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Die
Erfindung betrifft eine Universal-Vermittlungsstelle nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1, ein Verfahren zum Durchführen einer Vermittlungsaufgabe
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 4, eine Eingangseinheit nach
dem Oberbegriff des Anspruchs 5, eine Ausgangseinheit nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 6 und eine Anschlußeinheit nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 7.
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Das
derzeitige weltweite Telekommunikationsnetz setzt sich zusammen
aus einer Vielzahl von Teilnetzen, die mit verschiedenen Formaten
und Protokollen arbeiten. Nur stichwortartig sollen hier ISDN, SDH,
IP, ATM und Ethernet als Beispiele genannt werden. Als Verbindungsarten
kommen dabei sowohl geschaltete Verbindungen oder virtuelle Verbindungen,
aber auch einzelne Datagramme mit komplettem Adreß- und Datenteil
in Frage. Allen gemeinsam ist, daß dabei in irgend einer Form
vermittelt wird, daß also
ein Datenstrom sowohl abschnittsweise als auch zeitlich sich die
physikalischen Netzmittel mit anderen Datenströmen teilt, und daß dazwischen umgeschaltet
werden muß.
Gerade auch zu diesem Zweck sind all diese vielen Teilnetze untereinander verbunden.
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Herkömmlicherweise
weist nun jedes einzelne dieser Teilnetze seine eigenen Vermittlungseinrichtungen
auf. Je nach dem Datenformat, das im jeweiligen Teilnetz verwendet
wird, spricht man dann etwa von einer Vermittlungsstelle, einem
Router oder einem Cross-Connect, wobei häufig die eigentlich englischen
Begriffe als deutsche verwendet werden. Der Anteil der Verkehrsarten
am Gesamtverkehr und damit der Anteil in einzelnen Teilnetzen schwankt
sowohl kurzfristig (Tageszeiten und Wochentage) als auch langfristig
durch die technische Entwicklung bedingt. Außerdem müssen immer wieder neue Teilnetze
mit neuartigen vermittelnden Einrichtungen nicht nur entwickelt,
sondern vor allem auch aufgebaut werden.
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In
der US-Patentanmeldung US 2002/0191588 A1 wird ein Vermittlungssystem
beschrieben, mit dessen Hilfe Datenpakete zur Vermittlung in einem
Koppelnetzwerk derart aufgeteilt werden, daß sie in periodisch wiederkehrenden
Zeitschlitzen fester Länge
verschickt werden können.
Allerdings werden dort die Aufteilung und der Weg der Datenpakete
durch eine externe Steuereinheit geregelt, was sowohl zeit- als
auch kostenintensiv ist.
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Im
folgenden werden die verschiedenen Formate, Protokolle oder Verkehrsarten
vereinfachend als Übertragungsformate
bezeichnet; die verschiedenen vermittelnden Einrichtungen werden
als Vermittlungsstelle bezeichnet. Alle Daten, die zusammen gehören und
innerhalb einer solchen Vermittlungsstelle gleich behandelt werden,
werden als Nachricht bezeichnet; eine solche Behandlung wird als
Vermitteln bezeichnet.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, an der oben beschriebenen
Situation Abhilfe zu schaffen.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
eine Universal-Vermittlungsstelle nach der Lehre des Anspruchs 1
ein Verfahren nach der Lehre des Anspruchs 4, eine Eingangseinheit
nach der Lehre des Anspruchs 5, eine Ausgangseinheit nach der Lehre
des Anspruchs 6 und eine Anschlußeinheit nach der Lehre des
Anspruchs 7.
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Es
wird also für
alle Übertragungsformate dieselbe
Vermittlungsstelle verwendet. Dabei werden alle zu vermittelnden
Nachrichten in untereinander gleich lange, jedoch sehr kurze, Einheiten
aufgeteilt, vorzugsweise von der Länge eines Bytes. Das Koppelfeld
ist ein synchrones Zeitmultiplex-Koppelnetzwerk, das für die Vermittlung
solch kurzer Einheiten geeignet ist. Die Anpassung der verschiedenen Übertragungsformate
erfolgt an der Peripherie in geeigneten Eingangs- und Ausgangseinheiten.
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Für besonders
aufwendige oder nur wenig benötigte
Anpassungen von Übertragungsformaten können zusätzliche
Anschlußeinheiten
an das Koppelnetzwerk angeschlossen werden, die dann von den Eingangseinheiten
aus mehr oder weniger transparent erreicht werden können und
die dann die Ausgangseinheiten auch wieder mehr oder weniger transparent
erreichen können.
Derartige Anschlußeinheiten
sind nicht nur zur Anwendung bei der vorliegenden Universal-Vermittlungsstelle
geeignet, sondern auch bei andersartigen Vermittlungsstellen, etwa
solchen, die nicht auf synchroner Basis arbeiten oder bei solchen,
die nicht auf kurze Dateneinheiten beschränkt sind.
