TECHNISCHER BEREICH
-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Überlastungsregelung
für geschaltete Informationsnetze. Der asynchrone
Übertragungsmodus (Asynchronous Transfer Mode (ATM)) von diesen Netzwerken
kann auch für lokale Netze eingeführt werden. Ein lokales Netz
(Local Area Network (LAN)) muß vorherrschend nichtreservierten
Bandbreitenverkehr abdecken, der inhärent unvoraussagbar und
sehr verlustempfindlich ist. Diese Anwendung erfordert eine
Überlastungsregelung, die sofort nach Erkennung eines
Verkehrsengpasses reagiert, indem der Datenverkehr, der an den Engpaß
zu übertragen ist, temporär zurückgehalten wird. Der andere
Verkehr sollte so wenig wie möglich beeinflußt werden. Die
vorliegende Erfindung beschreibt eine selektive
Überlastungsregelung, die diese Bedürfnisse erfüllt und im allgemeinen in
geschalteten Netzen anwendbar ist. Sie kann in ATM PRIZMA [2]
Schaltern und anderen Arten von Schaltern eingesetzt werden.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
-
Die Kommunikation in geschalteten ATM-Netzen ist
verbindungsorientiert, und alle ATM-Zellen, die zu einer Verbindung
gehören, folgen dem gleichen Pfad, indem sie ihre Leitweg-Labels im
Eingangs-Port von jedem Schalter [1, 2] lagern. Deshalb erfolgen
aktuelle Leitwegentscheidungen nur während dem Verbindungs-
Setup, und die Leitweglenkung wird in der ATM-Umgebung nicht
als kritisches Problem betrachtet. Im Gegensatz dazu wird die
Überlastungsregelung schon heute als eine der schwierigen
Herausforderungen betrachtet, die gelöst werden müssen. Dies gilt
insbesondere für den in Betracht gezogenen
LAN-Emulations-Service.
-
Das Prinzip, Zellen selektiv zu drosseln oder zurückzuhalten,
ist ganz natürlich und wurde in gewisser Weise bereits in den
Anfängen der Paketvermittlung beschrieben. Aber erst der
jüngste Fortschritt in der Technologie hat es ermöglicht, diese
Idee wirtschaftlich und auf eine anspruchsvollere Art und Weise
umzusetzen. Kürzliche Studien in dieser Richtung wurden in
[3, 4, 5] beschrieben. Die Referenz [5] vergleicht das Verhalten
einer teilnetzweisen Überlastungsregelung mit einer
Verbindungssteuerung. Simulationsergebnisse zeigen deutlich ihre
Überlegenheit gegenüber der langsam reagierenden
Verbindungssteuerung in Form eines höheren Durchsatzes, geringerer
Verzögerung, niedrigerer Verlustwahrscheinlichkeit und weniger
Pufferanforderungen. Die Referenz [3] zeigt den Einsatz eines
dedizierten Traffic Regulator & Scheduler (TRS) in jedem
Ausgangs-Port. Wenn eine Vermittlungswarteschlange überlastet ist,
kann ihr TRS Steuerinformationen an einige vorherige Knoten
entlang der Pfade zurücksenden, um einen selektiven Rückdruck
zu erzeugen. Ein TRS benutzt Rückdrucksignale von einem
überlasteten Knoten, um den Verkehr selektiv zu drosseln, indem die
durchschnittlichen Übertragungsgeschwindigkeiten von
überlasteten Leitwegen reduziert werden.
-
In einer Datenumgebung kann die Überlastung nicht durch das
Ablegen von Zellen gelöst werden. Das Ablegen von Zellen, die zu
einem Pufferüberlauf gehören, ist eine Praxis, die ihren
Ursprung in der Telekommunikationskultur mit einer starken
Biasto-real-time-Voice und Videoverbindungen hat, die alle
reservierte Bandbreite erfordern. Während bei Echtzeitanwendungen
abgelegte Zellen für den Benutzer ein Ärgernis sind, hat dies
auf das Netz keine negativen Auswirkungen. Jedoch das Ablegen
einer einzelnen Zelle, die zu einem Datenrahmen gehört,
triggert bestimmt alle Rahmenzellen, die neu zu übertragen sind, so
daß das Netzwerk mit zusätzlichem Verkehr ohne Anstieg im
Benutzerdurchsatz überflutet werden kann. Somit verbrauchen
abgelegte Zellen, die zu nicht reserviertem Verkehr gehören,
poten
tiell einen großen Teil der Netzwerkkapazität ohne einen
Nutzen.
