DE19848993A1

DE19848993A1 - Inverses Multiplexverfahren in Kommunikationssystemen mit asynchronem Übertragungsmodus

Info

Publication number: DE19848993A1
Application number: DE19848993A
Authority: DE
Inventors: Biaodong Cai; Pradeep Dinkar Samudra
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 1998-01-26
Filing date: 1998-10-23
Publication date: 1999-07-29
Anticipated expiration: 2018-10-24
Also published as: CN1123172C; DE19848993B4; CN1224963A; JPH11261603A; KR19990066799A; JP3210906B2; US6134246A; KR100270665B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Paketübertragungen und insbesondere auf ein inverses Multiplexverfahren von Zel len des asynchronen Übertragungsmoduses (ATM) innerhalb eines ATM-Kommunikationsnetzes

BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK

Historisch gesehen wurden unterschiedliche Verfahren und Pro tokolle für das Transportieren von Information in einem loka len Netz (Local-Area-Network (LAN)) und einem Weitverkehrs netz (WAN) verwendet. Durch eine große Zahl getrennt gesteu erter und konfigurierter Netze erzeugt eine solche Unter scheidung zwischen den verbundenen Netzen Probleme beim Zu sammenwirken, wenn Benutzerdaten zwischen mehreren inkompa tiblen Netzen transportiert werden. Somit wurde der Standard des asynchronen Übertragungsmoduses (ATM) als weltweiter Standard eingeführt, um eine Austauschbarkeit von Information zwischen verbundenen Netzen unabhängig vom "Endsystem" oder dem Typ der Information zu gestatten. Unter Verwendung von ATM wird zu sendende Benutzerinformation in Zellen fester Länge aufgeteilt und zum Ziel transportiert und dort wieder zusammengesetzt. Da die Zellen eine feste Länge aufweisen, können sie in einer vorherbestimmbaren Art durch das Netz transportiert werden und ermöglichen es den verbundenen Schaltern und Transportmechanismen, eine flexible Kommunika tion mit hoher Geschwindigkeit aufzubauen.

Bezieht man sich nun auf Fig. 1, so ist dort ein Blockdia gramm eines ATM-Netzes 10 gezeigt, das zwei ATM-Schalter mit mehreren zwischen ihnen angeordneten T-1 Kommunikationslei tungen kleiner Bandbreite zeigt. Ein erster ATM-Schalter 20 empfängt einen Strom von ATM-Zellen über ankommende Kommuni kationsverbindung 30 großer Bandbreite, wie beispielsweise eine OC-3. Obwohl es wünschenswert ist, die empfangenden Ge spräche über eine andere Verbindung hoher Bandbreite zu einem zweiten ATM-Schalter 50 umzuschalten, kann es durch das Feh len von Kommunikationsmitteln sein, daß der erste ATM-Schal ter 20 andere Kommunikationsverbindungen niedriger Geschwin digkeit verwenden muß. Als ein Beispiel überträgt der erste ATM-Schalter 20 die empfangenen Zellen über mehrere T-1 Nied riggeschwindigkeitsverbindungen 40 zum zweiten ATM-Schalter 50. T-1/E-1 Kommunikationsverbindungen wurden gemeinsam durch ein öffentliches Telefonnetz (PSTN) verwendet, um Sprache und Daten innerhalb der Vereinigten Staaten und auch weltweit zu übertragen, und sie sind in den Dienstgebieten schon gut pla ziert und verfügbar. Wenn keine anderen Verbindungen verfüg bar sind, unterteilt der erste ATM-Schalter 20 die empfange nen ATM Zellen und überträgt die zerlegten Zellen über eine Anzahl langsamerer T-1/E-1 Kommunikationsverbindungen zum zweiten ATM-Schalter 50. Der zweite ATM-Schalter 50 fügt die Zellen, die er über die vielen T-1 Kommunikationsverbindungen erhalten hat, wieder zusammen und synchronisiert sie erneut. Der zweite ATM-Schalter 50 überträgt dann die wieder zusam mengefügten ATM-Zellen über eine abgehende Kommunikationsver bindung hoher Bandbreite, wie eine andere OC-3 Verbindung 60. Ein solches Verfahren des Zerlegens und des Wiederzusammen setzens von Zellen, die über mehrere Kommunikationsverbindun gen übertragen werden, ist als inverses Multiplexverfahren bekannt.

Das Durchführen eines inversen Multiplexverfahrens in einer konventionellen Art ist jedoch uneffizient und teuer. Exi stierende Hardwarekomponenten jedes ATM-Schalters müssen mo difiziert oder rekonfiguiert werden. Weiterhin muß ein zu sätzlicher Chip oder ein Modul für das inverse Multiplexver fahren hinzugefügt werden, um die Zellen, die über eine Kom munikationsverbindung hoher Bandbreite empfangen werden, aus einanderzunehmen und die Zellen zusammenzusetzen, die über eine Anzahl von Kommunikationsleitungen niedrigerer Band breite empfangen werden. Ansonsten kann die Sequenz von Zel len innerhalb eines übertragenen Stroms geändert und die In tegrität der übertragenen Daten zerstört werden. Unglückli cherweise ist die Vornahme solcher Änderungen bei den zugehö rigen Hardwarekomponenten innerhalb jedes ATM-Schalters teuer und uneffizient. Beispielsweise erfordert es eine neue physi kalische Unterschicht, die "Inverse Multiplexing for ATM (IMA) Transmission Convergence Unterschicht (IMA TC) genannt wird, zwischen der schon definierten TC Unterschicht und der ATM Schicht.

Somit besteht eine Notwendigkeit für einen Mechanismus, der ein effizienteres und einfacheres inverses Multiplexverfahren gestattet.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung liefert ein Verfahren und eine Vor richtung für das inverse Multiplexen eines Stromes von Zellen des asynchronen Übertragungsmoduses (ATM), die von einer Kom munikationsverbindung hoher Bandbreite empfangen werden, über eine Vielzahl von Kommunikationsverbindungen niedriger Band breite. Eine Implementierung eines inverses Multiplexen von ATM (IMA) gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung umfaßt einen Sender (einen ersten ATM Schalter), einen Empfänger (einen zweiten ATM Schalter), eine Vielzahl von Kommunikati onsverbindungen niedriger Bandbreite, die zwischen ihnen ver bunden sind, Protokolle zwischen dem Sender und dem Empfän ger, einen Belastungsausgleichalgorithmus beim Sender und ei nen kreisförmigen Algorithmus zum neuen sequentiellen Ordnen am Empfänger. Ein Strom von ATM-Zellen wird über eine ankom mende Kommunikationsverbindung hoher Bandbreite empfangen und zu zugehörigen Paketen durch eine Segmentierungs- und Wieder zusammenfügungs-(SAR)-Modul, das innerhalb des ersten ATM-Schal ters angeordnet ist, zusammengefügt. Eine zentrale Ver arbeitungseinheit (CPU), die zum SAR-Modul gehört, fügt da nach Steuerdaten innerhalb jedes Paketes hinzu, um die Posi tion des Paketes bezüglich des Restes der Pakete, die vom er sten Schalter empfangen werden oder empfangen werden sollen, zu identifizieren. Die modifizierten Pakete werden dann durch ein SAR-Modul in einen Strom von ATM-Zellen zerlegt und durch den Sender über die Vielzahl der Kommunikationsverbindungen niedriger Bandbreite gesendet. Während die vielen Kommunika tionsverbindungen niedriger Bandbreite verwendet werden, wer den die ATM-Zellen, die zu einem speziellen Paket gehören, über dieselbe Kommunikationsverbindung niedriger Bandbreite übertragen.

Ein Lastausgleichsalgorithmus, der zum ersten ATM-Schalter gehört, bestimmt ausgewählt eine Kommunikationsverbindung, um die ATM-Zellen, die zum nächsten Paket gehören, zu transpor tieren im Versuch, die empfangene Nutzlast über der Vielzahl verfügbarer Kommunikationsverbindungen niedriger Bandbreite gleichmäßig zu verteilen.