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Da
an einer solchen Vermittlungsstelle verschiedene Teilnetze zusammen
kommen, kann hier auch auf einfache Weise ein Netzübergang
erfolgen, indem die Funktion eines sogenannten Gateways durch die
Peripherie dieser Vermittlungsstelle mit übernommen wird, sei es durch
eine Eingangseinheit, eine Ausgangseinheit, eine Anschlußeinheit oder
durch eine Kombination davon.
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Weitere
Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen und
der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen.
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Im
folgenden wird die Erfindung unter Zuhilfenahme der beiliegenden
Zeichnungen weiter erläutert:
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1 zeigt
einen beispielhaften Ablauf in einer erfindungsgemäßen Eingangseinheit.
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2 zeigt
einen Datenpaketaufbau für
das Beispiel nach 1.
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3 zeigt
ein Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Universal-Vermittlungsstelle.
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4 zeigt
ein Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Anschlußeinheit.
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Anhand
der
1 wird zunächst
der hinter der Erfindung stehende Grundgedanke näher erläutert. Hierzu wird auch auf
die Patentanmeldung
EP
0 320 714 A2 und das entsprechende US-Patent 4,922,487
verwiesen und auf die dortigen Ausführungen Bezug genommen.
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Die
erste Zeile von 1 zeigt einen an einem Eingang
einer Vermittlungsstelle ankommenden Datenstrom. An einem anderen
Eingang derselben Vermittlungsstelle kann ein grundsätzlich anders
aufgebauter Datenstrom ankommen. Zwischen den Eingängen der
Vermittlungsstelle und den Eingängen des
Koppelnetzwerks sind jeweils Eingangseinheiten vorhanden, die einerseits
die übertragungstechnischen
Erfordernisse erfüllen
und andererseits an das interne Format des Koppelnetzwerks anpassen.
Nur die Anpassung an das interne Format des Koppelnetzwerks wird
hier näher
betrachtet.
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Der
hier gezeigte Datenstrom besteht aus einer Folge von Datenpaketen
unterschiedlicher Länge,
zwischen denen Pausen existieren. Die Datenpakete liegen völlig asynchron
zueinander.
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Jedes
Datenpaket weist einen Paketkopf (geschwärzt) und eine Nutzlast (hell)
auf. Der Paketkopf kann eine vollständige Adressierung mit Angabe des
Absenders und des Empfängers
enthalten; er kann aber auch einen Bezug auf einen voreingestellten
Verbindungsweg enthalten. Beide Varianten sind an sich allgemein
bekannt.
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Wie
die zweite Zeile von 1 zeigt, wird dieser Datenstrom
für die
interne Verarbeitung in der Vermittlungsstelle aufbereitet. Hierzu
wird, wie anhand von 2 näher gezeigt werden wird, Zusatzinformation
beigefügt,
die die Verarbeitung innerhalb des Koppelnetzwerks ermöglicht.
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Die
dritte Zeile zeigt nun den Datenstrom am Eingang des Koppelnetzwerks.
Durch Pfeile wird der Übergang
von der zweiten zur dritten Zeile dargestellt. Entsprechend dem
internen Aufbau des Koppelnetzwerks wird nun jedes Datenpaket in
einzelne Datenpaketteile aufgeteilt, die der Zeitschlitzlänge im Koppelnetzwerk
entsprechen. Diese Datenpaketteile werden nun so in einen synchronen
zeitlichen Ablauf gebracht, daß sie
innerhalb des Datenstroms in gleichen zeitlichen Abschnitten von
der Län ge
T auftreten. Diese Länge
T ist die Rahmenlänge
aller synchronen Abläufe
innerhalb des Koppelnetzwerks. Zunächst wird das erste Datenpaketteil
des ersten Datenpakets in einen freien Zeitschlitz des Ausgangsdatenstroms
der Eingangseinheit eingefügt.
Die weiteren Datenpaketteile dieses Datenpakets werden nun im Abstand
einer Rahmenlänge
T in diesen Datenstrom eingefügt.
Dazwischen kommen noch Datenpaketteile von vorangegangenen Datenpaketen. Derselbe
Ablauf ergibt sich für
alle folgenden Datenpakete.
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Grundsätzlich kann
es auch, etwa für
lange Datenpakete, zugelassen werden, daß einem Datenpaket mehr als
ein Zeitschlitz innerhalb der Rahmenlänge T zugewiesen wird. Bei
zwei zugewiesenen Zeitschlitzen haben dann alle Datenpaketteile
mit ungerader laufender Nummer untereinander den Abstand T, ebenfalls
alle Datenpaketteile mit gerader laufender Nummer. Das zweite Datenpaketteil
folgt auf das erste mit einem Abstand, der kleiner als T ist. Der
mittlere Abstand ist damit T/2. Entsprechendes gilt für mehr als
zwei zugewiesene Zeitschlitze.
