DE69527428T2 - Verfahren und ausrüstung zur bevorrechtigung von verkehr in einem atm-netz - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des beigefügten Patentanspruchs 1 und einer Ausrüstung gemäß dem Oberbegriff des beigefügten Patentanspruchs 5 zur Bevorrechtigung (Priotisierung) von Verkehr in einem ATM-Netzwerk.
• ATM (Asynchrones Übertragungsmodell, Asynchronous Transfer Model) ist eine neue verbindungsorientierte paketvermittelte Technik, die die internationale Telekommunikationsstandartisierungsorganisation ITU-T als Ziellösung eines digitalen Breitbandnetzwerks mit integrierten Diensten (B-ISDN) ausgewählt hat. Die Probleme herkömmlicher Paketnetzwerke wurden in dem ATM- Netzwerk durch den Start der Verwendung kurzer Pakete mit einer Standardlänge (53 Byte) beseitigt, die als Zellen (cells) bekannt sind.
• Fig. 1a zeigt die Struktur einer Zelle, die in einem ATM-Netzwerk zu senden ist. Jede in dem Netzwerk gesendete Zelle enthält einen Nutzteil von 48 Byte und einen Header (Kopf) von 5 Byte Länge, jedoch hängt die genauere Struktur des Headers (die Inhalte des Headers) davon ab, welcher Teil des ATM-Netzwerks gegenwärtig verwendet wird. Die ATM-Netzwerkarchitektur weist eine Gruppe von Schnittstellen (Interfaces) auf, die exakt in dem Standard spezifiziert sind, und die in einer ATM- Zelle verwendete Headerstruktur hängt von der fraglichen Schnittstelle (das heißt, dem Teil des Netzwerks) ab.
• Fig. 1b zeigt die Struktur des Headers einer Zelle an einer UNI-Schnittstelle (Anwender-zu-Netzwerk- Schnittstelle, User-to-Network Interface) des ATM- Netzwerks, bei der es sich um eine Schnittstelle zwischen einer ATM-Terminalausrüstung (wie einem Computer, einem Router oder einer Telefonvermittlung) und einem ATM- Knoten handelt. Fig. 1c zeigt die Struktur des Headers an einer NNI-Schnittstelle (Netzwerk-zu-Netzwerk- Schnittstelle) des ATM-Netzwerks, bei der es sich um eine Schnittstelle zwischen zwei ATM-Knoten entweder innerhalb des Netzwerks oder zwischen zwei verschiedenen Netzwerken handelt. Der signifikanteste Teil des Headers für die vorliegende Erfindung ist ein Weiterleitungsfeld (routing field), das einen virtuellen Pfadidentifizierer VPI und einen virtuellen Kanalidentifizierer VCI aufweist.
• In der Headerstruktur gemäß Fig. 1b, die lediglich an einer Teilnehmerschnittstelle verwendet wird, sind insgesamt 24 Bits für das Weiterleitungsfeld (VPI/VCI) reserviert. In der Headerstruktur gemäß Fig. 1c, die an allen anderen Stellen in dem ATM-Netzwerk verwendet wird, sind 28 Bits für das Weiterleitungsfeld (VPI/VCI) reserviert. Wie die Bezeichnung angibt, ist das Weiterleitungsfeld die Grundlage für die Weiterleitung von Zellen in dem ATM-Netzwerk. Die inneren Teile des Netzwerks verwenden hauptsächlich den virtuellen Pfadidentifizierer VPI, der in der Praxis oft definiert, zu welcher physikalischen Verbindung eine Zelle weiterzuleiten ist. Dem gegenüber wird der virtuelle Kanalidentifizierer VCI bei der Weiterleitung lediglich an den Grenzen des Netzwerks, beispielsweise bei Verbindung von Frame-Relay-Verbindungen (FR-Verbindungen) zu den ATM-Netzwerk verwendet. Jedoch sei bemerkt, dass lediglich VPI und VCI zusammen die Route (den Weg) der Zelle eindeutig definieren.
• Andere Felder in dem Header der ATM-Zelle, die durch die Spezifikationen definiert sind:
• - GFC (Allgemeine Flusssteuerung, Generic Flow Control), ein Feld, das zur Verkehrssteuerung an einer Teilnehmerschnittstelle dient, dieses ist noch nicht exakt definiert,
• - PT (Nutzlastart, Payload Type), das hauptsächlich zur Unterscheidung zwischen den administrativen Zellen des Netzwerks und den Informationszellen der Teilnehmer verwendet wird, jedoch kann ein Teil des Felds möglicherweise zum Senden von Staumitteilungen verwendet werden, die spezifisch für den virtuellen Pfad und dem virtuellen Kanal sind,
• - CLP (Zellenverlustpriorität, Cell Loss Priority), wird zur Bevorrechtigung von Zellen in Bezug auf die Ausschusswahrscheinlichkeit verwendet (entspricht sehr dem DE-Bit des Frame-Relay-Netzwerks),
• - HEC (Header-Fehlersteuerung, Header Error Control), die Prüfsumme des Headers.
