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Diese Erfindung bezieht sich auf digitale Kommunikationssysteme und insbesondere
auf Systeme, die eine Technologie mit asynchronen Übertragungsverfahren (ATM)
verwenden.
Hintergrund der Erfindung
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Die Technologie des asynchronen Übertragungsverfahrens (ATM) stellt eine flexible
Form der Übertragung dar, die es ermöglicht, daß eine beliebige Art von
Dienstverkehr, Sprache, Video oder Daten, auf einem gemeinsamen Übertragungsmedium
zusammen im Multiplexbetrieb übertragen wird. Damit dies verwirklicht werden kann,
muß der Dienstverkehr zunächst typischerweise auf 53 Byte-Zellen mit 5 Byte
Anfangsblöcken und 48 Byte Nutzinformation angepaßt werden, damit der
ursprüngliche Verkehr am entfernen Ende des ATM-Netzes wiederhergestellt werden
kann. Diese Form der Anpassung erfolgt in der ATM-Anpassungsschicht (AAL).
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Eine ATM-Vermittlungsstelle kann POTS- (konventionelle Telefon-) oder ISDN-Dienste
sowie B-ISDN-Dienste unterstützen. In einer ATM-Vermittlungsstelle mit 2 Mb/s-
Leitungssätzen oder Verbindungsleitungen mit unabhängigen Gesprächen auf jedem
64 kb/s-Kanal ist es wünschenswert, daß einmal an ATM angepaßter Verkehr bis zu
dem Schmalband-Zielanschluß in ATM verbleiben sollte. Es ist weiterhin
wünschenswert, daß eine physikalische Verbindungsleitung von beispielsweise 155
Mb/s in der Lage sein sollte, logische Leitwege zu mehr als einem Ziel zu führen, weil
155 Mb/s allgemein als eine zu große Kapazität für die Bündelung in einem
Schmalbanddienst-Netz betrachtet wird. Wenn die logischen Leitwege nx64kb/s sind,
worin n ≥ 6 ist, so wird die Zellenzusammenfügungs-Verzögerung bis zu dem Punkt
verringert, bei dem eine Echokompensation nicht mehr erforderlich ist. Die
Zellenzusammenfügungs-Verzögerung eines einzigen nx64kb/s-Kreises ist 6 msec,
was eine Echokompensation für das Zusammenwirken mit dem vorhandenen
Schmalbandnetz erfordert.
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Es wurde festgestellt, daß sich die Verkehrsanforderungen auf Leitwegen oder
Strecken zwischen Schmalbandvermittlungen während des Arbeitstages stark ändern.
Es ergibt sich typischerweise eine Stunde mit starkem Verkehrsaufkommen zu Beginn
des Arbeitstages und eine zweite Stunde mit hohem Geschäftsaufkommen nach der
Mittagszeit, wobei diese Stunde normalerweise einen etwas niedrigeren Bedarfspegel
hat. Die Spitzen-Nennkapazität einer Strecke ändert sich weiterhin erheblich über das
Jahr. Strecken in Wohngebieten können unterschiedliche Spitzenperioden haben, sie
ändern sich jedoch ebenfalls in einem ähnlichen Ausmaß in dynamischer Weise. Die
Notwendigkeit zur Vermeidung dieser Überlast kann eine unwirtschaftliche
Bereitstellung von Ressourcen erfordern, um sicherzustellen, daß Bedarfsspitzen gedeckt
werden können. Bei einem Versuch zur Lösung dieses Problems wurde
vorgeschlagen, daß die Kapazität der Pfade, die zur Unterstützung des Verkehrs von bestimmten
Diensten verwendet werden, dynamisch entsprechend den Dienstanforderungen
geändert werden kann, beispielsweise über den Tag hinweg. Eine derartige Technik
ist in der EP-A2-0 635 958 und in der US-A1-5 271 005 beschrieben.
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Es ist ein Ziel der Erfindung, ein verbessertes System und Verfahren zur Steuerung
der Kapazität eines virtuellen Leitungsbündels auf einer gesprächsweisen Grundlage
zu schaffen.
