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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der
Datenkommunikation und speziell auf ein System zur
netzwerkweiten Bandbreitenzuordnung in einem Netzwerk, das aus
mindestens einem FDDI-Segment besteht.
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Es gehört zu den aktuellen Themen auf dem Gebiet der
Datenkommunikation, die Ausführung von Multimedia-Anwendungen
auf verbundenen Netzwerken zu ermöglichen.
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Ein aktuelles Anliegen ist es insbesondere, den Bedarf der
Multimedia-Anwendungen hinsichtlich Bandbreite und garantierten
Endpunkt-zu-Endpunkt-Verzögerungen, die mit dem Begriff
Anforderungen der Servicequalität (Quality of Service, QoS)
bezeichnet werden, zu decken.
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Die Verfügbarkeit des auf Schnittstellen für mit Lichtleitern
übertragene Daten basierenden FDDI-Netzwerkes (Fiber Distributed
Data Interface, FDDI) ist in diesem Zusammenhang von großem
Interesse. Die Benutzer der Telekommunikation reagieren
besonders empfindlich auf deren Antwortzeit und die garantierte
Bandbreite der Kommunikation durch das Netzwerk, besonders bei
der Kommunikation zwischen Multimedia-Anwendungen, d. h. eine
Client-/Server-Anwendung sollte imstande sein, Multimedia-Daten
über ein Telekommunikationsnetzwerk jederzeit und ohne
Verzögerung zu senden und zu empfangen.
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Solche QoS-Anforderungen setzen voraus, dass das
Telekommunikationsnetzwerk in der Lage ist, seine verfügbare
Bandbreite und Antwortzeit, die sich möglicherweise zeitlich
ändern und somit die Übertragungsqualität beeinflussen, zu
verwalten. Die Aufgabe besteht in der netzwerkweiten Zuordnung
in einem Netzwerk, das FDDI und verbundene lokale Netze (Local
Area Networks, LANs), wie beispielsweise das in Fig. 9
dargestellte, einschließt.
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Die Bandbreitenzuordnung ist das Mittel, um eine bestimmte Stufe
an Servicequalität in einem LAN oder innerhalb verbundener LANs
zu reservieren und zu diesem Zweck werden zwei Komponenten
eingesetzt: ein Zuordner und ein Anforderer.
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Der Zuordner ist die Komponente, die für die Verwaltung und
Überwachung der Kapazität der LAN-Komponenten, d. h. der Brücken
und Segmente, zuständig ist und somit entscheidet, ob einer
bestimmten Anforderung einer Bandbreitenzuordnung stattgegeben
werden kann.
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Der Anforderer ist die Komponente, die für die Anforderung der
Reservierung einer bestimmten Servicequalitätsstufe zuständig
ist.
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Weitere Details über die Bandbreitenzuordnung hinsichtlich LANs
finden sich im Nachfolgenden.
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Die Servicequalität-Anforderungen werden für FDDI-Segmente durch
den Einsatz synchronen Datenverkehrs erfüllt. Der Prozess der
synchronen Zuordnung ist, wie im Nachfolgenden erklärt, bereits
definiert und standardisiert.
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Ausgehend von der Tatsache, dass es nur eine
Berechtigungseinheit geben sollte, die Zuordnungen erteilt,
liegt das sich stellende Problem darin, wie die Koexistenz
dieser zwei Prozesse bewerkstelligt wird.
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Die Veröffentlichung in den Berichten der ACM SIGCOM '92-
Konferenz mit dem Titel "Continuous Media Communication with
Dynamic QOS Control using ARTS with an FDDI Network" von H.
Tokuda et al. bezieht sich auf die Kommunikation
kontinuierlicher Medien, bei der die zeitnahe Zustellung von
Daten wie beispielsweise Digitalvideo- und Digitalaudiopaketen
gefordert wird. Die Parameter der Servicequalität spezifizieren
die zeitlichen und räumlichen Eigenschaften solcher
kontinuierlichen Mediendaten. Um die rechtzeitige Zustellung
kontinuierlicher Mediendaten zu gewährleisten, muss das System
die Kommunikationsverzögerung durch Sicherung der erforderlichen
Prozessor- und Netzwerkressourcen minimieren. Das auf Kapazität
basierende Sitzungsreservierungsprotokoll (Capacity Based
Session Reservation Protocol, CBSRP), das zur Realisierung
vorhersehbarer Echtzeitübertragungen vorgeschlagen wurde, wurde
erweitert, um die dynamische Steuerung der Servicequalität zu
unterstützen. Es wurde ein Modell zur Servicequalitätsteuerung
implementiert, durch welches das Netzwerk die Zuordnung der
Netzwerkbandbreite in einem FDDI-Netzwerk dynamisch anpasst.
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das
Problem zu lösen, das sich durch die Zuordnung synchroner
Bandbreite auf einem FDDI-Segment ergibt, wenn diese Zuordnung
durch einen zentralen Zuordner in einer verbundenen LAN-Domäne
vorgenommen wird.