• Von diesen anderen Feldern betrifft die Erfindung lediglich das CLP-Bit, wodurch Zellen in Bezug auf die Verlustwahrscheinlichkeit bevorrechtigt werden können. In der Praxis weist dieses Feld zwei verschiedene Bedeutungen auf. Erstens können Anwendungen Zellen mit einem CLP-Bit in Bezug darauf unterscheiden, wie wichtig ihr Durchsatz für die Anwendung ist (dienstorientierte Markierung). Demgegenüber kann das CLP-Bit durch das Netzwerk bei denjenigen Zellen gesetzt werden, die den an den Teilnehmer verkauften Verkehr überschreiten. In diesem Fall ist es eine Frage der Verwendungsparametersteuerung (UPC).
• Die Verwendung des CLP-Bits entspricht sehr der Verwendung des DE-Bits in den Frame-Relay-Netzwerk. Jedoch besteht der größte Unterschied darin, dass in dem ATM-Netzwerk Anwendungen ebenfalls Gebrauch von der Wahrscheinlichkeit machen, die durch das CLP-Bit bereitgestellt wird, um Zellen zu bevorrechtigen. Dies ist eine insbesondere allgemein übliche Praxis für Video- Kodierer und im Allgemeinen Sendequellen mit einer variablen Bit-Rate (VBR). In Kodierern wird das CLP-Bit bei den Zellen mit Bedeutung nicht insgesamt gesetzt, wohingegen es bei anderen Zellen gesetzt wird.
• Ebenfalls entspricht die Antwort des Netzwerks auf die Zellen, bei denen das CLP-Bit gesetzt ist, zu einem großen Grad der Art, in der das FR-Netzwerk auf den Rahmen reagiert, bei dem das DE-Bit gesetzt ist. In Stausituationen des Netzwerks, wenn die Füllrate von Puffern ansteigt, werden hauptsächlich diejenigen Zellen ausgestoßen, bei denen das CLP-Bit gesetzt worden ist.
• Die ATM-Zelle ist in diesem Zusammenhang nicht weiter beschrieben. Die Zelle und ihre Operation wurden in dem CCITT-Standart-I.361 (Referenz [1], eine Liste von Referenzen befindet sich am Ende der Beschreibung) beschrieben, auf die sich für eine genauere Beschreibung bezogen wird. Eine genauere Beschreibung der ATM-Technik kann beispielsweise aus den Dokumenten [1] und [2] erhalten werden.
• In einem ATM-Netzwerk, das im Wesentlichen gemäß den Spezifikationen arbeitet, wird Verkehr in keiner anderen Weise als durch Ausstoß (Fallen lassen) von Zellen auf der Grundlage des CLP-Bits bevorrechtigt. Die Zellen werden in Knoten in gemeinsamen Puffern gepuffert, die auf der Grundlage des FIFO-Prinzips arbeiten. Somit kann die Verkehrsquelle überhaupt nicht in Betracht gezogen werden, was bedeutet, dass beispielsweise Teilnehmern keine kurze Verzögerung zugestanden werden kann, obwohl diese eine solche benötigen. Die Verwendung des CLP-Bits bei der Bevorrechtigung des Ausstoßens von Zellen ist weiterhin nicht sehr effizient, da lediglich die in den Puffer hereinkommenden Zellen ausgestoßen (fallen gelassen) werden können, ohne dass irgendeine Berücksichtigung der Zellen stattfindet, die sich bereits in den Puffer befinden.
• In den letzten Jahren wurden verschiedene Arten von Verfahren, die auf Lösungen von Dienstklassentypen beruhen, zur Bevorrechtigung von Verkehr entwickelt. Die entwickelten Lösungen beruhten hauptsächlich auf die Verwendung des CLP-Bits. Wie bereits vorstehend erwähnt, wird dieses Bit für zwei verschiedene Zwecke verwendet, was dazu führte, dass dessen Verwendung bei der Bevorrechtigung von Zellen oft nicht angebracht ist.
• In einem der allgemeinsten Verfahren (einem sogenannten Herausschiebschema, Push-out Scheme) wird ein gemeinsamer Puffer verwendet, bei dessen Füllung die Dienstklasse, zu der die Zelle gehört, berücksichtigt wird. In der Praxis kann der Vorgang lediglich auf zwei Klassen beruhen (die durch das CLP-Bit angegeben wird). Eine Zelle einer niedrigeren Dienstklasse wird stets aus einem vollen Puffer ausgestoßen, wenn eine Zelle einer oberen Dienstklasse empfangen wird. Ein Puffer, der nicht gefüllt ist, wird in der normalen FIFO-Art gefüllt. Durch Bevorrechtigung der Zellen, die für die Anwendungen signifikant sind, wird gewährleistet, dass die Zellendurchsatzwahrscheinlichkeit relativ hoch ist und eine kurzen Verzögerung aufweist. Das Problem dieses Verfahrens besteht darin, dass es schwierig zu implementieren ist, insbesondere in Hardware- Implementierungen, da die Verarbeitungszeit von Zellen in den Puffern ansteigt. Ein weiteres Problem besteht darin, dass in der Praxis das Verfahren nicht so arbeitet wie in dem Fall von zwei Klassen. Bei einer größeren Zahl von Klassen ist das Ausstoßen von Zellen insbesondere für jede Klasse aus dem Puffer unmöglich. Das Prinzip dieses Verfahrens ist in Fig. 2 dargestellt, bei der die Bezugszeichen IN&sub0; und IN&sub1; das Ankommen von Zellen der unteren und der oberen Klasse jeweils angeben, und die Bezugszeichen DEL&sub0; und DEL&sub1; die entsprechenden Löschungen darstellen. Das Bezugszeichen S gibt eine Pufferlänge an, und das Bezugszeichen G gibt einen Server an, der in dem Puffer liest. Die Zellen der oberen Klasse werden gemäß diesen Verfahren lediglich dann ausgestoßen, wenn der Puffer mit Zellen lediglich der oberen Klasse gefüllt ist.