Zusammenfassung der Erfindung
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Gemäß einem Gesichtspunkt der Erfindung wird eine Anordnung zur Übertragung von
Schmalbandverkehr über ein virtuelles Leitungsbündel geschaffen, das auf einem
virtuellen Pfad zwischen sendenden und empfangenden ATM-Vermittlungsstellen in
einem Kommunikationsnetz ausgebildet ist, wobei der Verkehr in Rahmen übertragen
wird, die jeweils mit einem Zeiger versehen sind, der die Begrenzung dieses Rahmens
markiert, wobei jede Vermittlungsstelle eine ATM-Vermittlung, eine virtuelle
Pfadsteuerung zur Steuerung der Kapazität des virtuellen Leitungsbündels, einen
Verbindungsmanager, zu dem im Betrieb Anforderungen für neue Gespräche gelenkt
werden, Einrichtungen zur Steuerung des Verbindungsmanagers und der virtuellen
Pfadsteuerung, einen eingebetteten Prozessor, der zum Empfang von
Verbindungsanforderungen von dem Verbindungsmanager ausgebildet ist, wodurch
entsprechende Verbindungen zu der empfangenen Vermittlung aufgebaut werden und
der Verbindungsmanager über die Ausbildung abgehender und ankommender
Verbindungen informiert wird, und Verbindungssatzeinrichtungen aufweist, die dem
eingebetteten Prozessor zugeordnet sind, um einen virtuellen Kanal zwischen den
sendenden und empfangenden Vermittlungsstellen auszubilden, wobei der
Verbindungsmanager als Antwort auf Verbindungsanforderungen in der Lage ist,
entsprechende Anforderungen für Kapazitätsänderungen an die Managementfunktion
zu senden, wobei die Kapazitätsänderungsanforderungen von der
Managementfunktion an die virtuelle Pfadsteuerung weitergeleitet werden, und wobei die virtuelle
Pfadsteuerung einer senden Vermittlung Einrichtungen zur Kommunikation über die
jeweilige Verbindungssatzeinrichtung mit der virtuellen Pfadsteuerung der
empfangenden Vermittlung über den virtuellen Kanal aufweist, um die
Kapazitätsänderungen an die empfangende Vermittlung in Form von
Zeigerverletzungen zu signalisieren, um auf diese Weise die gleiche Rate der
Rahmenverarbeitung sowohl an den sendenden als auch den empfangenden
Vermittlungen sicherzustellen.
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Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung wird ein Verfahren zur
Übertragung von Schmalbandverkehr über ein virtuelles Leitungsbündel geschaffen, das
auf einem virtuellen Pfad zwischen sendenden und empfangenden ATM-
Vermittlungsstellen in einem Kommunikationsnetz ausgebildet ist, wobei der Verkehr
in Rahmen übertragen wird, die jeweils mit einem Zeiger versehen sind, der die
Begrenzung dieses Rahmens markiert, wobei jede Vermittlungsstelle eine ATM-
Vermittlung, eine virtuelle Pfadsteuerung zur Steuerung der Kapazität des virtuellen
Leitungsbündels, einen Verbindungsmanager, dem im Betrieb Anforderungen für neue
Gespräche zugeführt werden, Einrichtungen zur Steuerung des Verbindungsmanagers
und der virtuellen Pfadsteuerung, einen eingebetteten Prozessor, der zum Empfang
von Verbindungsanforderungen von dem Verbindungsmanager ausgebildet ist,
wodurch entsprechende Verbindungen zu der empfangenden Vermittlung hergestellt
werden, und der Verbindungsmanager über die Herstellung abgehender und
ankommender Verbindungen informiert wird, und Verbindungssatzeinrichtungen
aufweist, die dem eingebetteten Prozessor zugeordnet sind, um einen virtuellen Kanal
zwischen den sendenden und empfangenden Vermittlungsstellen auszubilden, wobei
als Antwort auf Verbindungsanforderungen entsprechende Anforderungen für
Kapazitätsänderungen an die Managementfunktion gesandt werden, wobei die
Kapazitätsänderungsanforderungen von der Managementfunktion an die virtuelle
Pfadsteuerung weitergeleitet werden, und wobei Kapazitätsänderungen in der virtuellen
Pfadsteuerung einer sendenden Vermittlung über die Verbindungssatzeinrichtungen
über den virtuellen Kanal an die virtuelle Pfadsteuerung einer empfangenden
Vermittlung an die empfangende Vermittlung in Form von Zeigerverletzungen
übertragen werden, um auf diese Weise die gleiche Rate von Rahmenverarbeitung
sowohl an den sendenden als auch den empfangenden Vermittlungen sicherzustellen.
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Diese Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Einrichtung, über die die VC-
Kapazität für eine konstante Schmalband-64kbs-Bitrate und einen konstanten p*64kbs-
Bitratenverkehr ausgenutzt wird. Diese Ausnutzung der Kapazität verwendet eine
verbesserte Variante von AAL1, die nachfolgend als eine dynamisch strukturierte
Datenübertragung bezeichnet wird, die die Vergrößerung der Kapazität eines VC
(virtuellen Leitungssatzes) auf Anforderung und auf einer gesprächsweisen Basis
ermöglicht. Die Annahme neuer Gespräche wird durch Verarbeitungsfunktionen
gesteuert, die die zugeteilte VP- (virtuelle Pfad-) Kapazität unter der Steuerung des
Management-Systems verwalten.
