DE3828601C3 - Kommunikationssystem - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Kommunikationssystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und insbe­ sondere ein Kommunikationssystem für ein Datenaustauschnetz­ werk, das zur einseitigen Übertragung einer großen Menge von Dokumentdaten und Bilddaten geeignet ist.

Es gibt zwei Arten von Datenaustauschnetzwerken, das Paket­ vermittlungsnetz und das Durchschaltenetz. Das Paketvermitt­ lungsnetz ist günstig, wenn nur gelegentlich eine Datenüber­ tragung erfolgt, da die Gebühren entsprechend der Anzahl der verwendeten Pakete berechnet werden. Andererseits erfolgt die Berechnung der Gebühren im Durchschaltenetz entsprechend der Zeit, die das Netz bereitgestellt wird, so daß dieses Netzwerk bei sporadischer Datenübertragung nicht günstig ist. Das Durchschaltenetz ist jedoch in der Lage, eine transparente Übertragung auszuführen und erfordert daher keine solch komplizierte Steuerung, wie sie für das Paket­ vermittlungsnetz zum Übersenden einer großen Menge von Daten erforderlich ist, so daß die Möglichkeit einer schnellen und sehr effizienten Datenübertragung gegeben ist.

Um die Merkmale der beiden Arten eines Kommunikationsnetz­ werkes am besten auszunutzen, wurde in der JP-OS 1 95 040/1986 ein Kommunikationssystem vorgeschlagen, wie es in der Fig. 2 der Zeichnung dargestellt ist. Dabei wird von einem Verbin­ dungsaufbaupaket ein Kennzeichen gesetzt, das den Gebrauch des Durchschaltenetzes anfordert, wenn von einer Paketan­ schlußstelle 21b eine große Datenmenge zu übertragen ist. Eine an einem Paketkonzentrator 25 angeordnete Vorrichtung identifiziert dieses Kennzeichen und stellt einen Leitungs­ weg durch das Durchschaltenetz her, das heißt einen Lei­ tungsweg durch Durchschaltekonzentratoren 23, 23′ und Durchschaltevermittler 24, 24′ zu einer Zusatzvorrichtung 27′, einem Paketkonzentrator 25′ und einer Anschlußstelle 21b′ an der Empfangsseite. Wenn das Anforderungskennzeichen für das Durchschaltenetz nicht gesetzt ist, erfolgt eine Paketübertragung über Paketvermittler 26 und 26′.

In DE 34 21 114 A1 ist ferner ein Vermittlungssystem be­ schrieben, das es erlaubt, daß die Leitungen eines digitalen Netzes sowohl für durchgeschaltete Verbindungen als auch für Datenübertragungen nach dem Paketverfahren verwendet werden können. Auch dieses System weist jedoch den Nachteil der Paketvermittlungsnetze auf, daß die Netzknoten mit einer großen Speicherkapazität für die Datenpakete und der entspre­ chenden Ansteuerschaltung versehen sein müssen.

Die Mehrfachausnutzung eines Digitalnetzes ist auch in DE 33 18 814 A1 beschrieben. Dazu wird bei einem ISDN-Netz einer der beiden Nutzkanäle eines Teilnehmeranschlusses zum Aufbau von Durchschalteverbindungen verwendet. Mit dem zweiten Kanal werden die Teilnehmer zu einem local area network (LAN) zusammengeschaltet.

Die bekannten Kommunikationssysteme sind bei der üblichen Datenübertragung, zum Beispiel zwischen TSS-Anschlußstellen und Rechnern und zum Kopieren des Inhaltes von Magnetbändern gut brauchbar. Diese bekannten Systeme enthalten jedoch keiner­ lei Möglichkeiten für neue Arten der Datenübertragung, die mit der Weiterentwicklung von Hochgeschwindigkeits-Breitband- Kommunikationsnetzwerken entstehen.