• Ein Verfahren, das teilweise gemeinsame Verwenden eines Puffers (PBS, Partial Buffer Sharing), das einfacher zu implementieren ist, wurde aus dem vorstehend beschriebenen entwickelt. Dieses Verfahren verwendet ein teilweises gemeinsames Verwenden der Pufferkapazität. Dieses Verfahren ist in Fig. 3 veranschaulicht, in der dieselben Bezugszeichen wie in Fig. 2 verwendet sind. Die Grundlage des gemeinsamen Verwendens sind zwei (durch ein CLP-Bit mitzuteilende) Dienstklassen, wobei der Hauptunterschied zwischen diesen ihr Verhalten in Bezug auf Verzögerung ist. Der größte Teil des Puffers (wobei dieses Teil in der Figur durch das Bezugszeichen So angegeben ist) wird als normaler FIFO-Puffer verwendet. Der verbleibende Teil des Puffers, S-So, wird lediglich zum Puffern von Zellen mit einer höheren Klassenpriorität verwendet. Das bedeutet, dass kein Mechanismus zum Ausstoßen von Zellen in dem Puffer benötigt wird, und dass die Implementierung einfacher als in dem vorstehend beschriebenen Herausschiebeverfahren wird. Der größte Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, dass Bursts auf einem niedrigeren Dienstpegel das Ausstoßen von einer relativ großen Anzahl von Zellen in einer höheren Dienstklasse verursachen können. Viele der selben Probleme wie bei dem herkömmlichen FIFO-Verfahren verbleiben immer noch in diesem Verfahren. Eine Bevorrechtigung, die speziell für jede Klasse vorgesehen ist, ist ohne komplizierte Pufferbehandlungsverfahren unmöglich. Weiterhin ist selbst in diesem Fall die Implementierung von mehr als zwei Klassen in der Praxis unmöglich.
• Zusätzlich zu diesen zwei Bevorrechtigungsverfahren wurde ein Verfahren offenbart, das auf einer sogenannten Routentrennung beruht. Bei diesem Verfahren werden Zellen, die zu unterschiedlichen Dienstklassen gehören, über verschiedene Routen weitergeleitet. In jeder Verbindung wird lediglich Verkehr einer Dienstklasse innerhalb des Netzwerks weitergeführt. Ein Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, dass die Dienstklassenunterteilung auf dem gesamten Netzwerk angewendet wird, was Probleme bei der Dimensionierung verursacht. Die Bevorrechtigung von Zellen kann beispielsweise nicht speziell für jeden Knoten durchgeführt werden, da Zellen von anderen Dienstklassen durch einen anderen Knoten gelangen.
• Die vorstehend beschriebenen Nachteile wurden erfolgreich in den neuesten Anordnungen eliminiert, bei denen Zellen durch Dienstklassen spezifische Puffer derart hindurchgesendet werden, dass jede Zeile zeitweilig in den Puffer entsprechend der Dienstklasse der fraglichen Zelle gespeichert wird. Beispielsweise ist in der europäischen Patentanmeldung 596 624 eine Beschreibung eines derartigen Netzwerks gegeben, in dem Verkehr in verschiedene Klassen auf der Grundlage des virtuellen Kanalidentifizierers VCI klassifiziert wird. Ein gutes Dienstniveau wird durch eine derartige Anordnung bereitgestellt, in der Verkehr durch eine feine Unterteilung in verschiedene Arten unterteilt wird, wodurch jedoch gleichzeitig der Knoten (und das Netzwerk) verkompliziert wird. Die Anordnung bedeutet ebenfalls, dass das Netzwerk keine Verwendung von dem Knoten machen kann, die ein Schalten lediglich auf den virtuellen Pfadpegel durchführen. [Durch das Konzept des virtuellen Pfads kann eine große Anzahl von Verbindungen in einem Bündel betrachtet werden, das als eine Verbindung behandelt werden kann. Deshalb ist es möglich, ein virtuelles Pfadnetzwerk in Sammelknoten zu bauen, bei dem die Knoten lediglich die virtuellen Pfadidentifizierer behandeln. Auf diese Weise werden die Knoten deutlich einfacher (die Verarbeitung des Headers wird leichter und die Schaltzeit wird kürzer). Somit wird es notwendig, den virtuellen Kanalidentifizierer meistens in dem Knoten zu verarbeiten, der am nächsten zu dem Empfänger liegt.]