Der zweite ATM-Kommunikationsschalter empfängt danach die übertragenen ATM-Zellen über die Vielzahl von Kommunikations verbindungen niedriger Bandbreite und fügt die empfangenen ATM-Zellen wieder zu den entsprechenden Paketen zusammen. Die Pakete werden dann in ihre ursprüngliche Reihenfolge unter Verwendung der Sequenznummer, die mit jedem Paket geliefert wird, neu synchronisiert. Eine solche Neusequenzierung kann über einen kreisförmigen Neusequenzier-Algorithmus beim Emp fänger durchgeführt werden. Die neu synchronisierten Pakete werden dann durch ein SAR-Modul, das dem zweiten ATM-Kommuni kationsschalter zugehört, zusammengefügt, und über eine ange schlossene Kommunikationsverbindung hoher Bandbreite, wie ei ne OC-3 Kommunikationsverbindung, übertragen.

In einer Ausführungsform umfaßt der erste ATM-Kommunikations schalter eine Vielzahl von Registern für das Speichern von Daten, die den Verkehrspegel jeder der Kommunikationsverbin dungen aus der Vielzahl der Kommunikationsverbindungen nied riger Bandbreite, darstellen. Die CPU, die dem ersten ATM- Kommunikationsschalter zugehört, wertet die Vielzahl der Re gister aus, um eine Kommunikationsverbindung niedriger Band breite mit dem geringsten Verkehrspegel auszuwählen. Die ATM-Zellen, die zum Paket gehören, das als nächstes gesendet wer den soll, werden dann über die ausgewählte Kommunikationsver bindung niedriger Bandbreite übertragen.

In einer anderen Ausführungsform umfaßt der zweite ATM-Kommu nikationsschalter einen Ringpuffer für das Speichern und Neusynchronisieren von Paketen, die über die Vielzahl von Kommunikationsverbindungen niedriger Bandbreite übertragen werden.

In nochmals einer anderen Ausführungsform speichert die dem ersten ATM-Kommunikationsschalter zugehörige CPU eine Sit zungsnummer innerhalb jedes Pakets für das Identifizieren ei ner virtuellen Verbindung, die zwischen dem ersten ATM-Kommu nikationsschalter und dem zweiten ATM-Kommunikationsschalter für das Transportieren solcher Zellen errichtet wurde.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Ein besseres Verständnis des Verfahrens und der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung erhält man durch Betrachtung der folgenden detaillierten Beschreibung und der zugehörigen Zeichnungen.

Fig. 1 ist, wie oben beschrieben, ein Blockdiagramm eines Netzes mit asynchronem Übertragungsmodus (ATM), das zwei ATM-Schalter mit vielen T-1 Kommunikationsverbindungen niedriger Bandbreite, die zwischen diese geschaltet sind, zeigt;

Fig. 2 ist ein Blockdiagramm eines Benutzerpakets, das in eine Vielzahl von ATM-Zellen fester Größe zerlegt wurde;

Fig. 3 ist ein Blockdiagramm eines ATM-Netzes, das zwei ATM-Schal ter zeigt, die ein inverses Multiplexverfahren gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung ausführen;

Fig. 4 ist ein Blockdiagramm, das wieder die Übertragung von ATM-Zellen, die über eine ankommende Kommunikationsverbindung hoher Bandbreite empfangen werden, zu einer Vielzahl von Kom munikationsverbindungen niedriger Bandbreite gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 5 ist ein Blockdiagramm eines ATM-Netzes, das die zen tralen Verarbeitungseinheiten (CPUs) und die Segmentations- und Wiederzusammenfügungs-(SAR)-Module, die zu den ATM-Schal tern gehören, für das Durchführen des inversen Multiplexver fahrens zeigt;

Fig. 6 ist ein Blockdiagramm eines ATM-Schalters, der mit einer Vielzahl von Registern verbunden ist, um die Spur des Verkehrspegels der Vielzahl von Kommunikationsverbindungen niedriger Bandbreite zu verfolgen;

Fig. 7 ist ein Blockdiagramm eines IMA-Nachrichtenpakets mit Sitzungs- und Sequenzdaten für das Ausführen des inversen Multiplexverfahrens gemäß den Lehren der vorliegenden Erfin dung;

Fig. 8 ist ein Datendiagramm eines IMA-Nachrichtenpakets, das eine Sitzungsnummer speichert, für das Errichten einer virtuellen Verbindung zwischen einem ersten ATM-Schalter und einem zweiten ATM-Schalter;

Fig. 9 ist ein Datendiagramm eines IMA-Pakets, das eine Se quenznummer für das Transportieren einer Nutzlast gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung speichert;

Fig. 10 ist ein Signalsequenzdiagramm, das die Sequenz von Signalen zeigt, die zwischen zwei ATM-Schaltern übertragen werden, um eine virtuelle Verbindung zwischen ihnen zu syn chronisieren; und

Fig. 11 ist ein Blockdiagramm für das Darstellen eines Kreispuffers, der von einem empfangenden ATM-Schalter für das Neusynchronisieren von Benutzerpaketen verwendet wird, die über eine Vielzahl von Kommunikationsverbindungen niedriger Bandbreite empfangen werden.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 2 ist ein Blockdiagramm eines Benutzerpakets 100, das in eine Vielzahl von ATM-Zellen 110 fester Größe zerlegt wurde. Das Benutzerpaket 110, wie ein ATM-Adapation-Layers (AAL)-5-Paket, hat eine variable Nutzlastgröße. Das AALS-Pa ket 110 wird dann in eine Vielzahl von ATM-Zellen 110A-110N aufgeteilt oder aufgespalten, wie das dargestellt ist. Die vorher beschriebene ATM-Technologie basiert auf einer Zelle der Norm Dreiundfünfzig (53) Bytes oder einer Oktett-(8 Bit)-Zel le. Die ersten fünf Bytes tragen Steuerinformation und werden als "Kopf" 120 der Zelle bezeichnet. Die verbleibenden achtundvierzig (48) Bytes tragen Benutzerinformation oder Nutzdaten. Somit wird eine erforderliche Anzahl von ATM-Zel len verwendet, um die Nutzdaten aufzunehmen, die vom AAL5-Pa ket 110 gefordert werden. Die ATM-Zellen, die zum ursprüng lichen AAL5-Paket gehören, werden dann vom Ursprungsschalter zum Zielschalter übertragen. Wenn alle ATM-Zellen zum endgül tigen Zielpunkt geliefert wurden, so fügt der Empfänger die ATM-Zellen wieder zum ursprünglichen AALS-Benutzerpaket zu sammen. Die eingeschlossenen Nutzdaten werden dann verwendet, um eine Kommunikation zwischen ihnen durchzuführen.

Fig. 3 ist ein Blockdiagramm eines ATM-Netzes, das zwei ATM-Schal ter zeigt, die ein inverses Multiplexverfahren gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung durchführen. Die Idee des inversen ATM-MUX besteht darin, mehrere Übertragungsleitungen geringerer Kapazität zu verwenden, um eine Verbindung hoher Bandbreite unterzubringen. Die Software der inversen MUX dient gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung zur Handha bung des ATM-Verkehrs im AAL-Paketpegel. Zur Zeit des Verbin dungsaufbaus, wenn der Verkehrslenkungsalgorithmus oder der Systemadministrator bestimmen, daß nur Kommunikationsverbin dungen schmaler Bandbreite verfügbar sind, während die Band breite der angeforderten Verbindung größer ist als jede der verfügbaren Bandbreiten, löst der Administrator den Verbin dungsaufbau einer inversen MUX aus. Bezieht man sich auf Fig. 3, so werden drei unterschiedliche T-1 Kommunikationsverbin dungen, die jeweils eine Übertragungsrate von 1,5 Mbps auf weisen, zwischen dem ersten ATM-Schalter 20 und dem zweiten ATM-Schalter 50 verwendet, um eine angeforderte Bandbreite von 4 Mbps unterzubringen.

