SE515252C2 - Anordning för bredbandig datatjänstöverföring i telekommunikationssystem - Google Patents

Description

20 25 30 35 40 515 252 2 erhålla hög överföringskapacitet. Efter varje komprimerad ram placeras en markör kallad "slut på kompression".

EP,Al, lokalnät med ett ATM-nät. För att snabba upp överföringen O 473 066 avser ett system för att sammankoppla av celler från en brygga till en annan utnyttjas i möjligaste mån färdiga logiska förbindelser.

Dokumenten visar olika sätt att utnyttja bryggor för att koppla trafik mellan olika nät, t.ex. lokalnät och ATM.

Bryggorna i de redovisade dokumenten använder olika sätt för att på ett effektivt sätt överföra datapaket. Inget av dokumenten beskriver bryggor som inte buffrar trafik och som utnyttjar AAL5.

Enligt uppfinningen skickas trafiken hela vägen cellvis för att undvika paketering och depaketering i varje nod. Detta medför bättre prestanda, enklare noder och att man slipper buffra trafiken. Således undviks behovet av stora minnesutrymmen.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Således tillhandahåller föreliggande uppfinning en anordning för bredbandig, buffringsfri datatjänstöverföring i telekommunikationssystem, innefattande lokala nät anslutna till ATM-nät via ett bredbandigt datatjänstnät med en förbindelselös tjänstfunktion upprättad med BDS-servrar.

Enligt uppfinningen är överföringen i BDS-nätet i strömmod (streaming mode), varvid information kan skickas cellvis utan paketering medan BDS-användarna kan arbeta i meddelandemod (Message Mode). Vidare utnyttjar ATM-nätet ett anpassningsskiktprotokoll med protokolldataenheter, varvid BDS-nätet är anordnat att inte utföra någon kontroll av överfört data och att inte återsammansätta protokoll- dataenheter hos anpassningsskiktprotokollet.

Ansökan är mera detaljerat angiven i följande patent- krav.

KORTFATTAD BESKRIVNING AV RITNINGARNA Uppfinningen kommer nu att beskrivas i detalj med hänvisning till bifogade ritningar, i vilka: fig. l visar ett schema över nätstrukturen enligt upp- finningen, 10 15 20 25 30 35 40 515 252 3 fig. 2 visar protokollet AAL3/4 mot AAL5, fig. 3 visar dirigeringen i BDS-servern, och fig. 4 visar ett exempel på mjukvarumoduler för BDS enligt uppfinningen.

DETALJERAD BESKRIVNING Av EN FÖREDRAGEN UTFöRINGsFoRM Föreliggande uppfinning avser en anordning för att implementera bryggor i publika ATM-nät (Asynchronous Trans- mission Mode) genom vilka publika datakommunikations- tjänster kan tillföras systemet pà ett transmissions- effektivt sätt. Det är ofta önskvärt att kunna transmittera tele- och datatrafik från t.ex. ett lokalt nät till ett annat lokalt nät via ett telekommunikationssystem. En av de viktigaste tilllämpningarna när det gäller bredbands~ISDN kommer att vara lokalnätsförbindelse över ATM-nätet. Fig. l visar strukturen av de olika näten och anslutningarna.

BDS-nätet kan vara av två olika konfigurationstyper: den indirekta metoden eller den direkta metoden. Den indirekta metoden kräver att BDS-nätet är installerat utanför ATM-nätet. Den kan betraktas som ett nät med hyrda linjer där en mer eller mindre fast bandbredd tilldelas till den logiska kanalen mellan berörda lokalnätsdirigerare eller servrar.

Föreliggande uppfinning avser emellertid att utnyttja direktmetoden. Direktmetoden implementerar en förbindelse- lös tjänstfunktion med hjälp av BDS-servrar. Dessa arbetar inom ATM-nätet och är sammankopplade antingen permanent eller halvpermanent. Varje server utför dirigering genom att fastställa nästa hopp till vilket en cell måste avges för att nå sin slutliga destination, såsom en dirigerare eller en bredbandsterminal. Med direktmetoden kräver lokalnät endast en enda ATM-förbindelse till en BDS-server.

Om förbindelserna är permanenta eller halvpermanenta mellan BDS-servrarna minskas det totala antalet förbindelser som krävs i BDS-nätet av slutanvändarna väsentligt.

