DE60038600T2

DE60038600T2 - Netzwerk-Datenübertragungs-Zuteilungsverfahren und -vorrichtungen zum Bestimmen einer Paketübertragungspriorität zwichen einer Vielzahl von Datenströmen

Info

Publication number: DE60038600T2
Application number: DE60038600T
Authority: DE
Inventors: Christophe Mangin
Original assignee: Mitsubishi Electric Information Technology Corp; Mitsubishi Electric Information Technology Center Europe BV Nederlands
Current assignee: Mitsubishi Electric Information Technology Corp; Mitsubishi Electric R&D Centre Europe BV Netherlands
Priority date: 2000-01-05
Filing date: 2000-01-05
Publication date: 2008-07-24
Anticipated expiration: 2020-01-06
Also published as: JP2001217873A; DE60038600D1; US6947450B2; ATE392758T1; EP1115265A1; EP1115265B1; US20010007570A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Netzwerk-Datenübertragungs-Zuteilungsverfahren und -vorrichtungen. Spezifisch betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bestimmen einer Paketübertragungspriorität zwischen einer Vielzahl von Datenströmen.
Das Wachstum und der sprunghafte Anstieg von Internetanwendungen, für welche das Internet nicht entwickelt wurde, erfordern die Entwicklung neuer Protokolle und Verfahren, welche diesen neuen Anwendungen das Ausmaß und die Qualität von Diensten zuteilen werden, die sie erfordern.
Die Dienstqualität wird beachtlich in Bezug auf eine Transferzeit für Pakete ausgedrückt, die durch die Anwendungen verwendet werden. Offensichtlich erfordern Anwendungen mit starken Zeitbeschränken, wie beispielsweise Internettelefonie und auf Sprache basierende Internetanwendungen begrenzte Pakettransferzeiten und somit eine hohe Dienstqualität. Für andere Anwendungen ist eine Transferzeit nicht so wichtig wie die Unversehrtheit der Daten während eines Transfers. Für diese Anwendungen, wie beispielsweise Datentransferan wendungen, bedeutet eine hohe Dienstqualität einen minimalen, wenn nicht einen nicht existierenden, Datenverlust oder eine -zerstörung.
Jedoch ist eine Dienstqualität nicht das einzige Kriterium, durch welches die neuen Protokolle und Verfahren zu beurteilen sind. Das Internet muss alle größer werdenden Datenvolumen mit höheren und höheren Übertragungsgeschwindigkeiten transferieren können.
Gegenwärtig wird eine Anzahl von Lösungen für die obigen Probleme erforscht. Eine von diesen ist das so genannte Etikettenumschaltverfahren (oder MPLS: Multi Protocol Label Switching = Mehrfachprotokolletikettenumschaltung), das aus einem Hinzufügen eines klein bemaßten Etiketts zu jedem Paket besteht, wenn das Paket in ein Netzwerk eintritt. Dieses Etikett wird dann bei dem Kern des Netzwerks zum Weiterleiten des Pakets anstelle des Schicht-3-Anfangsblocks (entsprechend der Schicht 3 oder der Netzwerkschicht des OSI-Referenzmodells), der normalerweise für eine Paketverarbeitung verwendet wird, verwendet.
Das Hinzufügen eines Etiketts zu einem Paket kann basierend auf unterschiedlichen Kriterien durchgeführt werden. Das Hinzufügen kann basierend auf topologischen Kriterien, wie beispielsweise von einem Etikett für alle Pakete mit einem gleichen Zielort, durchgeführt werden.
Das Hinzufügen kann auch basierend auf Dienstkriterien durchgeführt werden, wie beispielsweise einem Verbinden von einem Etikett mit Paketen, die Sprachdaten tragen, und von einem anderen Etikett mit Paketen, die Daten für einen Massendatentransfer tragen. Das Hinzufügen von Etiketten kann auch basierend auf einer Kombination von nicht nur irgendeinem der obigen Kriterien, sondern ebenso von anderen, durchgeführt werden. Das Obige klassifiziert im Wesentlichen Daten in spezifische Ströme – wobei Ströme als ein Gruppieren von Datenpaketen mit einer spezifischen Charakteristik gesehen werden. Die Einfachheit des Etikettenkonzepts lässt die Isolation von Diensten und die Verwendung von Mechanismen zum Weiterleiten von Paketen hoher Geschwindigkeit zu.
Die Einfachheit und Flexibilität von MPLS öffnet eine Skala von Möglichkeiten für diejenigen, die das Etikettenkonzept implementieren. Das hinzugefügte Etikett kann ein zusätzliches Feld in den IP-(Internetprotokoll-)Paketen bilden oder die IP-Pakete können in einer Schicht 2 (Datenverbindungsschicht), wie sie durch das OSI-Referenzmodell vorgeschrieben ist und irgendeines der wohlbekannten Protokolle, wie beispielsweise den asynchronen Transfermode ATM oder eine Frame-Weiterleitung verwenden kann, eingekapselt werden, deren Protokolldateneinheits-(PDU-)Anfangsblock das Etikett bildet. Wenn das MPLS-Verfahren auf einem ATM-System implementiert wird, ist das Etikett der Anfangsblock von jeder Zelle, die die Paketsegmente, die in Multiplexschicht-3-Paketen resultieren, auf virtuellen Kanälen der Schicht 2 transportiert. Insbesondere sind bei einer solchen Implementierung ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Multiplexen von Paketen bei einer virtuellen Schaltung erforderlich.
Es hat einige Versuche für ein Lösen des MPLS-Problems gegeben. Bemerkenswerterweise existiert ein Verfahren zum Auswählen der zu sendenden Pakete gemäß den theoretischen Ankunftszeiten der Pakete, wobei die Ankunftszeiten auf der Basis einer garantierten minimalen Übertragungsgeschwindigkeit berechnet werden. Dieses Verfahren gehört zu der so genannten SCVSA-(Self Clocked Virtual Scheduling Algorithm = selbstgetakteter virtueller Zeitplanungsalgorithmus)-Familie.
Jedoch bleibt die Verwendung von diesen Techniken kompliziert und zieht keinen Vorteil aus einem möglichen Zusammenarbeiten mit der Zielschicht 2, hier ATM, insbesondere den Prinzipien eines Multiplexens gemäß Übertragungsgeschwindigkeiten auf einer Oktettebene und der Verwendung von komplexen Operationen (Multiplikation, Division, etc.), um die theoretischen Sende- oder Empfangszeiten der Pakete gemäß ihrer (variablen) Länge zu erhalten.
Die vorliegende Erfindung überwindet die obigen Nachteile und zieht einen Vorteil aus den Besonderheiten des ATM-Systems. Im ATM-Fall ist deshalb, weil die Zellen eine feste Größe haben, die Spezifikation allein einer Zwischenzellenperiode ausreichend, um eine Übertragungsgeschwindigkeit zu definieren und um sie zu steuern bzw. zu kontrollieren. Es ist daher möglich, einen Vorteil aus dieser Charakteristik zu ziehen, um die Übertragungsgeschwindigkeit eines Stroms von Paketen zu definieren, der durch eine ATM-Anpassungsschicht segmentiert ist, indem eine Zwischensegmentperiode spezifiziert wird. Die Berechnung einer theoretischen Sende- oder Empfangszeit kann dann mittels einer einfachen Addition/Akkumulation der Zwischensegmentperiode zu der Zeit der Verarbeitung von jedem Segment eines Pakets durch die Anpassungsschicht durchgeführt werden. Da die Zwischensegmentperiode und die Zwischenzellenperiode streng äquivalent sind, ist die Übertragungsgeschwindigkeit einer ATM-Verbindung, die eine Anhäufung bzw. ein Aggregat von Strömen unterstützt, die Summe aus den Übertragungsgeschwindigkeiten auf der AAL-(ATM-Anpassungsschicht-)Ebene von jedem Strom.
Unterschiedliche Datenströme werden auf einen einzigen virtuellen Kanal (VC) multiplext, indem sie segmentiert werden und dann die Datenpakete in jedem Datenstrom in eine Warteschlange gebracht werden und ein spezifisches Zeitetikett zu jedem Datenpaket zugeordnet wird. Jeder Datenstrom hat daher eine Warteschlange von Datenpaketen mit dem Paket am Anfang oder vor der Warteschlange, das einem spezifischen Zeitetikett zugeordnet ist. Das Zeitetikett zeigt eine theoretische Ankunftszeit für das Paket an und wird durch Ziehen eines Vorteils aus der Einheitlichkeit von garantierten minimalen Übertragungsgeschwindigkeiten berechnet. Für jedes aus einem Paket erzeugte Segment wird eine Übertragungs-Zwischensegmentzeit zu der theoretischen Ankunftszeit hinzugefügt bzw. addiert, die anfangs einen Wert hat, der von der vorherigen theoretischen Ankunftszeit abhängt. Wenn einmal das Endsegment erzeugt worden ist, ist die erhaltene theoretische Ankunftszeit die theoretische Ankunftszeit für das gesamte Paket.
Wenn einmal jeder Datenstrom mit Datenpaketen Zeitetiketten gehabt hat, die zu ihrem Anfang von Warteschlangen-Datenpaketen zugeordnet sind, bestimmt ein Sortieren, welches Datenpaket die früheste Ankunftszeit hat. Wenn dieses Datenpaket bestimmt worden ist, ist es das auf dem Anfangskanal übertragene Paket.
Ein Versuch für ein Profitieren aus der ATM-Technologie ist in dem Dokument mit dem Titel "Virtual Spacing For Flexible Traffic Control", veröffentlicht 1994 in International Journal of Communication Systems, vol. 7, 307–308, vom Autor J. W. ROBERTS, beschrieben. Dieses Dokument beschreibt die Verwendung einer virtuellen Abstandsgabe, die ein Algorithmus für eine gewichtete richtige Warteschlangenzeitplanung ist, der dafür beabsichtigt ist, im Zusammenhang mit dem auf ATM basierenden BISDN angewendet zu werden. Eine Implementierung beim Umschalten von Knoten ist in diesem Dokument auch beschrieben. Aber dieses Dokument beschäftigt sich nicht mit dem Problem einer Dienstqualität für Pakete, wie beispielsweise die IP-Pakete.
Ein weiteres Dokument nach dem Stand der Technik ist EP 0 952 753 mit dem Titel "ATM adaptation layer traffic scheduling for variable bit rate connections".
Bei einem Ausführungsbeispiel erzielt die vorliegende Erfindung das Obige durch Bereitstellen eines Verfahrens zum Multiplexen in einer Segmentierungs- und Multiplexvorrichtung von einer Vielzahl von Datenströmen seriell zu einem einzigen Kanal, wobei jeder der Datenströme eine Vielzahl von Datenpaketen enthält, die von einer Quelle zu einem Zielort mittels des Datenstroms und des Kanals übertragen werden, wobei das Verfahren Folgendes aufweist:

