DE10242321B4

DE10242321B4 - ATM-Anschlussmodul mit integrierter Ethernet-Vermittlungsschnittstelle

Info

Publication number: DE10242321B4
Application number: DE10242321A
Authority: DE
Inventors: Matthias Heink; Raimar Thudt; Franz-Josef SCHÄFER; Martin Erdmann; Andreas Foglar; Friedrich Geissler; Michael Gerling
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Intel Germany Holding GmbH
Priority date: 2002-03-01
Filing date: 2002-09-12
Publication date: 2005-08-18
Anticipated expiration: 2022-09-13
Also published as: DE10242321A1

Abstract

ATM-Anschlußmodul für eine ATM-Knotenvorrichtung (1), mit einer ATM-Steuerung (3) zum Verarbeiten von ATM-Zellen, die über Übertragungsleitungen (5) übertragen werden, dadurch gekennzeichnet, dass das ATM-Anschlußmodul (2) eine Ethernet-Vermittlungsschnittstelle (6) aufweist, die das ATM-Anschlußmodul (2) mit einem Ethernet-Vermittlungskernmodul (7) dieser ACM-Knotenvorrichtung (1) verbindet.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein ATM-Anschlussmodul mit einer integrierten Ethernet-Vermittlungsschnittstelle zum Verbinden des ATM-Anschlussmoduls bzw. ATM-Port-Moduls mit einem Ethernet-Vermittlungskernmodul.

Die US 6 249 528 B1 beschreibt eine Netzwerkschalteinheit mit Ethernet-Ports und ATM-Ports, wobei die Netzwerkschalteinheit eine Segmentierungseinheit zur Umwandlung von Ethernet-Daten in ATM-Daten und eine Einheit zur Umwandlung von ATM-Daten in Ethernet-Daten beinhaltet.

Der ATM (= Asynchronous Transfer Mode = asynchroner Übertragungsmodus) ist ein Paket-vermittelndes und insbesondere Zell-vermittelndes Breitbandnetzverfahren. Der ATM bildet den Kern einer Breitband-ISDN-Architektur, die die digitalen Übertragungsfähigkeiten erweitert, die durch ISDN für niederratige Sprache-Zu-Sprache- und Multimedia-Übertragungen auf den gleichen Leitungen definiert sind.

Der ATM ist eine Echtzeitarchitektur, die eine sehr hohe Bandbreite liefern kann. Implementationen werden derzeit mit Geschwindigkeiten betrieben, die von Versionen mit besonders niedriger Geschwindigkeit von 128 kbps bis zu 622,08 Mbps reichen. Geschwindigkeiten bis zu 2,488 Gbps werden schließlich unterstützt.

Aufgrund der sehr hohen Bandbreite und der Fähigkeit, Multimediadaten zu übertragen, kann ATM als eine Hochgeschwindigkeitsarchitektur für sowohl Lokalbereichsnetze (LAN; LAN = Local Area Network) bzw. lolkale Netze als auch Weitbereichsnetze (WAN; WAN = Wide Area Network) bzw. Weitverkehrsnetze dienen.

ATM und AAL sind der Schicht 2 des OSI-Referenzmodells zugeordnet.

Die ATM-Schicht ist die dienstunabhängige Schicht, bei der abgehende ATM-Zell-Köpfe und -Dateiendetiketten (ATM-Zell- Header und -Trailer) erzeugt werden, virtuelle Kanäle und Signalwege definiert werden und eindeutige Bezeichner (Identifier) zugeordnet werden und Zellen multiplexiert oder demultiplexiert werden. Die ATM-Schicht erzeugt die Zellen und verwendet dann eine physikalische Schicht, um dieselben zu übertragen. Köpfe (Header) in den empfangenen ATM-Zellen werden in dieser Schicht geprüft. Köpfe und Dateiendetiketten (Trailer) werden ferner aus ankommenden Zellen entfernt. Die ATM-Schicht ist ferner für die Verkehrsverwaltung verantwortlich.

Die oberste Schicht ist die AAL-Schicht (= ATM-Adaption-Layer = ATM-Anpassungsschicht). Die AAL-Schicht ist dienstabhängig. Dieselbe sieht die notwendige Protokollübersetzung zwischen ATM und anderen Kommunikationsdiensten, wie z. B. Sprach-, Video- oder Daten-Kommunikationsdiensten, die mit einer Übertragung verbunden sind, vor.

Die AAL-Schicht weist zwei Teilschichten, d. h. die Umwandlungsteilschicht und die SAR-Teilschicht auf. Die Umwandlungsteilschicht liefert die Schnittstelle für die verschiedenen Dienste. Die SAR-Teilschicht (SAR: Segmentation and Reassambly = Segmentierung und Wiederzusammenstellung) ist die Teilschicht, die Pakete variabler Größe in Zellen fester Größe am Sendeende verpackt und die Zellen an dem Empfangsende neu verpackt. Die SAR-Teilschicht ist ferner für das Finden und Handhaben von Zellen verantwortlich, die keine Ordnung aufweisen oder verlorengegangen sind.

1 zeigt einen ATM-Knoten gemäß dem Stand der Technik. Der ATM-Knoten weist mehrere ATM-Anschlußmodule auf, die jeweils eine ATM-Steuereinheit aufweisen. Die ATM-Steuerungen sind über Schnittstellen mit einer ATM-Vermittlungsvorrichtung verbunden. Jedes ATM-Anschlußmodul unterstützt mindestens eine physikalische Übertragungsleitung (PHY). Für xDSL können bis zu 128 PHYs mit dem ATM-Anschlußmodul verbunden sein. Der ATM-Knoten kann eine Kreuz verbindung (Cross-Connect) ohne Vermittlung sowie eine wirkliche Vermittlung mit einer Signalisierung umfassen.

Die Anzahl der ATM-Anschlußmodule innerhalb des ATM-Knotens ist mindestens zwei. Bei einem typischen ATM-Knoten sind mehrere ATM-Anschlußmodule vorgesehen. Bei einem Hub-System sind bis zu 8 ATM-Anschlußmodule, bei Rückwandplatinensystemen (Back-Plane-Systemen) sind bis zu 32 ATM-Anschlußmodule und bei großen Gestell-basierten (Rack-based) Systemen sind bis zu 256 ATM-Anschlußmodule vorgesehen.

Bei dem ATM-Knoten gemäß dem Stand der Technik, wie in 1 gezeigt, treten mehrere Probleme auf. Das Herstellungsvolumen der Komponente für die ATM-Vermittlung, die das Kernmodul des ATM-Knotens bildet, ist um mindestens einen Faktor 10 wesentlich kleiner als das Herstellungsvolumen der Komponenten für die ATM-Anschlußmodule. Ein weiteres wesentliches Problem besteht darin, dass kein technischer Standard für die Verbindung zwischen dem Kernmodul, d. h. der ATM-Vermittlung, und den ATM-Anschlußmodulen existiert. Der ATM-Knoten gemäß dem Stand der Technik kann insbesondere, wie in 1 gezeigt, mit einem Ethernet-Netz verbunden sein.

Um das Problem des Herstellungsvolumens zu überwinden, wurde ein ATM-Knoten, wie in 2, durch Transwitch (www.transwitch.com) entwickelt. Dieser ATM-Knoten gemäß dem Stand der Technik, wie in 2 gezeigt, verbindet die ATM-Anschlußmodule des ATM-Knotens über einen passiven Zell-Bus. Dieser geschützte Back-Plane-Bus oder Zell-Bus ersetzt die ATM-Vermittlung innerhalb des ATM-Knotens. Ein Nachteil des ATM-Knotens, der in 2 gezeigt ist, besteht darin, dass der Zell-Bus den Datendurchsatz begrenzt. Der Datendurchsatz wird durch den Zell-Bus von Transwitch auf ein Maximum von etwa 1 Gbps begrenzt. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass der ATM-Knoten versagt, wenn eine Übertragungsleitung des parallelen Zell-Busses getrennt ist. Ein weiterer wesentlicher Nachteil besteht darin, dass der Back-Plane-Zell-Bus ebenfalls geschützt ist und mit Standard-Ethernet-Systemen nicht kompatibel ist.