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Hier
wird unterstellt, daß die
Ausgangskapazität
der Eingangsschaltung mindestens so groß ist wie die Eingangskapazität. Durch
die beim Übergang von
der ersten zur zweiten Zeile in 1 hinzukommende
Zusatzinformation ergibt sich insgesamt mehr Nutzinformation als
am Eingang. Möglicherweise sind
im Eingangdatenstrom von der Übertragung
herrührende
Lücken, "Gaps", dann brauchen keinerlei weitere
Maßnahmen
ergriffen werden. Manchmal ist auch aus anderen Gründen sichergestellt,
daß auf
einer bestimmten Eingangsleitung einer Vermittlungsstelle die Datenstromdichte
geringer ist als an einem Eingang zum Koppelnetzwerk; auch hier
sind allenfalls Pufferspeicher erforderlich. Andernfalls muß entweder
in sinnvoller Weise auf mehrere Ausgangsdatenströme aufgespalten werden oder
der interne Takt muß höher sein.
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2 zeigt
einen beispielhaften Datenpaketaufbau, wie er sich im Beispiel nach 1 in
der zweiten Zeile ergibt. Mit PL für "Payload" ist die eigentliche Nutzlast bezeichnet.
Sie ist hier als Block unbestimmter Länge und einer Breite von einem
Byte (8 Bit) dargestellt. Die Breite von 8 Bit ergibt sich durch
Serien-Parallel-Wandlung aus dem üblicherweise seriell übertragenen
Datenstrom. Im Normalfall entspricht dies auch einer Gliederung
der zu übertragenden
Nutzlast. Dies ist aber letztlich unerheblich; jede andere Breite
ist möglich.
Dieser Nutzlastinhalt muß auf
jeden Fall unverändert
weitergereicht werden und kann auch nicht inhaltlich ausgewertet
werden. Diese Nutzlast ist in 1 auch schon
in der ersten Zeile enthalten, wenngleich möglicherweise in einem anderen
zeitlichen Maßstab.
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Mit
Hd für "Header" ist in 2 ein
Paketkopf bezeichnet. Im gezeigten Beispiel ist er zwei Bytes lang.
Datenpakete werden nahezu ausschließlich nicht synchron übertragen.
Damit ist zumindest gemeint, daß zur
selben Nachricht gehörende
Datenpakete im gesamten Datenstrom nicht in gleichmäßigen Abständen aufeinander
folgen. Die Zusammengehörigkeit
von Datenpaketen zu einer Nachricht kann damit nicht an der zeitlichen
Lage im Datenstrom erkannt werden. Dieser Kennzeichnung dient der
Inhalt des Paketkopfs.
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Zumindest
dann, wenn ein einzelnes Datenpaket in sich bereits eine vollständige Nachricht
enthält,
und damit ein sogenanntes Datagramm darstellt, muß der Paketkopf
zumindest eine vollständige Adressierung
des Empfängers
enthalten. In vielen anderen Fällen
wird eine Nachricht aus einer Vielzahl von Datenpaketen bestehen
oder es werden gar mehrere Nachrichten, etwa beim Surfen im Internet, von
demselben Absender zu demselben Empfänger auf einem voreingestellten
Weg übertragen
werden. In diesem Fall reicht es aus, wenn der Paketkopf an jeder
Stelle des Netzes eindeutig einem bestimmten aus einer begrenzten
Zahl von (virtuellen) Übertragungswegen
zugeordnet werden kann. In diesem Fall muß, wie schon genannt, zunächst der Übertragungsweg
markiert werden, wobei auf jedem Übertragungsabschnitt eine eigene
Zuordnung eines Übertragungskanals
erfolgen wird. Es genügt
dann, wenn die jeweilige Zuordnung im Paketkopf genannt ist. Allerdings
muß dann
an der Grenze zwischen zwei Übertra gungsabschnitten
eine Umwertung des Inhalts des Paketkopfs erfolgen muß. Dies
kann im Beispiel beim Übergang
von der ersten zur zweiten Zeile in 1 erfolgen.
Bei der erfindungsgemäß aufgebauten
Universal-Vermittlungsstelle wird intern, im Koppelnetzwerk, keine
solche Adressierung benötigt.
Es können
deshalb bereits die Angaben für
den auf die Vermittlungsstelle folgenden Übertragungsabschnitt hier eingetragen
werden. In diesem Fall kann die Umwertung auch am Ausgang des Koppelnetzwerks,
also in einer Ausgangseinheit, erfolgen.
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Zusätzlich für die interne
Bearbeitung im Koppelnetzwerk wird nun der Nutzlast PL und dem Paketkopf
Hd intern benötigte
Information hinzugefügt.
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Zunächst sind
zwei Bytes SRT1 und SRT2 gezeigt, die der internen Wegewahl im Koppelnetzwerk
dienen. Dieses Beispiel geht von einem Koppelnetzwerk aus, bei dem
die Einstellung der internen Wege nicht durch eine zentrale Steuerung
erfolgt, sondern bei dem die Nachricht selbst ihren Weg aufbaut.