a) Empfangen eines Datenpakets an einem Eingang eines Datenstroms;
b) Segmentieren des Datenpakets in Segmente;
c) Zuordnen eines Zeitetiketts zu dem Datenpaket, wobei das Zeitetikett Daten enthält, die eine erste Ankunftszeit für das Paket bei der Segmentierungs- und Multiplexvorrichtung anzeigen;
d) Übertragen des Zeitetiketts zu dem Multiplexer bei einem ersten Signal von dem Multiplexer;
e) Übertragen der Segmente mit dem Datenpaket zu dem Kanal bei einem zweiten Signal von dem Multiplexer; und
f) Speichern des Zeitetiketts als ein zuvor übertragenes Stromzeitetikett; für den Multiplexer:
aa) Signalisieren eines Datenstroms, um ein Zeitetikett zu übertragen, durch Senden des ersten Signals;
bb) Empfangen eines empfangenen Zeitetiketts von einem Datenstrom, wobei das empfangene Zeitetikett zu dem Datenstrom gehört, der das empfangene Zeitetikett überträgt;
cc) Speichern des empfangenen Zeitetiketts in einer Gruppe von empfangenen Zeitetiketten, wobei die Gruppe von Zeitetiketten empfangene Zeitetiketten von anderen Datenströmen enthält;
dd) Sortieren der Gruppe empfangener Zeitetiketten, um ein Übertragungszeitetikett mit einer frühesten geschätzten Ankunftszeit der Gruppe zu bestimmen;
ee) Senden eines zweiten Signals zu dem Datenstrom, zu dem das Übertragungszeitetikett gehört, um die Segmente mit einem Übertragungsdatenpaket zu dem Kanal zu übertragen, wobei das Übertragungsdatenpaket ein Datenpaket ist, dem das Übertragungszeitetikett zugeordnet ist;
ff) Speichern des Übertragungszeitetiketts als ein zuvor übertragenes Kanalzeitetikett; und
gg) Entfernen des Übertragungszeitetiketts von der Gruppe, nachdem die Segmente mit dem Übertragungsdatenpaket übertragen worden sind.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel stellt die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum Multiplexen einer Vielzahl von Datenströmen auf einen einzigen Kanal zur Verfügung, wobei jeder der Datenströme eine Vielzahl von Datenpaketen enthält, die zu einem Zielort übertragen werden, wobei die Vorrichtung Folgendes enthält:
eine Empfangseinrichtung zum Empfangen der Datenpakete von der Vielzahl von Datenströmen;
eine Pufferspeichereinrichtung für jeden Datenstrom zum seriellen Puffern von empfangenen Datenpaketen;
eine Prozessoreinrichtung zum:

a) Messen: einer Größe der Segmente; und einer Größe der Pakete;
b) Berechnen und Zuordnen eines Zeitetiketts zu jedem Datenpaket, wobei das Zeitetikett Daten enthält, die eine geschätzte Ankunftszeit für jedes Paket bei der Multiplexvorrichtung anzeigen;
c) Vergleichen von Zeitetiketten von Datenpaketen, um ein Übertragungszeitetikett mit einer frühesten geschätzten Ankunftszeit der Datenpakete zu bestimmen;
d) Segmentieren jedes empfangenen Datenpakets in Segmente: eine Übertragungseinrichtung zum Übertragen zu dem einzigen Kanal von den Segmenten mit dem Datenpaket, dem das Übertragungszeitetikett mit der frühesten geschätzten Ankunftszeit zugeordnet ist; eine Torsteuerungseinrichtung zum Steuern der Übertragung von Datenpaketen von der Pufferspeichereinrichtung zu der Verarbeitungseinrichtung; eine Zeitetiketten-Pufferspeichereinrichtung zum Speichern von Zeitetiketten, die den Datenpaketen zugeordnet sind; und eine Segment-Pufferspeichereinrichtung zum temporären Speichern der Segmente; wobei die Prozessoreinrichtung gekoppelt ist mit: der Segment-Pufferspeichereinrichtung; der Übertragungseinrichtung; der Torsteuereinrichtung; und der Zeitetiketten-Pufferspeichereinrichtung; und die Pufferspeichereinrichtung zwischen der Empfangseinrichtung und der Torsteuereinrichtung gekoppelt ist.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel stellt die Erfindung ein Verfahren zum Bestimmen einer Übertragungspriorität für Datenpakete zwischen Datenströmen zur Verfügung, wobei jeder Datenstrom eine Vielzahl von Datenpaketen zur Übertragung zu einem Zielort hat, wobei das Verfahren Folgendes aufweist:

a) für jeden Datenstrom:
aa) serielles Anordnen der Datenpakete in eine Stromwarteschlange mit einem vorderen Ende;
ab) Zuordnen eines Zeitetiketts zu einem Datenpaket an dem vorderen Ende der Stromwarteschlange, wobei das Zeitetikett Daten enthält, die eine geschätzte Ankunftszeit für das Datenpaket bei einer Segmentierungs- und Multiplexvorrichtung anzeigen;
ac) Verbinden des Zeitetiketts mit dem Datenstrom, der das Datenpaket enthält, das zu dem Zeitetikett zugeordnet ist;
b) Bestimmen, welches Zeitetikett von den Zeitetiketten, die zugeordnet sind, eine früheste geschätzte Ankunftszeit hat;
c) Zuteilen einer Übertragungspriorität zu dem Datenstrom, der mit dem Zeitetikett verbunden ist, das die früheste geschätzte Ankunftszeit hat, wobei die Übertragungspriorität zum Übertragen des Datenpakets ist, das dem Zeitetikett mit der frühesten geschätzten Ankunftszeit zugeordnet ist.

Bei noch einem weiteren Ausführungsbeispiel stellt die Erfindung eine Vorrichtung zum Multiplexen einer Vielzahl von Datenströmen auf einen einzigen Kanal zur Verfügung, wobei jeder der Datenströme eine Vielzahl von Datenpaketen enthält, die zu einem Zielort übertragen werden, wobei die Vorrichtung Folgendes enthält:
eine Empfangseinrichtung zum:

a) Empfangen und Segmentieren der Datenpakete in Segmente, wobei die Datenpakete von der Vielzahl von Datenströmen empfangen werden;
b) Messen: einer Größe der Segmente; und einer Größe der Pakete;
c) Berechnen und Zuordnen eines Zeitetiketts zu jedem Datenpaket, wobei das Zeitetikett Daten enthält, die eine geschätzte Ankunftszeit für jedes Paket bei einem Zielort anzeigen; eine Segment-Pufferspeichereinrichtung zum temporären Speichern der Segmente; eine Prozessoreinrichtung zum Vergleichen von Zeitetiketten von Datenpaketen, um ein Übertragungszeitetikett mit einer frühesten geschätzten Ankunftszeit der Datenpakete zu bestimmen; eine Übertragungseinrichtung zum Übertragen zu dem einzigen Kanal der Segmente mit dem Datenpaket, das dem Übertragungszeitetikett mit der frühesten geschätzten Ankunftszeit zugeordnet ist; eine Torsteuereinrichtung zum Steuern der Übertragung von Datenpaketen von der Segment-Pufferspeichereinrichtung zu der Verarbeitungseinrichtung; eine Zeitetiketten-Pufferspeichereinrichtung zum Speichern von Zeitetiketten, die den Datenpaketen zugeordnet sind; und wobei die Prozessoreinrichtung mit der Übertragungseinrichtung gekoppelt ist; die Torsteuereinrichtung zwischen der Verarbeitungseinrichtung und
– der Segment-Pufferspeichereinrichtung und
– der Zeitetiketten-Pufferspeichereinrichtung gekoppelt ist; und die Empfangseinrichtung mit der Segment-Pufferspeichereinrichtung und der Zeitetiketten-Pufferspeichereinrichtung gekoppelt ist.

Ein besseres Verstehen der Erfindung wird durch Lesen der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung unter Bezugnahme auf die folgenden Zeichnungen erhalten werden, wobei:
1 ein Ablauflaufdiagramm ist, das die allgemeinen Schritte der Erfindung zeigt.
2 ein Ablaufdiagramm ist, das die Schritte detailliert darstellt, denen für jeden Strom gemäß der Erfindung gefolgt wird.
3 ein Ablaufdiagramm ist, das die Schritte detailliert darstellt, denen durch den Multiplexer gemäß der Erfindung gefolgt wird.
4 ein Blockdiagramm ist, das die Verbindungen zwischen Komponenten detailliert darstellt, die zum Ausführen der Erfindung nötig sind.
5 ein Blockdiagramm ist, das alternative Verbindungen zwischen Komponenten detailliert darstellt, die zur Ausführung der Erfindung nötig sind.
Der Betrieb der Erfindung kann am besten durch Anwenden von ihr auf IP-(Internetprotokoll-)Ströme dargestellt werden. Ein virtueller Kanal (VC) von ATM, in welchem jeder Strom multiplext ist, wird gemäß einer Umschaltinformation oder einer Information in Bezug auf transportierten Dienst gewählt, die aus der Verwendung von Signalgabeprotokollen entsteht, wie beispielsweise denjenigen, die innerhalb des Zusammenhangs der MPLS-Architektur definiert sind.
In Bezug auf die Ströme selbst können der Anfang und das Ende eines Stroms explizit durch Prozeduren begrenzt werden, die spezifisch für die verwendeten Transportprotokolle sind. Ein Beispiel einer solchen Prozedur ist das Öffnen oder Schließen einer TCP-Verbindung. Gleichermaßen können der Anfang und das Ende eines Stroms auch implizit begrenzt werden, wie beispielsweise durch die Detektion des Anfangs oder des Endes einer Aktivität, die dem Ablauf von Auszeiten folgt. Andere Mittel, wie beispielsweise ein Verwenden von bestimmten Signalgabeprotokollen zum Bilden der Ströme, können verwendet werden, um den Anfang oder das Ende eines Stroms anzuzeigen. Ein Beispiel eines solchen Protokolls ist das so genannte SIP oder Sessioninitiierungsprotokoll, das durch Telefonanwendungen auf IP-Strömen verwendet wird.
Um beim Verstehen der folgenden Beschreibung zu helfen, sollte es beachtet werden, dass die folgenden Bedingungen für das Netzwerk angenommen werden, auf welchem die Erfindung auszuführen ist.