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorstehend beschriebenen Nachteile zu beseitigen und ein Verfahren zum Bevorrechtigung von Verkehr in dem ATM-Netzwerk bereitzustellen, durch dass die Anwendung des fraglichen Teilnehmers so einfach wie möglich innerhalb des Netzwerks in Betracht gezogen werden kann, und mit dessen Hilfe das Dienstausmaß nicht desto trotz gut beibehalten werden kann, ungeachtet von sich ändernden Verkehrsbedingungen. Diese Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß der Erfindung gelöst, dass dadurch gekennzeichnet ist, dass die Dienstklassenunterteilung zumindest an einer NNI-Schnittstelle des Netzwerks lediglich mittels eines virtuellen Pfadidentifizierer (VPI) in dem Header der Zelle durchgeführt wird, so dass eine Dienstklasse jedem Identifizierer entspricht und eine gewisse Gruppe virtueller Pfadidentifizierer zu derselben Dienstklasse gehört. Die Ausrüstung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, was in dem kennzeichnenden Teil des beigefügten Patentanspruchs 5 beschrieben ist.
• Die Idee der Erfindung besteht in der Verwendung des Konzepts des virtuellen Pfads, das in das ATM-Netzwerk eingeführt wird, in dem die Dienste des ATM-Netzwerks lediglich durch einen virtuellen Pfadidentifizierer klassifiziert werden. In der Praxis bedeutet dies, dass (a) Puffer dienstklassenspezifisch angeordnet sind, so dass eine gewisse Gruppe von virtuellen Pfadidentifizierern jeden Puffer entspricht und, (b) eine individuelle Zelle in dem Puffer entsprechend dem VPI- Identifizierer der Zellen gepuffert wird.
• Der das Schalten (Vermitteln) durchführende Sammelknoten kann somit so einfach wie möglich gehalten werden, ungeachtet der Dienstklassenunterteilung, wobei die Vermittlung ebenfalls schnell ist.
• Nachstehend ist die Erfindung und deren bevorzugten Ausführungsbeispielen ausführlicher unter Bezugnahme auf die Fig. 4-6 in den Beispielen der beigefügten Zeichnung beschrieben. Es zeigen:
• Fig. 1a die allgemeine Struktur einer ATM-Zelle,
• Fig. 1b die Struktur des Headers der Zelle an einer UNI- Schnittstelle des Netzwerks,
• Fig. 1c die Struktur des Headers der Zelle an einer NNI- Schnittstelle des Netzwerks,
• Fig. 2 eine bekannte Art zur Bevorrechtigung von Zellen,
• Fig. 3 eine andere bekannte Art zur Bevorrechtigung von Zellen,
• Fig. 4 eine Klassifizierung von ATM-Netzwerkdiensten gemäß der Erfindung,
• Fig. 5 eine schematische Struktur eines Sammel- oder Teilnehmerknotens des ATM-Netzwerks und des Sendens von Zellen durch den Knoten, und
• Fig. 6 eine alternative schematische Struktur des Teilnehmerknotens eines ATM-Netzwerks und des Sendens von Zellen durch den Knoten.
• Das ATM-Netzwerk wird in vielen verschiedenen Anwendungen verwendet, wobei die von diesen benötigten Dienste sich stark voneinander unterscheiden können. Beispielsweise wird eine interaktive Arbeit an einem Terminal schwierig, falls sich in dem Netzwerk eine Verzögerung von über 0,5 Sekunden befindet, und sie wird weiter erschwert, falls die Verzögerung bei individuellen Zeichen variiert. Hochqualitative Audio- und Videosignale sind sehr empfindlich in Bezug auf Variationen der Verzögerung, jedoch sind sie nicht zu sehr empfindlich in Bezug auf Zellverluste. Dem gegenüber hat die Verzögerung des Netzwerks oder deren Variation keine wesentliche Bedeutung für beispielsweise einen Dateiübertragungsverkehr, jedoch wird in Bezug auf diese Art von Verkehr vor allem angenommen, dass die Zellendurchsatzwahrscheinlichkeit hoch ist (dass die Verlustwahrscheinlichkeit so gering wie möglich ist).
• Gemäß der Erfindung werden ATM-Dienste in Bezug auf Verzögerung/Verlustwahrscheinlichkeit beschrieben, wie es in Fig. 4 dargestellt ist. Der Bereich 1 stellt einen Dienst dar, der eine Interaktivität bereitstellt, der Bereich 2 stellt Dateiübertragungsdienste dar, und der Bereich 3 stellt einen Dienst dar, in der sowohl Verzögerung als auch Zellendurchsatzwahrscheinlichkeit optimiert sind. Einige Echtzeit- Bildübertragungsanwendungen können beispielsweise diesen sogenannten Superklassendienst (superclass service) benötigen. Bei einer niedrigen Verkehrsrate in dem Netzwerk findet der Betrieb nahe an dem Ursprung statt, und die verschiedenen Dienste unterscheiden sich nicht stark voneinander. Das Netzwerk ist in der Lage, allen Verkehr weiterzuleiten, und es treten jetzt keine Zellverluste aufgrund eines Staus auf. Jedoch kann ein zeitweiliger Netzstau nicht vermieden werden, und Netzwerkknoten sollten in solchen Situationen so effizient wie möglich reagieren. Wenn der Verkehr ansteigt, verschiebt sich der Betrieb weiter weg von dem Ursprung, und Unterschiede zwischen den Diensten werden deutlich. Der Dienst 2 kann eine lange Pufferzeit zur Erzielung eines guten Multiplex-Ergebnisses verwenden. Dies verursacht eine Verzögerung, jedoch ist dies für diesen besonderen Dienst zulässig. Der Dienst 1 kann die Tatsache ausnutzen, dass die Verzögerungen nicht zu lang werden dürfen. In diesem Fall können die Zellen schließlich ausgestoßen werden, da deren Übertragungsverzögerung auf jeden Fall aufgrund des Staus exzessiv ansteigen würde. Der Dienst 3 zielt sowohl auf eine kurze Verzögerung als auch auf eine hohe Durchsatzwahrscheinlichkeit, so dass für diese Klasse in dem Knoten eine höhere Kapazität reserviert werden muss.