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Dieser zentrale Zuordner (oder Servicequalität-Zuordner) ist für
die Durchführung der Zuordnung auf einer netzwerkweiten Basis
verantwortlich, unabhängig vom verwendeten Protokoll zwischen
den zwei Punkten, welche synchronen Datenverkehr austauschen. Um
dieses tun zu können, muss der Zuordner jedoch einen Dialog mit
den Agenten führen, die verantwortlich sind für die
Bandbreitenzuordnung auf jedem FDDI-Segment: Zuordner für
synchrone Bandbreiten (Synchronous Bandwidth Allocator, SBA).
Diese Verbindung wird durch einen Agenten mit dem Namen
Drittpartei-Anforderer (Third Party Requestor, 3PR) hergestellt,
hierbei handelt es sich um den eigentlichen Gegenstand der
Erfindung.
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Statt der Schaffung eines neuen Mitspielers, d. h. des bereits
erwähnten Drittpartei-Anforderers, hätte sich der Fachmann auch
eine Lösung, wie sie in Fig. 7 gezeigt wird, vorstellen können.
Dies hätte jedoch die Schnittstelle zwischen dem Protokoll-Stack
und dem Stationsadapter (mit NDIS oder ODI standardisiert)
verändert, mit entsprechenden Kosten und Verzögerungen in der
Entwicklung.
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Im Gegensatz dazu empfängt der erfindungsgemäße Drittpartei-
Anforderer vom Servicequalität-Zuordner (QoS Allocator) alle
Informationen, die er für die Anforderung der
Bandbreitenreservierung auf dem FDDI-Segment benötigt. Dem
Station-Management-Standard entsprechend ist der Drittpartei-
Anforderer in der Lage, im Auftrag der FDDI-Station zu handeln,
welche den Datenverkehr synchron übergibt und eine
Bandbreitenzuordnung vom Zuordner synchroner Bandbreiten
anfordert. In Übereinstimmung mit der Entscheidung des Zuordners
synchroner Bandbreiten antwortet der Drittpartei-Anforderer
daraufhin dem Servicequalität-Zuordner, welcher die Zuordnung
über den ganzen Pfad genehmigen oder ablehnen wird.
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Die Leistungen dieser Erfindung bestehen darin, die Koexistenz
zweier Bandbreitenzuordnungsprozesse (des zentralen
Zuordnungsprozesses des Servicequalität-Zuordners und des
Zuordnungsprozesses des Zuordners synchroner Bandbreiten für
FDDI-Segmente) zu ermöglichen, die Station-Management-Standards
voll zu erfüllen und die Erstellung einer speziellen
Schnittstelle auf Stationsebene zwischen der Anwendung, die die
Bandbreite anfordert, und den FDDI-Adaptern zu vermeiden.
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Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden ausführlichen
Beschreibung zusammen mit den folgenden Figuren leichter
verständlich:
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Fig. 1 zeigt die unteren Schichten des IEEE-
Kommunikationsschichtenmodells, der Grundlage für den ANSI-
Station-Management-Standard, der für FDDI verwendet wird.
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Fig. 2 zeigt das Format eines FDDI-Rahmens und eines FDDI-
Tokens.
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Fig. 3 stellt ein Beispiel einer FDDI-Übertragung zwischen
einem Client und einem Server dar.
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Fig. 4 zeigt die Bandbreitenzuordnung über ein FDDI-Netzwerk.
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Fig. 5 veranschaulicht die Struktur des Servicequalität-
Zuordners (QoS Allocator) und des Servicequalität-Anforderers
(QoS Requestor) dar.
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Fig. 6 stellt ein Beispiel eines Protokolls dar, das zwischen
dem Servicequalität-Zuordner und dem Servicequalität-Anforderer
zur Bandbreitenzuordnung über LANs verwendet wird.
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Fig. 7 zeigt eine Lösung des Problems außerhalb des Rahmens der
Erfindung.
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Fig. 8 zeigt einen Überblick über die vorliegende Erfindung.
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Fig. 9 zeigt ein Beispiel für verbundene FDDI- und LAN-
Netzwerke.
Bandbreitenzuordnung über LANs
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Innerhalb der letzten Jahre gab es seitens vieler Firmen immer
wieder Interesse an der Entwicklung und Unterstützung von
Anwendungen, die PC- und Stationsanwendern Multimedia-
Informationen zur Verfügung stellen. Multimedia bezieht sich im
Allgemeinen auf die Fähigkeit, Informationen zu erfassen, zu
verändern, zu editieren, zu speichern, zu verteilen und zu
präsentieren, wobei die Informationen zu einem oder mehreren
dieser Datentypen gehören: Standardtext, Grafiken, Bilder,
Animationen, Ton oder Bewegtbildvideo.