Es gibt mehrere Herausforderungen bei der Gestaltung einer inversen MUX. Die ATM-Hardware garantiert eine Datenintegri tät, indem sie die Sequenz der ATM-Zellen, die über eine vir tuelle Signalverbindung (VC) übertragen werden, nicht ändert. Durch die obige Garantie und die verbindungsorientierte Na tur, trägt eine ATM-Zelle keinerlei Sequenzinformation. Somit muß der Ziel-ATM-Schalter die Zellen nicht neu synchronisie ren. Wenn jedoch eine Vielzahl von ATM-Zellen, die über eine spezielle VC (wie eine OC-3) empfangen werden, aufgeteilt und über eine Vielzahl von VCs (wie beispielsweise mehrere T-1 Leitungen) übertragen wird, kann es sein, daß der empfangende Schalter die Zellen in einer falschen Reihenfolge empfängt.

Da die Zellen selber keinerlei Sequenz- oder Ordnungsnummer tragen, kann der empfangende Schalter die empfangenen Zellen nicht in einer korrekten Reihen neu synchronisieren und er kann die obige garantierte Datenintegrität nicht garantieren.

Gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung werden, wenn ATM-Zellen über eine Verbindung großer Bandbreite empfangen wer den, Zellen in zugehörige Benutzerpakete gruppiert. Die ATM-Zellen, die zu jedem Benutzerpaket gehören, werden dann über eine spezielle Verbindung niedriger Bandbreite übertragen. Beispielsweise werden ATM-Zellen 130, die das erste Benutzer paket P1 darstellen, zusammen gruppiert und dann über eine Verbindung aus der Vielzahl der T-1 Kommunikationsverbindun gen 40A übertragen. Während das erste Benutzerpaket übertra gen wird, fügt der ATM-Schalter dem Paket eine Sequenznummer hinzu. In ähnlicher Weise werden ATM-Zellen 140, die dem zweiten Benutzerpaket P2 zugehören, über andere T-1 Kommuni kationsverbindungen 40B übertragen. ATM-Zellen 150, die dem nächsten Benutzerpaket P3 zugehören, werden ebenfalls in ähn licher Weise über die letzte T-1 Kommunikationsverbindung 40C übertragen. Wenn die übertragenen ATM-Zellen durch den zwei ten ATM-Schalter empfangen wurden, werden ATM-Zellen wieder zu ihren zugehörigen Benutzerpaketen zusammengefügt. Unter Verwendung der Sequenznummer, die innerhalb jedes empfangenen Pakets gespeichert wurde, synchronisiert der zweite ATM-Schalter 40 dann die drei Benutzerpakete wieder in ihre ur sprüngliche Sequenz. Die korrekt synchronisierten Benutzerpa kete werden dann in eine passende Anzahl von ATM-Zellen 160 zerlegt und über eine abgehende OC-3 Kommunikationsverbindung hoher Bandbreite übertragen.

Fig. 4 ist ein Blockdiagramm, das weiter die Übertragung der ATM-Zellen, die von einer ankommenden Kommunikationsverbin dung hoher Bandbreite empfangen werden, über eine Vielzahl von Kommunikationsverbindungen niedriger Bandbreite gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung zeigt. AMT-Zellen, die über eine ankommende Kommunikationsverbindung 30 hoher Bandbreite, wie einer OC-3, empfangen werden, werden durch einen Assem bler 200, der dem ersten ATM-Schalter 20 zugehört, zusammen gefügt. ATM-Zellen, von denen bestimmt wurde, das sie zu ei nem speziellen Benutzerpaket, wie einem AAL5-Paket, gehören, werden dann durch einen Sender 220 über eine Verbindung der Kommunikationsverbindungen niedriger Bandbreite zum zweiten ATM-Schalter 50 übertragen. Ein Empfänger 230, der mit dem zweiten ATM-Schalter 50 verbunden ist, empfängt die übertra genen ATM-Zellen über die T-1 Leitung und gibt sie an einen Deassembler 210. Der Deassembler 210 wartet, bis alle ATM- Zellen, die zum speziellen Benutzerpaket gehören, empfangen wurden, und sendet sie dann wieder über eine abgehende OC-3 Kommunikationsverbindung 60 hoher Bandbreite.

Fig. 5 ist ein Blockdiagramm eines ATM-Netzes, das zentrale Verarbeitungseinheiten (CPUs) und Segmentations- und Wieder zusammenfügungs-(SAR)-Module, die den beiden ATM-Schaltern zugehören, für das Durchführen des softwaremäßigen inversen Multiplexverfahren zeigt. ATM-Zellen werden vom ersten ATM-Schalter, wie beispielsweise einem Samsung STARacer ATM-Schalter, über eine OC-3 Kommunikationsverbindung 30 empfan gen. Eine Verkehrslenkungstabelle (RT) 300 gibt die empfange nen ATM-Zellen dann an ein erstes Segmentations- und Wieder verbindungs-(SAR)-Modul oder einen Chip 300. Ein erstes An wendungsmodul 330, das mit dem SAR-Modul 310 verbunden ist, fügt die Zellen dann zu einem AAL5-Paket zusammen und führt eine CRC32-Prüfung durch. Wenn das zusammengefügte Paket ein "gutes" Paket ist, unterbricht das SAR-Modul 310 dann eine damit verbundene zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) 320 und stellt das zusammengefügte AALS-Paket an einen ersten be zeichneten Speicherplatz 340. Die CPU 320 fügt dann eine Se quenznummer zum plazierten Protocol-Data-User-(PDU)- oder AALS-Paket hinzu und wählt eine T1 Kommunikationsverbindung 40 aus, um das Paket zu übertragen. Während des Auswählens einer abgehenden Kommunikationsverbindung wählt die CPU eine T1-Verbindung mit der niedrigsten Verkehrsbelastung unter Verwendung eines Lastausgleichsalgorithmuses aus. Das PDU- oder AALS-Paket mit der Sequenznummer, die darin gespeichert ist, wird dann zurück zum SAR-Modul 310 übertragen. Das SAR-Modul 310 zerlegt das Benutzerpaket in eine Anzahl von ATM-Zellen und überträgt alle zerlegten ATM-Zellen, die zum spe ziellen Benutzerpaket gehören, über die ausgewählte T1-Kommu nikationsverbindung 40.

In ähnlicher Weise empfängt der Empfänger 230, der dem zwei ten ATM-Schalter 50 zugehört, die ATM-Zellen, die über eine Verbindung der T-1 Kommunikationsverbindungen 40 übertragen wurden, und gibt sie an ein zweites SAR-Modul 360 aus, das damit verbunden ist. Ein zweites Anwendungsmodul 370, das mit dem SAR-Modul 360 verbunden ist, fügt die empfangenen ATM-Zellen wieder in ein PDU- oder AAL5-Paket zusammen und pla ziert dieses an eine bezeichnete Speicherstelle 380. Ein CPU, die dem zweiten ATM-Schalter 50 zugehört, sequenziert das empfangene AAL5- oder PDU-Paket mit anderen Paketen, die über andere T-1 Kommunikationsverbindungen empfangen wurden, und überträgt sie zurück hinunter an das zweite SAR-Modul 360. Das zweite SAR-Modul 360 zerlegt dann die AALS-Pakete in eine Anzahl von ATM-Zellen und verwendet eine Verkehrslenkungsta belle 390, um die Zellen über eine abgehende OC-3-Kommunika tionsverbindung 60 in konventioneller Art zu übertragen.

Die obige Darstellung soll eine eindimensionale Verbindung darstellen. Somit wird der erste ATM-Schalter 20 als "Sender" und der zweite ATM-Schalter 50 als "Empfänger" bezeichnet. Bei einer bidirektionalen Verbindung oder Übertragung werden zwei Paare von Sendern und Empfängern in ähnlicher Weise ver wendet.