I ATM-nätet är två anpassningsskiktprotokoll relevanta: protokollet AAL3/4 och AAL5. Skillnaderna mellan de tvà protokollen är àskàdliggjord i fig. 2; AAL3/4 och AAL5 skiljer sig i paketering, uppdelning och àtersamman- sättning av användardatat till/från ATM-cellnyttolaster 10 15 20 25 30 35 40 515 252 4 (eller segmenterings- och återsammansättningsprotokoll- dataenheter, Segmentation and Reassembly Protocol Data SAR PDU) laster vita medan rubriker och slutdelar är streckade.

Units, och multiplexering. I figuren är nytto- I AAL3/4 mottar CPCS-protokolldataenheten (Common Part Convergence Sublayer) användardata och tillägger sin egen rubrik och slutdel till detta. användardatablocket innan någonting vidarebefordras till ATM-skiktet. datablocket behandlas i stycken. Efter en procedur där I meddelandemod mottas hela I strömmod (Streaming Mode) kan användar- CPCS-protokolldataenheten segmenteras i stycken om 44 oktetter, kombineras dessa oktetter med en rubrik pà två oktetter och en slutdel på två oktetter för att fullborda AAL3/4 SAR-protokolldataenheten. Observera att SAR- protokolldataenhetens rubrik innehåller ett MID-fält (Multiplexing ID) som låter sändaren och mottagaren multi- plexera olika användardatakällor och -sänkor över samma ATM-förbindelse; och att SAR-protokolldataenhetsslutdelen innehåller en 10-bitars kontrollsummakod. Denna kontroll- summa beräknas över hela SAR-protokolldataenheten.

AAL5 tillägger däremot endast en slutdel till användardatat. Slutdelen innehåller bl.a. ett kontroll- summefält som beräknas över hela CPCS-protokolldataenheten (CRC32). cellnyttolaster (AAL5 SAR PDU) är emellertid mera rättfram än för AAL3/4, CPCS-protokolldataenheten.

Uppdelningen av denna protokolldataenhet i ATM- eftersom hela cellens nyttolast används för Ingen ytterligare kontrollsumma tillhandahålles i ATM-cellen förutom den som är förknippad med ATM-cellens rubrik.

Att använda AAL5 i stället för AAL3/4 som protokollet på vilket utformningen av BDS-nätet är baserad medför flera fördelar: MID-fältet hos AAL3/4 SAR-protokolldataenheten betraktas inte längre som nödvändigt på grund av det stora antalet av logiska kanaler VPI/VCI (Virtual Path Identity/Virtual Channel Identity) MID. Utan MID-fältet vinner man en nyttolast på 10 bitar som kan användas som per cell.

AAL5 verkar vara det mest valda alternativet hos till- verkare av ATM-utrustning och många operatörer. lO 15 20 25 30 35 40 515 252 5 Om det antas att tjänstkvaliteten för ATM-näten är mycket hög sparar användningen av AAL5 mycket bandbredd och processkostnader för BDS.

AAL5 är enkelt och lätt att arbeta med utan för många omflyttningar av PDU-rubriker och slutdelar.

En nackdel med AAL5 är att CRC förekommer i slutdelen av CPCS-protokolldataenheten, såsom visas i fig. 2. Om en BDS-server i bredbandsnätet önskar kontrollera validiteten av BDS-datat som har överförts av AAL5-enheter måste den återsammansätta hela CPCS-protokolldataenheten inom BDS- nätet. Fördelen med AAL3/4 var att själva SAR-protokoll- dataenheterna innehöll kontrollsummefält för hela SAR- protokolldataenheten. Detta medförde att en BDS-server i nätet kunde kontrollera individuella celler avseende fel och vid upptäckt av problem förkasta alla efterföljande celler som hör till CPCS-protokolldataenheten.

I föreliggande uppfinning återsammansättes AAL5 CPCS- protokolldataenheten inte alls i det överliggande BDS- nätet. I strömmod undviks alltså tids- och minneskrävande behandling av AAL5 CPCS-protokolldataenheter i servrarna.