a) Die IP-Pakete sind unter Verwendung einer AAL (ATM-Anpassungsschicht) vom Typ 5 formatiert. Die SAR-PDUs (Segmentierungs- und Neuanordnungs-Protokolldateneinheiten) werden Segmente genannt. Dies bedeutet, dass die IP-Pakete, um durch die Erfindung verwendet zu werden, in Einheiten aufgeteilt werden müssen, die Segmente genannt werden. Es sind diese Segmenteinheiten, die durch die Erfindung verwendet werden.
b) Die Übertragungsgeschwindigkeit des virtuellen Kanals (VC) auf welchem die Ströme multiplext werden, ist konstant oder konstant in verhandelten Schritten. Diese Konstante wird in λ_vc Zellen pro Sekunde ausgedrückt. Dies resultiert in einer Zwischenzellenperiode (Zeit, die die Übertragung von zwei aufeinander folgenden Zellen trennt) von
c) Jeder multiplexte Strom, der durch das Zeichen i bezeichnet ist, hat eine garantierte minimale Übertragungsgeschwindigkeit Φ_i ausgedrückt in Segmenten pro Sekunde. Jeder Strom hat eine entsprechende Zwischensegmentperiode (Zeit, die die Übertragung von zwei aufeinander folenden Zellen trennt) von
Diese Übertragungsgeschwindigkeit Φ_i wird auf eine Detektion des Anfangs eines Stroms entweder willkürlich zugeteilt oder wird aus einem Signalgabeprotokoll extrahiert, das zum Signifizieren eines Anfangs eines Stroms verwendet wird. Die Übertragungsgeschwindigkeit sollte folgendes verifizieren:
was bedeutet, dass die Summe von allen Übertragungsgeschwindigkeiten von allen Strömen höchstens gleich der Übertragungsgeschwindigkeit des virtuellen Kanals (VC) ist.

Um eine Verwirrung zu vermeiden, sollte es beachtet werden, dass der VC ein ATM-VC ist, und da ATM Zellen als seine Einheit zum Transportieren von Daten verwendet, ist die VC-Geschwindigkeit in Zellen/sek. Somit werden die IP-Pakete in Segmente aufgeteilt werden müssen, so dass sie durch die Erfindung verwendet werden können.
Es sollte auch beachtet werden, dass die Gleichung 1 als Basis für eine vorläufige Zulassungssteuerprozedur für die Ströme mit Φ_i verwendet werden kann oder als Parameter zum erneuten Verhandeln des Werts von λ_vc verwendet werden kann, wenn ein neuer Strom angenommen bzw. akzeptiert wird.
Um die Ströme auf einen einzigen virtuellen Kanal zu multiplexen, müssen getrennte Schritte für den Multiplexer und die Ströme ausgeführt werden.
1 stellt ein Ablaufdiagramm dar, das die unterschiedlichen Schritte von Schritten aufzeigt, die für jeden Strom und für den Multiplexer vorzunehmen sind. Von den acht allgemeinen Schritten bezieht sich die Hälfte auf den Multiplexer und die Hälfte auf die Ströme.
Um zu beginnen, müssen die Pakete, die einen Strom bilden, zuerst in eine Warteschlange gebracht und in Segmente aufgeteilt werden (Schritt 10). Dann wird ein Zeitetikett zu jedem der segmentierten Pakete in der Stromwarteschlange zugeordnet (Schritt 20). Dieses Zeitetikett stellt die theoretische Ankunftszeit eines Pakets bei der Segmentierungs- und Multiplexvorrichtung oder dem Multiplexer dar.
Das zugeordnete Zeitetikett des Pakets am Anfang der Stromwarteschlange wird dann zu dem Multiplexer übertragen (Schritt 30) und mit einer Gruppe von Zeitetiketten von anderen Strömen gespeichert, und zwar vorzugsweise in einer Prioritätswarteschlange (Schritt 40). Diese Gruppe von Zeitetiketten wird dann sortiert (Schritt 50), um zu bestimmen, welches Zeitetikett in der Gruppe die früheste geschätzte Ankunftszeit hat. Ein solches Zeitetikett stellt das Datenpa ket dar, dem eine Übertragungspriorität auf dem virtuellen Kanal zugeteilt werden muss.
Nach einem Bestimmen des Zeitetiketts mit der frühesten Ankunftszeit signalisiert der Multiplexer dann den Strom, von welchem das Zeitetikett mit der frühesten Ankunftszeit entstand (Schritt 60). Dieses Signal teilt diesem Strom eine Priorität zum Übertragen des Pakets zu, zu dem dieses Zeitetikett gehört (Schritt 70). Nach der Übertragung entfernt der Multiplexer dann dieses Zeitetikett aus der Gruppe von anderen Zeitetiketten (Schritt 80). Dann wiederholt sich der Prozess selbst ab dem Schritt 30, während der Multiplexer ein neues Zeitetikett von dem Strom empfängt, der zuletzt ein Datenpaket auf dem virtuellen Kanal übertrug.
Um die oben umrissenen Schritte weiter klarzustellen, zeigt 2 detailliert die Schritte, die für jeden Strom vorgenommen werden. Anhand eines Beispiels wird der zu untersuchende Strom als Strom A bezeichnet sein.
Zuallererst muss eine Entscheidung diesbezüglich getroffen werden (Schritt 90), ob ein Paket entsprechend dem Strom A dazu bereit ist, empfangen zu werden. Wenn es ein zu empfangendes Paket gibt, wird es empfangen (Schritt 100) und dann in Segmente aufgeteilt (Schritt 110). Diese Segmente werden dann gespeichert und auf sie wird durch eine Segmentliste Bezug genommen. Das empfangene und segmentierte Paket wird in einer FIFO-(First-In-First-Out-)Warteschlange mit anderen, zuvor empfangenen Datenpaketen, die eine Übertragung auf den virtuellen Kanal erwarten, gespeichert (Schritt 120). Jedem empfangenen Datenpaket wird ein Zeitetikett zugeordnet, wobei das Zeitetikett eine geschätzte Ankunftszeit für dieses Paket bei dem Multiplexer anzeigt (Schritt 130).
Da die Pakete in einer FIFO-Stromwarteschlange gespeichert sind, und zwar mit einer separaten Stromwarteschlange für jeden Datenstrom, sind die Pakete am Anfang der Stromwarteschlange diejenigen, die am frühesten bei ihren Strömen ankamen. Die Zeitetiketten dieser Datenpakete, die vordere Datenpakete genannt werden, da sie an dem vorderen Ende ihrer jeweiligen Warteschlangen sind, werden zu einer anderen Warteschlange gesendet oder darin gespeichert, die durch den Multiplexer unterhalten wird – der Prioritätswarteschlange (Schritt 140).
An dieser Stelle in dem Prozess erlangt der Multiplexer eine Steuerung bzw. Kontrolle. Natürlich können weitere Pakete für jeden Datenstrom kontinuierlich empfangen, segmentiert und in eine Warteschlange gebracht werden, solange es Betriebsmittel bzw. Ressourcen gibt, wie beispielsweise Stromwarteschlangenschlitze und Stellen in der Segmentliste, die für die ankommenden Pakete verfügbar sind.
Möglicherweise wird der Multiplexer den Strom A derart signalisieren, dass das vordere Datenpaket des Stroms A auf dem virtuellen Kanal übertragen werden kann. Wenn einmal dieses Signal von dem Multiplexer empfangen wird, sendet der Strom A die Segmente entsprechend dem vorderen Datenpaket zu dem virtuellen Kanal (Schritt 150).
Nach einem Übertragen der Segmente des vorderen Datenpakets speichert der Strom A das Zeitetikett des zuvor übertragenen Pakets, ehemals das vordere Datenpaket, als ein Zeitetikett eines zuvor übertragenen Stroms für eine spätere mögliche Verwendung. Es sollte beachtet werden, dass das vordere Datenpaket, nachdem es übertragen ist, durch das nächste Datenpaket in der Stromwarteschlange ersetzt wird.
Die Zuordnung von Zeitetiketten zu Datenpaketen ist entscheidend für den obigen Prozess und hängt von dem Zeitetikett des direkt vorangehenden Pakets ab. Eine laufende Gesamtheit der geschätzten Ankunftszeit für jedes Paket wird verwendet, da jedes Segment aus diesem Paket erzeugt wird. Der Klarheit halber werden die folgenden Variablen definiert:
PATmin – Zeitetikett des Pakets am Anfang der Prioritätswarteschlange

– PATki Paketankunftszeit für das k-te Paket im Strom i, zugeordnet als das Zeitetikett für das Paket k des Stroms i)
– SATk,li Segmentankunftszeit für das l-te Segment in dem k-ten Paket des Stroms i. Das k-te Paket ist aus n Segmenten mit n > l ≥ 0 zusammengesetzt.