3 zeigt eine ATM-Steuerung innerhalb eines ATM-Anschlußmoduls gemäß dem Stand der Technik. Die ATM-Steuerung führt die Standard-ATM-Schicht-Funktionen aus, wie z. B. die Header-Erfassung und die Header-Übersetzung. Ein ATM-OAM-Prozessor führt die OAM-Funktionen (OAM: Operation and Mainenance (= Betrieb und Wartung)) und die Verkehrsverwaltungsfunktionen in beiden Richtungen durch. Der ATM-Kopf-Detektor erkennt gültige ATM-Zell-Köpfe, indem vordefinierte VPI/VCI-Werte (VPI: Virtual Path Identifier (= virtueller Wegbezeichner); VCI: Virtual Channel Identifier (= virtueller Kanalbezeichner)) verwendet werden. Lediglich ein kleiner Teilsatz der großen Zahl von möglichen VPI/VCI-Kombinationen ist bei einem typischen ATM-Anschlußmodul gültig. Eine ATM-Kopf-Übersetzung wird durchgeführt, bevor die ATM-Zelle die ATM-Steuerung verläßt. OAM-Funktionen, die durch die ATM-OAM-Prozessoren durchgeführt werden, sind die Schleife (Loop-Back), die Leistungsüberwachung und die Alarmierung. OAM-Funktionen sind in dem ITU-Standard I. 610 definiert.

Verkehrsverwaltungsfunktionen sind das Puffern von Datenströmen, die optionale Zellstromkontrolle (Policing), das zeitliche Steuern (Scheduling) und das Formen des Verkehrs (Traffic-Shaping). Die Verkehrsverwaltungsfuktionen der ATM-Steuerung werden durch Pufferungs- und Zeitsteuerungs-Vorrichtungen durchgeführt. Die Zellstromkontrolle wird verwendet, um die ankommenden Zellströme zu steuern. Während der zeitlichen Steuerung bzw. Ablaufsteuerung wird eine Sammlung von Verbindungen mit einzelnen Verkehrsparametern, entweder pro Verbindung oder pro Gruppe von Verbindungen, ausgewählt und die Gelegenheit gegeben, Zellen zu emittieren. Verkehrsparameter sind beispielsweise die Priorität, der minimale Durchsatz, die maximale Signalpaketgröße (Burst Size) und die Zellverlustrate. Die Verkehrsparameter werden gemäß den transportierten Informationen, z. B. Echtzeitsprache, Video daten oder Nicht-Echtzeitdaten, zugewiesen. Zellströme mit dem gleichen Ziel werden durch die Zeitsteuerungen kombiniert. In der Signalwegrichtung hin zu der ATM-Vermittlung ist eine Zeitsteuerungsvorrichtung jedem ATM-Anschlußmodul zugewiesen, und in der entgegengesetzten Signalwegrichtung ist mindestens eine Zeitsteuerung jeder physikalischen ATM-Übertragungsleitung zugewiesen.

Der ATM-OAM-Prozessor und die Pufferungs- und Zeitsteuerungs-Vorrichtungen sind mit einem Verbindungskontextspeicher innerhalb der ATM-Steuerung verbunden. 4 zeigt einen Verbindungskontextspeicher gemäß dem Stand der Technik. Der ATM-Kopf-Detektor erfaßt den Kopf einer ankommenden ATM-Zelle und adressiert einen Eintrag in eine Kopf-Nachschlagtabelle. In der Kopf-Nachschlagtabelle sind der abgehende Kopf, die Anschlußadresse P, der OAM-Parameter und eine Warteschlangennummer Q gespeichert. Die Warteschlagennummer Q dient als ein Zeiger zu einem Speichereintrag in der Warteschlangen-Nachschlagtabelle, in der Warteschlangenparameter gespeichert sind. Die ATM-Vermittlung empfängt vergrößerte ATM-Zellen mit einer vorangehängten Anschlußadresse P, die den Ausgansanschluß des ATM-Knotens spezifiziert.

5a zeigt das Datenformat einer ATM-Zelle mit einem ATM-Kopf, der 5 Byte aufweist, und einer ATM-Nutzlast, die 48 Bytes aufweist. 5b zeigt die Datenstruktur einer vergrößerten ATM-Zelle, die eine vorangehängte Anschlußadresse P aufweist, die die Zielanschlußadresse in dem Knoten zeigt.

5c zeigt den Inhalt einer ATM-Zelle gemäß dem Stand der Technik. Die ATM-Zelle besteht aus einem 5-Oktett-Kopf in 48-Oktett-Daten oder einer Nutzlast bzw. einem Abschnitt. Die meisten der Bits in dem ATM-Kopf werden zur Identifizierung eines virtuellen Wegs und eines Kanals verwendet. Das CLP-Bit (CLP = Zellverlustpriorität) zeigt, ob die Zelle verworfen werden kann, wenn das Netzverkehrsvolumen dies ratsam erscheinen läßt.

5d zeigt die Datenstruktur eines Ethernet-Pakets gemäß dem IEEE 802.3. Der IEEE 802.3-Standard ist derzeit die am meisten verwendete Architektur für lokale Netze (LAN). Die Rahmengrößen des Ethernet-Pakets, das in 5d gezeigt ist, variieren zwischen 64 und 1.518 Daten-Bytes. Der Ethernet-Standard unterstützt einen weiten Bereich von Sendeempfänger(Transceiver-) Typen für eine Kommunikation über einen gegebenen Typ einer Verkabelung. Die üblichsten Sendeempfänger(Transceiver-) Typen sind 10BASE5 (thick coax), 10BASE-T (two pair category 3, 4, 5 UTP [= Unshielded twisted pair (= nicht abgeschirmtes verdrilltes Paar)]), 100BASE-TX (two pair category 5 UTP), 100BASE-FX (dual multimode fiber), 100BASE-T (four pairs category 5 UTP), 1000BASE-X (two optical fibers). Der Ethernet-Rahmen weist eine Präambel (7 Byte), einen Startrahmenbegrenzer (SFD, 1 Byte), die Adressen der Quelle des Rahmens und des Ziels des Rahmens (jeweils 6 Byte), ein Längen- oder Typ-Feld, um die Länge oder den Protokolltyp des folgenden Datenfelds anzuzeigen, ein Datenfeld, dass das Auffüllen, wenn erforderlich (46–1500 Bytes) umfaßt, und eine Rahmenprüfsequenz (FCS, 4 Byte) auf, die einen Wert einer zyklischen Redundanzprüfung (CRC) enthält, um Fehler in dem Rahmen zu erfassen. Das Interpretieren des Felds Typ/Länge als Länge oder Typ unterscheidet die zwei Haupttypen von Ethernet-Paketen, d. h. Ethernet 2 und 802.3-basierte Pakete.

Die Nutzlast des Ethernet-Pakets weist 46–1500 Bytes von Nutzlastdaten auf. Die Nutzlastdatenkomponenten müssen mindestens 46 Byte sein und können Füllbytes umfassen.

Wie im vorhergehenden dargelegt, sind die ATM-Knoten gemäß dem Stand der Technik, wie in 1 und 2 gezeigt, nicht mit Ethernet kompatibel.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein ATM-Anschlußmodul für eine ATM-Knotenvorrichtung zu schaffen, das mit Ethernet kompatibel ist.

Diese Aufgabe wird durch ein ATM-Anschlußmodul für eine ATM-Knotenvorrichtung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs 1 gelöst.

Die vorliegende Erfindung liefert ein ATM-Anschlußmodul für eine ATM-Knotenvorrichtung mit einer ATM-Steuerung zum Verarbeiten von ATM-Zellen, die über Übertragungsleitungen übertragen werden, wobei das ATM-Anschlußmodul eine Ethernet-Vermittlungsschnittstelle aufweist, die das ATM-Anschlußmodul mit einem Ethernet-Vermittlungskernmodul der ATM-Knotenvorrichtung verbindet.

Das ATM-Anschlußmodul gemäß der vorliegenden Erfindung sieht höhere Datenübertragungsraten vor, da die Nutzlast von vielen ATM-Zellen in ein Ethernet-Paket gepackt werden können. Dies führt zu einem geringeren Mehraufwand, wenn Kopf Daten verarbeitet werden.

Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß das Ethernet-Vermittlungskernmodul skalierbar ist.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des ATM-Anschlußmoduls gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Ethernet-Vermittlungsschnittstelle eine Ethernet-Verkapselungseinheit zum Verkapseln von ATM-Zellen auf, die durch die ATM-Steuerung in Ethernet-Pakete für eine Übertragung zu dem Ethernet-Vermittlungskernmodul verarbeitet werden, und eine Ethernet-Entkapselungseinheit zum Extrahieren von ATM-Zellen aus den Ethernet-Paketen, die von dem Ethernet-Vermittlungskernmodul empfangen werden, auf.
Die ATM-Steuerung von jedem ATM-Anschlußmodul weist vorzugsweise einen ATM-zu-Ethernet-Signalweg und einen Ethernet-zu-ATM-Signalweg auf.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des ATM-Anschlußmoduls gemäß der vorliegenden Erfindung weist die ATM-Steuerung einen Verbindungskontextspeicher zum Speichern einer Kopf-Nachschlagtabelle und eine Warteschlangen-Nachschlagtabelle auf.
In der Kopf-nachschlagtabelle des Verbindungskontextspeichers sind die Anschlußadresse P eines Zielanschlusses der ATM-Knotenvorrichtung, OAM-Parameter und die Warteschlagenzahl Q gespeichert.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des ATM-Anschlußmoduls gemäß der vorligenden Erfindung ist jede Warteschlangenzahl Q ein Zeiger zu einem entsprechenden Speichereintrag in der Warteschlangen-Nachschlagtabelle.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des ATM-Anschlußmoduls gemäß der vorliegenden Erfindung sind für jede Warteschlangenzahl Q entsprechende Warteschlangenparameter und eine Anzeige-Flag in der Warteschlangen-Nachschlagtabelle des Verbindungskontextspeichers gespeichert.
Die Anzeige-Flag (VC-MERGE-SELECT (= VC- MISCHEN- AUSWÄHLEN)) zeigt an, ob der Zielanschluß der empfangenen ATM-Zelle ein ATM-Anschluß ist, der mit dem ATM-Anschlußmodul innerhalb der ATM-Knotenvorrichtung verbunden ist, oder ein Ethernet-Anschluß des Ethernet-Vermittlungskernmoduls innerhalb der ATM-Knotenvorrichtung ist.
Die ATM-Steuerung des ATM-Anschlußmoduls gemäß der vorliegenden Erfindung weist bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel eine ATM-Kopf-Detektoreinheit zum Erfassen von Köpfen von ATM-Zellen, die über eine Übertragungsleitung empfangen werden, einen ATM-OAM-Prozessor zum Durchführen von Operationen und Wartungsfunktionen abhängig von OAM-Parametern, die aus dem Verbindungskontextspeicher gelesen werden, und eine Pufferungs- und Zeitsteuerungs-Einheit zum Puffern und zeitli chen Steuern der verarbeitenden ATM-Zellen und zum Erzeugen von vergrößerten ATM-Zellen, die jeweils eine Anschlußadresse P der ATM-Knotenvorrichtung umfassen, auf, wobei die Anschlußadresse aus dem Verbindungskontextspeicher gelesen wird.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des ATM-Anschlußmoduls gemäß der vorliegenden Erfindung weist der Ethernet-zu-ATM-Signalweg der ATM-Steuerung eine Pufferungs- und Zeitsteuerungs-Einheit zum Puffern und zeitlichen Steuern von ATM-Zellen, die von der Ethernet-Vermittlungsschnittstelle empfangen werden, den ATM-OAM-Prozessor zum Durchführen von Betriebs- und Wartungs-Funktionen abhängig von OAM-Parametern, die aus dem Verbindungskontextspeicher gelesen werden, und einen ATM-Kopf-Übersetzer auf.
Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel des ATM-Anschlußmoduls gemäß der vorliegenden Erfindung gibt die Pufferungs- und Zeitsteuerungs-Einheit der ATM-Steuerung die verarbeiteten vergrößerten ATM-Zellen zu der Ethernet-Verkapselungseinheit aus, wenn die Anzeige-Flag (VC-MERGE-SELECT) einen ATM-Anschluß als den Zielanschluß anzeigt, und gibt die verarbeiteten vergrößerten ATM-Zellen zu einer Segmentierungs- und Wiederzusammenstellungs-Einheit (SAR) aus, wenn die Anzeige-Flag (VC-MERGE-SELECT) einen Ethernet-Anschluß als Zielanschluß anzeigt.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des ATM-Anschlußmoduls gemäß der vorliegenden Erfindung verwirft die Segmentierungs- und Wiederzusammenstellungs-Einheit (SAR) die ATM-Köpfe der vergrößerten ATM-Zellen und leitet die Nutzlast der vergrößerten ATM-Zellen zu einem Ethernet-Paketgenerator weiter, der ein Ethernet-Paket erzeugt, das mindestens eine verworfene ATM-Zelle als Nutzlast enthält.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des ATM-Anschlußmoduls gemäß der vorliegenden Erfindung erzeugt der Ethernet-Paketgenerator das Ethernet-Paket abhängig von Kooperations- Typ-Daten, die aus dem Verbindungskontextspeicher gelesen werden.
Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsbeispiele des ATM-Anschlußmoduls gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben.
1 zeigt einen ATM-Knoten gemäß dem Stand der Technik;
2 zeigt einen weiteren ATM-Knoten gemäß dem Stand der Technik;
3 zeigt eine herkömmliche ATM-Steuerung;
4 zeigt einen Verbindungskontextspeicher gemäß dem Stand der Technik;
5a zeigt ein Datenformat einer herkömmlichen ATM-Zelle;
5b zeigt ein Datenformat einer vergrößerten ATM-Zelle;
5c zeigt detailliert den Zellinhalt einer herkömmlichen ATM-Zelle;
5d die Datenstruktur eines herkömmlichen Ethernet-Pakets gemäß dem Stand der Technik;
6 ein Blockdiagramm eines ATM-Knotens gemäß der vorliegenden Erfindung;
7 ein Flußdiagramm des Verkapselungsverfahrens, das durch die Ethernet-Vermittlungsschnittstelle eines ATM-Anschlußmoduls gemäß der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird;
8 Datenstrukturen zum Erläutern des Verkapselungsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung;
9 ein Flußdiagramm des Entkapselungsverfahrens, das durch die Ethernet-Vermittlungsschnittstelle des ATM-Anschlußmoduls gemäß der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird;
10 ein Blockdiagramm eines bevorzugten Ausführungsbeispiels des ATM-Anschlußmoduls gemäß der vorliegenden Erfindung;
11 den Inhalt eines Verbindungskontextspeichers gemäß der vorliegenden Erfindung;
12 eine Pufferungs- und Zeitsteuerungs-Einheit innerhalb eines ATM-Anschlußmoduls gemäß der vorliegenden Erfindung;
13 ein Puffer-Lesesteuerflußdiagramm gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
14 ein SAR-Flußdiagramm gemäß der vorliegenden Erfindung;
15 Basisstrukturen zum Erläutern der Ethernet-Paket-erzeugung gemäß der vorliegenden Erfindung;
16 eine Anwendung des ATM-Anschlußmoduls innerhalb eines ATM-Ethernet-DSLAM.
6 zeigt einen ATM-Knoten 1, der mehrere ATM-Anschlußmodule 2-1 bis 2-N gemäß der vorliegenden Erfindung aufweist. Jedes ATM-Anschlußmodul 2 innerhalb des ATM-Knoten 1 weist eine ATM-Steuerung 3 zum Verarbeiten von ATM-Zellen auf, die über physikalische ATM-Übertragungsleitungen 5 übertragen werden. Das ATM-Anschlußmodul 2 weist eine Ethernet-Vermittlungsschnittstelle 6 auf, die das ATM-Anschlußmodul 2 mit einem Ethernet-Vermittlungskernmodul 7 der ATM-Knotenvor richtung 1 verbindet. Jede Ethernet-Vermittlungsschnittstelle 6 weist eine Ethernet-Verkapselungseinheit 8 zum Verkapseln von ATM-Zellen, die durch die ATM-Steuerung 3 in Ethernet-Pakete für die Übertragung zu dem Ethernet-Vermittlungskernmodul 7 verarbeitet werden, und eine Ethernet-Entkapselungseinheit 9 zum Extrahieren von ATM-Zellen aus den Ethernet-Paketen auf, die von dem Ethernet-Vermittlungskernmodul 7 empfangen werden.