Detta betyder att allting i BDS-nätet är i strömmod (Streaming Mode) även om BDS-användarna arbetar i medde- landemod (Message Mode). Det bakomliggande antagandet är att tjänstkvaliteten som tillhandahälles av ATM-näten är tillräckligt god för att kunna lämna de flesta kontroll- funktionerna till högre skikt i ändsystemen. Denna lösning bör balanseras med en intelligent avstämning av system- parametrar såsom den maximala längden av BDS-dataenheter, buffertstorlekar och lastdelningstekniker.

För att celler skall nå BDS-servern antas det att BDS ATM-celler som inkommer till nätet är taggade med VPI (Vir- tual Path Identity)="BDS". ATM-ryggraden (växlar) måste vara utformad så att celler med VPI="BDS" vidarebefordras till BDS-servern.

Ur fig. 3 framgår tre olika BDS ATM-celltyper som skall analyseras av BDS-servern. BOM-cellen (Beginning of Message) anger att cellen är den första i en följd av celler fràn ett BDS-paket. Denna cell är den enda i BDS- servern som får sin nyttolast analyserad. Analysen syftar till att identifiera en VPI/VCI över vilken cellen skall 10 l5 20 25 30 35 40 515 252 6 dirigeras och görs genom att översätta E.l64-adressen på ett sådant VPI/VCI-par. Således kräver uppfinningen att E.l64-adressen är tillgänglig i den första cellens nytto- last. De återstående cellerna är antingen COM (Continuation of Message, Fortsättning av meddelandet) eller EOM (End of Message, Slut på meddelandet).

Celltyper särskiljes baserat pà biten PT (Payload Type, Nyttolasttyp) eller AUU (ATM-User-to-User, Användare- till-användare) av ATM-cellens rubrik. PT=O anger BOM eller COM, medan PT=1 är för EOM. För att servern skall kunna särskilja mellan BOM och COM måste den förlita sig på korrekt mottagande av EOM. Om en EOM förloras kan servern felaktigt ta en BOM för en COM.

Implementeringen av BDS-koden har utförts ovanpå Fores värdgränssnitt, kodversion 2.1.1. Vårt syfte har varit att använda så mycket som möjligt av den befintliga Fore-koden.

Vi har följaktligen använt dess segmenterings- och åter- sammansättningsrutiner och datastrukturer med små modifika- tioner för att ta hand om stöd av logiska kanaler. Sådant stöd krävs eftersom vi taggar BDS-celler med VPI="BDS", såsom nämnts tidigare.

Andra modifikationer inbegriper återsammansättnings- koden för att stödja BDS-serverns funktion. Det huvud- sakliga bidraget har varit att tillhandahålla ett tunt protokollskikt ovanpå AAL5-koden tillhandahållen av Fore liksom ett Rawkontaktgränssnitt och ett IP-gränssnitt (Internet Protocol), som medger åtkomst till protokollet.

Rawkontaktgränssnittet är huvudsakligen avsett för tester och näthanteringssyften.

Terminalkoden består väsentligen av en utmatningsrutin och en inmatningsrutin som respektive konstruerar och ana- lyserar en BDS-protokolldataenhets rubrik. Funktionen av utmatningskoden är att tillägga en BDS-protokolldata- enhetrubrik till det övre skiktets protokoll. Rubriken innehåller bl.a. käll- och destinationsadresser i E.l64- format samt en identifierare för övre nivåers protokoll.

Syftet är att skapa en ny bsd-kärnminnesbuffert med denna information och att sedan tillägga det övre skiktets användardataminnesbuffert.

Utmatningsrutinen anropar sedan det lägre AAL5-proto- U'| lO l5 20 25 30 35 40 515 252 7 kollet. Eftersom detta lägre protokoll kräver ett VPI- och VCI-par för sändning måste en tabellslagning utföras som återför VPI/VPI-paret som motsvarar en given E.l64-destina- tionsadress.

På inmatningssidan avger det lägre protokollet en minnesbuffertkedja med en BDS-protokolldataenhetsrubrik_ Rubriken analyseras av inmatningsrutinen och sänds sedan till det lämpliga övre protokollet i beroende av protokoll- identifierarfältet i rubriken. I föreliggande utföringsform har vi valt att köra denna kod på hàrdvarans avbrottsnivà, eftersom endast ett marginellt antal instruktioner måste tilläggas till den ursprungliga hàrdvarans kod på avbrottsnivå för att utföra den erfordrade analysen av rubriken. De två övre protokollen som är tillgängliga är IP- och Raw-kontaktgränssnitten.