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In dem ATM-Netz ist ein flexibler AAL1-Prozessor mit einem ähnlichen AAL1-
Prozessor über einen virtuellen Leitungssatz verbunden. Dieser virtuelle Leitungssatz
hat eine nx64kb/s Kapazität, wobei jeder 64kb/s-Kanal oder ein Px64kb/s-Teilsatz der
Kapazität für ein getrenntes Gespräch verwendet werden kann. Der virtuelle
Leitungssatz verhält sich ähnlich wie Leitungsbündel in heutigen digitalen Netzen, und
er wird daher als ein virtuelles Leitungbündel bezeichnet. Viele virtuelle Leitungsbündel
können zwischen den gleichen zwei Endpunkten angeschlossen werden und sie
können in einem virtuellen Pfad enthalten sein und somit eine virtuelle Strecke bilden.
Das Netz ist mit einem Mechanismus versehen, der es ermöglicht, daß die nx64kb/s-
Kapazität durch einen verwalteten Prozeß geändert wird, der sicherstellt, daß
hergestellte Gesprächsverbindungen nicht durch die Kapazitätsänderung beeinflußt werden.
Die Kapazitätsänderung wird in einer derartigen Weise durchgeführt, daß die
Taktsysteme der zwei AAL1-Prozessoren in der Lage sind, sich in der normalen Weise für
synchronisierte oder plesiochrone Vermittlungsnetze zu verhalten, ohne daß ein
zusätzlicher Rahmenschlupf in dem AAL1-Datenstrom hervorgerufen wird. Ein
Rahmenschlupf aufgrund des Verhaltens der Taktsysteme wird weiterhin in der
normalen Weise verarbeitet.
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Die Kapazität der virtuellen Strecke wird durch ein Wissensbasis- oder Expertensystem
gesteuert, das die Kapazität auf der Grundlage eines Regelsatzes einstellt, der die
Tageszeit, die maximale Nennkapazität und einen Satz von Zwangsregeln
berücksichtigt. Zwangsregeln legen Dinge, wie z. B. die oberen und unteren Begrenzungen
für die Größe der virtuellen Strecke und Dienstqualitätsziele fest, und sie sind die
Maßnahmen, mit denen der Netzbetreiber in der Lage ist, die Betriebsleistung des
adaptiven Netzes zu steuern. Das Expertensystem führt eine Aufzeichnung der
vergangenen Geschichte der Strecke, die zumindest ein Jahr abdeckt, und es gleicht
seine Vorhersage der maximalen Nennkapazität auf der Grundlage einer Analyse
derzeitiger Entwicklungen bezogen auf die vergangene tägliche Änderung ab. Das
Expertensystem, das auf der Grundlage seines Regelsatzes arbeitet, stellt die
Kapazität der virtuellen Strecke derart ein, daß:
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Die Dienstequalitäts-Ziele erfüllt sind.
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Die Steuerfunktion sich selbst an Langzeitentwicklungen der
Kapazitätsanforderungen für die virtuelle Strecke anpaßt, um die gleiche Dienstequalität
aufrechtzuerhalten.
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Momentane Verkehrsspitzen innerhalb der oberen und unteren
Begrenzungszwangsbedingungen abgewickelt werden.
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Es wird hier auf unsere anhängige Anmeldung 94 10 294.4 (S D Brueckheimer, R H
Mauger 7-6) Bezug genommen, die sich auf eine flexible gerätemäßige Ausführung
der ATM-Anpassungsschicht 1 bezieht, sowie auf unsere anhängige Anmeldung 94
11 894.0 (S D Brueckheimer, R H Mauger, A W Oliver, R J Dean 9-8-4-1), die sich auf
Einrichtungen zur Anpassung der Kapazität eines virtuellen nx64kb/s AAL1-
Leitungsbündels und dessen Verwendung zur Ermöglichung einer 64kb/s-Vermittlung
in Verbindung mit einer ATM-Vermittlung bezieht. Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf die Verwendung des adaptiven virtuellen Leitungssatzes, innerhalb eines
Weitverkehrsnetzes zur Schaffung virtueller Leitungsbündel, die sich automatisch an
Änderungen in den Verkehrsanforderungen anpassen können.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Eine Ausführungsform der Erfindung wird nunmehr unter Bezugnahme auf die
beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
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Fig. 1 ein Schaltbild eines flexiblen AAL1-Prozessors ist,
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Fig. 2 ein ausführlicheres Schaltbild des Prozessors nach Fig. 1 ist,
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Fig. 3 zeigt, wie die AAL1-Mechanismen dazu verwendet werden können, eine
Änderung des Wertes von n in einem nx64kb/s-Leitungssatz anzuzeigen,
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Fig. 4 zeigt, wie eine Ratenänderung über ein ATM-Netz signalisiert werden
kann,
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Fig. 5 die typische Verkehrsanforderungsänderung für eine Strecke oder Route
in einem Geschäftsgebiet zeigt,
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Fig. 6 ein mögliches Verfahren zur Verwendung eines adaptiven virtuellen AAL1-
Leitungssatzes als ein virtuelles Leitungsbündel als Teil einer virtuellen Strecke zeigt,
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Fig. 7 ein alternatives Verfahren zur Verwendung eines adaptiven virtuellen
AAL1-Leitungssatzes als ein virtuelle Leitungsbündel zeigt,
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Fig. 8 die Taktsteuerungsanordnungen für digitale Vermittlungsnetze zeigt,
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Fig. 9 Schlupfverarbeitungsfunktion eines virtuellen Leitungsbündels zeigt,
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Fig. 10 eine Möglichkeit zeigt, wie ein Expertensystem zur gerätemäßigen
Ausführung der virtuellen Streckensteuerung verwendet werden kann.