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Bei vielen Multimedia-Anwendungen werden die Informationen in
Geräten, die sich fern der Anwenderstationen befinden, erzeugt
oder gespeichert. In solchen Fällen muss ein
Kommunikationsnetzwerk für den Transportmechanismus von Station
zu Station sorgen und dabei die eindeutigen Merkmale bewahren,
welche Multimedia-Informationen kennzeichnen, d. h. Bandbreite-
und Latenzzeit-Anforderungen. Zusammenfassend gesagt, benötigen
Multimedia-Anwendungen ein Verfahren, das es den Anwendungen
erlaubt, Datenstromeigenschaften, d. h. die Übertragungsrate, zu
spezifizieren, eine vorgegebene Bandbreite und Latenzzeit für
den Datenstrom anzufordern und gewährt zu bekommen und sicher
sein zu können, dass die angeforderte Bandbreite und Latenzzeit
gleichzeitig im Netzwerk gewährt werden. Diese Fähigkeiten
werden zusammengefasst als Servicequalitätsgarantien des LAN
bezeichnet.
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Um die Servicequalität-Management-Anforderungen auf lokalen
Netzen zu erfüllen, wurden folgende Komponenten und Protokolle
entwickelt:
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Ein Servicequalität-Anforderer umfasst folgende Funktionen:
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- Annehmen einer Anforderung vorgegebener Servicequalität von
einer vorgegebenen LAN-Datenverkehr-Quelle, d. h. einer
Multimedia-Anwendung, an ein vorgegebenes Ziel auf dem LAN.
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- Formatieren und Weiterleiten der Anforderung zum
Servicequalität-Zuordner auf dem LAN.
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- Empfangen des Ergebnisses einer Servicequalität-Anforderung
vom Servicequalität-Zuordner und das Informieren der
Anwendung über das Ergebnis der Anforderung.
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- Verwalten der Informationen über die Servicequalität-
Anforderung, die dem Servicequalität-Anforderer vom
Servicequalität-Zuordner gewährt wurde.
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Ein Servicegualität-Zuordner umfasst folgende Funktionen:
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- Annehmen einer Anforderung vorgegebener Servicequalität vom
Servicequalität-Anforderer, und zwar von einer vorgegebenen
Quelle (oder Station) an ein vorgegebenes Ziel auf dem LAN.
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- Servicequalität-Berechnung: Diese Funktion überprüft eine
Servicequalität-Anforderung und den aktuellen Status der
zugeordneten Servicequalitäten, um festzustellen, ob das
Netzwerk für die vorgegebene Servicequalität sorgen kann.
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- Auf der Berechnung basierendes Entscheiden, ob die
Servicequalität-Anforderung gewährt oder abgelehnt wird.
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- Verwalten der Informationen über den Status der auf dem LAN
zugeordneten Servicequalitäten und über die Kapazität des
Netzwerks, um die für die Servicequalität reservierten
Datenströme zu unterstützen.
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Fig. 5 stellt die Struktur des Servicequalität-Zuordners und
des Servicequalität-Anforderers in einem Lokalnetz dar.
Fig. 6 zeigt ein Beispiel für das Kommunikationsprotokoll
zwischen dem Servicequalität-Anforderer und dem Servicequalität-
Zuordner für eine Servicequalität-Anforderung und eine -Antwort.
Weitere Details können der Veröffentlichung mit dem Titel
"Quality of Service Management for Multimedia Traffic on Local
Area Networks" entnommen werden.
Lichtwellenleiter-Netzschnittstelle (FDDI)
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Eine Lichtwellenleiter-Netzschnittstelle beschreibt einen
dualen, gegenläufig rotierenden Lichtwellenleiterring, der bei
100 Megabits pro Sekunde arbeitet. Die FDDI verwendet ein
Token-Passing-Protokoll, wobei jede Station die Möglichkeit hat,
Rahmen zu übertragen, wenn ein Token übergeben wird. Die FDDI
verwendet zwei Ringe, wobei der eine Primärring und der andere
Sekundärring genannt wird. Der Primärring kann mit dem
Hauptringpfad verbunden sein, während der Sekundärring als
Sicherungsringpfad dient.
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Die Stationen können, wenn sie direkt angeschlossen sind,
entweder an einem oder an beiden Ringen angeschlossen sein. Um
zwischen Stationen, die an einem oder an beiden Ringen
angeschlossen sind, unterscheiden zu können, werden zwei Klassen
von Stationen definiert: Eine Klasse A-Station ist an beiden
Ringen direkt angeschlossen, während Klasse B-Stationen an einem
der Ringe angeschlossen sind.
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Eine der Hauptanforderungen an FDDI ist die Erstellung einer
Hochgeschwindigkeitszentralverbindung (high-speed backbone), um
verschiedenartige LANs zu verbinden.
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Zu diesem Zweck muss die Gestaltung eines FDDI-Lokalnetzes
Zuverlässigkeit und Kapazität garantieren. Die Anschlusskosten
brauchen nicht zu eng begrenzt werden, da die meisten der
preiswerteren Stationen mit den langsameren LANs verbunden
werden, die ihrerseits über Brücken an die FDDI-
Zentralverbindung angeschlossen wurden.
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Die Lichtwellenleiter-Netzschnittstelle erfüllt diese
Anforderung durch:
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- den Betrieb bei einer Datenübertragungsrate von 100
Megabits pro Sekunde und somit Bereitstellung einer großen
Bandbreite.