-
Es ist ein allgemeiner Gegenstand der vorliegenden Erfindung,
diese verschiedenen Nachteile aus dem Stand der Technik zu
vermeiden, und die Implementierung einer Überlastungsregelung für
Informationsnetze zu erfinden, die sofort nach Erkennung eines
Verkehrsengpasses reagiert, indem sie selektiv und temporär den
Datenverkehr zurückhält, der an den Engpaß zu übertragen ist.
Es ist ein weiterer Gegenstand, eine Vorrichtung
bereitzustellen, die den verlustfreien Betrieb insbesondere bei nicht
reserviertem Verkehr erlaubt. Es ist ein weiterer Gegenstand,
einen Netzwerkknoten zu verbessern, in den eine
Überlastungsregelung gemäß der Erfindung implementiert wird. Es ist außerdem
beabsichtigt, ein Eingangs-Port-Modul zu beschreiben, das die
sofortige Reaktion über dedizierte Label-Buchführung, Label-
Suche, Label-Filterung und verknüpfte Listen-Warteschlange
ermöglicht.
REFERENZEN:
-
[1] R. Händel, M. N. Huber. "Integrated Broadband Networks: An
Introduction to ATM-Based Networks", Addison-Wesley
Publishing Company, 1991.
-
[2] W. E. Denzel. A. P. J. Encibersen, I. Iliadis, G. Karlsson, "A
Highly Modular Packet Switch for Gb/s Rates",
International Switching Symposium, Yokohama, Oct. 1992, pp. 236-240.
-
[3] H. J. Chao, "A General Architecture for Link-Layer
Congestion Control in ATM Networks", International
Switching Symposium, Yokohama, Oct. 992, pp. 229-233.
-
[4] J. Cherbonnier, J.-Y. Le Boudec "A GFC Protocol for
Congestion Avoidance in the ATM Connectionless Service,"
EFOC/Lan 92, Paris, June 1992, paper LAN/150, pp. 305-309.
-
[5] P. P. Mishra, H. Kanakia, "A Hop-by-Hop Rate Based
Congestion Control Scheine", COMM'92, pp. 112-123.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
-
Die oben genannten Gegenstände werden durch die Implementierung
einer Überlastungsregelung erreicht, wobei die
Vermittlungsknoten, die vor einem überlasteten Knoten liegen, von einem
spezifischen Engpaß über eine Benachrichtigung informiert werden,
die die Leitweg-Label-Information enthält, die angibt, welcher
Verkehr in den Haltestatus gehen muß und die
Rückstellungsinformation, die angibt, wie lange dieser Verkehr verzögert
werden sollte. Diese Rückstellungsinformation nennt vorzugsweise
die Dauer der Verzögerungsintervalle, für die der ausgewählte
Verkehr in den Haltestatus gehen muß, z. B. in Zelleinheiten.
