehen können. Der Teil 102 kann
gefüllt
werden, bevor ein vorgegebener Pausenrahmen von dem Ethernet-Vermittlungs-Mikroprozessor 406 gemäß 4 bewirkt wird. Wenn ein
Pausenrahmen von dem Mikroprozessor 406 festgestellt wird
und der Pausenrahmen wirksam wird, so muss das festgelegte Pausenrahmen-Zeitintervall
so konfiguriert werden, dass der obere Datenspeicherteil 102 geleert
wird, damit der Puffer-Datenpegel auf einen Wert unterhalb des Schwellenwertes 103 absinkt,
bevor die Vermittlung erneut mit der Aussendung von Daten 405 beginnt. Es
wurde festgestellt, dass optimal eine Datenspeicherkapazität gleich
vier Ethernet-Rahmen mit der größten Länge unterhalb
des Schwellenwertes 103 erforderlich ist. Aus einer kurzen
Analyse kann es als ausreichend angesehen werden, eine Speicherkapazität von nur
zwei Ethernet-Rahmen mit der größten Länge unterhalb
des Schwellenwertes 107 zu haben, doch führt dies
zum Entstehen einer Situation, bei der kein Warten erfolgt, bevor
ein vorgegebener Pausenrahmen wirksam wird. In diesem Fall kann
es vernünftig
sein, anzunehmen, dass, wenn der Puffer B in 4 gerade zu diesem Zeitpunkt den Empfang
von zwei Ethernet-Datenrahmen mit der größten Länge beendet hat und der Prozessor 406 derzeit
nicht darauf wartet, dass die Vermittlung 103 die Aussendung von
Daten von dem Port 405 beendet hat, der Pegel der in dem
Puffer gehaltenen Daten effektiv um einen Betrag absinkt, der gleich
der Größe von zwei
Ethernet-Rahmen mit der größten Länge ist.
Es wurde festgestellt, dass diese Annahme falsch ist, und der Grund
der Verwendung einer Speicherkapazität, die gleich vier Ethernet-Rahmen
mit der größten Länge ist,
unterhalb des Schwellenwertes 103, ist eine Folge der HDLC-
(Datenverbindungsstrecken-Steuerung
höherer
Ebene) Stopffunktion, die von der Rahmen-Stopfeinrichtung 412 ausgeführt wird.
Zusammenfassend ist festzustellen, dass die Rahmenstopfeinrichtung 412 so
konfiguriert ist, dass sie Bytes mit dem Wert „00" (in Hexadezimal-Schreibweise) hinter allen
Datenwerten in einem vorgegebenen Ethernet-Datenrahmen einfügt, die
den Wert einer Rahmenende- oder Rahmenstart-Identifikation haben.
Typischerweise wird die Rahmenende- und Rahmenstart-Identifikation
mit dem Wert „7E" konfiguriert. Somit
konnte in der Theorie ein längster
Ethernet-Datenrahmen Datenwerte umfassen, die gleichzeitig alle
den Wert der Rahmenstart- oder Rahmenende-Identifikation (den Wert
7E) haben. Aus diesem Grund muss eine Speicherkapazität unterhalb
des Schwellenwertes 103 mit einer Größe, die gleich vier Ethernet-Rahmen
mit der größten Länge ist,
unterhalb des Schwellenwertes 103 vorhanden sein.
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Bei
der besten Ausführungsform,
die derzeit von den Erfindern in Betracht gezogen werden, ist eine
alternative Konfiguration beider Puffer A und B nach 4 ausführlicher in 11 angegeben. Das vorstehend erwähnte System
des Einsetzens von „00" nach irgendwelchen
Fällen
des Auftretens des Rahmenstart- und
Rahmenende-Flaggenzeichens (7E Hex) ist erforderlich, um eine falsche
Rahmenbildung zu vermeiden, in dem alle Fälle des Auftretens des Flaggenzeichens
in dem in dem Rahmen eingekapselten Daten beseitigt werden. Wie
dies weiter oben gezeigt wurde, werden im Schlimmstfall (Daten sind
alle 7E) die Bandbreitenforderungen um einen Faktor von zwei vergrößert, was
es andererseits erforderlich macht, dass die Datenspeicherkapazität äquivalent
zu der Größe von vier
Ethernet-Rahmen mit der größten Länge unterhalb
des Schwellenwertpegels 103 vorhanden sein muss, wie dies
in 10 angegeben ist.
