FI98773C - Menetelmä liikenteen jakamiseksi ATM-tekniikalla toteutetussa tietoliikenneverkossa - Google Patents

Description

98773'.

Menetelmä liikenteen jakamiseksi ATM-tekniikalla toteutetussa tietoliikenneverkossa 5 Keksinnön kohteena on oheisen patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukainen menetelmä liikenteen jakamiseksi ATM-tekniikalla toteutetussa verkossa.

ATM on uusi yhteydellinen (connection-oriented) pa-kettikytkentätekniikka, jossa perinteisten pakettiverk-10 kojen ongelmat on ratkaistu siirtymällä käyttämään lyhyitä, vakiomittaisia (53 tavua) paketteja, joita kutsutaan soluiksi (cell). Jokainen solu koostuu 48 tavun mittaisesta hyötykuormaosasta ja 5 tavun pituisesta otsikosta. ATM-tekniikkaa ei kuitenkaan kuvata tässä yhteydessä 15 tämän enempää, koska keksinnön mukainen menetelmä ei edellytä mitään ATM-teknisiä erikoisratkaisuja. Tarkemman kuvauksen voi ATM-tekniikasta saada esim. viitteistä [1] ja [2] (viiteluettelo on selitysosan lopussa).

ATM-verkossa (kuten muissakin pakettiverkoissa) voi-20 daan yhteyksiä varmistaa siten, että pääreitin lisäksi solmujen välillä voi olla yksi tai useampi varareitti. Liikenne voidaan tällöin tarpeen vaatiessa (esim. kunnossapitotoimenpiteiden takia) siirtää reitiltä toiselle.

' Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on, näitä 25 varareittejä hyödyntäen, parantaa tilaajalle tarjottavan 'V··' palvelun laatua sekä tietoturvaa. Tämä päämäärä saavute- • · · taan keksinnön mukaisella menetelmällä, jolle on tun- • · • · **· nusomaista se, mitä kuvataan oheisen patenttivaatimuksen 1 • · · ···· tunnusmerkkiosassa.

• · · • · * *.* * 3 0 Keksinnön ajatuksena on käyttää samalla yhteydellä ainakin kahta eri reittiä kerrallaan lähettämällä soluja • *·· joko ennalta määrätyn algoritmin mukaan vuorotellen eri *.*: : reiteille tai tietyissä (jäljempänä kuvattavissa) tapauk- sissa jopa satunnaisesti eri reiteille. Tässä suhteessa 35 keksinnössä menetellään ATM-spesifikaatioiden vastaisesti, • 2 98773'.

sillä kyseisissä spesifikaatioissa määritellään, että solujen tulisi kulkea samaa reittiä niiden keskinäisen järjestyksen ylläpitämiseksi.

Suurinopeuksisilla yhteyksillä voidaan mahdollinen 5 solujen järjestyksen muuttuminen korjata käyttämällä sellaista AAL-protokollaa, joka sisältää järjestysnumeroken-tän kutakin solua kohti. Näissä tapauksissa voidaan käyttää edellä mainittua satunnaista lähetystapaa.

Keksinnön mukaisella menetelmällä saavutettava 10 liikenteen tasainen jakautuminen helpottaa verkon mitoitusta ja vähentää viivevaihtelua. Näin tilaajalle voidaan tarjota laadultaan entistä parempaa palvelua.

Liikenteen tasainen jakautuminen hankaloittaa myös ulkopuolisten, liikenteen suuntautumiseen perustuvien ana-15 lyysien tekemistä verkosta (esim. käskyvaltasuhteiden selvittämistä sotilasverkosta).

Virtuaaliyhteyden salakuunteleminen on keksinnön mukaista ratkaisua käyttävissä verkoissa äärimmäisen hankalaa, koska tällöin pitäisi tuntea kaikki mahdolliset 20 reitit.

Keksinnön mukainen menetelmä ei myöskään edellytä itse ATM-verkolta mitään, vaan keksinnön mukainen ratkaisu voidaan toteuttaa verkon reunalla suoritettavina ohjaus- ' ' toimenpiteinä.

25 Käyttäjän yhteyksien ollessa hitaita ei menetelmä ],···. myöskään aseta mitään vaatimuksia ylemmille protokollaker- • · · roksille, vaan ne voidaan valita vapaasti.