Aus dem Obigen können die folgenden Beziehungen formuliert werden: SATk,li = SAT(k,l-1)i + Ti mit 1 ≤ l ≺ n SAT(k,o)i = PATk-1i + Ti
Dies bedeutet, dass die geschätzte Ankunftszeit für das erste Segment des Pakets k gleich der Ankunftszeit des direkt vorangehenden Pakets, addiert zu der Zwischensegmentzeit für den Datenstrom, ist. Die geschätzte Ankunftszeit jedes nachfolgenden Segments ist gleich der geschätzten Ankunftszeit des direkt vorangehenden Segments, addiert zu der Zwischensegmentzeit für den Datenstrom. Somit ist dann, wenn einmal alle Segmente mit einem Paket erzeugt worden sind, der Endwert von SATk,n-1i die geschätzte Ankunftszeit des Pakets. Jedoch ist diese geschätzte Ankunftszeit nicht notwendigerweise als das Zeitetikett von diesem Paket zugeordnet. Das zugeordnete Zeitetikett für das Paket k des Stroms i ist: PATki = max{SATk,n-1i , PATmin} [2]wenn die Prioritätswarteschlange nicht leer ist.
Wenn die Prioritätswarteschlange leer ist, wird das Zeitetikett für das Paket k bestimmt durch: PATki = max{SATk,n-1i , PAT–1min } [3]wobei PAT–1min das Zeitetikett des letzten Pakets ist, das durch den virtuellen Kanal gesendet ist. (PAT–1min wird durch den Multiplexer nach jeder Übertragung gespeichert).
Es sollte wiederholt werden, dass die Prioritätswarteschlange die Warteschlange von Zeitetiketten von vorderen Datenpaketen von allen Strömen mit verfügbaren vorderen Datenpaketen ist.
Aus dem Obigen ist das zugeordnete Zeitetikett eines Datenpakets dann, wenn die Prioritätswarteschlange nicht leer ist, das letztere der geschätzten Ankunftszeit des Datenpakets und des Zeitetiketts am Anfang der Prioritätswarteschlange. Wenn die Prioritätswarteschlange leer ist, ist das zugeordnete Zeitetikett das letztere der geschätzten Ankunftszeit und des Zeitetiketts des letzten Datenpakets, das auf dem virtuellen Kanal gesendet ist.
In Bezug auf den Multiplexer und seine Rolle in dem Prozess zählt 3 diese Schritte auf. Der Klarheit halber wird der Strom A wieder als Beispiel verwendet werden, wenn es nötig ist.
Die Rolle des Multiplexers im Prozess beginnt durch Senden eines Signals zu dem Strom A zum Übertragen des Zeitetiketts des vorderen Datenpakets (Schritt 170). Es sollte beachtet werden, dass dies nur dann durchgeführt wird, wenn der Strom A nicht in der Prioritätswarteschlange dargestellt ist, die durch den Multiplexer unterhalten wird.
Der nächste Schritt (Schritt 180) besteht daraus, dass der Multiplexer das Zeitetikett vom Strom A empfängt. Dieses empfangene Zeitetikett vom Strom A wird in der Prioritätswarteschlange gespeichert. Die Prioritätswarteschlange enthält, wie es oben angegeben ist, andere empfangene Zeitetiketten von vorderen Datenpaketen von anderen Strömen.
Der nächste Schritt im Prozess besteht für den Multiplexer darin, die Prioritätswarteschlange zu sortieren, um zu bestimmen, welches Zeitetikett in der Prioritätswarteschlange die früheste Ankunftszeit hat (Schritt 190). Dieses Zeitetikett mit der frühesten Ankunftszeit, nun das Übertragungs-Zeitetikett, stellt das nächste auf dem virtuellen Kanal zu sendende Datenpaket dar.
Wenn einmal die Prioritätswarteschlange mit dem Übertragungs-Zeitetikett an dem Anfang der Prioritätswarteschlange sortiert ist, signalisiert der Multiplexer den Datenstrom, zu dem das Übertragungs-Zeitetikett gehört, ein Übertragen seines vorderen Datenpakets auf dem virtuellen Kanal zu beginnen. Der signalisierte Datenstrom wird die Segmente mit seinem vorderen Datenpaket auf dem virtuellen Kanal übertragen. Dies entspricht dem Schritt 150 in 2.
Nachdem der signalisierte Datenstrom sein vorderes Datenpaket übertragen hat, speichert der Multiplexer das Übertragungs-Zeitetikett für eine mögliche zukünftige Verwendung. Eine solche Verwendung entsteht dann, wenn die Prioritätswarteschlange leer ist und ein Zeitetikett einem Datenpaket in einem Strom zugeordnet werden muss. Dieser Aspekt des Prozesses ist oben beschrieben worden. Wenn einmal das Übertragungs-Zeitetikett gespeichert ist, überschreibt es das direkt vorangehende Übertragungs-Zeitetikett (Schritt 210). Nur nach dieser Stelle kann das Übertragungs-Zeitetikett aus der Prioritätswarteschlange entfernt werden (Schritt 220).
Wenn einmal das Übertragungs-Zeitetikett aus der Prioritätswarteschlange entfernt ist, beginnt der Prozess für den Multiplexer wieder. Da der Datenstrom, der gerade sein vorderes Datenpaket übertrug, nicht mehr in der Prioritätswarteschlange dargestellt ist, wird dieser Datenstrom durch den Multiplexer auf das Zeitetikett des neuen vorderen Datenpakets untersucht.
Die Prioritätswarteschlange, auf die oben wiederholt Bezug genommen ist, hat die einzigartige Charakteristik, dass sie höchstens nur ein Zeitetikett von jedem Datenstrom hat. Dies ist deshalb so, weil die Prioritätswarteschlange nur die Zeitetiketten von vorderen Datenpaketen enthält, und, da ein Datenstrom nur eine einzige Stromwarteschlange mit einem einzigen vorderen Ende hat, jeder Datenstrom nur einmal in der Prioritätswarteschlange dargestellt sein kann. Um diese Charakteristik beizubehalten, wird ein Zeitetikett in der Prioritätswarteschlange entfernt, nachdem das vordere Datenpaket, dem dieses Zeitetikett zugeordnet ist, auf den virtuellen Kanal übertragen ist. Nach einer solchen Übertragung untersucht der Multiplexer den Strom, der der Ursprung des übertragenen Datenpakets war. Diese Untersuchung bzw. Abfrage erfolgt mittels einer Signalgabe dieses bestimmten Datenstroms, um seine Darstellung in der Prioritätswarteschlange zu ersetzen. Jedoch soll dies nicht bedeuten, dass ein jeweiliger und jeder Datenstrom ein repräsentatives Zeitetikett in der Prioritätswarteschlange bei jedem Zeitpunkt haben muss. Wenn ein Datenstrom inaktiv ist und somit keinerlei Datenpakete in seiner Stromwarteschlange hat, wird ein solcher Datenstrom nicht in der Prioritätswarteschlange dargestellt bzw. repräsentiert sein.