Das Hinzufügen
des Wertes von 00 nach jedem Fall des Auftretens der Rahmenende- oder
Rahmenstart-Flagge vergrößert effektiv
die Größe des vorgegebenen
Datenrahmens um Zwei. Um die Rahmenvergrößerung dieser Art zu verringern, wurde
ein höher
entwickeltes Codierschema entwickelt, und dies ist für den Fachmann
auf dem Gebiet einer derartigen Codierung gut bekannt. Das verbesserte
Rahmen-Vergrößerungs-Reduzierungsschema ist
für den
Fachmann unter der Bezeichnung „konsistentes Mehraufwand-Bytestopfen" (COBS) bekannt. Das
COBS-System beruht auf der Idee des Aufbrechens eines vorgegebenen
Ethernet-Rahmens in eine Folge von Codeblöcken mit einer maximalen Länge von
n Bytes. Das erste Byte in jedem Codeblock ist das Codebyte, das
als ein Zeiger zu dem nächsten
Codebyte gedacht werden kann. COBS beseitigt die Fälle des
Auftretens des Flaggen-Musters in zwei Schritten:
- 1.
Entfernen von Fällen
des Auftretens von 00-Oktetten in den Codeblöcke verwendenden Daten; und
- 2. Ersetzen irgendwelcher Fälle
des Auftretens des Flaggen-Musters 7E in den Daten durch 00.
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Weitere
Einzelheiten hinsichtlich des COBS-Codierschemas werden hier nicht
beschrieben, weil sie für
den Fachmann gut bekannt sind. Hinsichtlich der vorliegenden Erfindung
wird die beste in Betracht gezogene Ausführungsform jedoch darin gesehen,
dass das COBS-Codierschema verwendet wird, und bei diesem Schema
wurde festgestellt, dass die Größe der Puffer
in der Flusssteuereinrichtung 203 auf eine Größe verringert
(das heißt
optimiert) werden kann, die äquivalent
zu vier Ethernet-Rahmen mit der größten Länge ist, wie dies in 11 gezeigt ist. Bei dieser
Realisierung muss ein Schwellenwert 1101 so eingestellt
werden, dass ein unterer Teil des Puffers, der Teil 1102,
unterhalb des Schwellenwertes 1101 liegt und eine Größe aufweist, die
gleich zwei Ethernet-Rahmen
mit der größten Länge ist.
In ähnlicher
Weise wurde bezüglich
des Teils 1103 oberhalb des Schwellenwertes 101 festgestellt,
dass eine Kapazität
gleich zwei Ethernet-Rahmen mit der größten Länge optimal ist. Das Paar von Puffern
gemäß den Figuren
(beispielsweise 4) ist
somit in geeigneter Weise konfiguriert, wie dies in 10 oder 11 gezeigt
ist, wobei die beste Ausführungsform
Puffer sind, die gemäß der Ausführungsform
konfiguriert sind, die in 11 gezeigt
ist. Sowohl bei der Ausführungsform
nach 10 als auch der
Ausführungsform
nach 11 werden Datenrahmen
in einem vorgegebenen Puffer-Datenspeicherplatz mit einer passenden
Realisierung eines Schreib-Zeigers geschrieben und von dem Pufferspeicherplatz
mit einer geeigneten Realisierung eines Lesezeigers gelesen. Die
Puffer können
so konfiguriert werden, dass sie mit dem niedrigsten Puffer-Datenspeicherplatz
als Erstem gelesen werden und dass in den niedrigsten Speicherplatz
geschrieben wird, der derzeit keinen Rahmen enthält. Alternativ kann gemäß einer
besten Ausführungsform,
die derzeit von den Erfindern in Betracht gezogen wird, jeder der
Puffer in Form eines Umlaufpuffers realisiert werden. Wie dies weiter
oben angegeben wurde, kann, wenn das COBS-Codierschema verwendet wird, die Größe jedes
der Puffer A und B auf eine Größe verringert
werden, die gleich vier Ethernet-Rahmen mit der größten Länge ist.
Unter der Voraussetzung, dass der längste Ethernet-Datenrahmen
1531 Byte umfasst, beträgt
die Gesamtgröße eines
COBS-optimierten Puffers gemäß 11 4 × 1531 Bytes, das heißt 6124
Bytes.