• · ·** Seuraavassa keksintöä ja sen edullisia suoritus- ··· ··*; muotoja kuvataan tarkemmin viitaten oheisten piirustusten • « *·* * 30 mukaisiin esimerkkeihin, joissa kuvio 1 esittää pakettikytkentäisen verkon osaa, • ♦ • *·· jossa kahden solmun välillä on kaksi mahdollista reittiä, kuvio 2 havainnollistaa keksinnön mukaista liikenteen jakamista kuviossa 1 esitetyssä solmussa, ja 35 kuvio 3 esittää reitin ääripäissä olevissa solmuissa 3 98773'.

tapahtuvaa lähetystä ja vastaanottoa.

Kuviossa 1 on esitetty ATM-verkon osaa, jossa A-tilaajan (joka on datayhteyden ensimmäinen osapuoli) ja B-tilaajan (joka on datayhteyden toinen osapuoli) välisellä 5 yhteydellä on tilaajasolmujen A ja B välillä kaksi mahdollista reittiä, A-B ja a-b siten, että - A-»B ja a-*b ovat yksisuuntaiset reitit, joilla A-tilaajan data voi kulkea B-tilaajalle (edellinen reitti solmun A2 kautta ja jälkimmäinen solmun AI kautta), ja 10 - B-*A ja b-*a ovat yksisuuntaiset reitit, joilla B- tilaajan data voi kulkea A-tilaajalle (edellinen reitti solmun A2 kautta ja jälkimmäinen solmun AI kautta).

Sen sijaan, että solmujen välisellä yhteydellä käytettäisiin vain yhtä reittiä kerrallaan ja muita pidettäi-15 siin varalla, käytetäänkin yhteydellä keksinnön mukaisesti useita, edullisesti kaikkia allokoituja reittejä, jotka toimivat. Tämä tapahtuu lähettämällä soluja vuorotellen kaikille reiteille. Kuvan 1 mukaisessa (yksinkertaisessa) esimerkissä tämä tarkoittaa siis reittien a-b ja A-B sa-20 manaikaista käyttöä.

Huippunopeudeltaan alhaisilla (tai hitailla va-kionopeuksisilla) yhteyksille ei ATM-sovituskerrokselle (ATM Adaptation Layer, AAL) tai muille protokollakerrok-sille aiheudu keksinnön mukaisesta menetelmästä mitään 25 vaatimuksia, sillä verkon maksimiviivevaihtelu on käytän-nössä pienempi kuin solujen lähetysväli. Esim. nopeudella • · · I.. 64 kbit/s kestää yhden ATM-solun pakkaaminen n. 7 ms (pak- • · *'·* kaus toteutetaan viitteessä [3] kuvatulla AALl-protokol- i · · '·*’ lalla, joka mahdollistaa vakionopeuksisen bittivirran • ψ V * 30 siirron ATM-verkossa kahden AAL-käyttäjän välillä). No peudella 155 Mbit/s toimivassa verkossa vastaa 7 ms viive- • · l *·< vaihtelu yli 2500 solun puskuria.

. Sen sijaan käyttäjän suurinopeuksinen data (joka voi koostua esim. käyttäjän lähiverkosta peräisin olevista 35 HDLC-kehyksistä) muunnetaan ATM-soluiksi käyttäen sellais- 4 98773'.

ta ATM-sovituskerrosta, joka sisällyttää jokaiseen soluun järjestysnumeron. Tähän tarkoitukseen voidaan käyttää esim. AAL 3/4 protokollaa, joka sijoittaa järjestysnumeron viitteessä [3] kuvatun AAL 3/4 sanomaformaatin SN-kenttään 5 (Sequence Number), jonka pituus on 4 bittiä. Keksinnössä käytetään siis hyväksi ATM-verkon sinänsä tunnettuja ominaisuuksia eri tarkoituksessa kuin niitä normaalisti käytetään. (Normaalisti SN-kenttä numeroi ATM-sovituskerrok-sen SAR-alikerroksen samaan sanomaan kuuluvat protokolla-10 tietoyksiköt (SAR-PDU, Protocol Data Unit), joita SAR-alikerros osittaa/kokoaa ATM-soluiksi/soluista, jotta vastaanottaja pystyy havaitsemaan puuttuvat protokollat ie-toyksiköt.)