Obwohl die äußeren Anschlüsse 5 des ATM-Knotens 1 alle ATM-Schnittstellen aufweisen, transportieren die inneren Verbindungen zwischen den ATM-Anschlußmodulen 2 und der Ethernet-Vermittlung 7 Standard-Ethernet-Pakete, wie es in 5d gezeigt ist. Jedes ATM-Anschlußmodul 2-i weist eine eindeutige Ethernet-MAC-Adresse, wie bei Ethernet-Netzen üblich, auf. Die Ethernet-Vermittlung 7 leitet die Ethernet-Pakete gemäß ihrer Ziel-MAC-Adresse (DMAC) weiter. Die Ziel-MRC-Adresse ist der Ethernet-Vermittlung 7 entweder durch die Konfiguration oder durch eine Selbstlerneinrichtung, die in dem IEEE-802.1D-Standard definiert ist, bekannt.
Die ATM-Steuerung 3 innerhalb jedes ATM-Anschlußmoduls 2 führt die Standard-ATM-Schicht-Funktionen, wie z. B. die Kopf-Erfassung und -Übersetzung, Betriebs- und Wartungs-Funktionen und Verkehrsverwaltungsfunktionen durch.
Die Ethernet-Vermittlungsschnittstelle 6 führt die Datenumwandlung zwischen ATM und Ethernet durch. Die Ethernet-Vermittlungsschnittstelle 6 empfängt von der ATM-Steuerung 3 vergrößerte ATM-Zellen, wie in 5b gezeigt ist. Die vergrößerten ATM-Zellen weisen jeweils eine vorangehängte Anschlußadresse P auf, die den Ausgangsanschluß der Ethernet-Vermittlung 7 spezifiziert. Die Anschlußadresse P kann entweder die Ethernet-DMAC-Adresse des Ziel-ATM-Anschlußmoduls 2 oder eine einfache binär kodierte Zahl sein, die in die DMAC-Adresse gemäß einer konfigurierbaren Tabelle innerhalb der Ethernet-Vermittlungsschnittstelle 6 umgewandelt wird. Die anderen Felder des Ethernet-Paket-Kopfs des Ethernet-Pakets, die zwischen der Ethernet-Vermittlungsschnittstelle 6 und der Ethernet-Vermittlung 7 ausgetauscht werden, weisen ein festes Datenmuster auf. Die Präambel, die Quellen-MAC-Adresse (SMAC), die die MAC-Adresse für das jeweilige ATM-Anschlussmodul ist, und das Ethertype-Feld gemäß den IEEE-802.3 werden mit dem konstanten Datenmuster gesendet. Die Nutzlast des Ethernet-Pakets besteht aus mindestens einer Standard-ATM-Zelle ohne die vergrößerte Anschlußadresse P. Die ATM-Nutzlast der übertragenen Ethernet-Pakete sind gegenüber der Ethernet-Vermittlung 7 transparent, die die Ethernet-Pakete lediglich gemäß der DMAC-Adresse weiterleitet. Die Verkapselung weist den transparenten Transport von ATM über Ethernet auf. Lediglich ATM-Zellen, die für das gleich große ATM-Anschlußmodul bestimmt sind, werden in das gleiche Ethernet-Paket verkapselt. Die maximale Zahl von ATM-Zellen ist konfigurierbar, da die maximale Größe von Ethernet-Paketen auf 1.500 Bytes begrenzt ist und optional ist eine niedrigere Paketgrößengrenze spezifiziert, um die Paketverzögerung innerhalb der Ethernet-Vermittlung 7 zu reduzieren.
7 zeigt das Verkapselungsverfahren als ein Flußdiagraramm.
Die Ethernet-Verkapselungseinheit 8 empfängt vergrößerte ATM-Zellen von der ATM-Steuerung 3. Die Verkapselungseinheit 8 erzeugt die Ethernet-Paket-Präambel, die aus einem festen Datenmuster besteht.
Auf der Basis der Anschlußadresse der empfangenen vergrößerten ATM-Zelle erzeugt die Ethernet-Verkapselungseinheit 8 eine DMAC-Adresse des Ziel-ATM-Anschlußmoduls 6 innerhalb des ATM-Knotens 1. Diese DMAC-Adresse wird über die Anschlußadresse P entweder direkt oder codiert als binäre codierte Zahl, die in eine DMAC-Adresse über ein konfigurierbare Tabelle umgewandelt wird, geliefert.
Bei einem weiteren Schritt wird die Quellen-MAC (SMAC) der ATM-Anschlußmoduladresse 2 eingestellt.
Der Ethernet-Paket-Kopf wird durch Erzeugen eines festen Datenmusters für Ethertype vervollständigt.
Die ATM-Nutzlast der empfangenen ATM-Zelle wird angesammelt. Lediglich ATM-Zellen, die für das gleiche ATM-Anschlußmodul bestimmt sind, werden in das gleiche Ethernet-Paket gestellt.
Bei einem weiteren Schritt wird überprüft, ob die angesammelte ATM-Nutzlast eine Maximalgröße für die Ethernet-Nutzlast, z. B. 1.500 Bytes, überschreitet. Wenn die maximale Größe nicht erreicht ist, wird die nächste vergrößerte ATM-Zelle aus der ATM-Steuerung 3 gelesen.
Bei dem Schritt wird geprüft, ob die Anschlußadresse P der vergrößerten ATM-Zelle gleich der Anschlußadresse der vorher empfangenen vergrößerten ATM-Zelle ist. Dies stellt sicher, daß lediglich ATM-Zellen mit dem gleichen ATM-Anschlußmodul wie das Ziel in das gleiche Ethernet-Paket gepackt werden. Wenn die Anschlußadresse Pi der letzten ATM-Zelle gleich der Anschlußadresse Pi-1 der vorhergehenden vergrößerten ATM-Zelle ist, wird der Inhalt der letzten ATM-Zelle angesammelt und die nächste vergrößerte ATM-Zelle wird gelesen.
Bei dem Fall, dass die Anschlußadresse Pi der letzten ATM-Zelle nicht gleich der Anschlußadresse Pi-1 der vorhergehenden vergrößerten AMT-Zelle ist, erzeugt die Ethernet-Verkapselungseinheit 8 das Dateiendetikett T für das Ethernet-Paket und sendet das Paket zu dem Ethernet-Schalter 7.
8 zeigt ein Beispiel für das Verkapselungsverfahren, das durch die Ethernet-Verkapselungseinheit 8 durchgeführt wird. Zwei vergrößerten ATM-Zellen, die die gleiche Anschlußadresse P1 aufweisen, werden in das erste Ethernet-Paket A gepackt. Eine folgende vergrößerte ATM-Zelle, die eine andere Ziel- Anschlußadresse P2 aufweist, wird in das nächste Ethernet-Paket B gepackt.
9 zeigt das Flußdiagramm des Entkapselungsverfahrens, das durch die Ethernet-Entkapselungseinheit 9 innerhalb der Ethernet-Vermittlungschnittstelle 6 durchgeführt wird. Die Ethernet-Entkapselungseinheit 9 empfängt das Ethernet-Paket von der Ethernet-Vermittlung 7.
Bei einem weiteren Schritt wird geprüft, ob die Ziel-MAC des empfangenen Ethernet-Pakets gleich der MAC-Adresse des ATM-Anschlußmoduls 2 ist. Wenn die Adressen nicht gleich sind, wird ein Übertragungsfehler erfaßt und das empfangene Ethernet-Paket wird verworfen. Wenn beide Adressen gleich sind, extrahiert die Ethernet-Entkapselungseinheit 9 die Nutzlast des empfangenen Ethernet-Pakets.
Die extrahierte Nutzlast wird zu der ATM-Steuerung 3 weitergeleitet. Die Filterfunktion wird durch Vergleichen der DMAC-Adresse des ankommenden Ethernet-Pakets mit der lokalen Ethernet-MAC-Adresse durchgeführt. Nicht übereinstimmende Ethernet-Pakete werden verworfen. Wenn die Adressen übereinstimmen, werden der gesamte Ethernet-Paket-Kopf und die Nutzlast abgestriffen bzw. entfernt und lediglich die AMT-Zellen-Nutzlast wird zu der ATM-Steuerung 3 als eine aufeinanderfolgende Sequenz von ATM-Zellen weitergeleitet.