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Wie
dies weiter oben erläutert
wurde, sind die Speicherpuffer vorzugsweise so konfiguriert, dass
sie eine optimale (das heißt
minimale) Größe von entweder
4 oder 6 der längsten
Ethernet-Rahmen haben, in Abhängigkeit
von dem speziellen verwendeten Codierschema. Somit wird der Schwellenwert
durch Messen der Daten in dem „längsten Ethernet-Rahmen" von der Unterseite
des Puffers aus bestimmt. Ein vorgegebener Pausenrahmen wird eingeleitet,
wenn der Puffer bis zum Schwellenwert gefüllt ist, selbst wenn der Puffer
derzeit einen Rahmen manipulieren kann. Allgemein empfängt, wenn
der Puffer Daten empfängt,
er Rahmen mit veränderlicher
Länge,
so dass er wahrscheinlich zu irgendeiner vorgegebenen Zeit viel
mehr Rahmen als 4 oder 6 enthält.
Somit kann eine Vielzahl von Rahmen beträchtlich kleiner als ein längster Ethernet-Rahmen sein,
wobei in diesem Fall eine wesentlich größere Anzahl als 4 oder 6 derartiger
Rahmen in einem vorgegebenen Puffer gespeichert sein kann.
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Die
Notwendigkeit, dass ein Puffer, wie z. B. der Puffer A, zumindest
eine Speicherkapazität
aufweist, die in der Lage ist, zwei Ethernet-Rahmen mit der größten Länge oberhalb
des vorgegebenen Schwellenwertes zu halten, kann aus der folgenden Betrachtung
abgeleitet werden. Unter Bezugnahme auf 4 sei der Fall betrachtet, in dem der
Puffer A derzeit einen Rahmen empfängt. Sobald der Puffer A bis
zum Schwellenwert (gemessen zum nächsten Byte) gefüllt ist,
entscheidet die Puffer-Überwachungseinrichtung 416 an
diesem Punkt, einen Pausenrahmen an die Ethernet-Vermittlung 103 über die Signalleitungen 421/415 so
bald wie möglich
zu senden, um zu verhindern, dass der Speicher A überfüllt wird
und Daten verliert. Ein von einem Puffer (wie z. B. dem Puffer B
in diesem Beispiel) ausgesandter Rahmen kann jedoch nicht in der
Mitte unterbrochen werden, und wenn es daher zu dieser Zeit einen
Rahmen gibt, der gerade von dem Puffer B übertragen wird, so muss die
Puffer-Überwachungseinrichtung 416 die
Ausführung
der Aussendung eines Pausenrahmens von dem Pausenrahmen-Speicher 420 verzögern, bis
der Puffer seine derzeitige Aussendung abgeschlossen hat. Obwohl
die Entscheidung zu der Zeit getroffen wird, zu dem der Schwellenwert-Punkt im
Puffer A erreicht ist, müssen
die von dem Puffer A empfangenen Rahmen akzeptiert werden, bis der von
dem Pausenrahmen-Speicher 420 ausgesandte Pausenrahmen
in der Ethernet-Vermittlung 103 wirksam
wird. Wenn der von der Vermittlung 103 empfangene Pausenrahmen
wirksam wird, stoppt die Vermittlung 103 effektiv die Aussendung
von Rahmen an den Puffer A. Dies ist der Grund, warum ausreichend Speicherplatz
in dem Puffer A für
zwei Ethernet-Rahmen mit der größten Länge oberhalb
des Schwellenwertes vorhanden sein muss; weil an dem Entscheidungspunkt
der Puffer B gerade mit der Aussendung eines eine maximale Länge aufweisenden
Ethernet-Rahmens
an die Ethernet-Vermittlung 102 begonnen haben kann, muss
die Puffer-Überwachungseinrichtung 416 darauf
warten, dass diese Aussendung abgeschlossen ist, bevor die Aussendung
des Pausenrahmens bewirkt wird. Wenn die Ethernet-Vermittlung 103 den
Pausenrahmen empfängt,
kann sie gerade begonnen haben, einen Ethernet-Rahmen mit einer
maximalen Länge
an den Puffer A zu senden, so dass die Vermittlung 103 warten muss,
bis sie ihre Aussendung des längsten
Ethernet-Rahmens abgeschlossen hat, bevor sie pausiert.
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Es
ist für
den Fachmann verständlich,
dass die Erfindung nicht als auf irgendeine spezielle angegebene
Konfiguration der oben erwähnten
Puffer beschränkt
angesehen werden sollte, sondern dass festgestellt wurde, dass die
vorstehenden Konfigurationen eine optimale Betriebsleistung und
eine optimale Ausnutzung des verfügbaren Speicherplatzes ergeben.
Die Ausnutzung des Speicherplatzes ist von besonders kritischer
Bedeutung, wenn die Ratensteuereinrichtung auf einer anwendungsspezifischen
integrierten Schaltung (ASIC) konfiguriert werden soll.