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Die Fig. 1 und 2 ergeben zusammen eine Erläuterung der gerätemäßigen
ATM-AAL1-Ausführung. In einem typischen Schmalband-Telekommunikationssystem
steht ein gemeinsamer STM-Bus auf der Rückwandleiterplatte des Gerätes zur
Verfügung. Dies wird als die Schnittstelle zwischen den Geräten, die externe
Schnittstellen, wie z. B. Analog- oder ISDN-Leitungen anpaßt, und den Geräten verwendet,
die eine von Natur aus vorgegebene Funktion, wie z. B. die Vermittlung, durchführen.
Ein Gerät, das eine Anpassung an ein externes STM1-System ergibt, hätte
typischerweise 2048 64kb/s-Kanäle auf der Rückwandleiterplatte zur
Anpassungsfunktion zur Verfügung. Der Zweck der Geräte besteht darin, die Anpassung einer
Anzahl von 64kb/s-Kanälen, beispielsweise 2048 Kanäle, an eine Anzahl von nx64kb/s
virtuellen ATM-Leitungssätzen und die Rückanpassung der 64kb/s-Kanäle innerhalb
der folgenden Beschränkungen zu ermöglichen:
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- Beliebige 64kb/s-Kanäle können irgendeinem virtuellen ATM-Leitungssatz
zugeordnet werden.
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- Eine beliebige Gruppe von P64kb/s-Kanälen kann als Teil oder als Gesamtheit
eines virtuellen ATM-Leitungssatzes zusammengefügt werden und hält eine
Zeitschlitzfolgenintegrität über die Anpassungs- und Übertragungsprozesse aufrecht.
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- Zur Übereinstimmung mit den AAL1-Normen ist n auf Werte von 1-30
beschränkt; für spezielle Anwendungen kann n irgendeinen Wert bis zur vollen
Kapazität des Systems haben.
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- Die Anzahl m von virtuellen ATM-Leitungssätzen kann irgendeinen Wert bis zur
Grenze von 1 64kb/s-Leitungssätzen pro ATM VC haben, d. h. 1 ≤ M ≤ 2048 für
dieses Beispiel.
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Das Prinzip des Mechanismus ist in Fig. 1 gezeigt, und das Funktionsblockschaltbild
dieser gerätemäßigen Ausführung ist in Fig. 2 gezeigt. In beiden Darstellungen wird
ein Prozeß vorausgesetzt, jedoch nicht gezeigt, der mit 125 Mikrosekunden-Intervallen
abläuft und den STM-Strom auf der Rückwandleiterplatte in einen
Austritts-Kettenspeicher statisiert und den Inhalt eines Eintritts-Kettenspeichers aufnimmt und diesen
als einen STM-Strom an die Rückwandleiterplatte verteilt. Der Mechanismus wird
durch eine Kettenstruktur gesteuert. Jedes Glied in der Kette ist als eine Kombination
von zwei bidirektionalen Zeigern und einer Adresse in dem Austritts- oder
Eintrittsspeicher verwirklicht, wobei ein Glied für jeden 64kb/s-Kanal in jeder der Austritts- und
Eintrittsketten vorhanden ist. Die Ketten sind mit Anfangsblöcken verknüpft und es ist
ein Anfangsblock für jeden möglichen virtuellen nx64kb/s-ATM-Leitungssatz
vorhanden, wobei Anfangsblöcke durch die Zuordnung einer Kanalzählung für Steuerzwecke,
einer VC-Identität für Zellenzusammenfügungszwecke und einen bidirektionalen Zeiger
auf das erste Glied der Kette verwirklicht sind. Eine Kette wird für jeden aktiven
virtuellen ATM-Leitungssatz zusammengefügt, sie besteht aus einer Anzahl von Gliedern,
die bidirektionale Zeiger verwenden, um in Aufwärtsrichtung auf den Anfangsblock
oder ein vorhergehendes Glied und in Abwärtsrichtung auf das nächste Glied zu
zeigen. Jedes Glied enthält die Adresse in dem Rahmenspeicher für die erforderliche
Rahmenabtastprobe; Glieder, die noch nicht zugeteilt wurden, sind zu einer Kette
gebildet, die unter einem speziellen FREI-Anfangsblock gebildet ist. Getrennte
Austritts- und Eintrittskettenprozesse werden bei jedem 125-Mikrosekunden-Zyklus
eingeleitet. Diese verarbeiten jede Kette aufeinanderfolgend und jedes Glied in der
Kette aufeinanderfolgend und liefern eine Adresse an den Sprachspeicher und eine
VPI/VCI an einen Zellenzusammenfügungs- oder Zerlegungsprozeß. Für den
Zellenzusammenfügungsprozeß werden die Rahmenabtastproben an jeder Adresse gelesen
und ändern sich und werden in die nächste verfügbare Byte-Position innerhalb der
Zellen-Nutzinformation gebracht. Gefüllte Zellen werden mit ihrem ATM-Anfangsblock
und dem AAL1-SAT-PDU-Anfangsblock zusammengefügt und in das ATM-Verfahren
abgesandt. Eine neue Zelle wird dann für diesen virtuellen Leitungssatz erzeugt.