Fig. 6 ist ein Blockdiagramm eines ATM-Schalters 20, der mit einer Vielzahl von Registern 400A-400D verbunden ist, um die Spur des Verkehrspegels der Vielzahl von Kommunikationsver bindungen 40A-40D niedriger Bandbreite zu verfolgen. Regi ster, wie Speichervorrichtungen mit wahlfreiem Zugriff (RAM), 40A, 40B, 40C und 40D werden durch die zugehörige CPU 320 für das Verfolgen des aktuellen Verkehrspegels, der mit den Kom munikationsverbindungen niedriger Bandbreite 40A, 40B, 40C beziehungsweise 40D verbunden ist, aufrecht erhalten. Gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung wertet die CPU, wenn der SAR 310 die empfangenen ATM-Zellen wieder zu einem Benut zerpaket zusammenfügt und die zugehörige CPU 320 darüber in formiert, die Register 40A-40D aus, um die passende Kommuni kationsverbindung niedriger Bandbreite zu bestimmen, um das Paket zu übertragen. In einer Ausführungsform wählt die CPU eine Kommunikationsverbindung aus, die zu einem Register mit dem niedrigsten Verkehrspegelwert, der darin gespeichert ist, gehört. Dies dient zur Auswahl einer T1-Verbindung, die am wenigstens benutzt wurde. Nach der Übertragung wird das zuge hörige Register dann aktualisiert, um den aktuellen Verkehr spegelstatus der bestimmten T1-Kommunikationsverbindung dar zustellen. In einer anderen Ausführungsform kann ein anderer Algorithmus verwendet werden, um rotierend die verfügbaren Verbindungen auszuwählen, um die Zellen gleichmäßig über den verfügbaren T-1-Kommunikationsverbindungen zu verteilen.

Für das Implementieren eines in Software ausgeführten inver sen Multiplexverfahrens gemäß den Lehren der vorliegenden Er findung werden auch ein Verfahren und eine Vorrichtung für das Bestimmen der T-1-Verbindungen, die für das Aufnehmen der Bandbreite, die über die ankommende OC-3 Verbindung empfangen wird, benötigt werden, benötigt. Somit müssen die beiden ATM-Schalter bestimmen, wie viele virtuelle T1-Verbindungen (VCs) benötigt werden, um die ATM-Zellen zu unterstützen, die über die OC-3 VC empfangen wurden. Um eine ursprüngliche OC-3 VC mit einer Spitzenzellenrate (PCR) von N Mbps aufzunehmen, werden M mal T1 VCs benötigt, wobei N/M kleiner als die T1 Rate ist (N/M < T1-Rate) und N/(M-1) größer als die T1-Rate ist (N/(M-1) < T1 Rate). Als Ergebnis würde jede zugewiesene T1 mehr als fünfzig Prozent (50%) ihrer Bandbreite aufweisen, die durch die T1 VC belegt ist. Der niedrigere Wert zwischen (N/M * (1+10%)) und der T1 Rate wird dann als PCR und durch gehend haltbare Zellrate (SCR) für die ausgewählten T1 VCs zugewiesen. Kein UPC (Überwachung) ist unter den T1-Leitungen am Empfängerende implementiert.

Nach dem Zuweisen der erforderlichen Zahl von T1 VCs, werden die ankommenden ATM-Zellen gleichmäßig oder optimal über den zugewiesenen T1 Kommunikationsverbindungen unter Verwendung eines Verteilungsalgorithmuses, wie oben beschrieben, ver teilt.

Gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung gibt es zwei ver schiedene Ausführungsformen für das Errichten einer virtuel len Verbindung über eine T-1 Verbindung zwischen den beiden ATM-Schaltern und dem Ausführen einer Kommunikation zwischen ihnen. Die erste Ausführungsform verwendet dasselbe Nachrich tenformat für das Errichten einer virtuellen Verbindung und für das Transportieren der Daten zwischen den beiden ATM-Schaltern. Die zweite Ausführungsform verwendet ein erstes Nachrichtenformat für das Errichten einer virtuellen Verbin dung und ein zweites Nachrichtenformat für das Transportieren von Daten zwischen ihnen.

Es wird nun Bezug genommen auf Fig. 7, in der ein Blockdia gramm eines formatierten IMA-Nachrichtenpaket (erstes Format) gemäß der ersten Ausführungsform, wie oben erwähnt, darge stellt ist. Während des Errichtens einer virtuellen Verbin dung zwischen den beiden ATM-Schaltern und dem Übertragen der ATM-Zellen über die errichtete VC, müssen sowohl Steuerdaten als auch Datennachrichten über dieselbe T1 VC transportiert werden. Da ein Paar eines Senders und Empfängers eine erste Kommunikation in einer Richtung aufnehmen kann, wird ein Rückkanal benötigt, um die Steuernachricht vom Empfänger schalter zum Senderschalter zu befördern. Bezieht man sich auf Fig. 7, so wird die IMA-Nachricht in zwei Abschnitte auf geteilt: eine IMA-Nachrichtenkopf 460 und die Benutzernutzda ten 470. Der Nachrichtenkopf 460 ist sechzehn (16) Oktette lang und schließt einen Protokolldiskriminator 480, einen Nachrichtentyp 490, eine Sitzungsnummer 500 und eine Sequenz nummer 510 ein. Der Protokolldiskriminator 480 ist eine 32-Bit Ganzzahl ohne Vorzeichen (UINT). für die vorliegende Er findung kann der Wert von Eins (0×00000001) verwendet werden, um anzuzeigen, daß die Kommunikation unter Verwendung der er sten Ausführungsform ausgeführt wird. Der Nachrichtentyp 490 ist auch eine 32-Bit UINT (was vorteilhaft für eine RISC-Ma schine ist) und zeigt den Typ der Nachricht, die zwischen ei nem ersten Schalter und einem zweiten Schalter übertragen wird, an. Die folgenden Werte sind als Nachrichtentypen vor definiert:
0×00000000 Reserviert;
0×00000001 Daten;
0×00000002 Neustart;
0×00000003 Neustart-Bestätigung (Neustart-Ack);
0×00000004 - 0×FFFFFFFF Reserviert.

Die Sitzungsnummer 500 ist auch eine 32 Bit UINT und stellt die Sitzungsnummer da, die der errichteten VC zugewiesen wurde. Die Sequenznummer 510 ist eine 32-Bit UINT, die die Paketsequenz oder eine Reihenfolgennummer darstellt. Die Se quenznummer 510 existiert nur innerhalb von Datennachrichten. Die Länge der Information wird im Nachrichtenkopf nicht benö tigt, da das SAR-Modul das Benutzerpaket korrekt in die er forderliche Zahl von ATM-Zellen zerlegt. Das SAR-Modul führt weiter eine CRC-32 Prüfung durch, so daß in dieser Schicht keine Bitfehlerprüfung benötigt wird.

Da die meisten RISC CPUs eine Cache-Leitung mit 16 Bytes ha ben, so hat eine Nachrichtenkopfgröße von sechzehn (16) Bytes eine positive Auswirkung auf die Leistung. Somit gestattet ein einziger Speicherzugriff das Lesen des gesamten Nachrich tenkopfes (16 Bytes) in den CPU-Cache ohne ein Lesen des Nachrichtenkörpers (Nutzdaten). Tatsächlich werden die Benut zerdaten oder die Nutzdaten von den Schaltern nicht berührt oder verarbeitet, und so erfordert das in Software ausge führte inverse Multiplexverfahren nur einen kleinen Teil der CPU-Zeit.

Die Neustart, Neustart-Ack-Nachrichten und die zugehörige Sitzungsnummer werden verwendet, um eine Kommunikationsver bindung zwischen dem Sender und dem Empfänger zu verwalten. Bevor irgend ein Benutzerdatenpaket übertragen werden kann, muß eine Sitzung zwischen ihnen errichtet werden. Beispiels weise muß der Sender eine Neustart-Nachricht mit einer spezi ellen Sitzungsnummer senden. Der Empfänger nimmt dann die Sitzungsnummer, die durch den Sender geliefert wird, nach dem Empfangen der Neustart-Nachricht und antwortet mit einer Neu start-Ack-Nachricht. Wenn der Sender die Neustart-Ack-Nach richt empfangen hat, wurde eine Sitzung errichtet und es kön nen Datenpakete zwischen ihnen ausgetauscht werden. Der erste Schalter überträgt dann die Daten, indem er den Nachrichten typ auf 0×00000001 (Daten) setzt, und speichert die Nutzdaten in einen Nutzdatenabschnitt 470 der Nachricht (Datenteil).