Um die Prioritätswarteschlange zu implementieren, ist es bevorzugt, eine Datenstruktur zu verwenden, die eine Vereinfachung eines Sortierens und eine Addition und eine Subtraktion von Elementen in der Warteschlange erleichtert. Ein Binärsortierbaum kann für die Prioritätswarteschlange verwendet werden, wobei die Knoten des Baums die unterschiedlichen Zeitetiketten der vorderen Datenpakete der unterschiedlichen Datenströme sind. Ein solcher Baum kann auf dieselbe Weise wie der Haufen bzw. die Menge aufgebaut und unterhalten werden, die oder der bei dem Mengensortiertyp von Sortierprozessen verwendet wird. Diese Struktur ist auf dem Gebiet wohlbekannt. Siehe beispielsweise DATA STRUCTURES AND ALGORITHMS von Aho, Hopcroft und Ullman, 1983, Addison-Wesley, S. 135–145 und S. 271–274.
In Bezug auf den Vergleich zwischen Zeitetiketten in der Prioritätswarteschlange, den der Multiplexer erreichen muss, kann ein arithmetisches Problem entstehen.
Es bleibt das arithmetische Problem in Bezug auf Vergleiche der Zeitetiketten in der Prioritätswarteschlange.
Dies enthält nur ein Zeitetikett pro Strom (siehe Multiplexprinzip). Die Zeitlücke zwischen zwei Zeitlücken muss so sein, dass ein Vergleich von ihren zwei Werten immer möglich ist. In dem Fall einer binären Darstellung ohne Vorzeichen muss die folgende Bedingung durch zwei zu vergleichende Werte V₁ und V₂, die in n Bits codiert sind, verifiziert werden |V₁ – V₂| < 2^n-1.
Das Verfahren zum Berechnen der Zeitetiketten macht es möglich, die maximale Zeitlücke zwischen zwei Etiketten eines aktiven Stroms zu bestimmen, wobei ein aktiver Strom ein Strom ist, für welchen ein Etikett zu irgendeinem Zeitpunkt in der Prioritätswarteschlange vorhanden ist; dieses maximale Lücke verifiziert folgendes: PATk+1i – PATki ≤ MPS × Tmax wobei MPS (maximale Paketgröße) die maximale Größe eines Pakets, ausgedrückt in Zellen/Segmenten, ist und T_max die Periode entsprechend der niedrigsten garantierten minimalen Übertragungsgeschwindigkeit ist, die einem Strom zugeteilt werden kann.
In dieser Beziehung ist PATki das Etikett des letzten Pakets, das vom Strom i gesendet ist, und ist PATk+1i das Etikett des folgenden Pakets, injiziert in die Prioritätswarteschlange.
Wenn das Paket k gesendet wird, gilt das Folgende: PATki = PATimin und a fortiori die folgende Beziehung: PATk+1l ≥ PATl+1min wird immer verifiziert (wobei PATlmin und PATl+1min zwei aufeinander folgende Werte des Anfangs der Prioritätswarteschlange sind).
Dies ergibt daher folgendes: PATk+1i – PATl+1min ≤ MPS × Tmax
Schließlich ergibt sich im schlimmsten Fall, in welchem Folgendes gilt: PATl+1min = PATki , entsprechend dem Fall, in welchem das Etikett des nächsten zu sendenden Pakets, zu welchem Strom dieses Paket auch immer gehört, gleich demjenigen des letzten gesendeten Pakets ist, das zu dem Strom i gehört.
Wenn das Paket k + 1 weiterhin die Größe MPS hat und der Strom i eine Periode T_max hat, kann das Folgende gelten: PATk+1i – TPATl+1min = MPS × Tmax
Für Werte ohne Vorzeichen, die in n Bits codiert sind, müssen T_max und MPS dann folgendes verifizieren: MPS × Tmax < 2n-1.
Auf entsprechende Weise kann dann, wenn ein Strom inaktiv ist, d. h. dann, wenn es kein Zeitetikett entsprechend diesem Strom in der Prioritätswarteschlange gibt, das Etikett des letzten gesendeten Pakets PATki auf eine solche Weise "altern", dass auf einen Empfang eines neuen Pakets hin, das aus demselben Strom entsteht, der Wert von seinem Etikett PATk+1i , berechnet aus demjenigen des letzten gesendeten Pakets, nicht mehr mit dem aktuellen Wert des Anfangs der Prioritätswarteschlange PAT_min verglichen werden kann. Es ist daher nötig, einen Mechanismus zum "Verschwindenlassen" der Etiketten von inaktiven Strömen einzuführen, was es möglicht macht, das "Altern" des Etiketts des letzten gesendeten Pakets zu detektieren. Damit PATk+1i und PAT_min verglichen werden können, müssen sie folgendes verifizieren: |PATk+1i – PATmin| < 2n-1 das bedeutet: |PATki + Pk+1l – PATmin| < 2n-1 [4]wobei Pkl + 1 die Zeitlänge des Paketes k + 1 mit 1 ≤ Pk+1i ≤ MPS × Tmax ist.
Weiterhin gilt PATmin ≥ PATki .
Zwei extreme Fälle können dann entstehen:
Wenn PATki = PATmin und Pk+1l = MPS × Tmax
Dann werden die für einen aktiven Strom beschriebenen Bedingungen angetroffen, d. h.:
Wenn PATki << PATmin und Pk+1l = 1, kann die Bedingung [3] dann wie folgt beschrieben werden: PATmin – PATki < 2n-1 + 1was die minimale Zeitlücke zwischen dem Anfang der Prioritätswarteschlange und dem Etikett des letzten gesendeten Pakets des Stroms i festlegt.
Wenn die letzte Bedingung nicht verifiziert wird, wird das Etikett derart markiert, dass es verstrichen bzw. verschwunden ist. Das folgende empfangene Paket des Stroms wird dann routinemäßig einem Zeitetikett gleich demjenigen zugeordnet, das an dem Anfang der Prioritätswarteschlange am Sende seiner Segmentierung angeordnet ist.
Wenn die Prioritätswarteschlange leer wird, wird ein Abtasten gestoppt. Eine Berechnung der Etiketten von Paketen, die darauf folgend empfangen werden, wird gemäß [3] durchgeführt.
Bei ihrer Initialisierung werden alle Ströme derart markiert, dass sie verschwunden sind, um die Berechnung ihrer Zeitetiketten zu initialisieren.
Der Mechanismus zum Verschwindenlassen von Etiketten kann wie folgt implementiert werden.
Bei jeder Zellenzeit verarbeitet der Prozess für ein Verschwindenlassen einen anderen Strom (da die m multiplexten Ströme durch einen Index einer ganzen Zahl zwischen 0 und m – 1 identifiziert sind, kann ein Modulo-m-Zykluszähler, der bei jeder Zellenzeit inkrementiert wird, zum Auswählen des zu verarbeitenden Stroms verwendet werden). Wenn der Strom aktiv ist (er ein Etikett in der Prioritätswarteschlange hat), wird keine Aktion vorgenommen. Wenn der Strom inaktiv ist, wird der Wert des Etiketts des letzten gesendeten Pakets mit dem Wert des Etiketts am Anfang der Prioritätswarteschlange verglichen und wird der Strom gemäß dem oben beschriebenen Kriterium markiert.