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- das Verfügen über eine duale Lichtwellenleiterring-
Konfiguration, die bei einem Ausfall von den A-Stationen
neu konfiguriert werden kann. Dies sorgt für
Zuverlässigkeit und Wiederanlauf.
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die Möglichkeit, Stationen entweder an beiden oder nur an
einem Ring anzuschließen.
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Der ANSI-Standard konnte bei der Definition und Entwicklung des
Standards viel von der bereits geleisteten Arbeit des IEEE
profitieren. Bis zu diesem Grad verwendeten sie ein ähnliches
Modell zur Schichtung der Protokolle. Die Struktur ist in Fig.
1 dargestellt. Der FDDI-Standard geht von der Verwendung des
logischen Verbindungsstandards IEEE 802.2 aus; er versucht
nicht, diesen als Teil des FDDI-Standards zu definieren.
Steuerung des Zugriffs auf das Übertragungsmedium
(Medium Access Control. MAC)
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In dieser Schicht lehnt sich der FDDI-Standard sehr stark an die
Methoden des IEEE an, besonders an die Token-Ring-Spezifikation
802.5 (der FDDI MAC-Standard ist ein Teil der ISO 9314: ISO
9341-2).
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Wenn eine Station einen Rahmen übertragen möchte, muss sie auf
die Ankunft eines Tokens warten. Der Token wird durch die
übertragende Station aus dem Ring entfernt, bevor die
eigentliche Rahmenübertragung beginnt.
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Die Rahmengröße auf einem FDDI-Lokalnetz ist durch
Taktungsvorgaben auf 4500 Bytes begrenzt. Bei der FDDI-
Datenübertragungsrate, und aufgrund der Tatsache, dass ein FDDI-
Ring physisch sehr groß sein kann, ist es äußerst
wahrscheinlich, dass der Rahmen physisch kürzer ist als die
Länge des Rings.
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Die Rahmen- und die Token-Struktur in einem FDDI-Lokalnetz sind
in Fig. 2 dargestellt.
Zuordnung der FDDI-Kapazität
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Da der Token immer freigegeben wird, bevor der Rahmenheader
zurück gekommen ist, kann das in einer Token-Ring-Architektur
verwendete Prioritätsreservierungssystem zur
Prioritätszugriffserteilung an Stationen auf dem Ring bei der
FDDI nicht funktionieren. Außerdem ist die FDDI so entworfen,
dass verbindenden Stationen eine weitaus größere Kontrolle über
die Verwendung der Netzwerkkapazität gegeben wird. Der
verwendete Mechanismus ist stark abhängig von den Zeitgebern
innerhalb jeder Station. Die FDDI definiert zwei Klassen von
Datenverkehr:
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- Synchroner Datenverkehr
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Hierfür wird eine garantierte Bandbreite benötigt, d. h., eine
Station muss Zugang zum Ring erhalten und ihre Rahmen innerhalb
einer vorgegebenen Zeit übertragen.
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- Asynchroner Datenverkehr
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Der Datenverkehr wird nur dann übertragen, wenn die Belastung
des Rings unter ein vorgegebenes Niveau sinkt. Ein solcher
Datenverkehr kann beispielsweise eine Dateiübertragung sein, bei
der die gesamte Zugriffs- oder Antwortzeit nicht so wichtig ist.
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Um die Menge einer jeden Datenverkehrsart zu steuern, welche von
einer Station übertragen werden kann, implementiert die FDDI ein
Taktungstoken-Zugriffsprotokoll. Die Stationen erwarten die
Sichtung eines Tokens innerhalb eines vorgegebenen
Zeitintervalls. Dieses Intervall ist bekannt als die
"Zielumlaufdauer des Token" (Target Token Rotation Time, TTRT).
Bei allen Stationen ist der gleiche TTRT-Wert eingestellt. Der
Wert wird festgelegt, wenn sich eine Station am Ring
initialisiert.
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Jede Station misst die Zeit zwischen aufeinander folgenden
Erscheinungen eines Tokens. Hierfür verwendet die Station den
Zeitgeber für die Umlaufdauer des Token (Token Rotation Timer,
TRT).
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Wenn ein Token die Station passiert, wird der TRT auf den Wert
der TTRT eingestellt und beginnt rückwärts zu zählen. Wenn der
TRT vor der Sichtung des nächsten Tokens abläuft, dann wird ein
als Spätzähler bezeichneter Zähler erhöht. Der Token wird als
spät bezeichnet. Unter normalen Umständen sollte der Token
innerhalb der Zielzeit wieder erscheinen. Der Token wird dann
als früh bezeichnet.
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Drei Ereignisse finden bei jeder Sichtung eines Tokens durch
eine Station statt:
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Die Station kann beginnen, synchrone Rahmen zu übertragen.
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- Wenn der TRT noch nicht abgelaufen ist, d. h. der Token
früh war, wird die verbleibende Zeit im Token-
Haltezeitgeber gespeichert (Token Holding Timer, THT). Der
THT gibt demnach die Zeit an, um die ein Token früher kam.