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Für den Zellenzerlegungsprozeß werden Zellen mit einem Byte pro Zeit entpackt und
Rahmenabtastproben werden in den Eintrittsspeicher entsprechend der Adresse
geschrieben, die von dem Eintrittskettenprozessor bei Empfang einer Anzeige von der
AAL1 für die Begrenzung eines nx64kb/s-Rahmens geliefert wird. Der
Zellenzerlegungsprozeß prüft dann den Phasensynchronismus zwischen den Eintritts- und
Austrittsfunktionen. Die Ketten werden unter der Steuerung eines
Kettenaktualisierungsprozessors unter Befehlen von der (nicht gezeigten) Systemsteuerung
aktualisiert. Der Kettenaktualisierungsprozessor betreibt einen
Anforderungs-/Zuteilungsmechanismus mit den Kettenprozessoren, um sicherzustellen, daß eine Kette nicht zur
gleichen Zeit modifiziert wird, wie sie verarbeitet wird. Wenn ein unabhängiger 64kb/s-
Kanal modifiziert wird, so kann er an irgendeinem Punkt in der Kette eingefügt oder
von irgendeinem Punkt in der Kette entfernt werden. Ein Einfügungsprozeß verwendet
ein Glied von der FREI-Kette. Ein Entfernungsprozeß gibt ein Glied an die FREI-Kette
zurück. Wenn ein Px64kb/s-Dienst aufgebaut wird, so müssen die Kanäle in der
richtigen Reihenfolge in aufeinanderfolgende Glieder in der Kette eingefügt werden.
Die Fig. 3 und 4 ergeben zusammen eine Erläuterung der Maßnahmen, durch die
die Kapazität eines virtuellen AAL1-Leitungssatzes angepaßt werden kann, d. h. die Art
und Weise, wie die zugeteilte Anzahl n von 64kbit-Kanälen eingestellt werden kann,
um Änderungen des Verkehrsbedarfs zu berücksichtigen.
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Fig. 3 zeigt die Betriebsweise der Anpassungsschicht AAL1 in ihrer strukturierten
Datenübertragungsbetriebsart. Im üblichen Betrieb markiert der Zeiger die Begrenzung
eines 125 Mikrosekunden-Rahmens, so daß einzelne 64kb/s-Kanäle von dem
virtuellen nx64kb/s-Kanal identifiziert und damit individuell manipuliert werden können.
Bei der modifizierten Betriebsweise gemäß Fig. 3 wird eine Zeigerverletzung
verwendet, um anzuzeigen, daß sich die Begrenzung geändert hat, so daß die
Kapazität des virtuellen Kanals dynamisch geändert werden kann. Die
Zeigerverletzung zeigt weiterhin die exakte Rahmenzeitsteuerung der Änderung an.