Der Stromabtastzyklus dauert daher m Zellenzeiten. Während dieses Zeitintervalls kann der Anfang der Prioritätswarteschlange durch unterschiedliche Etiketten von gleichen oder größer werdenden Werten besetzt werden.
Die maximale Variation dieser Werte ist T_max pro Zellenzeit, d. h. über die Dauer von einem Stromabtastzyklus: (m – 1) × T_max.
Folglich kann derselbe Strom im schlimmsten Fall während zwei aufeinander folgender Abtastzyklen mit Werten von PAT_min, die m × T_max voneinander beabstandet sind, abgetastet werden. Diese Werte werden als PATkmin und PATlmin bezeichnet. Diese zwei sind die Werte des Anfangs der Prioritätswarteschlange zu der Zeit von zwei aufeinander folgenden Abtastdurchläufen des Stroms i. Damit PATlmin und PATli dazu fähig bleiben, verglichen zu werden, müssen sie folgendes verifizieren: |PATlmin – PATki | < 2n-1, [5]und insbesondere dann, wenn zu der Zeit des ersten Abtastzyklus das Zeitetikett für das Paket k gleich dem Zeitetikett an dem Anfang der Prioritätswarteschlange war, galt das Folgende: PATki = PATmin, und [5] kann dann wie folgt geschrieben werden: |PATlmin – PATkmin | < 2n-1,was zu der folgenden Bedingung für T_max und m führt: m × Tmax < 2n-1
Die Erfindung kann durch einen Fachmann auf dem Gebiet unter Verwendung einer Kombination aus geeignet verbundenen wohlbekannten Vorrichtungen implementiert werden. Der Multiplexer kann aufgrund der Verarbeitung, die er durchführen muss, entweder eine Zentralverarbeitungseinheit (CPU) für allgemeine Zwecke, gekoppelt mit einer geeigneten Speichereinrichtung, oder eine spezialisierte Verarbeitungseinheit sein. Die Speichereinrichtung kann irgendeine Form eines kurzzeitigen Speichers, wie beispielsweise ein RAM, sein und wird als der Pufferspeicher für die Segmente der Pakete und für die Zeitetiketten, die periodisch gespeichert werden müssen, dienen. Die Torsteuerung zwischen den Datenströmen und dem Multiplexer kann durch einen Fachmann auf dem Gebiet als irgendeine geeignete Umschalteinrichtung implementiert werden. Offensichtlich muss die Prozessoreinrichtung oder der Multiplexer mit dem Speicher, der Torsteuereinrichtung und der Übertragungseinrichtung, die zum Übertragen der Paketsegmente zu dem virtuellen Kanal verwendet werden, gekoppelt sein.
4 stellt ein Beispiel der Verbindungen dar, die zum Ausführen der obigen Erfindung erforderlich sind. Die Empfangseinrichtung 230 empfängt die Datenpakete von der Außenwelt und sendet diese Datenpakete zu der Pufferspeichereinrichtung 240. Diese Pufferspeichereinrichtung 240 puffert die Datenpakete, bevor die Datenpakete zu der Verarbeitungseinrichtung 250 weitergesendet werden, wo die gesamte Verarbeitung, die Entscheidungsmarkierung und die Segmentierung ausgeführt werden. Bevor die Datenpakete die Verarbeitungseinrichtung 250 erreichen, laufen sie durch die Torsteuereinrichtung 260, die bestimmt, wann es sicher und zulässig ist, mehr Datenpakete zu der Verarbeitungseinrichtung 250 zu senden. Die Verarbeitungseinrichtung 250 empfängt dann das Datenpaket und segmentiert es, ordnet ein Zeitetikett zu und puffert sowohl die Segmente als auch ein dem Datenpaket zugeordnetes Zeitetikett. Das Zeitetikett wird zu der Zeitetiketten-Pufferspeichereinrichtung 270 gesendet, wo das Zeitetikett geeignet kategorisiert und in seine geeignete Stromwarteschlange in eine Warteschlange gebracht wird. Die Segmente werden zu einer Segment-Pufferspeichereinrichtung 280 gesendet, wo sie auch in ihre geeigneten Stromwarteschlangen kategorisiert werden. Das Zeitetikett und die Segmente, die einem spezifischen Datenpaket entsprechen, sind kreuzweise aufeinander bezogen, so dass sie alle nur mit dem spezifischen Datenpaket identifiziert werden.
Die Verarbeitungseinrichtung 250 unterhält auch die Prioritätswarteschlange 290 entweder in der Zeitetiketten-Puffereinrichtung 270 oder innerhalb ihres eigenen Speichers. Wenn die Verarbeitungseinrichtung 250 einmal bestimmt, dass ein Datenpaket zu der Übertragungseinrichtung 300 zu senden ist, wird ein Signal zu der geeigneten Segment-Pufferspeichereinrichtung gesendet und werden die relevanten Segmente zu dem virtuellen Kanal übertragen.
Ein alternatives Schema zu dem Obigen ist in 5 gezeigt. Bei dieser Konfiguration sind die Verarbeitungsaufgaben zwischen der Empfangseinrichtung 230 und der Verarbeitungseinrichtung 250 aufgeteilt. Die Empfangseinrichtung 230 empfängt nicht nur die Datenpakete von außerhalb, sondern segmentiert auch, ordnet Zeitetiketten zu und bringt sie in die geeignete Stromwarteschlange. Die Stromwarteschlange ist als Strompuffereinrichtung 310 implementiert, die innerhalb von ihr die Zeitetiketten-Pufferspeichereinrichtung 270 und die Segment-Speicherpuffereinrichtung 280 enthält. Die Torsteuereinrichtung 260 wirkt noch als Gatekeeper für die Verarbeitungseinrichtung 250, welcher basierend auf einer Eingabe von der Verarbeitungseinrichtung 250 bestimmt, wann und was zu der Verarbeitungseinrichtung 250 gesendet werden sollte. Die Verarbeitungseinrichtung 250 unterhält wieder die Prioritätswarteschlange 290 innerhalb ihres Speichers. Die Übertragungseinrichtung 300 ist zwischen dem virtuellen Kanal VC und der Verarbeitungseinrichtung 250 gekoppelt, wobei die Verarbeitungseinrichtung 250 bestimmt, welche Datenpakete zu der Übertragungseinrichtung 300 gesendet werden.
Eine Person, die diese Erfindung versteht, kann nun alternative Strukturen und Ausführungsbeispiele oder Variationen des Obigen erdenken. Alle von denjenigen, die innerhalb des Schutzumfangs der Ansprüche fallen, die hierzu beigefügt sind, werden derart angesehen, dass sie ein Teil der vorliegenden Erfindung sind.