Die zwei Bytes SRT1 und SRT2 enthalten die dafür benötigte Steuerinformation; sie
werden auch als Self Routing Tags bezeichnet.
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Den
zwei Bytes SRT1 und SRT2 folgen zwei hier nicht näher interessierende
oder auch nur als Reserve vorgesehene und auch nicht bezeichnete Bytes,
die wiederum von einem Startkennzeichen START gefolgt werden. Diesem
Startkennzeichen START folgt der Paketkopf Hd und die Nutzlast PL. Das
Ende ist durch ein Schlußkennzeichen
END gekennzeichnet.
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Da
das Ende des Pakets auf jeden Fall erkennbar sein muß, muß das Schlußkennzeichen END
auf alle Fälle
im Datenstrom als solches erkennbar sein. Es ist aber grundsätzlich nicht
auszuschließen,
daß innerhalb
der Nutzlast PL ein Byte auftritt, das dieselbe Bitfolge aufweist
wie das Schlußkennzeichen
END. Deshalb wird hier jedem Byte ein Steuerbit CB zugeordnet, das
alle zusätzlich
hinzugekommenen Bytes, hier mit einer "1" kennzeichnet,
während
die Bytes des Datenpakets selbst mit einer "0" gekennzeichnet
sind.
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Dadurch,
daß innerhalb
des Koppelnetzwerks der Zusammenhang der einzelnen Datenpaketteile
aufgelöst
wird, ist auch die Verbindung von Nutzlast und Adresse innerhalb
des Koppelnetzwerks nicht mehr erkennbar. Die Zugehörigkeit
eines Datenpaketteils zu einer Nachricht muß auf andere Art gewährleistet
werden. Dies wird hier durch die gleichen Zeitabstände, Länge T, gewährleistet.
Das Koppelnetzwerk muß deshalb
synchron arbeiten. Die Zeitschlitzlänge innerhalb der entstehenden
Rahmenstruktur ist dann gleich einem Datenpaketteil.
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Die
anhand der 1 beschriebene Zuordnungsvorschrift
zwischen einem Datenpaket am Eingang einer Eingangseinheit und den
Datenpaketteilen am Ausgang dieser Eingangseinheit ist eindeutig und
umkehrbar. Die zusammengehörigen
Datenpaketteile eines Datenpakets werden in der gleichen zeitlichen
Anordnung auch wieder an einem Ausgang des Koppelnetzwerks ankommen.
In einer dort angeordneten Ausgangseinheit wird dann die anhand
der 1 beschriebene Zuordnung wieder umgekehrt, so
daß dann
wieder die ursprünglichen
Datenpakete, in der Regel mit umgewertetem Paketkopf, auftreten. Damit
ergibt sich sowohl der Aufbau einer Eingangseinheit als auch der
einer Ausgangseinheit einer erfindungsgemäßen Universal-Vermittlungsstelle.
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2 paßt insoweit
nicht mit 1 zusammen, als dort der dem
Paketkopf vorangehende Teil den gleichen Umfang aufweist wie der
Paketkopf. Auf die absoluten Werte kommt es aber nicht an.
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Entscheidend
dabei ist jedenfalls, daß die Datenpaketteile
nach
1 und damit die Zeitschlitzlänge innerhalb des Koppelnetzwerks
kurz sind. In der oben in Bezug genommenen Patentanmeldung
EP 0 320 714 A2 und
dem entsprechenden US-Patent 4,922,487 wurde bereits auf einen wesentlichen Vorteil
solcher kurzer Datenpaketteile hingewiesen. Der Speicheraufwand
innerhalb des Koppelnetzwerks kann gegenüber anderen Konzepten drastisch reduziert
werden. Durch die Verteilung eines Datenpakets auf einen größeren Zeitraum
wird auch die Auslastung des Koppelnetzwerks gleichmäßiger; bei gleichem
Aufwand wird die Blo ckierungsfreiheit größer. Der Nachteil der zusätzlichen
Verzögerung
bleibt erhalten.
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Bei
der jetzt vorliegenden Erfindung ist aber ein anderer Punkt wesentlich.
Innerhalb des Koppelnetzwerks treten ausschließlich sehr kurze zu vermittelnde
Datenelemente auf. In solche kurzen Datenelemente kann aber letztlich
jedes Übertragungsformat
aufgelöst
werden. Eine so aufgebaute Vermittlungsstelle kann damit zur Vermittlung
von Nachrichten in beliebigen Übertragungsformaten
verwendet werden. Die Anpassung an diese Übertragungsformate erfolgt
in den Eingangs- und Ausgangseinheiten. Nur diese sind an das jeweilige Übertragungsformat
anzupassen und gegebenenfalls für
neue Übertragungsformate
zu entwickeln. Auch sind nur dort die möglicherweise benötigten größeren Zwischenspeicher
erforderlich. Die Arbeit solcher Eingangs- und Ausgangseinheiten
kann programmgesteuert ablaufen. Die Anpassung an andere Übertragungsformate
kann dann durch Änderung
des Ablaufprogramms erfolgen. Entsprechend kann die Umschaltung
zwischen zwei Übertragungsformaten
durch Umschalten zwischen zwei Ablaufprogrammen erfolgen.