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- Der TRT wird auf den Wert der TTRT zurückgesetzt und kann
von Neuem beginnen, rückwärts zu zählen.
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Die Station kann solange Rahmen synchron übertragen, bis eine
der synchronen Datenübertragung zugeordnete Zeit abläuft (der
Zeitgeber für synchrone Zuordnung). Der Wert dieses Zeitgebers
kann für jede Station unterschiedlich sein, aber der Gesamtwert
aller synchronen Zuordnungszeitgeber auf den aktiven Stationen
muss stets etwas kleiner als die TTRT sein.
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Die Erfüllung dieser Bedingung ist Aufgabe der
Stationsmanagementprotokolle.
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Wenn der Zeitgeber abgelaufen ist oder alle synchronen Rahmen
übertragen worden sind, darf die Station asynchrone Rahmen
übertragen. Die Entscheidung beruht auf dem Wert des
Spätzählers. Wenn der Zähler auf null steht, können asynchrone
Rahmen entsprechend der Zeit, die in der TTRT gespeichert wurde,
übertragen werden. Wenn dieser Zeitgeber gegen null läuft, muss
die Übertragung abgebrochen werden und ein Token muss
freigegeben werden.
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In der Zwischenzeit läuft der TRT kontinuierlich ab. Er lief
sowohl während der synchronen als auch während der asynchronen
Übertragung weiter ab. Wenn beide Übertragungen aufgrund
abgelaufener Zeit (Token-Haltezeit und synchrone Zuordnung)
abgebrochen wurden, und vorausgesetzt, dass andere Stationen
Rahmen zu versenden haben, wird der TRT mit ziemlicher
Sicherheit vor der Wieder-Sichtung des Tokens ablaufen. Wenn der
Token spät ist, wird der Spätzähler erhöht, es wird keinen Wert
zum Speichern in der THT geben und die Station wird keine
asynchronen Rahmen bei der nächsten Sichtung des Tokens senden
dürfen. Auf eine gewisse Art wurde die Station dafür bestraft,
dass sie so viel Datenverkehr zu senden hatte. Diese Strafe
betrifft jedoch nur den asynchronen Datenverkehr; die Station
kann bei der Sichtung eines Tokens synchronen Datenverkehr
jederzeit übertragen.
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Wenn der nächste Token früh ankommt, wird der Spätzähler
vermindert. Wenn der Wert null erreicht, kann die Station erneut
asynchronen Datenverkehr übertragen.
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Wenn dieser Betrieb über alle Stationen des Rings betrachtet
wird, dann versucht der Kapazitätszuordnungsalgorithmus, den
aktuellen TRT-Wert unter dem Zielwert zu halten. Da synchroner
Datenverkehr immer gesendet werden kann, garantiert der
Mechanismus dem synchronen Datenverkehr einen Bandbreitenbetrag.
Asynchroner Datenverkehr wird nur dann gesendet, wenn übrige
Kapazitäten auf dem Lokalnetz vorhanden sind und ein gerechter
Zugriff der Stationen gewährleistet ist.
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Durch Anwendung dieses Mechanismus kann das FDDI-Netzwerk einen
Datenverkehr, der einen definierten synchronen Bandbreitenanteil
erfordert, d. h. Multimedia-Datenverkehr, bewältigen und auch
Blockdatenübertragungen unterstützen, bei denen die
Anforderungen an die Antwortzeit weniger festgelegt sind.
Physisches Protokoll (Physical Protocol. PHY)
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Wie auch in den IEEE-Standards legt die physische Schicht die
Signalrate, die Verschlüsselung und das Takten des lokalen
Netzes fest. Für FDDI beträgt die Datenrate auf dem Ring 100
Megabits pro Sekunde.
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Das physische FDDI-Protokoll ist Teil der ISO 9314:
ISO 9341-1.
Vom physischen Medium abhängige Schicht
(Physical Medium Dependent, PMD)
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Diese Schicht wird zur Angabe des in der FDDI verwendeten
Lichtwellenleitertyps und der -größe, der Anschlüsse und der
Wellenlänge des durch den Lichtwellenleiter übertragenen
Lichtstrahls verwendet.
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Die physische Datenträgerabhängigkeit ist Teil der ISO 9314:
ISO 9341-3.
Stationsmanagement (SMT)
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Diese Schicht definiert die Protokolle, welche die Stationen zur
Kommunikation verwenden, um ihre Zeitgeber, zum Beispiel TTRT
oder ihre Synchron-Zuordnungszeitgeber, einzustellen. Ohne einen
einheitlichen Satz von Protokollen, die von allen an dem oder
den Ringen angeschlossenen Stationen verwendet werden, ist es
der FDDI nicht möglich, die Funktion, die Kapazität und die
Leistung zu liefern, für die sie entworfen wurde.
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Das FDDI-Stationsmanagement ist Teil von ANSI X3T9:
ANSI X3T9-5.