Mehrere weitere Ethernet-Funktionen können ausgenutzt werden, um die Funktionalität des Gesamtsystems zu verbessern. Multicast- und Übertragungs-Funktionen können unter Verwendung der vordefinierten MAC-Adressen, die durch den IEEE-802-Standard definiert sind, realisiert werden. Die optionale VLAN-Einrichtung, die in dem 802.1Q spezifiziert ist, kann zusätzlich oder alternativ zu den MAC-Adressen verwendet werden, um den Zielanschluß der Ethernet-Pakete zu spezifizieren.
Bei den inneren Übertragungsverbindungen 10, die in 6 gezeigt sind, können alle Übertragungsmedien, die durch den IEEE-Standard definiert sind, verwendet werden, insbesondere serielle Verbindungen, wie z. B. 10/100BASE-T oder 8B/10B codiertes Gigabit-Ethernet. Bei einem typischen Ausführungsbeispiel sind die Abstände zwischen dem ATM-Anschlußmodul 2 und der Ethernet-Vermittlung 7 unterhalb 1 m, es können jedoch ferner ferne ATM-Anschlußmodule 2 in bestimmten Anwendungen vorgesehen sein. Für diesen Zweck werden entweder elektrische 100m-Übertragungsstandards oder optische 2km-Übertragungsstandards verwendet.
10 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines ATM-Anschlußmoduls 2 gemäß der vorliegenden Erfindung.
Die ATM-Steuerung 3 weist einen ATM-Zu-Ethernet-Signalweg und einen Ethernet-Zu-ATM-Signalweg auf. Der ATM-Zu-Ethernet-Signalweg umfaßt eine ATM-Kopf-Detektoreinheit 10, einen ATM-OAM-Prozessor 11 und eine Pufferungs- und Zeitsteuerungs-Einheit 12.
Der Ethernet-Zu-ATM-Signalweg weist eine Pufferungs- und Zeitsteuerungs-Einheit 13a, den ATM-OAM-Prozessor 11 und einen ATM-Kopf-Übersetzer 13b auf.
Der ATM-Zu-Ethernet-Signalweg 10, 11, 12 und der Ethernet-Zu-ATM-Signalweg werden durch Ausgangssignale von einem Verbindungskontextspeicher 14 gesteuert.
11 zeigt den Dateninhalt des Verbindungskontextspeichers 14 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die ATM-Kopf-Detektoreinheit 10 erfaßt die Köpfe von ATM-Zellen, die über mindestens eine Übertragungsleitung 5 empfangen werden. Mit dem erfaßten Kopf wird der Speichereintrag der Kopf-Nachschlagtabelle in dem Verbindungskontextspeicher 14 adressiert. Zu jedem Kopf werden die Anschlußadresse P, OAM-Parameter und eine Warteschlangenzahl Q gespeichert. Der ATM-Kopf-Detektor 10 teilt die Erkennung von gültigen Zell-Köpfen, d. h. mit vordefinierten VPI/VCI-Werten, mit. Die Anschlußadresse P innerhalb der Kopf-Nachschlagtabelle ist entweder die Ethernet-DMAC-Adresse des Ziel-ATM-Anschlußmoduls 2 oder eine binär codierte Zahl, die in die DMAC-Adresse gemäß einer Konfigurationstabelle des Verbindungskontextspeichers 14 umgewandelt wird.
Die OAM-Parameter definieren Betriebs- und Wartungs-Funktionen, wie z. B. eine Schleife, die Leistungsüberwachung und die Alarmierung und werden durch den Verbindungskontextspeicher 14 zu dem ATM-OAM-Prozessor zugeführt.
Die Warteschlangenzahl Q innerhalb der Kopf-Nachschlagtabelle dient als ein Zeiger zu einem entsprechenden Speichereintrag in der Warteschlangen-Nachschlagtabelle des Verbindungskontextspeichers 14. Die Warteschlangenparameter werden für Zeitsteuerungsvorrichtungen 12, 13 geliefert.
Bei dem ATM-Anschlußmodul 2 gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel, wie in 10 gezeigt, weist die Warteschlangen-Nachschlagtabelle eine Anzeige-Flag (VC-MERGE-SELECT) für jede Datenwarteschlange auf. Das Bit VC-MERGE-SELECT wird zu den Zeitsteuerungsvorrichtungen 12, 13 zugeführt, und stellt, wenn dasselbe gesetzt ist, eine Ausrichtung von allen Zellen sicher, die zu einem Paket gehören.
Die Anzeige-Flag (VC-MERGE-SELECT) zeigt an, ob der Zielanschluß der empfangenen ATM-Zelle ein ATM-Anschluß, der mit einem ATM-Anschlußmodul (2-i) innerhalb der ATM-Knotenvorrichtung 1 verbunden ist, oder ein Ethernet-Anschluß des Ethernet-Vermittlungskernmoduls 7 innerhalb der ATM-Knotenvorrichtung 1 ist.
Wenn die Anzeige-Flag (VC-MERGE-SELECT) einen ATM-Anschluß als den Zielanschluß anzeigt, werden die vergrößerten ATM- Zellen durch die Zeitsteuerungseinheit 12 zu der Ethernet-Verkapselungseinheit 8 ausgegeben.
Wenn im Gegensatz dazu die Anzeige-Flag (VC-MERGE-SELECT) einen Ethernet-Anschluß des ATM-Knotens als den Zielanschluß anzeigt, werden die vergrößerten ATM-Zellen, die durch den ATM-OAM-Prozessor 11 verarbeitet werden, zu einer Segmentierungs- und Wiederzusammenstellungs-Einheit 15 weitergeleitet. Die Segmentierungs- und Wiederzusammenstellungs-Einheit 15 verwirft die ATM-Köpfe der vergrößerten ATM-Zellen und leitet die Nutzlast der vergrößerten AMT-Zellen zu einem Ethernet-Paketgenerator 16 weiter, der ein Ethernet-Paket erzeugt, das mindestens eine verworfene ATM-Zelle als Nutzlast enthält.
Die VCM-MERGE-Funktion bildet eine Ausrichtung von allen ATM-Zellen, die zu einem Paket gehören. Dies ist aufgrund des Letzte-Zelle-des-Pakets-Anzeige-Bits in dem ATM-Kopf von AAL5-tragenden Zellen möglich. Warteschlangen, bei denen das Bit VC-MERGE-SELECT nicht gesetzt ist, werden durch die Zeitsteuerungsvorrichtung 23 als „normale" ATM-Zellen-Warte-schlangen zu ATM-Zielen behandelt. Diese Warteschlangen werden zu der SAR-Einheit 15 umgeschaltet.
Im Gegensatz dazu werden Warteschlangen, bei denen das Bit VC-MERGE-SELECT als ein Anzeige-Flag gesetzt ist, in einem Paket-Kenntnis-Modus bedient, d. h. die Datenwarteschlange wird solange bedient, bis alle Zellen eines Pakets ausgelesen sind und die letzte Zelle des Pakets übertragen ist. Dann wird die Steuerung zu der nächsten priorisierten Warteschlange weitergegeben.
12 zeigt eine Pufferungs- und Zeitsteuerungs-Einheit 12 gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Pufferungs- und Zeitsteuerungs-Einheit 12 weist eine Pufferschreibsteuerung 12-1, einen Puffer 12-2 und eine Pufferlesesteuerung 12-3 auf. Die Pufferschreibsteuerung 12-1 verteilt die ankommenden ATM-Zellen in unterschiedliche Warteschlangen innerhalb des Puffers 12-2. Bei dem in 12 gezeigten Beispiel ist die Warteschlange x eine Datenwarteschlange für einen ATM-Zu-ATM-Signalweg, und die Warteschlange Q ist eine Datenwarteschlange für einen ATM-Zu-Ethernet-Signalweg.
Bei der Warteschlangen-Nachschlagtabelle, die in 11 gezeigt ist, ist bei der Warteschlange x das Bit VC-MERGE-SELECT nicht gesetzt, während bei der Warteschlange y das Bit VC-MERGE-SELECT gesetzt ist, um anzuzeigen, daß die Warteschlange y eine Warteschlange mit einem Ethernet-Anschluß als Ziel ist.
Wenn die Pufferlesesteuerung 12-3 die Warteschlange x verarbeitet, erfaßt dieselbe, daß das Anzeigebit VC-MERGE-SELECT nicht gesetzt ist und leitet eine ATM-Zelle zu der Ethernet-Verkapselungseinheit 8 weiter.