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Anhand
der 1 wurde ein Übertragungsformat
beschrieben, bei dem einzelne, ungleich lange Datenpakete mit dazwischen
liegenden Übertragungslücken auftreten.
Ein anderes Datenformat ist beispielsweise ein Strom von SDH-Containern
in einem SDH-Datenstrom,
etwa der STM-1-Hierarchie. Hier wird dann in einer Eingangseinheit ähnlich wie im
Beispiel nach 1 jeder Container in eine Vielzahl
aufeinanderfolgender Containerteile zerlegt, denen dann ein synchroner
Pfad durch das Koppelnetzwerk zugewiesen wird und die dort wieder
byteweise durchgeschaltet werden. Die zusammengehörigen Containerteile
werden dann in derjenigen Ausgangseinheit, zu der hin sie durchgeschaltet
wurden, wieder zu einem SDH-Container zusammengesetzt.
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Grundsätzlich ist
hier als weiteres Übertragungsformat
ein übliches
synchrones Zeitmultiplexformat, etwa PCM 30/32, möglich.
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Grundsätzlich ist
es nun möglich,
daß eine solche
Universal- Vermittlungsstelle
ausschließlich Eingangseinheiten
und Ausgangseinheiten aufweist, die alle für dasselbe Übertragungsformat aufgebaut oder
auf dieses eingestellt sind. Ein Teil der Eingangs- und Ausgangseinheiten
mag dann dem Fernverkehr, ein anderer Teil dem lokalen Verkehr dienen und
damit unter anderem auch die Funktion eines Add-Drop-Multiplexers
mit übernehmen.
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Eine
andere solche Universal-Vermittlungsstelle kann dann in entsprechender
Weise ausschließlich
für ein
anderes Übertragungsformat
aufgebaut oder eingestellt sein. Sie kann dann beispielsweise die
Funktion eines Cross-Connects übernehmen.
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In
der Regel sind aber die einzelnen Teilnetze für die verschiedenen Übertragungsformate
nicht räumlich
völlig
voneinander getrennt. Sie überlagern sich
vielmehr und oft sind die "Vermittlungsstellen" für die einzelnen
den jeweiligen Diensten zugeordneten Übertragungsformate auch organisatorisch
und damit auch räumlich
vereint. Auch treten dort in der Regel Übergänge, "Gateways", zwischen den verschiedenen Teilnetzen
auf, wo auch zwischen den Übertragungsformaten
konvertiert werden muß.
In einer erfindungsgemäßen Universal-Vermittlungsstelle kann
nun problemlos zwischen zwei solchen Teilnetzen übergegangen werden. Die Gateway-Funktion kann
dann entweder in der betroffenen Eingangseinheit oder in der Ausgangseinheit
mit ausgeführt
werden.
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Eine
erfindungsgemäße Universal-Vermittlungsstelle,
die für
zwei oder mehr solcher Teilnetze Vermittlungsfunktion ausführt, ist
allerdings in der Regel hierfür überdimensioniert.
Ein Teil dieser Universal-Vermittlungsstelle, etwa zwischen a Eingangsleitungen
und a Ausgangsleitungen mit a Eingangseinheiten und a Ausgangseinheiten
und der dazwischenliegende Teil des Koppelnetzwerks mit einer a × a -Struktur
wird dann für
das erste Teilnetz verwendet. Ein anderer Teil dieser Universal-Vermittlungsstelle,
etwa zwischen b Eingangsleitungen und b Ausgangsleitungen mit b
Eingangseinheiten und b Ausgangseinheiten und der dazwischenliegende
Teil des Koppelnetzwerks mit einer b × b -Struktur wird dann für das zweite
Teilnetz verwen det. Insgesamt ist aber ein Koppelnetzwerk erforderlich
mit einer N × N -Struktur,
wobei N mindestens gleich a + b ist. Die Übergänge zwischen den a Eingangsleitungen
und den b Ausgangsleitungen und zwischen den b Eingangsleitungen
und den a Ausgangsleitungen sind genauso bestückt wie die von a nach a oder
b nach b. Sie werden aber in der Regel nur für die Gateway-Funktion verwendet,
die meist geringer ausgelastet ist.