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Das Stationsmanagement stellt eine Anzahl rahmenbasierter
Dienste und Funktionen zur Verfügung, welche von übergeordneten
Funktionen zum Zusammenstellen von Informationen und zur
Kontrolle über das angeschlossene FDDI-Netzwerk verwendet werden
können.
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Eine Anzahl von Stationsmanagement-Rahmenprotokollen sind
Anfrage-Antwort-Rahmenprotokolle. Diese Protokolle werden
zwischen einem einzelnen Anforderer und einem oder mehreren
Antwortern ausgeführt, abhängig vom Adressiermodus des
Anforderungsrahmens.
Nachbarbenachrichtigung
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Dieses Protokoll erfüllt folgende Funktionen:
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- Es bestimmt eine logische übergeordnete Nachbaradresse und
die logische untergeordnete Nachbaradresse.
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- Es stellt eine doppelte Adresse eines in Betrieb
befindlichen FDDI-Ringes fest.
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- Es generiert einen periodischen Rahmen-Handshake, welcher
den Betrieb der lokalen Station überprüft.
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Das Protokoll führt diese Funktionen durch regelmäßige
Einleitung eines Anforderung-Antwort-Rahmenaustausches zwischen
einer Station und ihrem nächsten untergeordneten Nachbarn aus.
Die verwendeten Rahmen sind Stationsmanagement-
Nachbarinformationsrahmen.
Protokoll des Statusberichts
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Eine Station führt das Protokoll des Statusberichts zur
regelmäßigen Bekanntgabe des Stationsstatus aus, welcher für die
Verwaltung eines FDDI-Netzwerks nützlich ist. Diese
Statusinformation wird mit Hilfe von Statusberichtrahmen
übertragen.
Protokoll des Parametermanagements
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Dieses Protokoll führt das Fernmanagement der Stationsattribute
durch. Es wird durch Parametermanagement-Rahmen verwirklicht.
Das Protokoll des Parametermanagements deckt alle Attribute der
Stationsmanagement-Datenbank (Management Information Base, MIB),
Attribut-Gruppen und Aktionen ab.
Stationsstatus-Sendeaufruf
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Es wird ein Mechanismus zum Erhalten des zusammengefassten
Stationsstatus von einer entfernten Station aus über ein
Sendeaufrufprotokoll (Anfrage/Antwort) bereitgestellt. Dieses
Protokoll wird mit Hilfe der Statusinformationsrahmen
durchgeführt.
Echoprotokoll
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Dieses Protokoll wird für den Test der Loopback-Adresse von
Station zu Station auf einem FDDI-Ring bereitgestellt. Das
Echoprotokoll wird mit Hilfe von Echorahmen durchgeführt, welche
jede beliebige Menge implementierungsspezifischer Echodaten bis
zur maximalen, von FDDI-Standards unterstützten Rahmengröße
enthalten kann.
Zuordnung synchroner Bandbreiten
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Dieses Protokoll stellt einen deterministischen Mechanismus zur
Zuordnung synchroner Bandbreiten bereit und unterstützt die
Überwachung der Über-Zuordnung synchroner und gesamter
Bandbreite.
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Das Protokoll unterstützt die folgenden Funktionen:
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- Das Verwalten der Zuordnung von begrenzten synchronen
Bandbreitenressourcen.
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- Das Überwachen des zur Verwendung zugeordneten Betrags
synchroner Bandbreite.
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- Das Überwachung des Rings hinsichtlich Über-Zuordnung
synchroner Bandbreite.
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Das Protokoll führt die Zuordnungsfunktionen durch einen
Austausch von Anfrage/Antwort-Rahmen zwischen einer Station, die
synchrone Bandbreite verwendet, und einem Managementprozess für
synchrone Bandbreiten durch. Die verwendeten Rahmen sind
Ressourcezuordnungsrahmen.
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Das Stationsmanagement liefert die Spezifikation der
Managementinformation, die mit dem Betrieb des
Stationsmanagements zusammenhängt.
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Diese Information, die für eine Funktion höherer Schicht, d. h.
Systemmanagement, bereitgestellt wird, wird durch eine
objektorientierte Methode dargestellt, welche mit der von OSI-
Managementstandards verwendeten Methode übereinstimmt. Die
Systemmanagementinformation wird in Form verwalteter Objekte
beschrieben. Der Stationsmanagement-Standard beschreibt vier
Klassen verwalteter Objekte:
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- Die SMT-Klasse verwalteter Objekte bildet die
Managementinformation für eine FDDI-Station ab.
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- Die MAC-Klasse verwalteter Objekte bildet die
Managementinformation für die MAC-Entitäten innerhalb einer
Station ab.
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- Die PATH-Klasse verwalteter Objekte bildet die
Managementinformation ab, die für das Management der
Konfigurationspfade innerhalb einer Station benötigt wird.
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- Die PORT-Objektklasse bildet die Managementinformation ab,
die für die Entitäten innerhalb einer Station, die das
physische Protokoll bzw. die vom physischen Medium
abhängige Schicht betreffen, benötigt wird.