Wenn im Gegensatz dazu die Pufferlesesteuerung erfaßt, daß das Bit VC-MERGE-SELECT gesetzt ist (beispielsweise für die Datenwarteschlange y), werden die ATM-Zellen zu einer Einzelkanal-Wiederzusammenstellungseinheit 15 (SAR) bei einem Paketkenntnismodus (aware mode) weitergeleitet. Bei diesem Fall wird die Datenwarteschlange y kontinuierlich durch die Pufferlesesteuerung 12-3 so lange bedient, bis alle ATM-Zellen, die zu einem Paket in der Datenwarteschlange y gehören ausgelesen sind und die letzte ATM-Zelle zu der SAR-Einheit 15 übertragen ist. Das Letzte-Zelle-des-Pakets-Anzeige-Bit in dem Kopf der ATM-Zelle informiert die Pufferlesesteuerung 12-3, daß das gesamte Paket weitergeleitet wurde und daß die nächste Warteschlange verarbeitet werden kann.
13 zeigt das Flußdiagramm einer Pufferlesesteuerung, das durch die Pufferlesesteuereinheit 12-3 in der Zeitsteuerungseinheit 12 ausgeführt wird. Nach der Zeitsteuerungszeitgrenze bedient die Pufferlesesteuerung 12-3 die Warteschlange mit der Zahl Q, die von dem Verbindungskontext speicher 14 zugeführt wird. Die Warteschlangenzahl Q wird aus der Warteschlangen-Nachschlagtabelle innerhalb des Verbindungskontextspeichers 14 gelesen.
Bei einem nächsten Schritt überprüft die Pufferlesesteuerung 12-3, ob das Bit VC-MERGE-SELECT gesetzt ist oder nicht. Wenn das Bit VC-MERGE-SELECT nicht gesetzt ist, erkennt die Pufferlesesteuerung 12-3, daß die ATM-Zellen für einen ATM-Anschluß bestimmt sind. Bei diesem Fall wird eine ATM-Zelle aus der adressierten Warteschlange gelesen und zu der Ethernet-Verkapselungseinheit 8 ausgegeben. Dann wartet die Pufferlesesteuerung 12-3 auf die nächste Zeitsteuerungs-Zeitgrenze.
Wenn die Pufferlesesteuerung 12-3 erkennt, dass das Bit VC-MERGE-SELECT gesetzt ist, erkennt dieselbe, dass die ATM-Zellen für einen Ethernet-Anschluß bestimmt sind. Bei diesem Fall wird eine ATM-Zelle aus der Warteschlange gelesen und zu der Einzelkanal-Wiederzusammenstellungeinheit 15 übertragen. Es wird geprüft, ob die Paketendmarkierung in der ATM-Zelle, die aus der Warteschlange gelesen wird, gesetzt ist oder nicht. Wenn die Markierung nicht gesetzt ist, wird die nächste ATM-Zelle aus der verwendeten Warteschlange gelesen und zu der SAR-Einheit zum Mischen weitergeleitet.
Das Ethernet-Paket, das durch den Ethernet-Paketgenerator 16 oder die Ethernet-Verkapselungseinheit 8 erzeugt wird, wird über einen Paket-Multiplexer 17 zu der Ethernet-Vermittlung 7 übertragen.
Das Ethernet-Paket, das von der Ethernet-Vermittlung 7 empfangen wird, wird durch einen Paket-Demultiplexer 18 zu einer Ethernet-Entkapselungseinheit 9 oder einer Kooperationseinheit 19 abhängig von der unterschiedlichen DMAC-Adresse oder alternativ von dem Inhalt des Felds Typ demultiplexiert. Auf der Ausgangsseite der Kooperationseinheit ist eine Einzelkanalsegmentierungseinheit 20 vorgesehen. Die Einzelkanalseg mentierungseinheit 12 und die Ethernet-Entkapselungseinheit 9 sind über einen ATM-Zellen-Multiplexer 21 mit der ATM-Steuerung 3 verbunden.
14 zeigt das Wiederzusammenstellungsverfahren innerhalb der SAR-Einheit 15. Die SAR-Einheit 15 empfängt eine vergrößerte ATM-Zelle von der Pufferungs- und Zeitsteuerungs-Einheit 12. Die Anschlußadresse P und die ATM-Nutzlast der empfangenen vergrößerten ATM-Zelle werden zu dem Ethernet-Paketgenerator 16 weitergeleitet. Nach einer Byte-Zählwertaktualisierung und einer Prüfsummenaktualisierung wird der ATM-Kopf der empfangenen vergrößerten ATM-Zelle durch die SAR-Einheit 15 verworfen.
Bei einem weiteren Schritt wird geprüft, ob die Paketendmarkierung der empfangenen ATM-Zelle gesetzt ist oder nicht. Wenn die Paketendmarkierung gesetzt ist, wird das Dateiendetikett an dem Ende der Zelle bewertet und es wird geprüft, ob ein Fehler aufgetreten ist oder nicht. Im Falle eines Fehlers wird das gesamte Ethernet-Paket verworfen. Wenn kein Fehler aufgetreten ist, wird die AAL5-SDU-Nutzlast zu dem Ethernet-Paketgenerator 16 weitergeleitet.
Der Ethernet-Paketgenerator 16 erzeugt ein Ethernet-Paket abhängig von den Kooperations-Typ-Daten, die aus dem Verbindungskontextspeicher 14 gelesen werden. Der Ethernet-Paketgenerator 16 führt die Umwandlung zwischen den AAL5-SDU- und Ethernet-Paketen durch. Für diese Umwandlung sind mehrere Betriebsmodi möglich.
15 zeigt beispielsweise drei unterschiedliche Kooperationsfälle für die Umwandlung.
Bei dem Kooperationsfall 1 wird die AAL5-SDU transparent in ein Ethernet-Paket mit einem neu erzeugten Kopf und einem neu erzeugten Dateiendetikett gepackt.
Bei dem Kooperationsfall 2 ist die AAL5-SDU bereits ein Ethernet-Paket mit Feldern DMAC, SMAC und Ether-Type. Vor der Übertragung wird die Ethernet-Präambel vorangehängt und das Ethernet-Dateiendetikett T wird angehängt.
Bei dem Kooperations-Typ-Fall 3 kann in beiden Fällen ein zusätzliches Feld VLAN zwischen dem Standard-Ethernet-Kopf und der Nutzlast eingefügt werden. VLANs können verwendet werden, um die Übertragungsbereiche zu begrenzen und die Anschlüsse voneinander zu trennen.
Auf den Kooperations-Typ-Fall 1, der in 15 gezeigt ist, kann ferner als der Leitweglenkungs-Fall bzw. Routing-Fall Bezug genommen werden und auf den Kooperations-Typ-Fall, der in 15 gezeigt ist, kann ferner als der Überbrückungs-Fall Bezug genommen werden.
16 zeigt eine typische Anwendung des ATM-Knotens 1 gemäß der vorliegenden Erfindung. Bei dem Fall eines DSLAM kann eine Utopia-Level-2-Schnittstelle bzw. Utopia-Ebene-2-Schnittstelle eine große Zahl von physikalischen xDSL-Übertragungsleitungen 5, z. B. 64 ADSL (mit doppelter Latenz) oder 128 SHDSL oder 32 physikalische VDSL-Übertragungsleitungen, unterstützen. Eine gemischte ATM-Ethernet-Kooperations-DSLAM ist in 16 gezeigt. Eine solche DSLAM besteht typischer Weise aus 16 bis 20 Teilnehmerleitungskarten, einer ATM-Aufwärtsrichtungskarte und einer Ethernet-Aufwärtsrichtungskarte. Jede Teilnehmerleitungskarte enthält mindestens ein ATM-Anschlußmodul 2 mit mehreren physikalischen Multi-xDSL-Übertragungsleitungen 5, die mit demselben über eine Utopia-Schnittstelle verbunden sind. Die ATM-Aufwärtsrichtungskarte enthält mindestens einen SDH-Sendeempfänger, entweder STM-1 mit 155 Mbps oder STM-4 mit 622 Mbps.
Die Ethernet-Vermittlung 7 ist mit einer einzelnen Komponente oder kaskadiert mit mehreren Komponenten realisiert. Das Kernmodul kann in der Aufwärtsrichtungsleitungskarte oder in einer getrennten Vermittlungskarte positioniert sein.
Der ATM-Ethernet-Knoten gemäß der vorliegenden Erfindung führt eine ATM-Zu-Ethernet-Kooperationsfunktion aus. Die Kooperationsfunktion ist bei Fällen möglich, wenn ATM-Zellen AAL5-codierte Pakete sind. Der AAL5-Standard ist in der ITU-T-I.363.5-Empfehlung definiert. Die AAL5-Funktionalität wird implementiert, indem herkömmliche ATM-Anschlußmodule vergrößert werden. Die ATM-Steuerung 3 wird durch die sog. VC-MERGE-Funktion verbessert und die Ethernet-Vermittlungsschnittstelle wird durch die Einzelkanal-SAR-Einheit 15 zwischen der ATM-Steuerung 3 und dem Ethernet-Paket-Generator 16 erweitert. Der Verbindungskontextspeicher 14 speichert für diesen Schutzbereich eine VC-MERGE-SELECT-Anzeige-Flag und Kooperation-Typ-Daten, die beispielsweise 4 Bit für das Kodieren von bis zu 16 Kooperation-Typen aufweisen.