Eftersom BDS-servern arbetar på cellbasis måste koden införas vid den lägsta nivån i Fore-drivenheten. När en cellrubrik har lästs från den inmatade fifo-kön kontrol- lerar koden om den logiska kanalidentiteten är en som har skall en tabellslagning utföras för att hitta det lämpliga utgående utpekats att vara en del av BDS-nätet. Om ja, VPI/VCI-paret. Poster i tabellen upprätthålles på en sessionsnivå (med användning av tidsutlösningar) hellre än på en paketnivà med hänsyn till effektiviteten. (dvs. innebär detta framstegning av en tabell. Mera kompli- Om cellen är en del av mitten av ett BDS-paket COM) cerade procedurer krävs om cellen är den första eller sista delen av ett BDS-paket. Härvid måste några tabellmodifika- tioner göras baserat pà andra argument i uppslagningsfunk- tionen (en pekare till cellinnehállet liksom en flagga som indikerar om cellrubriken har en ställd meddelandeslutbit (EOM)).

Den ursprungliga Fore-återsammansättningsdata- Se också fig. 3. strukturen stödde inte VPI och består endast av en vektor av VCI-poster. Varje post registrerar vilken typ av anpass- ningsskikt som VCI:n kör och vilket övre protokoll det bör sändas till. I fallet med AAL5 VCI återsammansätts de inkommande cellerna vid ankomsten tills ett helt AAL5- meddelande har avgetts. Vid denna tidpunkt sänds hela AAL5- paketet till nästa protokollskikt. lO 15 20 25 30 35 40 515 252 8 För att stödja logikkanalidentifieraren VPI har vi modifierat återsammansättningsdatastrukturen till en matris, där varje post är indexerad med ett VPI/VCI-par.

Alla VCI som är en del av BDS VPI är markerade som BDS- poster. Slut-BDS-celler kommer härigenom att identifieras och samlas i sina respektive poster. När ett helt AAL5- paket åter har sammansatts i en BDS-post sänds paketet till BDS-inmatningsfunktionen.

Ett Raw-kontaktgränssnitt valdes för att ge direkt åtkomst till BDS-protokollet i föreliggande utföringsform.

Huvudskälet att använda Raw-kontaktgränssnittet var att man fick många kod- och datastrukturer pà köpet, speciellt protokollstyrblockhanteringsrutiner (PCB Protocol Control Block) med den generiska kontaktadresstrukturen för att beskriva och datastrukturer. Raw-kontaktgränssnittet arbetar käll- och destinationsadresser. Eftersom systemet arbetar med en helt ny adressfamilj baserad på E.l64-adresser (ISDN-nummer) skapades en ny kontaktadress som skulle kunna formas på den generiska kontaktadresstrukturen. En protokollväxel för denna adressfamilj tillades också.

Det enda protokoll som är tillgängligt i denna proto- kollväxel är BDS-protokollet. Kontaktflaggorna har defini- erats så att meddelanden sänds separat och protokollet pre- senterar källadressen med varje meddelande. All protokoll- styrblockhantering utfördes med redan befintlig Unix bsd- kod och den generiska rutinen kan användas utan modifika- tioner.

Utmatningsrutinen formar helt enkelt de generiska käll- och destinationskontaktadresstrukturerna som lagras i Raw-protokollstyrblocket till kontaktadress-BDS-strukturer och anropar sedan en BDS-utmatningsfunktion med lämpliga argument.

På inmatningssidan antar BDS-inmatningsfunktionen att alla protokollidentifierare i BDS-protokolldataenhets- rubriken som inte är IP är avsedda för Raw-kontaktgräns- snittet. Paket utformade för detta gränssnitt får således sina rubriker avlägsnade och den generiska Raw-inmatnings- rutinen anropas som passar käll- och destinationsadresser med motsvarande protokollstyrblock och kontaktidenti- fierare.