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Fig. 3 zeigt ein Beispiel für ein FDDI-Netzwerk, das
Kommunikation zwischen der Server-Station und den Client-
Stationen über einen FDDI-Ring zulässt. Eine Server-Station,
welche zum Beispiel ein IBM Risc 6000-Computer sein kann, ist
mit dem Ring verbunden. Ebenso sind Client-Stationen, welche zum
Beispiel IBM Personal System/2-Computer sein können, mit dem
Ring verbunden. Auf der Server-Station sind die jeweiligen
Anwendungsprogramme, wie z. B. für Videoserver oder grafische
Datenserver, geladen.
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Da die Server-Station und die Client-Stationen mit dem gleichen
FDDI-Netzwerk verbunden sind, ist auf ihnen das
Stationsmanagementprogramm geladen.
Zuordnung synchroner Bandbreiten über das FDDI-Netzwerk
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Die Zuordnung synchroner Bandbreiten über ein FDDI-Netzwerk wird
durch Verwendung des Ressourcenzuordnungsrahmenprotokolls
durchgeführt. Dieses Protokoll setzt einen zentralen Zuordner
synchroner Bandbreitenressourcen voraus und sorgt für die
Verwaltung des Zuordners synchroner Bandbreiten, die
Feststellung von Über-Zuordnung und die Fähigkeit zur
Wiederherstellung nach Fehlern infolge von Über-Zuordnung.
Fig. 4 zeigt ein Beispiel für eine Zuordnung synchroner
Bandbreite. Eine Station muss vor der Einleitung der synchronen
Übertragung zuerst eine Zuordnung synchroner Bandbreite
erhalten.
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Eine Station, die ihre aktuelle Zuordnung synchroner Bandbreite
ändern möchte, muss die neue Zuordnungsmenge von der
Managementstation für die Zuordnung synchroner Bandbreiten
anfordern.
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Um eine Änderung der Zuordnung anzufordern, sendet eine Station
eine Ressourcenzuordnungsrahmen-Anforderung
(Zuordnungsanforderung) an die Managementstation für die
Zuordnung synchroner Bandbreiten. Eine Managementstation für die
Zuordnung synchroner Bandbreiten wird mit einer
Ressourcenzuordnungsrahmen-Antwort antworten, welche den Erfolg
oder den Misserfolg der Anforderung angibt. Wenn die Anforderung
misslingt, kann die Station ihre Zuordnungsanforderung innerhalb
der im Antwortrahmen spezifizierten, verfügbaren Bandbreite
anpassen und den Austausch neu beginnen.
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Die Station ändert die Attribute ihrer synchronen Bandbreite in
der Management-Datenbank, wenn die Antwort eine erfolgreiche
Zuordnung meldet.
Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung
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Die Erfindung wird mit Bezug auf Fig. 8 näher beschrieben.
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Beim Prozess der Zuordnung synchroner Bandbreiten ist der
Servicegualität-Zuordner für die netzwerkweite Zuordnung
zuständig. Wenn jedoch ein Segment entlang dieses Pfades ein
FDDI-Segment ist, dann wird die Bandbreitenzuordnung auf diesem
Segment von einem Lokalagenten mit dem Namen "Zuordner
synchroner Bandbreiten" verwaltet. Der FDDI-
Bandbreitenzuordnungsprozess wird durch den Stationsmanagement-
Standard festgelegt, welcher wiederum durch ANSI definiert ist.
Er verwendet spezielle Rahmen, Ressourcenzuordnungsrahmen
(Resource Allocation Frames, RAF) genannt, die durch das
Stationsmanagement definiert sind.
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Da ein durch einen Standard definierter Bandbreiten-
Zuordnungsprozess verfügbar ist, ist es die erfindungsgemäße
Lösung, diesem zu folgen und einen Mechanismus zum
Datenaustausch zwischen den zwei Prozessen zu schaffen. Dies ist
die Aufgabe eines Drittpartei-Anforderers. Dieser Agent stellt
die Schnittstelle zwischen dem Servicequalität-Zuordner und dem
Zuordner synchroner Bandbreiten dar. Er empfängt Anforderungen
vom Servicequalität-Anforderer, wie beispielsweise
"AllocationRequest" (Zuordnungsanforderung) oder "ChangeRequest"
(Änderungsanforderung). Vor der Beantwortung durch
"AllocationConfirm" (zuordnungsbestätigung) oder "ChangeConfirm"
(Änderungsbestätigung) sollte er den Zuordner synchroner
Bandbreiten, die Berechtigungsinstanz auf dem FDDI-Segment,
konsultieren, welcher im Auftrag der FDDI-Station die Bandbreite
anfordert. Nachfolgend ist die Reihenfolge der Ereignisse
dargestellt, die in diesem Fall stattfinden:
Konvertierung zwischen den Parametern des Servicequalität-
Zuordners und den Parametern des Drittpartei-Anforderers
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Nach dem Empfang eines "AllocationRequest"- oder eines
"ChangeRequest"-Rahmens (Fluss (b), in Fig. 8 "NRR_Req"
genannt) von einem Servicequalität-Anforderer, führt der
Servicequalität-Zuordner einige Konvertierungen (mapping)
(Vorgang (c)) zwischen den generischen Parametern, welche für
eine Multi-Segment-Zuordnung verwendet werden, und den für eine
Zuordnung über ein einzelnes FDDI-Segment nötigen Parametern
durch. Mit diesen spezifischen FDDI-Parametern sendet der
Servicequalität-Zuordner einen "AllocationRequest"- oder einen
"ChangeRequest"-Rahmen zum Drittpartei-Anforderer (Fluss (d),
"3P_RReq" genannt).