Jede Nachricht wird also mit einer Paketsequenznummer und der zugehörigen Sitzungsnummer beziffert.

Eine Sitzung kann so lange dauern, wie das beide Parteien wollen. Eine Neustart-Nachricht, die von einer Partei gesen det wird, wird die aktuelle Sitzung beenden und eine neue Sitzung errichten. Beispielsweise kann ein Neustart auftre ten, wenn der Empfänger einige Pakete erkennt, die stark aus der Reihenfolge abweichen, oder eine große Zahl von AAL5-Pa keten findet, die die CRC-Prüfungen nicht bestehen. Wenn so mit der Empfänger eine Neustart-Nachricht sendet, gibt der Empfänger auf und versucht eine neue Sitzung zu errichten. Wenn alle ATM-Zellen, die zu einem speziellen Benutzerpaket gehören, übertragen wurden, so initiiert der erste ATM-Schal ter einen Neustart, um eine neue VC zu errichten.

VERFAHREN FÜR DEN SENDER IM ERSTEN FORMAT

Der Sender unterhält die folgenden Variablen und Zeitgeber, um den Status der Sitzung und der Verbindung aufrecht zu hal ten:

T_Seq_N: speichert die Sequenznummer der nächsten zu sendenden Datennachricht;
T_Session_N: die aktuelle Sitzungsnummer;
T_Ses_Init_Timer: ein Zeitgeber, der gesetzt wird, nach dem ein Neustartsignal gesendet wurde; und
M_Session_N: die Sitzungsnummer, die von einer Neustart oder Neustart-Ack-Nachricht vom Empfänger empfangen wurde.

Der Sender umfaßt die folgenden Zustände, um die Sitzung und die Verbindung aufrecht zu halten:
Idle: Der Sender wird gerade geschaffen und initiali siert;
Session Initiated: Ein Neustartsignal wird gesendet, aber die entsprechende Neustart-Ack wurde noch nicht empfan gen; und
In Session: Eine Sitzung wurde errichtet. AAL5-Pakete des Endbenutzers können übertragen werden.

Der anfängliche Zustand eines Senders nach dem Aufbau eines softwaremäßigen inversen MUX-Verfahrens wird auf "idle" ge setzt. Ein Zustandsübergang wird durch ein "Ereignis" durch geführt. Die meisten Ereignisse werden durch irgendwelche an kommende Nachrichten ausgelöst und gestatten es, daß ein er ster Zustand in einen zweiten Zustand übergeht. Die folgende Tabelle zeigt die Zustandsmaschine für den Sender. Aus Grün den der Vereinfachung wird in jedem Zustand jedes empfangene Ereignis, das nicht in der Tabelle aufgelistet ist, als un gültig angesehen und verworfen. Der Zustand wird nicht geän dert.

TABELLE 1

VERFAHREN FÜR DEN EMPFANGER IM ERSTEN FORMAT

Der Empfängerschalter unterhält die folgenden Variablen, um seinen Status und die Verbindung aufrecht zu halten:
R_Seq_N: speichert die Sequenznummer der nächsten zu er wartenden Datennachricht;
M_Seq_N: das ist die Sequenznummer der empfangenen Da tennachricht;
R_Session_N: die aktuelle Sitzungsnummer;
R_Ses_Init_Timer: ein Zeitgeber, der gesetzt wird, nach dem ein Neustartsignal gesendet wurde; und
M_Session_N: die Sitzungsnummer, die von einer Nachricht vom Empfänger empfangen wurde.

Der Empfänger umfaßt die folgenden Zustände, um seinen Status aufrecht zu halten:
Idle: Der Empfänger wird gerade geschaffen und initiali siert;
Session Initiated: Ein Neustartsignal wird gesendet, aber die entsprechende Neustart-Ack wurde noch nicht empfan gen; und
In Session: Eine Sitzung wurde errichtet. AAL5-Pakete des Endbenutzers können empfangen werden.

Die folgende Tabelle zeigt die Zustandsmaschine für den Emp fänger:

TABELLE 2

Als eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können andere Nachrichtenformate für das Errichten einer vir tuellen Verbindung zwischen den beiden ATM-Schaltern und für das Transportieren der Nutzdaten zwischen ihnen, verwendet werden. Wie oben beschrieben wurde, unterscheidet sich die zweite Ausführungsform von der ersten Ausführungsform in den folgenden Punkten: (1) sie verwendet einen außerhalb des Ban des liegenden Steuerkanal für das Übertragen von Steuerdaten; (2) sie verwendet eine sich von der Datenübertragungsphase unterscheidende Synchronisationsphase; und (3) sie verwendet eine Kodeaufspaltungstechnologie, die verschiedene Nachrich tenhandhabungsvorrichtungen für unterschiedliche Phasen ver wendet. Somit wird ein zugewiesener bidirektionaler Kanal zwischen einem Sender und einem Empfänger verwendet, um die Steuernachricht zu befördern. Somit befindet sich die Steue rung "außerhalb des Bandes". Die einseitig gerichtete virtu elle T1-Verbindung überträgt nur Datennachrichten. Auf diese Weise enthält eine Datennachricht nur die Sequenznummer der Nachricht und die Benutzer-Nutzdaten. Somit wird die Echt zeitleistung verbessert.

Es wird nun Bezug genommen auf Fig. 8, die eine formatierte Steuernachricht (zweites Format) gemäß der zweiten Ausfüh rungsform zeigt. Die Steuernachricht 550 wird für das Errich ten einer virtuellen Verbindung zwischen zwei ATM-Schaltern verwendet, und umfaßt einen Protokolldiskriminator 560, einen Nachrichtentyp 570, eine Sitzungsnummer 580 und einen Pad 590. Der Protokolldiskriminator 560 für das Unterscheiden des Nachrichtenformats vom Nachrichtenformat, das in Fig. 7 be schrieben wurde, ist auch eine 32 Bit UINT und ihr wird der Wert 0×00000002 zugewiesen. Der Nachrichtentyp 570 ist eben falls eine 32-Bit UINT und wird mit den folgenden Werten de finiert:
0×00000000 - 0×00000001: reserviert;
0×00000002: Neustart;
0×00000003: reserviert;
0×00000004: Neustart Anforderung;
0×00000005: Neustart vollständig;
0×00000006: Kanal gespült (flushed); und
0×00000007 - 0×FFFFFFFF: reserviert.

Die Sitzungsnummer 580 ist eine 32-Bit UINT und stellt die Sitzungsnummer dar, die der errichteten virtuellen Verbindung zugewiesen wurde. Da dies eine Steuernachricht ist, so wird der Pad 590 durch den Sender insgesamt auf Null (0) gesetzt, und wird vom Empfänger ignoriert.

Es wird nun Bezug genommen auf Fig. 9, die eine Datennach richt zeigt, die gemäß der zweiten Ausführungsform der vor liegenden Erfindung formatiert wurde. Die Datennachricht 600 wird verwendet, um die Nutzdaten zu übertragen, nachdem eine virtuelle Sitzung unter Verwendung der oben beschriebenen Steuernachrichten errichtet wurde. Die Datennachricht 600 um faßt eine Paketsequenznummer 610, ein Pad 620 und Nutzdaten 630. Die Paketsequenznummer 610 ist eine 32-Bit UINT und stellt die Sequenznummer der transportierten Nutzdaten in ähnlicher Weise dar, wie das in Fig. 7 beschrieben wurde. Der Pad 620 wird mit Nullen initialisiert und vom Empfänger igno riert. Die Nutzdaten 630 sind die AAL5-Paketdaten, die vom Quellenendbenutzer gesendet werden, und existieren nur inner halb der Datennachricht 550.