• Zellen werden zumindest in den inneren Teilen des Netzwerks, das heißt zumindest an den NNI-Schnittstellen, über Dienstklassenspezifische Puffer gesendet. Diese Art des Netzwerkverkehrs kann wie erforderlich in dem Verzögerung-/Verlustwahrscheinlichkeitsbereich priotisiert (bevorrechtigt) werden. Jede Klasse kann mit der Dienstcharakteristik durch klassenspezifische Lesefaktoren und Pufferlängen versehen werden. An Teilnehmerschnittstellen, d. h. an UNI-Schnittstellen wird der von Teilnehmern gesendete Verkehr entweder in derselben Weise wie an der NNI-Schnittstelle oder alternativ spezifisch für den virtuellen Kanal gepuffert. Das Ziel der für den virtuellen Kanal spezifischen Puffer der Teilnehmerschnittstellen besteht darin, den Verkehr gleichmäßig zu beschränken. Durch Puffern von Zellen jedes Kanals in eigenen Puffern wird vermieden, dass von einigen Teilnehmern gesendeter übermäßiger Verkehr den Zugriff von Zellen von Teilnehmern beeinträchtigt, die normal zu den Netzwerk senden. Eine große Zahl von virtuellen Kanälen kann jedoch ein Problem für das für den virtuellen Kanal spezifische Puffern werden. Nachstehend sind beide Schnittstellen ausführlich beschrieben.
• Dienstklassenspezifische Puffer auf der Grundlage des virtuellen Pfadidentifizierers sind an der NNI- Schnittstelle des ATM-Netzwerks implementiert. Für jede Dienstklasse (1-N) ist ein eigener Puffer reserviert, dessen Länge auf der Grundlage der Dienstklasse bestimmt ist (die Puffer der Dienstklassen, die eine kürzere Verzögerung bereit stellen, sind kürzer als die Puffer andere Dienstklassen). Zusätzlich zu Pufferlängen weist die Dienstklasse ebenfalls eine Wirkung auf die Leerungsrate der Puffer auf. Alle Puffer werden durch einen Server wie normal, jedoch jeder Puffer entsprechend einem klassenspezifischen Lesefaktor geleert. Das Ausstoßen von Zellen wird klassenspezifisch durchgeführt, wobei lediglich die Füllrate des Puffers der fraglichen Klasse berücksichtig wird. Es können ebenfalls Schwellwerte für die Puffer eingestellt werden, nach denen alle Zellen, zu der fraglichen Dienstklasse gehören und deren CLP-Bit gesetzt ist, ausgestoßen werden. Die Anzahl N der zu implementierenden Klassen und die Eigenschaften der Klassen können spezifisch für jedes Netzwerk ausgewählt werden. Jedoch wird bemerkt, dass mit Anstieg der Anzahl der Klassen die Verwaltung der Puffer komplizierter wird, und dass dann ein entsprechender Vorteil durch dieses Verfahren nicht mehr erzielt wird. Es ist empfehlenswert, lediglich die drei vorstehend beschriebenen Hauptklassen zu verwenden.
• Die Dienstklassenunterteilung wird mit der Hilfe des virtuellen Pfadidentifizierers VPI ausgeführt (vergl. Fig. 1b und 1c). Eine Dienstklasse entspricht jedem virtuellen Pfadidentifizierer VPI. Somit wird lediglich Verkehr einer Dienstklasse auf einem virtuellen Pfad hindurchgeführt. Wie es vorstehend beschrieben worden ist, wird die Verwendung von lediglich des virtuellen Pfadidentifizierers in der Klassenunterteilung anstelle des virtuellen Kanalidentifizierers VCI dadurch verteidigt, dass beispielsweise die Weiterleitung der NNI-Schnittstelle zu einem großen Teil nur auf der Grundlage des virtuellen Pfadidentifizierers VPI ausgeführt werden kann. Die physikalische Verbindung, zu der eine Zelle weiterzuleiten ist, wird oft mittels eines virtuellen Pfads definiert. Daher können physikalische Verbindungen lediglich mittels des VPI-Identifizierers in gewissen Arten von "Pfaden" unterteilt werden, eine für jede Dienstklasse anstelle eines herkömmlichen gemeinsamen "Pfades". In der Theorie beschränkt dies die Anzahl von möglichen unterschiedlichen virtuellen Pfaden. In gegenwärtigen Systemen wird lediglich ein Teil der Bits (12) des virtuellen Pfadidentifizierers verwendet, so dass in Praxis dies keine Probleme verursacht.