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Die Konvertierung wird wie folgt beschrieben:
Tabelle 1: Parameterkonvertierung
NRR_Req Parameter 3PR_Req Parameter
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Durchsatz Nutzinformationen
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Vorschlag 50 Bytes Systemaufwand
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MAC-Quellenadresse Zuordnungsadresse
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Zugriffsklasse SBA-Kategorie
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Endpunkt-zu-Endpunkt-Verzögerung Max T_neg
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Durchschnittliche Paketgröße Min Segment_size
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Hinweis: Es darf nicht mehr als eine ausstehende Zuordnung je
MAC-Adresse geben.
Reihenfolge der Ereignisse innerhalb des Drittpartei-Anforderers
zur Bandbreitenzuordnung auf dem FDDI-Segment
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Nach dem Empfang des "AllocationRequest"- oder des
"ChangeRequest"-Flusses vom Servicequalität-Anforderer wird der
Drittpartei-Anforderer auf dem FDDI-Ring (a) einen Fluss (e)
den Stationsmanagement-Rahmen "PMF Get Request" (PMF Hole
Anforderung), zum FDDI-Server absetzen, um zwei Management-
Datenbank-Attribute (MTB-Attribute), FddiPayload (FDDI-
Nutzinformationen) und FddiOverhead (FDDI-Systemaufwand), zu
erhalten.
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Der FDDI-Server sollte antworten, indem er einen Fluss (f), den
Stationsmanagement-Rahmen "PMF Get Response", an den
Drittpartei-Anforderer zurück sendet und die angeforderten
Attribute mitteilt.
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Der Drittpartei-Anforderer ist nun in der Lage, den Fluss (g)
"SBA RAF Allocation Request" (SBA RAF Zuordnungsanforderung),
zum Zuordner synchroner Bandbreiten zu senden, da er alle zum
Aufbau des Rahmens benötigten Elemente - Nutzinformationen,
Systemaufwand, Zuordnungsadresse, SBA-Kategorie, Max T_Neg, Min
Segment_size) erhalten hat.
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Der Zuordner synchroner Bandbreiten gewährt oder lehnt die
Anforderung ab. Er antwortet entsprechend dem Drittpartei-
Anforderer mit dem Fluss (h), "SBA RAF Allocation Response" (SBA
RAF Zuordnungsantwort).
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Vorausgesetzt, die Anforderung der Multimedia-Anwendung wurde
gewährt, muss der Drittpartei-Anforderer zunächst die MIB-
Attribute des FDDI-Servers aktualisieren, um den
Stationsmanagement-Standard zu erfüllen, bevor die Multimedia-
Anwendung beginnen kann. Dann sendet der Drittpartei-Anforderer
den Fluss (i), Stationsmanagement-Rahmen "PMF Set" (PMF Setze),
um das MIB-Attribut FddiPayload (FDDI-Nutzinformationen) zu
aktualisieren.
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Zum vorhergehenden Fluss sollte der FDDI-Server die Anforderung
bestätigen und den Fluss (j), den Stationsmanagement-Rahmen "PMF
Set Response" (PMF Setze Antwort), an den Drittpartei-Anforderer
zurück senden.
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Der gleiche Prozess wird zur Aktualisierung des MIB-Attributes
FddiOverhead (FDDI-Systemaufwand) wiederholt: Der Drittpartei-
Anforderer sendet den Fluss (k), den Stationsmanagement-Rahmen
"PMF Set", an den FDDI-Server.
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Der FDDI-Server antwortet dem Drittpartei-Anforderer, indem er
den Fluss (1), den Stationsmanagement-Rahmen "PMF Set Response",
zurück sendet und somit bestätigt, dass die Änderung vorgenommen
wurde.
Antwort des Drittpartei-Anforderers an den Servicequalität-
Zuordner
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Der Drittpartei-Anforderer ist jetzt in der Lage, den Fluss (m),
"AllocationConfirm" (Zuordnungsbestätigung) oder "ChangeConfirm"
(Änderungsbestätigung) an den Servicequalität-Zuordner zu
senden.
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Der Servicequalität-Zuordner antwortet dem Servicequalität-
Anforderer durch einen Fluss (n), "AllocationConfirm"
(Zuordnungsbestätigung) oder "Changeconfirm"
(Änderungsbestätigung).
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Entsprechend dieser Antwort genehmigt oder verweigert der
Servicequalität-Anforderer den Beginn des synchronen
Datenverkehrs der Multimedia-Anwendung.