Peräkkäiset solut lähetetään ensimmäisessä suori-15 tusmuodossa ennalta määrätyn algoritmin mukaan, esim. vuorotellen käytössä oleville reiteille, ja suurinopeuksi-silla yhteyksillä, joissa solujen lähetysväli on eri reittien väliseen maksimiviive-eroon verrattuna niin pieni, että on olemassa vaara solujen järjestyksen muuttumisesta, 20 kussakin solussa on oma järjestysnumeronsa, esim. juuri edellä mainitussa SN-kentässä.

Tätä keksinnön mukaista periaatetta on havainnollistettu solmun A osalta kuviossa 2 esimerkillä, jossa joka toinen solu (parittomat solut) lähetetään reitille a-b ja 25 joka toinen solu (parilliset solut) reitille A-B. Mikäli ···. vaihtoehtoisia, kunnossa olevia reittejä on useampi kuin • » « I.. kaksi, on luonnollisestikin edullista (tietoturvan maksi- % « • i ’** moimiseksi) käyttää kaikkia reittejä.

• * '·" Koska solut kohtaavat eri reiteillä vaihtelevan 1(1 • ( * *·* 30 mittaisen viiveen, ei siis vastaanottopäässä suurinopeuk- sisten yhteyksien osalta voida olla varmoja siitä, että « · ; *·· solujärjestys on säilynyt. Tämän takia on vastaanottopääs- • · * sä suoritettava solujen uudelleen järjestely. Kuviossa 3 on havainnollistettu yhteyden lähetys- ja vastaanottopäis-35 sä 30 ja vastaavasti 31 tapahtuvia toimintoja. ATM-solu- 5 98773'.

virta luodaan tilaajalta tulevasta datasta (joka koostuu tyypillisesti esim. CCITT:n suosituksen G.704 mukaisista TDM-kehyksistä tai FR-kehyksistä) verkon reunalla solmun ATM-sovit inyksikössä 32, joka toteuttaa ATM-sovi tusker rok-5 sen AAL (ATM Adaptation Layer) toimintoja (sekä sen lisäksi sovituskerroksen alla olevien kerrosten toimintoja). Sovitinyksikkö toimii käytännössä siis suositusten 1.362 (B-ISDN ATM Adaptation Layer (AAL) functional description) ja 1.363 (B-ISDN ATM Adaptation Layer (AAL) Specification) 10 kuvaamalla tavalla. Se, minkä AAL-protokollan (AAL1...AAL5) mukaan toimitaan, riippuu tilaajan yhteyden tyypistä ja sen nopeudesta. Valmiit ATM-solut siirretään jakelijan 33 avulla eri reiteille, joista kuviossa on esitetty kolme. Jakelija toimii jollakin edellä kuvatuista 15 tavoista, toisin sanoen ohjaten soluja ennalta määrätyn algoritmin mukaisesti tai jopa satunnaisesti eri reiteille. Solujen jakaminen eri reiteille voi vaihtoehtoisesti tapahtua myös myöhemmässä vaiheessa esim. kytkentäkentässä, jolloin jakelu tapahtuu solujen otsikoissa olevien 20 virtuaalipolku/virtuaalikanava (VPI/VCI) -tunnisteparien avulla, jotka on muodostettu sovitinyksikössä 32.

Vastaanottopäässä 31 (esim. solmu B) luetaan soluja vastaanottopuskureista 34a...34b selektorilla 36 käyttäen

I

vastaavaa algoritmia kuin lähetyspäässä. Luku voi tapahtua 25 myös jossakin muussa järjestyksessä, mikäli soluissa on :‘j‘: järjestysnumerot. Viime mainitussa tapauksessa ei siis vastaanottopään välttämättä tarvitse tietää, missä järjes- • · • · ·

tyksessä solut on lähetetty. Selektorilta solut syötetään tunnistusyksikölle 35, joka ATM-sovituskerroksen AAL (ATM

« « r 30 Adaptation Layer) (sekä lisäksi sovituskerroksen alla , tm olevan ATM-kerroksen ja fyysisen kerroksen) toimintoja • · : “ toteuttaen muodostaa sinänsä tunnetulla tavalla uudelleen • · · • · · käyttäjän datan.