VERFAHREN FÜR DEN SENDER IM ZWEITEN FORMAT

Der Sender unterhält die folgenden Variablen und Zeitgeber, um die in Software ausgeführte inverse MUX-Verfahren gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung auszuführen:
T_Seq_N: speichert die Sequenznummer der nächsten zu sendenden Datennachricht;
T_Session_N: die aktuelle Sitzungsnummer;
M_Session_N: die Sitzungsnummer, die von einer Neustart oder Kanal-Spülungs-Nachricht vom Empfänger empfangen wurde.
T_Ses_Init_Timer: ein Zeitgeber, der gesetzt wird nach dem ein Neustartsignal gesendet wurde; und
T_Flush_Timer: ein Zeitgeber, der gesetzt wird, nachdem der Sender FD-Nachrichten sendet, um die T1 VCs zu spülen.

Der Sender hält die folgenden Zustände aufrecht:
Idle: Der Sender wird gerade geschaffen und initiali siert;
Session Initiated: Ein Neustartsignal wird gesendet, aber die entsprechende Neustart-Ack wurde noch nicht empfan gen;
Flush: eine Neustart-Nachricht wurde empfangen und der Sender hat schon die FD-Nachricht gesendet, um den T1 VC zu spülen. Er wartet nun auf die Kanal-Spülungs-Nachricht vom Empfänger; und
In Session: Eine Sitzung wurde errichtet. AAL5-Pakete des Endbenutzers können übertragen werden.

In ähnlicher Weise, wie das in Fig. 7 beschrieben wurde, ist der Anfangszustand eines Senders, nachdem das inverse MUX-Ver fahren aufgebaut wird, "idle". Ein Zustandsübergang wird durch ein Ereignis ausgelöst, wobei es sich hierbei gewöhnli cherweise um eine ankommende Nachricht handelt. Die folgende Tabelle stellt die Zustandsmaschine für den Sender dar:

TABELLE 3

VERFAHREN FÜR DEN EMPFANGER IM ZWEITEN FORMAT

Der Empfänger unterhält die folgenden Variablen für die zwei te Ausführungsform der vorliegenden Erfindung:
R_Seq_N: speichert die Sequenznummer der nächsten zu er wartenden Datennachricht;
M_Seq_N: ist die Sequenznummer der empfangenen Daten nachricht;
R_Session_N: die aktuelle Sitzungsnummer;
R_Ses_Init_Timer: ein Zeitgeber, der gesetzt wird, nach dem ein Neustartsignal gesendet wurde;
M_Session_N: die Sitzungsnummer, die von einer Neustart- Anforderungsnachricht oder einer Neustart-Beendigungsnach richt vom Sender empfangen wurde;
Flush_Count (1 bis n): wobei N die Zahl der T1 VCs ist, die der Empfänger überwacht, ein Zähler, der die FD-Nachrich ten zählt, die für eine T1 VC während des Flush-Zustandes empfangen werden; und
Data_Received (1 bis n): wobei n die Zahl der T1 VCs ist, die der Empfänger überwacht, ein Boolsche Variable, die anzeigt, ob der T1 VC ein wirkliche Datennachricht im Sit zungs-Bereit-Zustand empfangen hat.

Der Empfänger verwendet ferner die folgenden Zustände:
Idle: Der Empfänger wird gerade geschaffen und initia lisiert
Flush: eine Neustart-Nachricht wird gesendet und der Empfänger wartet darauf, daß alle T1 VCs gespült werden;
Session Ready: eine Sitzung wurde errichtet. AAL5-Pakete des Endbenutzers können empfangen werden.
In Session: Jede T1 VC empfängt eine Datennachricht.

Dies impliziert, daß alle FD-Nachrichten entweder am Empfän ger angekommen sind, oder während der Übertragung verloren gegangen sind. Der Empfänger kann auf die normale Handha bungsvorrichtung umschalten.

Die folgende Tabelle stellt die Zustandsmaschine für den Emp fänger dar:

TABELLE 4

Fig. 10 ist ein Signalsequenzdiagramm, das die Sequenz von Signalen zeigt, die zwischen dem Sender und dem Empfänger übertragen werden, um eine virtuelle Verbindung zwischen ih nen zu synchronisieren. Der Sender (Tx, der erste ATM-Schal ter) 220 sendet eine Neustart-Anforderungsnachricht 700 über den Steuerkanal, um einen Neustart zu initiieren und um eine virtuelle Verbindung zwischen dem Empfänger (Rx, der zweite ATM-Schalter) 230 zu errichten. Der Empfänger 230 antwortet dann mit einer Neustart-Nachricht 710. Nach dem Empfangen der Neustart-Nachricht 710 versucht der Sender 220 alle der hän genden ATM-Zellen, die sich innerhalb des ausgewählten VC be finden, durch das Senden einer Anzahl von speziellen Daten nachrichten, die FD-Nachrichten genannt werden, deren Se quenznummer 0×FDFDFDFD ist und deren Nutzdatenteil leer ist, zu spülen. Als Beispiel sendet der Sender 220 drei (3) FD-Nach richten 720 auf der T1 VC und initiiert einen Spülungs zeitgeber (T_Flush_Timer).

Der Empfänger 230 bestimmt, nach Empfangen von mindestens zwei aufeinanderfolgenden FD-Datennachrichten 720, daß der VC gespült wurde und fertig ist, und antwortet mit einer Kanal- Spülungs-Nachricht 730 an den Sender 220. Der Sender 220 emp fängt danach die Kanal-Spülungs-Nachricht 730, setzt den Spü lungs-Zeitgeber zurück und sendet eine Neustart-Beendigungs- Nachricht 740 an den Empfänger 230. Der Sender betrachtet nun die Synchronisation als beendet und ist bereit, Datennach richten zu übertragen.

Ein Problem für den Empfänger besteht darin, die Sequenz der AAL5-Pakete wieder zu finden, nachdem sie einmal von einer Vielzahl von VCs in ungeordneter Reihenfolge empfangen wur den. Die Natur der ATM-Übertragung besteht darin, daß es ihr erlaubt ist, ein AAL5-Paket zu verlieren, aber daß es ihr nicht erlaubt ist, die Pakete in ungeordneter Reihenfolge zu empfangen. Somit muß der Empfänger erkennen, wenn ein Paket verloren wurde oder ein Bit zu spät geliefert wurde, und muß die empfangenen Pakete korrekt neu synchronisieren.

Gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung ist Fig. 11 ein Blockdiagramm, das einen Ringpuffer zeigt, der von einem emp fangenden ATM-Schalter verwendet wird für die Neusynchroni sierung der Benutzerpakete, die über eine Vielzahl von Kommu nikationsverbindungen niedriger Bandbreite empfangen wurden.

Eine Speichervorrichtung, die als Speicherpuffer 900 bekannt ist, wird von der CPU und dem SAR-Modul, das dem empfangenden ATM-Schalter zugehört, geteilt. Der Speicherpuffer 900 spei chert die IMA-Nachrichten, die über eine Vielzahl von Kommu nikationsverbindungen niedriger Bandbreite vom sendenden ATM-Schal ter empfangen werden. Betrachtet man wiederum Fig. 7, so besteht eine IMA-Nachricht aus sechzehn (16) Byte eines IMA-Nach richtenkopfes und einer variablen Größe von Benutzer-Nutz daten. In Fig. 11 ist jede Aufzeichnung 910 groß genug, um die empfangene IMA-Nachricht zu speichern. Somit speichert der erste Teil 920 die empfangenen IMA-Nachrichtenkopfdaten und der zweite Teil 930 speichert die empfangenen Benutzer-Nutz daten.