W 10 15 20 25 30 35 40 515 25? 9 I fig. 4 visas en skiss över mjukvarumoduler för BDS- implementeringen. Att införa ett nytt Internet-protokoll- (IP) enheter till dessa gränssnitt. Eftersom Fore-drivenheten gränssnitt innebär att tillägga fästrutiner för driv- ,_1_'J.1_'--, *Fx Jl,.,'l,1_ E-,-_. -_-__....._._..J.- _.>..1_J1,A....¿_ _.2..L- -LL _.-.'l_-- ÜLUUJCL Lf Q L RL UVCL dUPdbbU¿HBb§Ä¿kLCL WQÜLC CLL GMQLQ IP-gränssnitt skapas för IP över BDS. I praktiken definieras en gränssnittsnätstruktur och fästs med använd- ning av en gränssnittsfästrutin. Gränssnittsnätstrukturerna definierar gränssnitt genom att specificera gränssnittens namn, adress, gränssnittsegenskaper, rutiner och statistik.

Denna gränssnittsnätstruktur är mycket lik den som definieras för IP direkt över anpassningsniván och skillnaderna är att en annan IP-adress liksom en ny utmatningsrutin används.

Utmatningsrutinen måste göra en tabellslagning för att omvandla destinations-IP-adressen till motsvarande E.164- adress. Denna tabell motsvarar ARP-tabelluppslagningen som måste göras för IP över Ethernet. Den anropar då BDS-utmat- ningsrutinen med protokollidentifierarargumentet satt till IP.

Pà inmatningssidan igenkänner BDS-inmatningsfunktionen IP-paket genom att BDS-protokolldataenhetens protokoll- identifierarfält är satt till IP. Dessa paket ställs sedan i IP-inmatningskön och ett IP-mjukvaruavbrott postas.

Föreliggande utföringsform är baserad på antagandet att det bakomliggande ATM-nätet tillhandahåller en till- räckligt god tjänstkvalitet så att BDS-servern kan anta att ATM-celler som alstras från BDS-terminaler är väsentligen fria från fel.

Den huvudsakliga nyttan med ett överliggande BDS-nät är hur lätt det är att direkta BDS-tjänster kan införas i (in/ut) till växeln som servern är kopplad till mäste reserveras för ATM. Detta innebär emellertid att en port denna marginella tjänst. Ett fysiskt överliggande nät orsakar också en duplicering av BDS-trafikvolymen ur ATM- växelns synvinkel. Idealt skulle BDS-servern implementeras i själva växeln; i själva verket är BDS-servern i strömmod en växel med undantag för den första cellen i vilken den måste betrakta nyttolasten. Ett verkligt överliggande BDS- nät skulle dessutom troligtvis aldrig arbete helt i ström- 515 25? lO mod, eftersom BDS-servern och terminalerna skulle finna det alltför kostbart uttryckt i processkostnader att framtvinga avbrott på cellbasis.

Således har en anordning beskrivits som löser de inledningsvis nämnda problemen. *^ TT.-._.E_'.___.'__...-_. '_ LJLJPJ. J.J.J.J.L.L.LJ.BCLI. GJ.. begränsad av nedanstående patentkrav. -v-.Å- ._4- CLLMLQDL

Claims (2)

UI 10 15 20 515 252? ll PATENTKRAV

1. Anordning för bredbandig, buffringsfri datatjänst- överföring i telekommunikationssystem, innefattande lokala /1-1\\1\ 'Arn _." \1.|z-u.v/ nät anslutna till Al--nat via ett bredbandigt data- (BDS) med en förbindelselös tjänstfunktion upp- (direktmetoden), tjänstnät rättad med BDS-servrar kännetecknad av att överföringen i BDS-nätet är i strömmod (streaming mode), varvid information kan skickas cellvis utan paketering medan BDS-användarna kan arbeta i meddelandemod Mode), (Message och av att ATM-nätet utnyttjar ett anpassningsskikt- protokoll med protokolldataenheter, varvid BDS-nätet är anordnat att inte utföra någon kontroll av överfört data och att inte återsammansätta protokolldataenheter hos anpassningsskiktprotokollet. kännetecknad av att ATM- (AAL5). 3. Anordning enligt krav 1 eller 2, kännetecknad av

2. Anordning enligt krav 1, nätet utnyttjar ATM Adaption Layer 5 att respektive lokala nät är anslutet via en enda BDS- SerVeI' .