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Fig. 4 zeigt die Betriebsweise der modifizierten AAL1 innerhalb eines Gesamt-
Signalisierungsbetriebs, der sicherstellt, daß beide Enden der virtuellen
Kanalanpassungsschicht synchron modifiziert werden. Der adaptive virtuelle
Verbindungssatz (AVJ) bildet die modifizierte AAL1-Funktion aus. Dem AVJ ist ein eingebetteter
Prozessor zugeordnet, der Softwarefunktionen ausführt, die dem AVJ-Gerät
zugeordnet sind. Alle eingebetteten Prozessoren sind in der Lage, einander Nachrichten über
das ATM-Netz zu senden. Der AVJ an dem Ende, das eine Änderung einleitet, sendet
eine Nachricht, um (1) eine Änderung anzufordern, wobei deren Einzelheiten
aufgezeichnet werden und die Nachricht bestätigt wird, wobei dies in (2) dazu führt, daß die
Zeigerverletzung über den virtuellen AAL1-Kanal in der vorstehend beschriebenen
Weise gesandt wird, diese (3) von dem AVJ an dem anderen Ende des virtuellen
Kanals empfangen wird, der (4) die Änderung dadurch ausführt, daß er seine interne
Verbindungsabbildung aktualisiert und dann die Änderung bestätigt (5), um den
Vorgang abzuschließen.
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Der Verkehrsbedarf oder die Verkehrsanforderungen auf Strecken zwischen
Schmalbandvermittlungen ändern sich stark während des Arbeitstages, wie dies in Fig. 5
gezeigt ist, wobei sich typischerweise eine Stunde mit hohem Verkehrsaufkommen zu
Beginn des Arbeitstages und eine zweite Stunde mit hohem Verkehrsaufkommen nach
der Mittagszeit ergibt, die typischerweise einen etwas geringeren Bedarfspegel hat. Die
Spitzen-Nennkapazität der Strecke ändert sich über das Jahr in erheblichem Ausmaß.
Eine Strecke von 1000 Leitungsbündelkanälen hat typischerweise 20 Verbindungen
oder Verbindungsbeendigungen pro Sekunde, was scharfe Verringerungen oder
Anstiege des Bedarfs oder sogar einen ebenen Bedarfszustand darstellen kann.
Routen in Wohngebieten haben andere Spitzenperioden, sie sind jedoch in ähnlichem
Ausmaß dynamisch veränderlich.
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Unsere Anordnung ergibt einen Mechanismus innerhalb des ATM-Netzes zur
Neuverhandlung der Kapazitätszuordnung zu einem virtuellen Pfad ohne Trennung dieses
virtuellen Pfades. Dieser Mechanismus kann zur Erzeugung von Kapazität in einem
ATM-Netz verwendet werden, um die Unterstützung einer Anzahl von virtuellen
Leitungsbündeln als adaptive virtuelle AAL1-Leitungssätze innerhalb einer virtuellen
Strecke zu ermöglichen. Fig. 6 zeigt ein mögliches Verfahren zur Erzielung einer
derartigen virtuellen Strecke, wobei die virtuelle Strecke eine Anzahl von virtuellen
Leitungsbündeln umfaßt, die als adaptive virtuelle AAL1-Leitungssätze ausgebildet
werden, wobei jedes virtuelle Leitungsbündel eine minimale Kapazität aufweist, um die
Notwendigkeit einer Echokompensation zu vermeiden, doch wird für irgendeinen
Bedarfspegel oberhalb der minimalen Kapazität dann auf einer gesprächsweisen
Grundlage die Kapazität der adaptiven virtuellen AAL1-Leitungssätze um 64kb/s
geändert, so daß die Kapazität des virtuellen Leitungsbündels immer exakt an den
Verkehrsbedarf angepaßt ist, wobei Änderungen an den virtuellen Leitungsbündeln auf
einer gesprächsweisen Grundlage durchgeführt werden, jedoch so beschränkt sind,
daß die Gesamtkapazität des Satzes von virtuellen Leitungsbündeln niemals größer
als die Kapazität des virtuellen Pfades ist, der die virtuelle Strecke bildet, wobei die
Kapazität der virtuellen Strecke durch einen Mechanismus gesteuert wird, der
Änderungen der Kapazität der virtuellen Strecke gemäß einer Schirmfunktion ausbildet,
die durch ein unterstützendes Expertensystem ausgebildet wird. Eine alternative
Lösung ist in Fig. 7 gezeigt, in der das Expertensystem direkt die Kapazität des
virtuellen Leitungssatzes (VC) steuert, die das virtuelle Leitungsbündel ausbildet, so
daß eine getrennte Steuerung eines virtuellen Pfades, der eine virtuelle Strecke
ausbildet, nicht erforderlich ist. Bei der Lösung nach Fig. 6 müssen Kanäle auf dem
virtuellen Leitungsbündel lediglich dann dauernd vorhanden sein, wenn eine
Gesprächsverbindung besteht, während bei der Lösung nach Fig. 7 Kanäle auf dem virtuellen
Leitungsbündel in Erwartung irgendeines zukünftigen Gesprächsverbindungsversuches
vorhanden bleiben müssen.