Claims

Verfahren zum Multiplexen einer Vielzahl von Datenströmen in einem Multiplexer zu einem einzigen Kanal, wobei jeder der Datenströme eine Vielzahl von Datenpaketen enthält, die mittels des Datenstroms und des Kanals seriell von einer Quelle zu einem Zielort übertragen werden, wobei das Verfahren Folgendes aufweist: für jeden Datenstrom: a) Empfangen eines Datenpakets an einem Eingang eines Datenstroms, b) Segmentieren des empfangenen Datenpakets in Segmente und Speichern von ihnen in eine FIFO-Stromwarteschlange (10), c) Zuordnen eines Zeitetiketts zu dem segmentierten Datenpaket, wobei das Zeitetikett eine geschätzte Ankunftszeit für das Datenpaket bei dem Multiplexer (20) anzeigt, d) Übertragen des zugeordneten Zeitetiketts zu dem Multiplexer, wenn es mittels eines ersten Signals angefordert ist (30), e) Übertragen zu dem Kanal der Segmente des Datenpakets, das in die Stromwarteschlange gespeichert ist, für den Datenstrom entsprechend einem zweiten Signal von dem Multiplexer (70), und f) Speichern des Zeitetiketts, das zu dem Datenpaket gehört, als ein Zeitetikett eines zuvor übertragenen Stroms für das zugehörige Datenpaket, für den Multiplexer: aa) Anfordern des Zeitetiketts des Datenpakets an dem Anfang der Stromwarteschlange durch Senden des ersten Signals zu dem Datenstrom (170), bb) Empfangen eines Zeitetiketts von einem Datenstrom (180), cc) Speichern des empfangenen Zeitetiketts in einer Gruppe empfangener Zeitetiketten, wobei die Gruppe von Zeitetiketten empfangene Zeitetiketten von anderen Datenströmen enthält, dd) Sortieren der Gruppe empfangener Zeitetiketten, um ein Übertragungs-Zeitetikett mit einer frühesten geschätzten Ankunftszeit der Gruppe zu bestimmen (190), ee) Senden des zweiten Signals zu dem Datenstrom, zu dem das Übertragungs-Zeitetikett gehört (200), ff) Speichern des Übertragungs-Zeitetiketts als ein Zeitetikett eines zuvor übertragenen Kanals (210), und gg) Entfernen des Übertragungs-Zeitetiketts aus der Gruppe, nachdem die Segmente mit dem Übertragungs-Datenpaket übertragen worden sind (220).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt c) weiterhin Folgendes enthält: c2) Berechnen der geschätzten Ankunftszeit für das an einem Eingang des Datenstroms empfangene Datenpaket, c3) Auswählen des Zeitetiketts für das Datenpaket basierend auf den folgenden Bedingungen: – wenn die Gruppe nicht leer ist, das letztere von Folgendem: c31) der geschätzten Ankunftszeit des Datenpakets, und c32) dem Zeitetikett des aktuell übertragenen Pakets, – wenn die Gruppe leer ist, das letztere von folgendem: c3a) der geschätzten Ankunftszeit des Datenpakets, und c3b) dem Zeitetikett des zuvor übertragenen Kanals.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Schritt c2) weiterhin ein Berechnen der geschätzten Ankunftszeit für das an einem Eingang des Datenstroms empfangene Datenpaket durch kumulatives Addieren für jedes Segment resultierend aus dem Segmentierungsschritt b) einer vorbestimmten minimalen Zwischensegmentzeit zu einem Segmentzeitzähler enthält, wobei der Segmentzeitzähler anfangs einen Wert gleich der geschätzten Ankunftszeit für das vorherige Datenpaket des Datenstroms, das dem Datenpaket direkt vorangeht, hat.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Schritt b) weiterhin ein serielles Speichern der Datenpaketsegmente in einer Segmentliste enthält.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Schritt cc) ein Speichern der Gruppe in einer Prioritätswarteschlange enthält.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Prioritätswarteschlange eine Binärsortierbaumstruktur hat.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Prioritätswarteschlange in einem Feld gespeichert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt dd) weiterhin ein Vergleichen der empfangenen Zeitetiketten enthält, um das Übertragungs-Zeitetikett zu bestimmen.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei dann, wenn eine Zeitlücke zwischen dem Übertragungs-Zeitetikett und dem Zeitetikett des zuvor übertragenen Stroms eines verschwundenen Datenstroms größer als ein vorbestimmter Wert ist, ein nächstes Datenpaket von diesem verschwundenen Datenstrom einem Zeitetikett gleich dem Übertragungs-Zeitetikett in einer Verwendung zugeordnet wird, wenn das nächste Datenpaket segmentiert wird.
Vorrichtung zum Multiplexen einer Vielzahl von Datenströmen zu einem einzigen Kanal, wobei jeder der Datenströme eine Vielzahl von Datenpaketen enthält, die mittels eines Datenstroms und des Kanals seriell von einer Quelle zu einem Zielort übertragen werden, wobei die Vorrichtung Folgendes aufweist: einen Multiplexer, a) eine Empfangseinrichtung zum Empfangen eines Datenpakets an einem Eingang eines Datenstroms, b) eine Segmentiereinrichtung zum Segmentieren des empfangenen Datenpakets in Segmente, bb) eine FIFO-Stromwarteschlange zum Speichern der Segmente, c) eine Zuordnungseinrichtung zum Zuordnen eines Zeitetiketts zu dem segmentierten Datenpaket, wobei das Zeitetikett eine geschätzte Ankunftszeit für das Datenpaket anzeigt, zu dem Multiplexer, d) eine Einrichtung zum Antworten auf ein erstes Signal, das durch den Multiplexer übertragen ist, zum Übertragen des zugeordneten Zeitetiketts zu dem Multiplexer, e) eine Übertragungseinrichtung zum Übertragen zu dem Kanal der Segmente des Datenpakets das in die Stromwarteschlange gespeichert ist, für den Datenstrom entsprechend einem zweiten Signal von dem Multiplexer, und f) eine Speichereinrichtung zum Speichern des Zeitetiketts, das zu dem Datenpaket gehört, als ein Zeitetikett eines zuvor übertragenen Stroms für das zugehörige Datenpaket, wobei der Multiplexer versehen ist mit: aa) einer Anforderungseinrichtung zum Anfordern des Zeitetiketts des Datenpakets an dem Anfang einer Stromwarteschlange durch Übertragen des ersten Signals zu dem Datenstrom, bb) einer Empfangseinrichtung zum Empfangen eines Zeitetiketts von einem Datenstrom, cc) einer Speichereinrichtung zum Speichern des empfangenen Zeitetiketts in einer Gruppe empfangener Zeitetiketten, wobei die Gruppe von Zeitetiketten empfangene Zeitetiketten von anderen Datenströmen enthält, dd) einer Sortiereinrichtung zum Sortieren der Gruppe empfangener Zeitetiketten, um ein Übertragungs-Zeitetikett mit einer frühesten geschätzten Ankunftszeit der Gruppe zu bestimmen, ee) einer Übertragungseinrichtung zum Übertragen des zweiten Signals zu dem Datenstrom, zu dem das Übertragungs-Zeitetikett gehört, ff) einer Speichereinrichtung zum Speichern des Übertragungs-Zeitetiketts als ein Zeitetikett eines zuvor übertragenen Kanals; und gg) einer Entfernungseinrichtung zum Entfernen des Übertragungs-Zeitetiketts aus der Gruppe, nachdem die Segmente mit dem Übertragungs-Datenpaket übertragen worden sind.