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Die
erfindungsgemäße Universal-Vermittlungsstelle
bringt in diesem Beispiel aber schon dann Vorteile, wenn die beiden
Teilnetze von ihrer Funktion her sich an verschiedene Anwender,
etwa an geschäftliche
und private Nutzer, wendet und dadurch solchen tageszeitlichen Schwankungen
unterworfen ist, daß sich
ihre Gesamtbelastung weniger ändert als
die Belastung der beiden Teilnetze. Wenn die Auslastungen der beiden
Teilnetze atmen, dann können
auch die Netze als solche atmen. Insbesondere die Verbindungsleitungen
zwischen zwei Vermittlungsstellen können dann zeitweise die eine
Verkehrsart und zeitweise die andere Verkehrsart führen. Dazu
müssen
nur die Eingangseinheiten und Ausgangseinheiten zwischen den beiden
Verkehrsarten oder Übertragungsformaten
umgeschaltet und damit dem anderen Teilnetz zugeordnet werden.
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So
wie im zuletzt beschriebenen Beispiel tägliche Schwankungen vorkommen,
so ändern
sich die Auslastungen verschiedener Teilnetze auch im Laufe längerer Zeiträume, etwa
bei der Einführung neuer Übertragungsformate.
Bei einer erfindungsgemäßen Universal-Vermittlungsstelle
müssen
dann eben nach und nach die Eingangs- und Ausgangseinheiten auf
das neue Übertragungsformat
umgestellt oder durch entsprechende neue ersetzt werden. Der Rest,
insbesondere das Koppelnetzwerk und dessen Steuerung, kann unverändert bleiben.
Eine an sich bestehende Überdimensionierung
kann dadurch mehr als gerechtfertigt sein.
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3 zeigt
nun ein Beispiel einer kompletten Universal-Vermittlungsstelle, die in dieser Darstellung
wie jede andere Vermittlungsstelle aussieht. Sie weist einen hier
nicht näher
bezeichneten Kern, das Koppelnetzwerk auf, sowie eine Reihe daran
angeschlossener Leitungseinheiten. Weiter sind hier zwei Zentralprozessoren
CP angeschlossen. Sowohl die Leitungseinheiten als auch die Zentralprozessoren sind
bidirektional an das Koppelnetzwerk angeschlossen. Die Leitungseinheiten
weisen auch bidirektionale Verbindungen zur Außenwelt auf, die Zentralprozessoren
nicht.
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Grundsätzlich kann
man Vermittlungsstellen auch in unidirektionaler Weise darstellen.
Der Verkehrsfluß ist
dann meist von links nach rechts dargestellt und jede Leitungseinheit
ist in eine, dann links angeordnete, Eingangseinheit und eine, dann
rechts angeordnete, Ausgangseinheit aufgeteilt. Zusatzeinheiten
wie die hier dargestellten Zentralprozessoren sind dann wie rückkoppelnde
Einheiten zwischen einem Ausgang des Koppelnetzwerks rechts und
einem Eingang des Koppelnetzwerks links dargestellt.
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Die
Leitungseinheiten sind hier in je zwei Blöcke untergliedert, die die
Bezeichnungen L1 und L2 tragen. L1 und L2 steht zunächst für "Layer 1" bzw. "Layer 2". Damit soll noch
nichts über
ihren Aufbau, sondern nur über
ihre Funktion gesagt werden. Der Aufbau verschiedener gleich bezeichneter
Baugruppen kann unterschiedlich sein. Die Schicht 1, "Layer 1", ist im wesentlichen
für die
physikalische Anpassung zuständig.
Dies sind Größen wie
elektrisches oder optisches Signal, Signalpegel, Takt und dergleichen.
Die Schicht 2, "Layer
2", ist im wesentlichen
für die
protokollmäßige Anpassung
zuständig.
Letztere ist gerade bei der hier vorliegenden Universal-Vermittlungsstelle
nicht für
alle Leitungseinheiten gleich.
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Zentralprozessoren
wie die hier gezeigten sind für
vielfältige
Funktionen verwendbar. Hier sollen sie nun auch erfindungsgemäß als Anschlußeinheiten
zur Entlastung von Eingangs- oder Ausgangseinheiten dienen. Insbesondere
solche Übertragungsformate,
bei deren Vermittlung größere Datenmengen
zwischengespeichert werden müssen,
bei denen auf größere Tabellen
zugegriffen werden muß oder
die einer Gateway-Funktion unterzogen werden sollen, können unter
Mithilfe solcher Anschlußeinheiten
vermit telt werden. Dazu muß diejenige
Eingangseinheit, an der ein Datenstrom mit diesem Übertragungsformat
ankommt, diesen Datenstrom weitgehend transparent zu einer solchen
Anschlußeinheit weiterleiten.
Diese übernimmt
dann soweit wie möglich
die Funktion einer Eingangseinheit und ggf. die eines Gateways.
Von der Anschlußeinheit
aus werden die Datenpakete dann über
das Koppelnetzwerk zu einer weiteren Anschlußeinheit gesendet, die in diesem
Fall die Aufgabe einer Ausgangseinheit und ggf. die eines Gateways übernimmt.
Von hier aus wird dann wieder weitgehend transparent zu einer Ausgangseinheit
durchgeschaltet. Die beiden Aufgaben der Eingangseinheit und der
Ausgangseinheit können
dabei auch von einer einzigen Anschlußeinheit übernommen werden.