Der empfangende ATM-Schalter hält eine kreisförmige Warte schlange von Zeigern 800 aufrecht, um den Status der empfan genen Nachrichten zu verfolgen. Aus Gründen der Beschreibung wird die Markierung CQ verwendet, um die kreisförmige Warte schlange darzustellen, und CQ(I) um ein spezielles Element der kreisförmigen Warteschlange darzustellen. Ein Element von CQ ist entweder ein NIL (initialisierter Wert, der auf keinen speziellen Datensatz innerhalb des Nachrichtenpuffers 900 weist) oder ein Zeigerwert, der auf den beginnenden Teil des Benutzer-Nutzdaten-Teiles 930 eines speziellen Datensatzes 910 innerhalb des Nachrichtenpuffers 900 weist. Auf den Kopf der kreisförmigen Warteschlange wird durch eine Datenstruktur gezeigt, die zwei Komponenten umfaßt: die Head.N Variablen komponente, die den aktuellen Wert von R_Seq_N (Sequenznummer der nächsten zu erwartenden Datennachricht) und die Head.H Variablenkomponente, die den Index zum Kopfelement der kreis förmigen Warteschlange 800 speichert. Die folgenden zusätzli chen Variablen werden weiterhin durch die kreisförmige Warte schlange verwendet:
LQ: Größe der kreisförmigen Warteschlange;
M_P: Zeiger, der zur gerade empfangenen IMA-Nachricht zeigt. Er wird vom SAR an die CPU gegeben;
User-Payload_P: Zeiger, der auf den Benutzer-Nutzdaten- Teil der IMA-Nachricht zeigt, auf die durch M_P gezeigt wird;
Severely_Out_Of_Order_Count: der Zähler, der die Zahl des Auftretens zählt, wenn ein Nachricht früher empfangen wird, als sie die kreisförmige Warteschlange handhaben kann; und
D: ein ganzzahliger Wert, der die Entfernung zwischen der tatsächlich empfangenen IMA-Nachricht und der Nachricht, die der Empfänger erwartet, darstellt.

Mit den folgenden Variablen funktionieren die kreisförmige Warteschlange 800 und der Nachrichtenpuffer 900 in der fol genden Art. Wenn eine Datennachricht durch das SAR-Modul, das dem empfangenden ATM-Schalter zugehört, zusammengefügt wird, unterbricht das SAR-Modul die CPU und gibt den M_P Zeiger, der auf die gerade empfangene IMA-Nachricht zeigt, an die CPU. Die CPU wertet den empfangenen Nachrichtentyp, der in nerhalb der empfangenen Nachricht gespeichert ist, aus, und bestimmt, daß die Nachricht eine Datennachricht ist. Der User_Payload_P Zeigerwert wird dann berechnet, indem sechzehn (16) Bytes zum M_P Zeigerwert addiert werden. Der User_Payload_P Zeiger zeigt nun auf den Nutzdaten-Teil der empfangenen Nachricht. Die kreisförmige Warteschlange be stimmt dann, ob sich die empfangene Nachricht außerhalb der Sequenz befindet und ob eine Neusynchronisierung notwendig ist. Wenn die Nachricht zu früh oder zu spät empfangen wird und nicht mit der aktuellen Speicherkapazität, die mit dem Nachrichtenpuffer 900 und der kreisförmigen Warteschlange 800 verbunden ist, gehandhabt werden kann, so wird diese spezi elle Nachricht verworfen. Wenn beispielsweise der Nachrich tenpuffer 900 genug Speicherplatz hat, um dreißig (30) Nach richt zu behandeln, und nach dem Empfangen der ersten Nach richt die einunddreißigste Nachricht empfangen wird, bevor irgendwelche andere Nachrichten dazwischen empfangen werden, so kann die einunddreißigste Nachricht durch die kreisförmige Warteschlange nicht aufgenommen werden und wird verworfen. Der Algorithmus für die Neusynchronisierung wird unter Ver wendung der folgenden Pseudosprachbeschreibungen beschrieben:

Obwohl eine bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens und der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung in den begleitenden Zeichnungen dargestellt und in der vorangehenden detaillier ten Beschreibung beschrieben wurden, ist es verständlich, daß die Erfindung nicht auf die beschriebene Ausführungsform be schränkt ist, sondern daß viele neue Anordnungen, Modifika tionen und Ersetzungen vorgenommen werden könne, ohne von der Idee der Erfindung abzuweichen, wie sie in den folgenden An sprüchen beschrieben und definiert ist.

Claims

1. Kommunikationsnetz mit asynchronem Übertragungsmodus (ATM) umfassend:
eine erste Kommunikationsverbindung;
eine Vielzahl von zweiten Kommunikationsverbindungen;
einen ersten ATM-Schalter, der mit der ersten Kommunika tionsverbindung verbunden ist, für das Empfangen eines Stro mes von ATM-Zellen;
ein erstes Anwendungsmodul, das dem ersten ATM-Schalter zugehört, für das Zerlegen des Stromes von ATM-Zellen in eine Vielzahl von Unterströmen und Übertragen dieser Vielzahl von Unterströmen über diese Vielzahl von zweiten Kommunikations verbindungen;
einen zweiten ATM-Schalter, der mit dieser Vielzahl von zweiten Kommunikationsverbindungen verbunden ist, für das Empfangen dieser Vielzahl von Unterströmen; und
ein zweites Anwendungsmodul, das dem zweiten ATM-Schal ter zugehört, für das erneute Zusammenfügen dieser Vielzahl von Unterströmen in den Strom von ATM-Zellen.

2. ATM-Kommunikationsnetz nach Anspruch 1, wobei der erste ATM-Schalter ferner ein erstes Segmentations- und Neuzusam menfügungs-(SAR)-Modul umfaßt, für das zusammenfügen speziel ler Zellen der empfangenen ATM-Zellen zu einem Benutzerpaket.

3. ATM-Kommunikationsnetz nach Anspruch 2, wobei der erste ATM-Schalter ferner eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) für das Empfangen des Benutzerpakets, das durch das erste SAR-Modul zusammengefügt wurde, das Hinzufügen von Steuerda ten zu dem zusammengefügten Benutzerpaket, um ein modifizier tes Benutzerpaket zu erzeugen, und das erste SAR-Modul anzu weisen, das modifizierte Benutzerpaket über eine spezielle Verbindung aus der Vielzahl der zweiten Kommunikationsverbin dungen zu übertragen, umfaßt.

4. ATM-Kommunikationsnetz nach Anspruch 3, wobei diese Steu erdaten eine Sequenznummer umfassen, die die Reihenfolge des modifizierten Benutzerpakets im Verhältnis zum Rest der Be nutzerpakete innerhalb des Stromes von ATM-Zellen identifi ziert.

5. ATM-Kommunikationsnetz nach Anspruch 3, wobei diese Steu erdaten eine Sitzungsnummer umfassen, die eine virtuelle Ver bindung zwischen dem ersten ATM-Schalter und dem zweiten ATM-Schal ter identifiziert.

6. ATM-Kommunikationsnetz nach Anspruch 3, wobei die CPU eine Vielzahl von modifizierten Benutzerpaketen mit einem speziel len Datenwert überträgt, um eine Kommunikationsverbindung zwischen dem ersten ATM-Schalter und dem zweiten ATM-Schalter zu synchronisieren.

7. ATM-Kommunikationsnetz nach Anspruch 3, wobei das erste- SAR-Modul das modifizierte Benutzerpaket in eine Vielzahl von ATM-Zellen segmentiert und diese Vielzahl von ATM-Zellen über die spezielle Verbindung aus der Vielzahl der zweiten Kommu nikationsverbindungen überträgt.

8. ATM-Kommunikationsnetz nach Anspruch 7, wobei der zweite ATM-Schalter ferner folgendes umfaßt:
eine Vielzahl von Speicherregistern;
einen kreisförmigen Puffer, der eine Vielzahl von Spei cheradressen speichern kann, wobei jede der Speicheradressen auf ein spezielles Register aus der Vielzahl der Speicherre gister zeigt; und
ein zweites SAR-Modul für das erneute Zusammenfügen der Vielzahl von ATM-Zellen, die über die eine spezielle Verbin dung aus der Vielzahl der zweiten Kommunikationsverbindungen empfangen wurde, in das modifizierte Benutzerpaket und das Speichern des modifizierten Benutzerpakets innerhalb eines Registers aus der Vielzahl der Speicherregister.