Beispielsweise wird das Durchsuchen einer Datenbank allge­ mein durch den Rechner ausgeführt, der die Datenbank ver­ waltet. Mit dem Billigerwerden von Speicher­ vorrichtungen wie Halbleiterspeichern und Magnetplatten ist es jedoch effi­ zienter, eine große Datenmenge zur Benutzerseite zu über­ tragen, bei der dann das Durchsuchen mittels der Arbeits­ station an der Benutzerseite ausgeführt wird, da damit ein verschiedenartiges Verarbeiten von Daten möglich ist.

Auch ist bereits das sogenannte elektronische Publizieren in Gebrauch gekommen, das von einem Hochgeschwindigkeits-Breit­ bandnetzwerk Gebrauch macht. Es gibt daher eine steigende Nachfrage für eine Technik, die mehrere Seiten von Dokument­ daten oder Bilddaten übertragen kann, ohne dem Bediener den Eindruck zu vermitteln, daß bei Systemmaßnahmen auf Benutzer­ befehle eine Verzögerung auftritt.

Wie erwähnt ist es bei solchen Hochgeschwindigkeits-Breit­ bandnetzwerken erforderlich, nicht nur innerhalb kurzer Zeiten große Mengen an Information zu übertragen, sondern auch die Übertragung in Abständen in Reaktion auf Benutzer­ befehle auszuführen. Obwohl es möglich ist, diese Anforde­ rungen mit einem Durchschaltenetz zu erfüllen, ist dies nicht wirtschaftlich, da die erforderliche Hochgeschwindig­ keits-Verbindungsleitung hoher Kapazität nur sporadisch ausgenutzt wird. Andererseits weist das Paketvermittlungs­ netz aufgrund der Komplexität der Steuerung eine gewisse Grenze für die Kapazität und Geschwindigkeit auf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Durchschalte­ netz so auszugestalten, daß das System eine große Kapazität zur Datenübertragung aufweist.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mit dem in Anspruch 1 angegebenen Kommunikationssystem. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Ein Ausführungsbeispiel ermöglicht ein Erhöhen der Geschwindigkeit der Verbindungswegherstellung oder der Wegewahl im Durchschalte­ netz.

In den herkömmlichen analogen Telephonnetzwerken wird die Verbindungswegherstellung oder Wegewahl durch Übertragen der Wählimpulse in Wählinformationen ausgeführt. Bei einem solchen Netzwerk dauert es im allgemeinen mehr als zehn Sekunden, bis eine Verbindungsanforderung zu einer Verbin­ dung führt. Wenn jedoch in dem Verbindungssystem das Signal durch ein gemeinsames Signalkanalnetzwerk übertragen wird und wenn beim Teilnehmeranschluß eine Signalübertragung unter Verwendung des gemeinsamen Signalkanales eines ISDN- Interfaces möglich ist, ist zu erwarten, daß die für die Verbindungswegherstellung erforderliche Zeit etwa eine Sekunde beträgt. Das heißt, daß solange, als kein Halt in der Verbindungsleitung auftritt, die Benutzeranforderungen mit einer Verzögerung von nur etwa einer Sekunde berück­ sichtigt werden können, auch in einem Kommunikationsnetzwerk der Art, bei der jedes Mal eine Verbindunganforderung er­ folgt, wenn eine Benutzeranforderung vorliegt.

Einen großen Teil der Verbindungsverzögerungszeit bei der Verbindungswegherstellung von dem Moment der Verbindungs­ anforderung bis zu der Wegfestlegung entsteht bei der Bildung der Teilnehmerverbindungsleitung. Dazu gehören Einschaltzeiten der Ursprungs- und Abschlußnetzwerkan­ schlüsse und die Zeit zur Bildung der Rahmensynchronisation der Teilnehmerverbindungsleitung, wobei die Teilnehmer-Ver­ bindungsleitungeinstellzeit insgesamt mehrere hundert Millisekunden beträgt. Zur Verringerung der Verbindungslei­ tungsbildungszeit wird gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung nach einer Datenüber­ tragung die Rahmensynchronisation des Teilnehmeranschlusses, der aus einem Anschlußgerät, einer Netzwerkanschlußstelle und einer Teilnehmerleitungsanschlußstelle besteht, auf­ rechterhalten. Das heißt, daß die Teilnehmerverbindung, die in Reaktion auf eine Benutzungsanforderung in den Übertra­ gungsmodus übergegangen ist, die Rahmensynchronisation aufrechterhält, bis der Übertragungsmodus zurückgenommen wird. Dadurch wird eine Verbindungswegherstellung in etwa einigen hundert Millisekunden möglich.