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Anhand
von 4 kann der Ablauf der Verarbeitung der Datenströme in den
Anschlußeinheiten genauer
beschrieben werden.
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4 zeigt
ein Koppelnetzwerk KN, sowie exemplarisch ein Paar Anschlußeinheiten
CP1 und CPn mit ähnlichem
Aufbau, die an das Koppelnetzwerk KN angeschlossen sind. Die Anschlußeinheiten CP1
und CPn sind dabei funktional in einen Eingangsteil CPI1 bzw. CPIn
und einen Ausgangsteil CPO1 bzw. CPOn aufgeteilt.
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Die
Eingangsteile CPI1 bzw. CPIn weisen eine Einheit zur Defragmentierung,
gekennzeichnet mit 1, eine Einheit zum Deframing, die zudem
die Datenpakete zerlegt, gekennzeichnet mit 2, eine Routing
Tabelle, gekennzeichnet mit 3 und einen Datenpuffer, gekennzeichnet
mit 4, auf. Die Ausgangsteile CPO1 bzw. CPOn wiederum weisen
einen Datenpuffer, gekennzeichnet mit 5, eine Einheit zum
Framing, gekennzeichnet mit 6 und eine Einheit zur Fragmentierung
durch Virtual Concatenation, gekennzeichnet mit 7, auf.
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Die
Eingänge
der Eingangsteile CPI1 bzw. CPIn der Anschlußeinheiten CP1 bzw. CPn sind
je mit einem der Ausgänge
des Koppelnetzwerks KN verbunden, und die Ausgänge der Eingangsteile CPI1
bzw. CPIn der Anschlußeinheiten
CP1 bzw. CPn sind je mit einem der Eingänge des Koppelnetzwerks KN
verbunden. Die Eingänge
der Ausgangsteile CPO1 bzw. CPOn der Anschlußeinheiten CP1 bzw. CPn sind
je mit einem der Ausgänge
des Koppelnetzwerks KN verbunden, und die Ausgänge der Ausgangsteile CPO1
bzw. CPOn der Anschlußeinheiten
CP1 bzw. CPn sind je mit einem der Eingänge des Koppelnetzwerks KN
verbunden Für
den Fall, daß der
interne Weg der Dateneinheiten durch das Koppelnetzwerk KN nicht
durch die Nachricht selbst aufgebaut wird, übernimmt diese Aufgabe eine
zentrale Steuerung, der sogenannte Scheduler S, der samt seiner
Verbindungen zum Datenpuffer 4 und zur Routing Tabelle
3 des Eingangsteils CPI1 der Anschlußeinheit CP1, zum Datenpuffer 5 des
Ausgangsteils CPOn der Anschlußeinheit
CPn und zum Koppelnetzwerk KN eingezeichnet ist.
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Von
einer Eingangseinheit wird ein Datenstrom weitgehend transparent über das
Koppelnetzwerk KN zum Eingangsteil CPI1 der Anschlußeinheit CP1
gesendet. Falls der Datenstrom durch das sogenannte Prinzip der
Virtual Concatenation gebildet wurde, bei dem nicht benachbarte
Fragmente von Datenstrukturen, wie z.B. Fragmente von sogenannten
Virtuellen Containern bei SDH-Übertragung,
zu einem Datenstrom zusammengefaßt werden, wird zunächst diese
Virtual Concatenation in der Einheit zum Defragmentieren 1 rückgängig gemacht
und die zusammengehörigen
Fragmente werden zusammengesetzt.
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Anschließend werden
in der Einheit zum Deframing 2 die Frames der Datenpakete
entsprechend ihrer Struktur wie z.B. GFP (Generic Framing Procedure),
Ethernet oder ATM in kleine Dateneinheiten mit einer Größe von z.B.
einem oder wenigen Bytes zerlegt, wie bereits bei der Beschreibung
der Funktionalität
der Eingangseinheit erwähnt.
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In
der Routing Tabelle 3 werden den Eingangsadressen der einzelnen
Dateneinheiten Wege durch das Koppelnetzwerk und Ausgangsadressen, die
den weiteren Weg der Dateneinheiten nach dem Durchlaufen der Vermittlungsstelle
bestimmen, zugewiesen.
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Wird
der interne Weg durch das Koppelnetzwerk KN durch die Nachricht
selbst aufgebaut, dann werden den Dateneinheiten In formationen über diesen
Weg in Form von Self Routing Tags (SRT) von der Routing Tabelle
3 mitgegeben.
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Falls
der interne Weg durch das Koppelnetzwerk KN mittels einer zentralen
Steuerung durch einen sogenannten Scheduler S über eine Schnittstelle zwischen
Scheduler S und Koppelnetzwerk KN festgelegt wird, muß der Scheduler
S dazu Informationen über
das Routing von der Routing Tabelle 3 erhalten. Gemäß diesen
Informationen schaltet der Scheduler S das Koppelnetzwerk KN für die Übertragung
der einzelnen Dateneinheiten in die entsprechenden Positionen. Der
Scheduler S ist damit für
den Aufbau eines Wegs durch das Koppelnetzwerk KN nur erforderlich,
wenn der Weg nicht durch die Nachricht selbst durch Self Routing
Tags (SRT) aufgebaut wird.