• Fig. 5 zeigt eine Anordnung gemäß der Erfindung in einem Sammelknoten des Netzwerks an einer NNI-Schnittstelle. Die Zelle wie gemäß Fig. 1c wird an einem ATM-Knoten durch eine spezielle Klassifizierungseinheit 53 empfangen, die den virtuellen Pfadidentifizierers VPI aus dem Header der Zelle ausliest und die dadurch mitgeteilten Dienstklassen auswählt (wobei vorzugsweise drei Klassen vorhanden sind, wie es bereits vorstehend beschrieben worden ist). Dienstklassen entsprechend unterschiedlichen VPI-Werten können beispielsweise in einer Tabelle T gespeichert sein. Nach Abschluss der Klassifizierung durch die Tabelle T legt die Klassifizierungseinheit 53 jede Zelle an einem Eingangspuffer 54a, 54b oder 54c entsprechend der spezifizierten Dienstklasse der Zelle an. Gemäß Fig. 5 sind die durch die Bezugszeichen VPI&sub1;, VPI&sub2; und VPI&sub3; angegebenen virtuellen Pfadidentifizierer Gruppen virtueller Pfadidentifizierer entsprechend der Klassen 1, 2 und 3. In diesem Zusammenhang sei bemerkt, dass eine Gruppe zu ein oder mehreren VPI-Werten gehört, typischerweise zu zwei oder drei Werten. Jede hereinkommende (physikalische) Übertragungsverbindung weist somit drei Eingangspuffer auf, eine für jede Dienstklasse. Ein übertragungsverbindungsspezifischer Server G1 liest die Zellen aus den dienstklassenspezifischen Puffern und leitet diese zu einem zentralen Router 56 auf, der die Zellen weiter zu einer Schnittstelle entsprechend der korrekten Übertragungsverbindung weiterleitet. Diese werden an der Schnittstelle entsprechend der an der Eingangsseite des Knotens ausgewählten Dienstklasse an einen Dienstklassenspezifischen Ausgangspuffer 55a...55c angelegt, in denen ein übertragungsverbindungsspezifischer Server G2 die Zellen ausliest und weiter (außerhalb des Knotens) weiterleitet. Jede ausgehende Übertragungsverbindung weist drei Ausgangspuffer auf, einen für jede Dienstklasse 1 bis 3. Alternativ können Klassifikationseinheiten separat für jede Übertragungsleitung selbst an der Ausgangsseite des Knotens bereit gestellt werden, wobei in diesem Fall Klassifikationsdaten nicht innerhalb des Knotens übertragen werden müssen.
• Das Lesen von Puffern mit den Servern G1 und G2 wird entsprechend einem dienstklassenspezifischen Parameter, einem Lesefaktor RD aufgeführt. In der Praxis bestimmen die Faktoren den Anteil der Kapazität des Netzwerks, die der fraglichen Dienstklasse zugeteilt ist. Die Werte für die Faktoren könnten beispielsweise wie nachstehend sein:
• - Dienstklasse 1: RD = 1,
• - Dienstklasse 2: RD = 1, und
• - Dienstklasse 3: RD = 3,
• wobei drei Zellen der Dienstklasse 3 aus den Puffern für eine Zelle der Dienstklassen 1 und 2 ausgelesen werden. Weiterhin kann durch Verwendung von klassenspezifischen Lesefaktoren, die in Bezug auf das für ein klassespezifische Verkehrsausmaß angewendet werden, die Leistungsfähigkeit der Klassen gewährleistet werden. In diesem Verfahren kann sich das Verfahren automatisch an Änderungen in dem Verkehrsprofil innerhalb gewisser Grenzen anpassen. Somit wird beispielsweise gewährleistet, dass die Zellen einer Dienstklasse mit einer größeren Verzögerung, in der der Anteil der Zellen an dem Gesamtverkehr geringer als angenommen ist, nicht schneller als die Zellen der sogenannten Superklasse (Dienstklasse 3) bedient werden. Adaptive Lesefaktoren können in der Praxis durch Messen des Verkehrs jeder Dienstklasse während einer gewissen vorbestimmten Zeitdauer und durch Erzeugung neuer Lesefaktoren nach der Zeitdauer erzielt werden, die dem Verhältnis der gemessenen Verkehrsaufkommen entsprechen. Diese Art der Einstellung ist vorzugsweise kontinuierlich.
• An Teilnehmerschnittstellen, das heißt, an UNI- Schnittstellen kann die Bevorrechtigung von Verkehr möglicherweise exakt wie an NNI-Schnittstellen ausgeführt werden. Das Beispiel gemäß Fig. 5 kann ebenfalls auf Teilnehmerknoten angewendet werden, in denen die Eingangsgrenze des Knotens eine UNI-Schnittstelle bildet. Gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung kann das Puffern an der UNI-Schnittstelle auf für den virtuellen Kanal spezifischen Puffern beruhen. Ein Puffer wird für jeden durch den VCI-Wert des Weiterleitungsfelds (Routingfelds) in dem Header der Quelle definiert werden. Durch Puffern von Zellen jedes virtuellen Kanals in eigenen Puffern ist es deutlich einfacher, den Verkehr auf dem Kanal zu steuern, als in einer Situation, in der Verkehr auf allen Kanälen in einem Puffer gepuffert wird. Gleichzeitig vermeidet dies außerdem, dass die Zellen von Teilnehmern die übermäßig viel Verkehr senden, den Zugriff von Zellen von anderen Teilnehmern auf das Netzwerk behindern.