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Digitale Vermittlungsnetze leiten ihre Zeitsteuerung aus einer Hierarchie mit drei
Schichten von Master- und Slave-Taktgebern ab, wie dies in Fig. 8 gezeigt ist. Die
Master-Taktgeber in der Schicht 1 können Atomuhren mit einer Genauigkeit von 1 Teil
in 10¹¹ sein. Diese werden als die Grundlage eines internationalen plesiochrorien
Betriebs verwendet. In Vermittlungsstellen mit Slave-Taktgebern der Schicht 2 oder 3
werden aus Übertragungssystemen, die auf den Standard der Schicht 1 phasenstarr
verriegelt sind, abgeleitete Signale verwendet, um den örtlichen Slave-Taktgeber auf
die Genauigkeit von einem Teil in 10¹¹ zu verriegeln. Eine derartige Struktur neigt zu
Störungen als Ergebnis von Geräteausfällen oder einer Betriebsunterbrechung, so daß
tatsächliche Netze etwas von dem Ideal einer absoluten Synchronisation abweichen.
Bei heutigen digitalen Vermittlungsstellen mit 1,5 oder 2,0
Mb/s-Amtsleitungsverbindungen ist ein Puffer an dem Leitungsbündelabschluß vorgesehen, der einen
Ausgleich des Unterschiedes zwischen dem gesendeten und empfangenen Takt
ermöglicht, wobei dieser Puffer eine beschränkte Kapazität aufweist, so daß, wenn die
Taktunterschiede anhalten, der Puffer angepaßt wird, um entweder Informationen zu
wiederholen, wenn der Puffer "unterläuft" oder um Informationen zu löschen, wenn der
Puffer gefüllt ist, wobei diese Funktion als "Schlupf" bezeichnet wird.
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Innerhalb eines virtuellen Leitungsbündels muß der Empfangsprozeß einen Puffer
unterhalten, der eine Anzahl von ATM-Zellen umfaßt. Die Anpassungsschicht der
strukturierten AAL1-Datenübertragung tauscht Zeiger zwischen dem Sende- und
Empfangsprozeß aus, die die Rahmenbegrenzung des nx64kb/s-Datenstromes
definieren, so daß als Ergebnis die Rate der Rahmenverarbeitung an der
Empfangsseite die gleiche wie an der Sendeseite ist. Als Folge hiervon bleibt die
Anzahl von Rahmen oder Teilrahmen, die im Puffer gehalten wird, fest, obwohl der
Wert von n in dem nx64kb/s-Strom veränderlich ist. Bei einer speziellen
gerätemäßigen Ausführung ist n in dem Bereich von 47 ≤ n ≤ 1024 variabel, und der ATM-
Zellenpuffer muß zwei Rahmen halten, wobei für n = 47 zwei Rahmen gleich zwei
Zellen sind, während für n = 1024 zwei Rahmen gleich 44 Zellen sind, woraus folgt,
daß die Anzahl der Zellen in dem Empfangspuffer sich ändern muß, wenn der Wert
n über seinen Bereich geändert wird. Die Rolle des Puffers ist zweifach, er
kompensiert Zeitunterschiede zwischen den Sende- und Empfangstakten, die sich aus
Phasenschwankungen (Jitter), sehr langsamen Phasenschwankungen oder absoluten
Unterschieden in der Taktfrequenz ergeben, und er kompensiert zusätzlich die
Zellenverzögerungsänderung, die für das ATM-Netz charakteristisch ist. Als solche wird eine
Schlupffunktion analog zu der, wie sie bei vorhandenen Amtsleitungssystemen besteht,
durch diesen ATM-Zellenpuffer gerätemäßig ausgebildet.
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Der Schlupfmechanismus ist in Fig. 9 gezeigt. Ein Schlupf kann sich als Ergebnis
eines Unterlaufs oder eines Überlaufs ergeben. Wenn zu Beginn eines neuen 125-
Mikrosekunden-Rahmens unzureichende Daten in dem Puffer vorhanden sind, um
einen neuen Rahmen zu verarbeiten, so wird ein Unterlauf-Schlupf aufgerufen, der
einen Rahmen an Informationen wiederholt, während, wenn eine neue Zelle ankommt,
während der Puffer voll ist, es erforderlich ist, einen Rahmen zu löschen.
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Es ist wichtig, daß die Änderungen der Zellenpuffergröße aufgrund der
Veränderbarkeit von "n" nicht zu Fehlanzeigen von Taktdisparitäten und damit zu falschen
Schlupfvorgängen führen. Innerhalb des Zellenpuffers kann ein Rahmen an Information an
irgendeinem Punkt in einer Zellen-Nutzinformation beginnen und enden, und bei
größeren Werten von "n" enthält er zusätzlich eine Anzahl von vollständigen Zellen.
Wenn sich "n" ändert, so ist es erforderlich, die Anzahl der Zellen in dem Puffer zu
vergrößern oder zu verkleinern, und während des Änderungsvorganges, wie er in Fig.