Andererseits wird zur Verringerung der Möglichkeit der Blockierung von Kanälen ein Kanal der Vermittlungsstelle, nachdem er einmal in den Übertragungsmodus gebracht wurde, danach nur in diesem Modus benutzt, wobei er durch eine Anzahl von Übertragungsmodusverbindungen gemeinsam benutzt wird. Wenn die Anzahl der Verbindungen für diesen Modus den Wert übersteigt, der für den Verkehr vorgesehen ist, wird diesem Modus ein neuer Kanal zugewiesen. Die Menge an solchen wie vorstehend erwähnten Daten, die damit gleich­ zeitig übertragen werden kann, ist nahezu gleich der Kapa­ zität eines typischen Speichermediums und beträgt meistens etwa einhun­ dert M Bit. Die Übertragung dieser Menge an Daten kann mit dem Hochgeschwindigkeits-Breitbandnetzwerk in weniger als einer Sekunde ausgeführt werden. Das heißt, daß die Anzahl der Verbindungen, die einem Kanal zugewiesen werden, die Schaltung nur für etwa eine Sekunde belegen, und daß die Kanäle unmittelbar danach andere Verbindungen übertragen können. Eine Verbindung, die einem Kanal zugewiesen wurde, der gerade andere Verbindungen behandelt, wird bezüglich des Übertragungsrechtes in eine Warteschlange eingereiht, so daß sie unmittelbar nach der Übertragung der anderen Verbin­ dungen übertragen wird. Die Länge der Warteschlange kann dadurch eingestellt werden, daß innerhalb eines erlaubten Ausmaßes die Anzahl der dem Übertragungs­ modus zugewiesenen Kanäle geändert wird.

Auf diese Weise wird die Wahrscheinlichkeit einer Blockie­ rung der Kanäle herabgesetzt.

Ausführungsbeispiele für das Kommunikationssystem werden im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine erste Ausführungsform des Kommunikationssystems;

Fig. 2 ein Beispiel für ein bekanntes Kommunikationssystem;

Fig. 3 ein Diagramm zur Darstellung der Abfolge zur Herstel­ lung einer Verbindung bei dem Kommunikationssystem der Fig. 1;

Fig. 4 ein funktionelles Blockschaltbild des Systems der Fig. 1;

Fig. 5 ein Diagramm zur Darstellung des Steuerflusses für die Geräte des Systems der Fig. 1; und

Fig. 6 ein Diagramm zur Darstellung des Ablaufes bei einem zweiten Ausführungsbeispiel des Kommunikations­ systems.

Die Fig. 1 stellt eine erste Ausführungsform des Kommunika­ tionssystems dar, und die Fig. 3 zeigt ein Beispiel für die Abfolge bei der Herstellung einer Verbindung. In der Fig. 1 bezeichnen die Bezugszeichen 11 und 11′ Anschlußstellen, 12 und 12′ Netzwerkanschlüsse, 13 und 13′ Konzentratoren sowie 14 und 14′ Schalter bzw. Vermittler. 15, 15′, 16 und 16′ sind Zusatzgeräte zur intermittierenden Übertragung großer Datenmengen.