• Fig. 6 zeigt das Senden von Zellen in einem Teilnehmerknoten, in dem das vorstehend beschriebene für den virtuellen Kanal spezifische Puffern an der Eingangsgrenze verwendet wird. Teilnehmerschnittstellen 14a, 14b und so weiter sind zunächst mit einer Identifizierungseinheit 61 verbunden, die Zellen empfängt, die in einer ATM-Terminalausrüstung eines Teilnehmers gebildet worden sind. Die Identifikationseinheit liest einen virtuellen Kanalidentifizierer VCI aus dem Header der Zelle aus und führt die Zelle zu einem Ausgangspuffer 62&sub1;...62n entsprechend der durch den fraglichen Identifizierer angegebenen virtuellen Verbindung zu. Ein übertragungsverbindungsspezifischer Server G3 wählt Zellen aus für den virtuellen Kanal spezifischen Eingangspuffern aus und leitet diese zu einem zentralen Router 56 weiter, die Zellen weiter zu einer Klassifizierungseinheit 53 der korrekten Übertragungsverbindung (in der Figur ist lediglich eine ausgehende Übertragungsverbindung dargestellt) weiter. Die Klassifizierungseinheit 53 liest einen virtuellen Pfadidentifizierer VPI aus dem Header der Zelle aus und wählt die zugehörige Dienstklasse in einer Tabelle T aus. Nach Abschluss der Klassifizierung legt die Klassifizierungseinheit 53 jede Zelle an einen Ausgangspuffer 64a, 64b oder 64c entsprechend der spezifizierten Dienstklassen der Zellen an. Jede ausgehende Übertragungsverbindung weist somit drei Eingangspuffer auf, einen für jede Dienstklasse. Ein Server G4 liest die Zellen aus diesen Dienstklassenspezifischen Puffern aus und leitet sie weiter zu der Sammelverbindung des Netzwerks.
• Die Längen der für den virtuellen Kanal spezifischen Puffer werden sowohl durch die Dienstklassen des virtuellen Kanals (Dienste einer vorstehend beschriebener Klasse werden jedem virtuellen Kanal zugewiesen) als auch den Verkehrsparametern bestimmt. Die Pufferkapazität wird für jede Klasse von Zellen für eine gewisse Zeitdauer, beispielsweise für einen Verkehr von einer Sekunde reserviert. Verkehrsparameter haben eine direkte Wirkung auf die Pufferlänge, je länger der Anteil des von dem Teilnehmer gekauften Verkehrs ist, je größer ist der für den virtuellen Kanal reservierte Puffer. Zusätzlich zu der Pufferlänge werden die Dienstklasseneigenschaften des virtuellen Kanals durch dienstklassenspezifische Lesefaktoren gewährleistet. Jeder Puffer wird in der vorstehend beschriebenen Weise entsprechend dem Lesefaktor geleert, um die Bevorrechtigung zwischen den Klassen in dem gesamten Netzwerk zu gewährleisten.
• Die Struktur der Eingangsgrenze des Teilnehmerknotens hängt ebenfalls davon ab, wie die Teilnehmerschnittstellen sind. In dem vorstehend beschriebenen Beispiel des Teilnehmerknotens war angenommen, dass ATM-Zellen gebildet worden sind und dienstklassenspezifische Identifizierer in der ATM- Terminalausrüstung des Teilnehmers beschrieben worden sind. Falls die Teilnehmerschnittstelle beispielsweise eine FR-Schnittstelle ist, ist zunächst an der Eingangsschnittstelle des Teilnehmerknotens ein FR/ATM- Wandler, in dem FR-Rahmen in ATM-Zellen segmentiert werden, und VPI-Identifizierer werden in die Header der Zellen entsprechend der Dienstklasse der Zelle geschrieben.
• Obwohl die Erfindung vorstehend anhand von Beispielen in Bezug auf die beiliegende Zeichnung beschrieben worden ist, ist es verständlich, dass die Erfindung keinesfalls darauf beschränkt ist, sondern dass sie innerhalb des Umfangs der vorstehend offenbarten erfinderischen Idee und der beigefügten Patentansprüche modifiziert werden kann. Beispielsweise kann die genauere innere Struktur der Knoten in vielerlei Arten variieren, selbst falls die Dienstklassen und diesen entsprechenden Puffer entsprechend der Idee der Erfindung implementiert sind. Im Prinzip kann eine Dienstklasse physikalisch mehr als einen Puffer aufweisen (auch wenn ein Puffer die am meisten bevorzugte Alternative ist, da diese einfacher in der Implementierung ist).
• Liste der Druckschriften:
• [1]. Recommendation I.361: B-ISDN ATM Layer Specification, CCITT; ANSI T1.617 Annex D.
• [2]. Recommendation I.610: B-ISDN operation and maintenance principles and functions, CCITT Study Group XVIII Genf, 9.-19. Juni 1992.