1

1: ATM-Steuerung
2: Schnittstelle
3: ATM-Anschlußmodul
4: ATM-Knoten
5: ATM-Vermittlung
6: Stand der Technik

2

1: ATM-Steuerung
2: Schnittstelle
3: ATM-Anschlußmodul
4: ATM-Knoten
5: Stand der Technik

3

1: ATM-Zellen
2: Nutzlast
3: Verbindungskontextspeicher (Aufwärtsrichtung)
4: QAM-Parameter
5: ATM-Kopf-Detektor
6: Warteschlangenparameter
7: Pufferung und Zeitsteuerung
8: ATM-OAM-Prozessor
9: ATM-Kopf-Übersetzer
10: Pufferung und Zeitsteuerung
11: Verbindungskontextspeicher (Abwärtsrichtung)
12: ATM-Steuerung
13: vergrößerte ATM-Zellen
14: Anschlußadresse
15: ATM-Vermittlung
16: Stand der Technik

4

1: Anschlußadresse
2: OAM-Parameter
3: ATM-Zellen-Kopf
4: Warteschlangenzahl
5: Zeiger
6: Warteschlangenparameter
7: Kopf-Nachschlagtabelle
8: Warteschlangen-Nachschlagtabelle
9: Verbindungskontextspeicher
10: Stand der Technik

5a

1: ATM-Nutzlast
2: ATM-Zelle

5b

1: Anschlußadresse
2: ATM-Kopf
3: ATM-Nutzlast
4: vergrößerte ATM-Zelle
5: Zielanschlußadresse

5c

6: Zelleninhalt
7: Oktette
8: allgemeine Flußsteuerung
9: virtueller Wegbezeichner (VPI)
10: virtueller Wegbezeichner (VPI)
11: virtueller Kanalbezeichner (VCI)
12: virtueller Kanalbezeichner (VCI)
13: virtueller Kanalbezeichner (VCI)
14: Nutzlasttyp
15: Kopf-Fehlersteuerung (HIC)
16: Nutzlast
17: ATM-Kopf

5d

1: Präambel
2: Zieladresse
3: Quellenadresse
4: Längen-Typ
5: Nutzlastdaten
6: Kopf
7: Start der Rahmendefinition
8: Rahmenprüfsequenz
9: Stand der Technik

6

1: ATM-Steuerung
2: vergrößerte ATM-Zellen
3: ATM-Anschlußmodul
4: Ethernet-Vermittlungsschnittstelle
5: Ethernet-Verkapselungseinheit 8-1
6: Ethernet-Entkapselungseinheit 9-1
7: Ethernet-Paket
8: ATM-Knoten
9: Ethernet-Vermittlung
10: Ethernet-Verkapselungseinheit 8-N
11: Ethernet-Entkapselungseinheit 9-N

7

1: Verkapselungs-Flußdiagramm
2: Lesen einer vergrößerten ATM-Zelle
3: Erzeugen einer Ethernet-Präambel (festes Muster)
4: Erzeugen einer DMAC-Adresse auf der Basis der Anschlußadresse P
5: Einstellen der SMAC auf die ATM-Anschlußmodul-Adresse
6: Erzeugen von Ethertype (festes Muster)
7: Sammeln von einer Paketnutzlast mit einer gelesenen ATM-Zelle
8: gesammelte ATM-Nutzlast ≤ Maximalgröße der Ethernet-Nutzlast?
9: Lesen der nächsten vergrößerten ATM-Zelle
10: Anschlußadresse dieser vergrößerten ATM-Zelle = Anschlußadresse einer vorhergehenden vergrößerten ATM-Zelle?
11: Erzeugen eines Ethernet-Paket-Dateiendetiketts
12: Erzeugen eines Ethernet-Paket-Kopfs

8

1: Verkapselung
2: ATM-Nutzlast
3: vergrößerte ATM-Zelle
4: ATM-Zelle
5: Ethernet-Präambel
6: Ethernet-Paket

9

1: Entkapselung
2: Lesen eines Ethernet-Pakets
3: Ist die DMAC des Ethernet-Pakets gleich der ATM-Anschlußmodul-Adresse?
4: Extrahieren der Nutzlast des Ethernet-Pakets
5: Verwerfen des Ethernet-Pakets
6: Weiterleiten der extrahierten Nutzlast zu der ATM-Steuerung

10

1: Verbindungskontextspeicher (stromaufwärts)
2: Kopf H
3: QAM-Parameter
4: Warteschlangenparameter
5: ATM-Kopf-Detektor 10
6: ATM-Zellen
7: ATM-Kopf-Übersetzer 13b
8: ATM-OAM-Prozessor
9: Pufferung & Zeitsteuerung 12
10: VC-MERGE-SELECT
11: Verbindungskontextspeicher (stromabwärts)
12: Pufferung & Zeitsteuerung 13a
13: VC-MERGE-SELECT?
14: modifizierte ATM-Steuerung
15: Kooperations-Typ
16: Einzelkanal-SAR-Einheit 15
17: SDU-Nutzlast
18: Ethernet-Paketgenerator 16
19: Anschlußadresse P
20: Ethernet-Verkapselungseinheit 8
21: Paket-MUX
22: Ethernet-Pakete
23: Ethernet-Vermittlung
24: Paket-DE MUX 18
25: Kooperations-Einheit
26: Einzelkanal-SAR
27: Ethernet-Entkapselungseinheit 9
28: ATM-Zellen-MUX
29: ATM-Anschlußmodul (bevorzugtes Ausführungsbeispiel)
30: vergrößerte ATM-Zellen

11

1: Anschlußadresse
2: OAM-Parameter
3: Warteschlangenzahl
4: Warteschlangenparameter
5: VC-MERGE-SELECT
6: Kopf-Nachschlagtabelle
7: Warteschlangen-Nachschlagtabelle
8: Verbindungskontextspeicher
9: Kopf
10: Zeiger