Im Zusammenhang mit dieser Ausführungsform wird hier der Fall erläutert, daß eine große Datenmenge intermittierend von einer Anschlußstelle 11′ zu einer anderen Anschlußstelle 11 mit einer Steuerung von der Anschlußstelle 11 übertragen wird. Wenn von der Anschlußstelle 11 eine Verbindungsan­ forderung ausgegeben wird, sendet der Netzwerkanschluß 12 die Verbindungsanforderung an den Schaltungsanschluß des Konzentrators 13. Auf den Erhalt der Verbindungsanforderung hin sendet der Konzentrator 13 ein Synchronisationsmuster an den Netzwerkanschluß, um eine Rahmensynchronisation mit dem Teilnehmeranschluß festzulegen. Nachdem der Teilnehmeran­ schluß synchronisiert ist, sendet der Netzwerkanschluß 12 eine Bestimmungsnummer und ein Identifikationssignal für den Kommunikationsmodus durch einen Teilnehmeranschluß-Signal­ kanal (D-Kanal) an das Netzwerk.

Die Wahl des Verbindungsweges erfolgt durch den Konzentrator 13, die Vermittler 14 und 14′ sowie den Konzentrator 13′, an der Empfängerseite und die Bestimmungsnummer. Gleichzeitig wird der gewählte Kanal als Übertragungsmodus in jedem der Zusatzgeräte 15, 15′, 16 und 16′ registriert. Bei der Wahl des Verbindungsweges wird, wenn in der gewünschten Richtung bereits ein registrierter Kanal vorliegt, die Verbindungs­ anforderung für den registrierten Kanal in eine Warteschlan­ ge eingereiht. Wenn die Warteschlange länger ist als ein bestimmter Wert zuläßt, wird ein neuer Kanal zugewiesen.

Nachdem der Weg zu dem Netzwerkanschluß 12′ auf der Empfän­ gerseite ausgewählt wurde, aktiviert der Konzentrator 13′ auf der Empfängerseite den Netzwerkanschluß 12′, der sich daraufhin einschaltet. Nachdem der Teilnehmeranschluß mit dem Synchronisationsmuster vom Konzentrator 13′ synchroni­ siert ist, gibt der Konzentrator 13′ ein Antwortsignal an die Anschlußstelle 11 an der Steuerseite zurück.

Die Anschlußstelle 11 an der Steuerseite empfängt ein Daten­ anforderungssignal von der Anschlußstelle 11′ an der Sender­ seite, und überträgt dann Daten. Nachdem die Daten über­ tragen sind, sendet die Steuer-Anschlußstelle 11 ein Halte­ signal aus, und die Konzentratoren 13, 13′ und Vermittler 14, 14′ setzen ihr Recht auf Verwendung der Anschlußstellen an das Ende der Warteschlange.

Wenn die Steuer-Anschlußstelle 11 die Datenübertragung er­ neut anfordert, sendet sie eine Bestimmungsnummer aus, wo­ durch die Wahl des Verbindungsweges über die Konzentratoren 13 und 13′ sowie die Vermittler 14 und 14′ erfolgt. Nach dem Erhalt eines Signales über die Vervollständigung der Wege­ wahl von der aussendenden Anschlußstelle veranlaßt die Steuer-Anschlußstelle die sendende Anschlußstelle, die Übertragung der Daten wieder aufzunehmen. Diese Abfolge wird wiederholt, bis von der Anschlußstelle 11 ein Aufruf zur Unterbrechung der Verbindung abgegeben wird.

Die Fig. 4 zeigt ein funktionelles Blockschaltbild der Konzentratoren 13, 13′. Dabei bezeichnen die Bezugszeichen 41 und 41′ Teilnehmeranschlüsse, das Bezugszeichen 42 ein Teilnehmeranschlußinterface, 43 einen Konzentrator, 44 einen Abtaster (Scanner), 45 einen Verbindungsleitungsabtaster und die Bezugszeichen 46 bis 49 Zusatzvorrichtungen für den Transfermodus.