Claims (6)

1. Verfahren zur Bevorrechtigung von Verkehr in einem ATM-Netzwerk, wobei in dem Verfahren

- Dienste des Netzwerks in unterschiedliche Dienstklassen (1, 2, 3) unterteilt sind, und

- Zellen über dienstklassenspezifische Puffer (54a ...54c, 55a...55c; 64a...64c) übertragen werden, wodurch eine Zelle zeitweilig in den Puffern entsprechend der Dienstklasse der Zelle gespeichert,

dadurch gekennzeichnet, dass die

Dienstklassenunterteilung zumindest an einer Netzwerk-zu- Netzwerk-NNI-Schnittstelle des Netzwerks mittels eines virtuellen Pfadidentifizierer (VPI) lediglich in dem Header der Zelle durchgeführt wird, so dass eine Dienstklasse jedem Identifizierer entspricht und eine gewisse Gruppe virtueller Pfadidentifizierer zu derselben Dienstklasse gehört.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dienste des Netzwerks in drei Dienstklassen unterteilt sind, so dass

- die erste Dienstklasse (1), denen eine gewisse erste Gruppe virtueller Pfadidentifizierer entspricht, einen interaktiven Dienst bereitstellt, in der Verzögerungen kurz gehalten werden,

- die zweite Dienstklasse (2), denen eine gewisse zweite Gruppe virtueller Pfadidentifizierer entspricht, eine niedrige Zellenverlustwahrscheinlichkeit bereitstellt, in der Verzögerungen weniger kritisch sind, und

- die dritte Dienstklasse (3), denen eine gewisse dritte Gruppe virtueller Pfadidentifizierer entspricht, sowohl eine kurze Verzögerung als auch eine niedrige Zellenverlustwahrscheinlichkeit bereitstellt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zellen ebenfalls über dienstklassenspezifische Puffer (54a...54c) an einer UNI-Schnittstelle des Netzwerks übertragen werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass

- Zellen aus dienstklassenspezifische Puffer (54a...54c, 555a...55c; 64a...64c) unter Verwendung von dienstklassenspezifischen Lesefaktoren gelesen werden,

- das Ausmaß des Verkehrs für jede Dienstklasse während einer gewissen Zeitdauer gemessen wird, und

- das gegenseitige Verhältnis zwischen den Lesefaktoren in den Dienstklassen derart geändert wird, dass es dem gegenseitigen Verhältnis zwischen den gemessenen Verkehrsausmassen entspricht.

5. Ausrüstung zur Bevorrechtigung von Verkehr in einem Knoten eines ATM-Netzwerks, wobei die Ausrüstung aufweist:

- eine Klassifizierungseinrichtung (53) zur Verteilung der eingehenden Zellen auf unterschiedliche Dienstklassen auf der Grundlage eines Identifizierers in dem Header der Zelle, und

- einen Puffer (54a...54c, 55a...55c; 64a...64c) für jede Dienstklasse zumindest an einer Netzwerk-zu- Netzwerk-NNI-Schnittstelle des Netzwerks, wodurch eine Zelle in dem Puffer entsprechend der Dienstklasse der Zelle gespeichert wird,

dadurch gekennzeichnet, dass sie eine

Speichereinrichtung (T) zum Speichern von Dienstklassen entsprechend virtuellen Pfaden (VPI) aufweist, so dass eine gewisse Dienstklasse einem virtuellen Pfadidentifizierer entspricht, wodurch die Klassifikationseinrichtung (53) angepasst ist, die Zellen auf der Grundlage der aus der Speichereinrichtung (T) empfangenen Informationen zu klassifizieren.

6. Ausrüstung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Puffer ebenfalls für jede Dienstklasse an einer Anwender-zu-Netzwerk-UNI-Schnittstelle des Netzwerks angeordnet ist.