4 gezeigt ist, wird eine Nachricht vorausgesandt, um den Empfangsprozeß zu
alarmieren, daß eine Änderung beabsichtigt ist. Wenn diese Nachricht anzeigt, daß der ATM-
Puffer vergrößert werden sollte, so wird die Puffergröße sofort vergrößert, und wenn
sie anzeigt, daß der Puffer verkleinert werden sollte, so bleibt der Puffer unverändert,
bis der neue Wert des Zeigers empfangen wird, was anzeigt, daß die Änderung des
Wertes von "n" abgeschlossen ist und durch den ATM-Empfangspuffer verarbeitet
wurde. Dieser Mechanismus stellt sicher, daß in der Zellenratenänderungs-periode
zwischen eine beabsichtigte Änderung anzeigenden Nachricht und dem Abschluß der
Änderung der ATM-Empfangspuffer immer größer oder gleich der für die neue
Zellenrate erforderlichen Größe ist, so daß dies keinen falschen Schlupf hervorgeruft.
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Die Rolle des Expertensystems ist in Fig. 10 gezeigt, wobei das Expertensystem
Parameter auf einer täglichen Basis liefert, wodurch eine Schirm- oder
Verwaltungsfunktion gesteuert wird, die die Kapazitätssteuerung des virtuellen Pfades ausbildet,
der die virtuelle Route in Echtzeit verwirklicht, wobei ein Beispiel für den Satz von
Parametern, die zu der Schirmfunktion heruntergeladen würde, die folgende Form
aufweisen würde:
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- Maximale Nennkapazität
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- Maximale und minimale Kapazität während zugeordneter Perioden
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- Tageszeit zugeordneter Perioden
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- Schrittgrößen für zugeordnete Perioden.
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Diese Regeln würden dann von der Schirmfunktion verwendet, um auf
Kapazitätsanforderungen anzusprechen. Für den Fachmann ist es klar, daß ein Expertensystem
verwendet werden kann, um eine derartige Funktion zu erzielen, und daß viele Sätze
von Regeln ausgebildet werden können, um irgendeine Genauigkeit der
Schirmfunktion zu erzielen, die erwünscht ist.
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Eine einzelne virtuelle Route ist zwischen zwei ATM-Vermittlungen dargestellt, wobei
die Kapazität dieser virtuellen Strecke über einen virtuellen Pfad ausgebildet wird, der
durch eine virtuelle Pfadsteuerfunktion gesteuert wird. Das virtuelle Leitungsbündel
wird durch ein Gerät ausgebildet, das als ein adaptiver virtueller Verbindungssatz
(AVJ) bezeichnet wird, der einen eingebetteten Prozessor aufweist und durch eine
Verbindungsmanagement-Funktion gesteuert wird. Der Prozeß der Änderung der
Kapazität der virtuellen Strecke ist durch die Folge von Nachrichten dargestellt:
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1: Eine Verbindungsanforderung für eine neue Gesprächsverbindung wird an
das Verbindungsmanagement gerichtet.
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2b: Wenn das Verbindungsmanagement zuviel oder zuwenig Kapazität auf der
Strecke hat, so fordert es von der Schirm- oder Verwaltungsfunktion eine
Kapazitätsänderung an.
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2a: Ohne Warten auf die zusätzliche Kapazität verwendet die
Verbindungsmanagement-Funktion die verbleibende Kapazität für die Verbindung.
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Der eingebettete Prozessor führt die Funktionen nach Fig. 4 aus, um die
Gesprächsverbindung aufzubauen, und informiert das Verbindungsmanagement am entfernten
Ende (3a) und bestätigt die Verbindung örtlich (4a).
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3b: Die Kapazitätsanforderung wird an die virtuellen Pfadsteuerungsfunktionen
weitergeleitet, die übliche ATM-Netz-Funktionen verwenden, um die Kapazität zu
ändern, wobei Kapazitätsinformationen an dem entfernten Ende (6b, 7b) und
Kapazitätsbestätigungen am nahen Ende (4b, 5b) geliefert werden.
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Die Anordnung ergibt somit einen Mechanismus zur Einstellung der Kapazität eines
virtuellen AAL1 nx64kb/s-Leitungssatzes längs eines Fernbereichs-ATM-Netzes, ohne
daß ein Zeitschlupf zusätzlich zu dem Schlupf hervorgerufen wird, der sich aus
Unterschieden zwischen den Takten an zwei Endpunkten der virtuellen Schaltung ergibt.
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Es ist weiterhin zu erkennen, daß die Pfadkapazität gesprächsweise auf der Grundlage
des früheren Gesprächsverlaufs gesteuert werden kann, der über das Expertensystem
oder aus einer Kombination dieser Parameter bestimmt wird.