Eine Verbindungsanforderung von einem Teilnehmer wird von dem Scanner 44 angenommen, woraufhin die Verbindung mit einem freien Konzentrator erfolgt. Wenn die Verbindung einen Übertragungsmodus fordert, wird sie durch eine Übertragungsmodussteuerung 47 für eine intermittierende Übertragung für eine Warteschlange registriert. Ein Übertra­ gungsmodusabtaster 46 für die intermittierende Übertragung führt entsprechend der Warteschlange eine verschachtelte Abtastung am Anschlußstelleninterface 42 aus und nimmt, wenn eine Übertragungsanforderung vorliegt, diese an und stellt einen Verbindungsweg her. Nachdem die Datenübertragung be­ endet ist und die Steuer-Anschlußstelle 11 ein Haltesignal ausgesendet hat, stellt die Übertragungsmodussteuerung 47 das Recht zur Verwendung der Verbindung durch die Anschluß­ stelle an das Ende der Warteschlange.

Eine ankommende Verbindung wird andererseits durch einen Verbindungsleitungsabtaster 45 identifiziert und der Verbin­ dungsweg zu dem Teilnehmeranschluß 41 durch Steuerung des Konzentrators eingestellt. Der Teilnehmeranschluß 41 akti­ viert den Netzwerkanschluß 12′ zur Synchronisation des Teilnehmeranschlusses. Wenn die ankommende Verbindung den Übertragungsmodus fordert, identifiziert eine Übertra­ gungsmodusleitungssteuerung 49 zur intermittierenden Übertragung eine Verbindungsleitung, die im Übertragungs­ modus verwendet wird, und setzt die Verbindung an das Ende der Warteschlange für die Übertragungsmodusverbindung. Ein Übertragungsmodusleitungsabtaster 48 zur intermittierenden Übertragung führt entsprechend der Warteschlange ein ver­ schachteltes Abtasten an der Verbindungsleitung aus, um die Übermittlungsanforderung anzunehmen. Entsprechend der An­ forderung steuert eine Verbindungsverarbeitungseinheit 40 den Konzentrator 43 zur Festlegung eines Verbindungsweges.

Die Fig. 5 zeigt den Steuerfluß bei dieser Ausführungsform. Aus dem Teilnehmersignal, das an das Steuersystem übertragen wird, wird der Kommunikationsmodus identifiziert. Wenn ent­ sprechend einer Bestimmungsnummer ein Verbindungsweg herzu­ stellen ist, wird aus dem Ergebnis der Modusidentifikation zur Einstellung eines Weges für den Transfermodus der Bezug zu einer Anschlußverwaltungstabelle und zu einer Verbin­ dungsverwaltungstabelle hergestellt. Diese Steuerung wird in Reaktion auf den Anruf ausgeführt, bis die Verbindung unter­ brochen wird.

Wie erläutert, erlaubt das erfindungsgemäße Kommunikations­ system nur durch Hinzufügen der Zusatzvorrichtungen an bestehende Konzentratoren und Vermittler in einem Durch­ schaltenetz die Ausführung des Übertragungsmodus. Ein weiterer Vorteil ist, daß Steuereinheiten zur Prioritäts­ festlegung mit nur geringen Änderungen in der Software hinzugefügt werden können. Das erfindungsgemäße Kommuni­ kationssystem kann somit leicht in bestehende Kommunika­ tionsnetzwerke eingeführt werden.

Die Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform des erfin­ dungsgemäßen Kommunikatonssystems. Bei diesem Beispiel wird die Information über den Weg, der zum Zeitpunkt der Bildung einer Verbindung festgelegt wurde, das heißt die Kanal­ steuerinformation, in der Zusatzvorrichtung gespeichert. Bei einer erneuten Bildung des Vermittlungsweges wird die Information zur Steuerung des Kanals ausgelesen. Wenn der Kanal belegt ist, wartet das System, bis der Kanal freige­ geben wird. Das heißt, daß der Kanal gemäß dem CSMA/CD- Verfahren (Mehrfachzugriff mit Kollisionserkennung) gebildet wird.

Bei dieser Ausführungsform ist die in jeder Vorrichtung des Netzwerkes auszuführende Steuerung einfach, da der Kanal mittels einfacher Steuermaßnahmen gebildet werden kann.