12

1: Verbindungskontextspeicher
2: Kooperations-Typ
3: Warteschlangenzahl
4: Pufferschreibsteuerung
5: ATM-Zellen
6: Warteschlange
7: Puffer
8: Pufferlesesteuerung
9: ATM/Ethernet-Ausgang B
10: ATM/ATM-Ausgang A
11: Pufferungs- und Zeitsteuerungs-Einheit

13

1: Pufferlesesteuerungs-Flußdiagramm
2: Zeitsteuerungszeitgrenze
3: Bedienen der Warteschlange mit einer Warteschlangenzahl
4: Auslesen eines Eintrags in der Warteschlangen-Nachschlagtabelle
5: VC-MERGE-SELECT-Bit?
6: nicht gesetzt
7: ATM/Ethernet gesetzt
8: Lesen von einer ATM-Zelle aus der Warteschlange
9: Ausgang A
10: Lesen von einer ATM-Zelle aus der Warteschlange
11: Ausgang B
12: Ist die Paketendmarkierung in der ATM-Zelle gesetzt?
13: Warten auf eine neue Zeitsteuerungs-Zeitgrenze

14

1: SAK-Flußdiagramm (Segmentierung und Wiederzusammenstellung)
2: Lesen einer vergrößerten ATM-Zelle
3: Weiterleiten der Anschlußadresse P
4: Weiterleiten der ATM-Nutzlast
5: Aktualisieren der Byte-Zählwertprüfsumme
6: Verwerfen des ATM-Kopfs
7: Ist die Paketendmarkierung der ATM-Zelle gesetzt?
8: ATM-Nutzlast
9: vergrößerte ATM-Zelle
10: ATM-Zelle
11: Bewerten des Dateiendetiketts am Ende der Zelle
12: Fehler
13: Verwerfen des Ethernet-Pakets

15

1: Ethernet-Paketerzeugung
2: SDU-Nutzlast
3: Kooperation-Typ-Fall 1
4: Präambel
5: Kooperation-Typ-Fall 2
6: Präambel
7: virtuelles LAN-Feld TEEE 802.x
8: Kooperation Typ Fall 3

16

1: ATM-Ethernet-DSLAM
2: Teilnehmer-Leitungskarte
3: ATM-Anschlußmodul
4: Ethernet-Vermittlung
5: ATM-Anschlußmodul
6: Aufwärtsrichtungs-Leitungs-Karte

Claims

ATM-Anschlußmodul für eine ATM-Knotenvorrichtung (1), mit einer ATM-Steuerung (3) zum Verarbeiten von ATM-Zellen, die über Übertragungsleitungen (5) übertragen werden, dadurch gekennzeichnet, dass das ATM-Anschlußmodul (2) eine Ethernet-Vermittlungsschnittstelle (6) aufweist, die das ATM-Anschlußmodul (2) mit einem Ethernet-Vermittlungskernmodul (7) dieser ACM-Knotenvorrichtung (1) verbindet.
ATM-Anschlußmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ethernet-Vermittlungsschnittstelle (6) folgende Merkmale aufweist: eine Ethernet-Verkapselungseinheit (8) zum Verkapseln der ATM-Zellen, die durch die ATM-Steuerung verarbeitet werden, in Ethernet-Paketen für eine Übertragung zu dem Ethernet-Vermittlungskernmodul (7), und eine Ethernet-Entkapselungseinheit (9) zum Extrahieren von ATM-Zellen aus den Ethernet-Paketen, die von dem Ethernet-Vermittlungskernmodul (7) empfangen werden.
ATM-Anschlußmodul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die ATM-Steuerung einen ATM-Zu-Ethernet-Signalweg und einen Ethernet-Zu-ATM-Signalweg aufweist.
ATM-Anschlußmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ATM-Steuerung einen Verbindungskontextspeicher (14) zum Speichern einer Kopf-Nachschlagtabelle und einer Warteschlangen-Nachschlagtabelle aufweist.
ATM-Anschlußmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für jeden erfaßten AMT-Zellen-Kopf eine entsprechende Anschlußadresse (P) eines Zielanschlusses der ATM-Knoten-Vorrichtung (1), OAM-Parameter und eine Warteschlangenzahl Q in der Kopf-Nachschlagtabelle des Verbindungskontextspeichers (14) gespeichert sind.
ATM-Anschlußmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede Warteschlangenzahl Q ein Zeiger zu einem entsprechenden Speichereintrag in der Warteschlangen-Nachschlagtabelle ist.
ATM-Anschlußmodul nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass für jede Warteschlangenzahl entsprechende Warteschlangenparameter und eine Anzeige-Flag (VC-MERGE-SELECT) in der Warteschlangen-Nachschlagtabelle des Verbindungskontextspeichers (14) gespeichert sind.
ATM-Anschlußmodul nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeige-Flag anzeigt, ob der Zielanschluß der empfangenen ATM-Zelle ein ATM-Anschluß ist, der mit dem ATM-Anschlußmodul (2) in der ATM-Knotenvorrichtung (1) verbunden ist, oder ein Ethernet-Anschluß des Ethernet-Vermittlungskernmoduls (7) innerhalb der ATM-Knoten-Vorrichtung ist.
ATM-Anschlußmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der ATM-Zu-Ethernet-Signalweg der ATM-Steuerung folgende Merkmale aufweist: – eine ATM-Kopf-Detektoreinheit (10) zum Erfassen von Köpfen von ATM-Zellen, die über mindestens eine Übertragungsleitung empfangen werden; – einen ATM-OAM-Prozessor (11) zum Durchführen von Betriebs- und Wartungs-Funktionen abhängig von den OAM-Parametern, die aus der Warteschlangen-Nachschlagtabelle des Verbindungskontextspeichers (14) gelesen werden; – eine Pufferungs- und Zeitsteuerungs-Einheit (12) zum Puffern und zum zeitlichen Steuern der verarbeiteten ATM-Zellen und zum Erzeugen von vergrößerten ATM-Zellen, die jeweils eine Anschlußadresse (P) der ATM-Knoten-Vorrichtung umfassen, wobei die Anschlußadresse (P) aus dem Verbindungskontextspeicher (14) gelesen wird.
ATM-Anschlußmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ethernet-Zu-ATM-Signalweg der ATM-Steuerung folgende Merkmale aufweist: – eine Pufferungs- und Zeitsteuerungs-Einheit (13a) zum Puffern und zum zeitlichen Steuern von ATM-Zellen, die von der Ethernet-Vermittlungsschnittstelle (6) empfangen werden, – einen ATM-OAM-Prozessor (11) zum Durchführen von Betriebs- und Wartungs-Funktionen abhängig von OAM-Parametern, die aus dem Verbindungskontextspeicher (14) gelesen werden, und – einen ATM-Kopf-Übersetzer (13b).
ATM-Anschlußmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pufferungs- und Zeitsteuerungs-Einheit (12) der ATM-Steuerung (3) die verarbeiteten vergrößerten ATM-Zellen zu der Ethernet-Verkapselungseinheit (8) ausgibt, wenn die Anzeige-Flag (VC-MERGE-SELECT) einen ATM-Anschluß als den Zielanschluß anzeigt, und die verarbeiteten vergrößerten ATM-Zellen zu einer Segmentierungs- und Wiederzusammenstellungs-Einheit (15) ausgibt, wenn die Anzeige-Flag (VC-MERGE-SELECT) einen Ethernet-Anschluß als Zielanschluß anzeigt.
ATM-Anschlußmodul nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Segmentierungs- und Wiederzusammenstellungs-Einheit die ATM-Köpfe der vergrößerten ATM-Zellen verwirft und die Nutzlast der vergrößerten ATM-Zellen zu einem Ethernet-Paketgenerator (16) weiterleitet, der ein Ethernet-Paket erzeugt, das mindestens eine ATM-Zelle als Nutzlast enthält.
ATM-Anschlußmodul nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Ethernet-Paketgenerator (16) das Ethernet-Paket abhängig von den Kooperations-Typ-Daten liest, die aus dem Verbindungskontexspeicher (14) gelesen werden.