Mikäli soluissa on järjestysnumerot, tarvitaan 35 vastaanottopäässä vielä erillinen järjestelijäyksikkö 36, 6 98773'.

joka järjestelee puskureita 37 (yksi puskuri kutakin reittiä kohti) käyttäen solut oikeaan järjestykseen niiden järjestysnumeroiden perusteella.

Yhteenvetona voidaan vielä todeta lähettävän ja 5 vastaanottavan pään osalta erikseen seuraavaa.

l. Lähettävässä päässä: - toteutetaan ATM-sovituskerroksen (AAL) toimintoja, - jos soluja lähetetään pitemmin väliajoin kuin eri reittien siirtoviiveen vaihtelu, ei solujen järjestyksen 10 säilyttäminen vaadi minkäänlaisia erityistoimenpiteitä, - solut jaetaan eri reiteille jonkun ennalta määrätyn algoritmin mukaan, ja suurinopeuksisten yhteyksien tapauksessa jakaminen voidaan lisäksi tehdä satunnaisesti, koska tällöin kussakin solussa on oma järjestysnumeronsa.

15 2. Vastaanottavassa päässä: - toteutetaan myös ATM-sovituskerroksen (AAL) toimintoja, - jos soluja lähetetään pitemmin väliajoin kuin eri reittien siirtoviiveen vaihtelu, voidaan data koota eri 20 reiteiltä aivan samoin kuin jos se tulisi vain yhtä reittiä pitkin.

Vaikka keksintöä on edellä selostettu viitaten oheisten piirustusten mukaisiin esimerkkeihin, on selvää, ettei keksintö ole rajoittunut siihen, vaan sitä voidaan 25 muunnella edellä ja oheisissa patenttivaatimuksissa esite-; : : tyn keksinnöllisen ajatuksen puitteissa. Esim. ATM-verkon laidalla (yhteyden päissä) olevien tilaajasolmujen tarkem-pi rakenne voi vaihdella sinänsä tunnetuilla tavoilla, • · · · .·; , koska keksinnön mukainen ratkaisu ei vaadi mitään erikois- • < · 30 ratkaisuja tilaajasolmussa.

• · • · 1

Viiteluettelo: • · · • · · [1]. Recommendation 1.610: B-ISDN operation and maintenance principles and functions, CCITT Study Group 35 XVIII Geneva, 9-19 June 1992.

7 98773'.

[2] . Recommendation 1.361: B-ISDN ATM Layer Specification, CCITT; ANSI T1.617 Annex D.

[3] . Recommendation 1.363: B-ISDN ATM Adaptation

Layer (AAL) Specification.

• · ’ · a a · • · · a · • · • it a ···· • a ' a a · a 1 a • · » a a a · a a a a a a a

Claims (6)

8 98773'.

1. Menetelmä liikenteen jakamiseksi ATM-tekniikalla toteutetussa tietoliikenneverkossa, jossa kahden solmun 5 välillä on olemassa useampi kuin yksi mahdollinen reitti (a-b, A-B) datan siirtämiseksi solmujen välillä, tunnettu siitä, että mainitusta solmusta (A tai B) lähetetään tiettyyn yhteyteen liittyviä ATM-soluja ainakin kahdelle eri reitille.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä suuri- nopeuksisen yhteyden liikenteen jakamiseksi, tunnet-t u siitä, että käyttäjän data muunnetaan ATM-soluiksi käyttäen sellaista sinänsä tunnettua AAL-protokollaa, joka sisällyttää jokaiseen lähetettävään ATM-soluun järjestys- 15 numeron, jolloin vastaanottopäässä suoritetaan eri reiteiltä vastaanotettujen solujen järjestely mainittujen järjestysnumeroiden mukaan.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lähetys tapahtuu siten, että 20 solut lähtevät eri reiteille tietyn ennalta määrätyn algoritmin mukaan.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että solut lähetetään vuorotellen kulle-kin reitille.

5. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, t u n- n e t t u siitä, että lähetys tapahtuu jakamalla solut « satunnaisesti eri reiteille. r * • · ·

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, t u n- tl*. n e t t u siitä, että mainitusta solmusta (A tai B) lä- * · · 9 ' 9 • · · * 30 hetetään ATM-soluja kaikille kunnossa oleville reiteille. • · • · r · · « * · I t · Μ:Μ4β 113 ¾ : : ; 98773'.