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Zum
Speichern der Dateneinheiten steht der Datenpuffer 4 zur
Verfügung,
und das Versenden der Dateneinheiten durch das Koppelnetzwerk KN
wird zentral durch den Scheduler S über die Schnittstelle zwischen
dem Scheduler S und dem Datenpuffer 4 gesteuert, falls
der Weg durch das Koppelnetzwerk KN nicht durch die Nachricht selbst
durch Self Routing Tags (SRT) aufgebaut wird.
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Nach
dem Durchlaufen des Koppelnetzwerks KN gelangen die einzelnen Dateneinheiten zum
Ausgangsteil CPOn der Anschlußeinheit
CPn. Da die Datenrate am Eingang des Ausgangsteils dieser weiteren
Anschlußeinheit
CPOn höher
sein kann als die externe Datenrate am Ausgang der Vermittlungsstelle,
können
die ankommenden Dateneinheiten zunächst in dem Datenpuffer 5 zwischengespeichert
werden. Droht ein Überlauf
dieses Datenpuffers 5, so kann mittels eines sogenannten
Back Pressure Protokolls über
die Schnittstelle zwischen dem Datenpuffer 5 des Ausgangsteils
CPOn dieser Anschlußeinheit
CPn und dem Scheduler S erreicht werden, daß der Scheduler S über die
Schnittstelle zum Datenpuffer 4 des Eingangsteils CPI1
der ersten Anschlußeinheit
CP1 die Datenrate durch das Koppelnetzwerk KN verringert. Ohne Scheduler 5 und Back
Pressure Protokoll über
die Schnittstelle zwischen dem Datenpuffer 5 und dem Scheduler
S muß ein
mögli cher Überlauf
des Datenpuffers 5 in Kauf genommen werden.
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Um
einen Datenstrom konstanter Datenrate zu erhalten, werden die Dateneinheiten
anschließend
in der Framingeinheit 6 einem Framing-Prozeß unterzogen,
wie z.B. GFP (Generic Framing Procedure), Ethernet oder ATM.
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Die
Datenströme
werden nun noch in der Fragmentiereinheit 7 durch Virtual
Concatenation auf Datenpfaden entsprechend ihrer Ordnung zusammengefaßt, wobei
laut Standard eine Zusammenfassung von Datenströmen verschiedener Ordnung,
wie z.B. VC4 und VC12 durch Virtual Concatenation nicht erlaubt
ist.
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Über das
Koppelnetzwerk KN werden daraufhin die verschiedenen Datenströme zu den
entsprechenden Ausgangseinheiten gesendet. Dazu besitzt der Ausgangsteil
der Anschlußeinheiten CPO1
bzw. CPOn eine Switching-Funktionalität, die regelt, wohin die verschiedenen
Datenströme
geschickt werden. Typischerweise besitzt ein Eingangsteil einer
Anschlußeinheit
CPI1 bzw. CPIn mehrere Eingänge,
die mit verschiedenen Eingangseinheiten verbunden sein können, und
ein Ausgangsteil einer Anschlußeinheit
CPO1 bzw. CPOn mehrere Ausgänge,
die mit verschiedenen Ausgangseinheiten verbunden sein können. Der
Einfachheit halber sind in 4 nur jeweils
ein Eingang und ein Ausgang gezeichnet. Die Definition mehrerer
Ports, d.h. Ausgangseinheiten, an die die Datenströme geschickt werden
sollen, wird beispielsweise durch GFP (Generic Framing Procedure)
ermöglicht.
Die entsprechenden Ausgänge
und Ports, an die die verschiedenen Dateneinheiten geschickt werden
sollen, sollten dabei bereits in der Eingangseinheit CPI1 der ersten Anschlußeinheit
CP1 ermittelt und in der Routing Tabelle 3 gespeichert werden. Ein
Label, das die entsprechenden Switching-Informationen enthält wird zusammen
mit den Dateneinheiten verschickt und während des Framing-Prozesses in der
Ausgangseinheit CPOn der Anschlußeinheit CPn in der Framingeinheit 6 ausgewertet.
Dieses Vorgehen erhöht zwar
den Overhead der Dateneinheiten, die über das Koppelnetzwerk geschickt
werden, dafür
wird aber keine zweite Routing Tabelle in der Ausgangseinheit der
Anschlußeinheit
CPOn notwendig und ist somit deutlich kostengünstiger.
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Anschlußeinheiten
der zuletzt beschriebenen Art können
auch bei Vermittlungsstellen eingesetzt werden, die nicht im Sinne
der hier beschriebenen erfindungsgemäßen Universal-Vermittlungsstelle
aufgebaut sind.