9. ATM-Kommunikationsnetz nach Anspruch 3, wobei die CPU fer ner eine Vielzahl von Registern umfaßt, wobei jedes der Regi ster Daten speichert, die den Verkehrspegel darstellen, der zu einer speziellen Verbindung aus der Vielzahl der zweiten Kommunikationsverbindungen gehört.

10. ATM-Kommunikationsnetz nach Anspruch 9, wobei die CPU durch Auswerten der Vielzahl der Register eine spezielle Ver bindung aus der Vielzahl der zweiten Kommunikationsverbindun gen auswählt, um das modifizierte Paket zu übertragen.

11. ATM-Kommunikationsnetz nach Anspruch 2, wobei der erste ATM-Schalter ferner eine Verkehrslenkungstabelle (RT) für das Weitergeben des Stroms von empfangenen ATM-Zellen an das er ste SAR-Modul umfaßt.

12. Asynchroner-Übertragungsmodus-(ATM)-Kommunikationsschal ter, der mit einer ersten Kommunikationsverbindung, für das Empfangen einer Vielzahl von ATM-Zellen, und mit einer Viel zahl von zweiten Kommunikationsverbindungen für das Übertra gen der Vielzahl von ATM-Zellen verbunden ist, wobei der ATM-Kommu nikationsschalter folgendes umfaßt:
eine Schaltkomponente für das Empfangen der Vielzahl von ATM-Zellen über die erste Kommunikationsverbindung;
ein Segmentations- und Wiederzusammenfügungs-(SAR)-Modul für das Zusammenfügen dieser Vielzahl von ATM-Zellen zu einer Vielzahl von Benutzerpaketen;
eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) für das Verbin den jedes Paketes aus der Vielzahl von Benutzerpaketen mit einer speziellen Verbindung aus der Vielzahl der zweiten Kommunikationsverbindungen; und
wobei das SAR-Modul ferner jedes Paket aus der Vielzahl der Benutzerpakete in zugehörige ATM-Zellen segmentiert und die zugehörigen ATM-Zellen über die zugehörige spezielle Ver bindung aus der Vielzahl der zweiten Kommunikationsverbindun gen überträgt.

13. ATM-Kommunikationsschalter nach Anspruch 12, wobei die CPU mit einer Vielzahl von Registern verbunden ist, wobei je des Register aus der Vielzahl der Register Daten speichert, die den Verkehrspegel darstellen, der einer speziellen Ver bindung aus der Vielzahl der zweiten Kommunikationsverbindun gen zugehört.

14. ATM-Kommunikationsschalter nach Anspruch 12, wobei die CPU Steuerdaten zu jedem Paket aus der Vielzahl der Benutzer pakete hinzufügt, wobei die Steuerdaten innerhalb jedes Be nutzerpaketes die Position dieses Benutzerpakets innerhalb des Restes der Vielzahl von Benutzerpaketen darstellt.

15. ATM-Kommunikationsschalter nach Anspruch 12, wobei er weiter mit einem Empfänger-ATM-Kommunikationsschalter verbun den ist, und wobei die CPU eine Steuernachricht über eine spezielle Verbindung aus der Vielzahl von zweiten Kommunika tionsverbindungen überträgt, um eine virtuelle Verbindung mit dem Empfänger-ATM-Kommunikationsschalter zu initiieren.

16. Asynchroner-Übertragungsmodus-(ATM)-Kommunikationsschal ter, der mit einer Vielzahl von ersten Kommunikationsverbin dungen verbunden ist, für das Empfangen einer Vielzahl von ATM-Zellen und mit einer zweiten Kommunikationsverbindung für das Übertragen dieser Vielzahl von ATM-Zellen, wobei der ATM-Kommuni kationsschalter folgendes umfaßt:
eine Schaltkomponente für das Empfangen der Vielzahl von ATM-Zellen über die Vielzahl der ersten Kommunikationsverbin dungen;
ein Segmentations- und Wiederzusammenfügungs-(SAR)-Modul für das Zusammenfügen der Vielzahl von ATM-Zellen zu einer Vielzahl von Benutzerpaketen;
eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU), die dem SAR-Mo dul zugehört, für das Synchronisieren der empfangenen Viel zahl von Benutzerpaketen; und
wobei das SAR-Modul weiter jedes Paket aus der Vielzahl der Benutzerpakete in zugehörige ATM-Zellen segmentiert und diese zugehörigen ATM-Zellen über die zweite Kommunikations verbindung in sequentieller Art überträgt.

17. ATM-Kommunikationsschalter nach Anspruch 16, wobei die Vielzahl der Benutzerpakete ein Paket der ATM-Adaptations-Schicht 5 (AAL5) umfaßt.

18. ATM-Kommunikationsschalter nach Anspruch 16, wobei die CPU ferner einen kreisförmigen Puffer für das Speichern und Synchronisieren der Vielzahl von Benutzerpaketen, die durch das SAR-Modul zusammengefügt wurden, umfaßt.

19. ATM-Kommunikationsschalter nach Anspruch 16, wobei jedes Paket aus der Vielzahl der Benutzerpakete Steuerdaten für das Synchronisieren des Benutzerpakets mit dem Rest der Pakete aus der Vielzahl der Benutzerpakete einschließt, wobei die CPU die Steuerdaten, die innerhalb jedes Paketes der Benut zerpakete, die vom SAR-Modul zusammengefügt wurden, gespei chert sind, entfernt.

20. ATM-Kommunikationsschalter nach Anspruch 19, wobei die Steuerdaten eine Sequenznummer für das Synchronisieren jedes Paketes der Benutzerpakete mit dem Rest der Pakete aus der Vielzahl der Benutzerpakete umfassen.

21. Verfahren für das Lenken eines Stromes von Zellen des asynchronen Übertragungsmoduses (ATM), die über eine Kommuni kationsverbindung hoher Bandbreite empfangen wurden, über ei ne Vielzahl von Kommunikationsverbindungen niedriger Band breite, wobei das Verfahren folgende Schritte umfaßt:
Empfangen eines Stromes von ATM-Zellen über die Kommuni kationsverbindungen hoher Bandbreite;
Zusammenfügen des Stromes von ATM-Zellen zu einer Viel zahl von Benutzerpaketen, wobei jedes der Benutzerpakete eine oder mehrere Zellen der empfangenen ATM-Zellen umfaßt;
Hinzufügen von Steuerdaten zu jedem Paket aus der Viel zahl von Benutzerpaketen, um eine Vielzahl von modifizierten Benutzerpaketen zu erzeugen, wobei die Steuerdaten die Posi tion jedes Benutzerpaketes bezüglich des Restes der Pakete aus der Vielzahl der Benutzerpakete darstellt;
Zerlegen jedes Pakets aus der Vielzahl der modifizierten Benutzerpakete in einen zugehörigen Strom von ATM-Zellen; und
Lenken des zugehörigen Stromes von ATM-Zellen über die Vielzahl von Kommunikationsverbindungen hoher Bandbreite.

22. Verfahren nach Anspruch 21, wobei die Schritte des Zusam menfügens und des Zerlegens durch ein Segmentations- und Wie derzusammenfügungs-(SAR)-Modul, das einem ATM-Verbindungs schalter, der mit der Kommunikationsverbindung hoher Band breite und mit der Vielzahl von Kommunikationsverbindunge niedriger Bandbreite verbunden ist, zugehört, durchgeführt wird.

23. Verfahren nach Anspruch 21, wobei der Schritt des Hinzu fügens der Steuerdaten zu jedem Paket aus der Vielzahl der Benutzerpakete den Schritt des Hinzufügens einer Sequenznum mer, die jedem der Benutzerpakete zugehört, umfaßt.

24. Verfahren nach Anspruch 21, wobei der Schritt des Lenkens des zugehörigen Stromes von ATM-Zellen über die Vielzahl von Kommunikationsverbindungen hoher Bandbreite weiter den Schritt des Lenkens aller ATM-Zellen, die zu einem speziellen modifizierten Benutzerpaket gehören, über eine spezielle Ver bindung aus der Vielzahl der Kommunikationsverbindungen hoher Bandbreite umfaßt.