Das erfindungsgemäße System kann auch für die zweiseitige Übertragung großer Datenmengen verwendet werden, neben der beschriebenen einseitigen Datenübertragung.

Wie erwähnt wird mit dem erfindungsgemäßen Kommunikations­ system die Geschwindigkeit beim Einstellen des Vermittlungs­ weges unter Verwendung des gemeinsamen Signalleitungsnetz­ werks und der Ausgabesignalkanäle der Teilnehmeranschluß­ verbindung erhöht.

Des weiteren wird die intermittierende Übertragung von großen Datenmengen für jedes Netzwerkgerät vorgesehen, so daß, wenn die Vorrichtung in diesem Modus betrieben werden soll, die Rahmensynchronisation des Teilnehmeranschlusses während eines Haltezustandes aufrechterhalten bleibt, wo­ durch die Geschwindigkeit bei der erneuten Bildung eines Weges erhöht wird.

Diese beiden Merkmale erlauben die intermittierende Über­ tragung großer Datenmengen durch die gemeinsame Verwendung jedes Verbindungsweges. Dadurch wird die effektive Ver­ wendung jedes Verbindungsweges gesichert und damit ein wirtschaftlicher Betrieb ermöglicht.

Claims (4)

1. Kommunikationssystem zur Verwendung in einem Netzwerk zum Übertragen und Austauschen digitaler Daten zwischen Teilnehmer-Anschlußstellen (11, 11′) ausschließlich mittels eines Durchschaltenetzes mit Netzwerksteuerungen, die Konzentratoren (13, 13′) und Vermittler (14, 14′) umfassen, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Verbindungsweg dann in einem intermittierenden Über­ tragungsmodus herstellbar ist, wenn ihm ein Kennzeichen für diesen Übertragungsmodus beigegeben wird,
daß an den Netzwerksteuerungen (13, 14, 13′, 14′) Einrichtungen (15, 15′, 16, 16′) zur Identifizierung des Kennzeichens vorge­ sehen sind,
daß eine Netzwerksteuerung nur in Reaktion auf eine Daten­ übertragungsanforderung, die dahingehend identifiziert ist, ob sie den intermittierenden Übertragungsmodus anfordert, einen Verbindungsweg zwischen zwei Anschlußstellen bilden kann, und
daß in dem intermittierenden Übertragungsmodus ein Halte­ zustand für die hergestellte Verbindung möglich ist, wobei nach Übertragung der Daten eine Anschlußstelle (11, 11′) ein Haltesignal aussendet, wodurch die Konzen­ tratoren und Vermittler das Recht dieser An­ schlußstelle auf Wiederverwendung dieses Verbindungsweges an das Ende einer Warteschlange setzen und wobei während des Haltezustandes der Verbindungsweg vorübergehend für eine andere Datenübertragung im intermittierenden Übertragungsmodus verfügbar ist und eine Rahmensynchronisation für eine Teilnehmer­ anschlußleitung aufrechterhalten bleibt.

2. Kommunikationssystem nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Verbindungen zwischen je zwei Anschlußstellen im intermittierenden Übertra­ gungsmodus entsprechend einer vorgegebenen Priorität zur Kom­ munikation in den Netzwerksteuerungen registriert sind und daß mehrere Datenübertragungsanforderungen entsprechend der Priorität abgetastet werden.

3. Kommunikationssystem nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Einrichtungen (15, 15′, 16, 16′) zur Iden­ tifizierung des Kennzeichens mittels einer Anschluß- oder Ver­ bindungsverwaltungstabelle die Bildung eines Verbindungsweges für den intermittierenden Übertragungsmodus steuern.

4. Kommunikationssystem nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Steuerung zur Festlegung der Priorität der Kommunikation für eine Anzahl von Verbindungsanforderungen im intermittierenden Übertragungsmodus entsprechend dem CSMA/CD- Verfahren ausgeführt wird.