Weitere Rückstellungsinformationen können einen Zeitpunkt
nennen, an dem die Übertragung überholt werden kann, oder eine
Menge von Informationseinheiten nennen, die ankommen müssen,
bevor die Übertragung gestartet wird. Die normale Übertragung
kann wiederholt werden, nachdem eine zurückgestellte oder
geänderte Übertragung erzwungen werden kann, z. B. mit einer
bestimmten Verzögerung oder einer geänderten Geschwindigkeit, wie
dies per se bekannt ist. Selbst geänderte Leitwegentscheidungen
könnten zum Halten des kritischen Verkehrsflusses mit Hilfe von
Umgehungswegen eingesetzt werden. Die Überlastungsregelung
gemäß der Erfindung kann in einigen oder allen Knoten eines
Netzwerks implementiert werden. Ein überlasteter Knoten informiert
vorzugsweise nur seine unmittelbaren Nachbarn vor ihm, die ihre
vorgelagerten Knoten nur informieren, wenn ihre jeweiligen
Warteschlangen aufgrund der bestehenden Überlastung ebenfalls
überlastet sind. Auf diese Weise wird die selektive, temporäre
Überlastungsinformation schrittweise nach vorne verbreitet. Sie
erreicht eventuell sogar eine Quelle, die dann ihre
Übertragungsaktivitäten für die Überlastungswiederherstellung ändern
kann. Es ist selbstverständlich auch möglich, weiter
entferntere "Nachbarn" direkt zu informieren, z. B. wenn die nächsten
Nachbarn nicht die Vorrichtung unterstützen, oder ihre
Erfindungen nicht ausreichend sind. Die erfundene Vorrichtung kann
auch mit anderen Überlastungsregelungen kombiniert werden, wie
z. B. mit der Verbindungssteuerung oder der lokalen Steuerung in
einem Vermittlungsknoten, und in verschiedenen Arten von
Vermittlungsknoten implementiert werden. Innerhalb der
Beschreibung wird der PRIZMA Schalter für diese verschiedenen Typen als
repräsentativ angesehen, um die Erklärungen zu verdeutlichen.
Eine effiziente Implementierung in diesem Zusammenhang enthält
ein erweitertes Eingangs-Port-Modul, um sofort auf
Überlastungsbenachrichtigungen von Ausgangs-Ports des lokalen
Vermittlungsknotens und von nachgelagerten Knoten zu reagieren.
Mit einer Überlastungsregelung gemäß der Erfindung arbeitet ein
Netz bei einem ins Netz gepumptem Verkehrsszenario, bei einer
unzureichenden aber bemerkenswerten Puffergröße und bei einer
Netztopologie gut. Natürlich erleichtern die Verkehrsglättung,
die effiziente Verkehrstrennung während dem Verbindungs-Setup
oder der ausreichende Pufferplatz das Auftreten von
Überlastung, aber die Vorrichtung gemäß der Erfindung wurde
entwikkelt, um die vielen Unbekannten in Verkehrsmustern,
Quellparametereinstellungen und Systemdimensionierung abzudecken.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend mit
Bezug auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben werden. Um das
allgemeine Konzept der Erfindung deutlicher aufzuzeigen, wird
eine Implementierung in einem typischen Vermittlungsknoten, wie
einem PRIZMA Schalter, angenommen.
-
Fig. 1 zeigt schematisch das Konzept der selektiven
Überlastungsregelung gemäß der Erfindung. Es wird eine
typische Engpaßsituation in einem geschalteten Netz
angenommen, um die Vorrichtung zu erklären.
-
Fig. 2 zeigt eine detailliertere Beschreibung des
Informationsflusses für die Situation in Fig. 1.
-
Fig. 3 zeigt die erweiterte Label-Überlagerungs-Hardware eines
Eingangs-Port-Moduls, das die Label-Buchführung
ermöglicht.
-
Fig. 4 zeigt ein Gate-Feld, das per se bekannt ist. Im
vorliegenden Fall wird es für die schnelle Label-Suche
benutzt.
-
Fig. 5 zeigt die Hardware-Erweiterung eines Eingangs-Port-
Moduls, das die Label-Filterung und Zeitstempelung
ermöglicht.
-
Fig. 6 zeigt die Organisation der Warteschlangenbildung durch
eine verknüpfte Liste, die im Eingangs-Port-Modul
benutzt wird.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG EINES AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
GEMÄSS DER ERFINDUNG
-
In geschalteten Netzen kann es geschehen, daß während einer
bestimmten Zeit viele Zellen auf den gleichen Ausgangs-Port
geschaltet werden, die üblicherweise mit einer Ausgangsverbindung
verbunden sind. Wenn die Eingangsgeschwindigkeit der Zellen
größer als die Verbindungs-Übertragungsgeschwindigkeit ist,
besteht in dieser Verbindung ein Engpaß. Um einen Pufferüberlauf
und somit Zellverlust zu verhindern, ist in solchen Netzen eine
reaktive Überlastungsregelung erforderlich.
-
Fig. 1 zeigt drei Schalter 1, 2,3 in einem willkürlich
vermaschten Netz. Eine der Ausgangsverbindungen 5 von Schalter 3
wird überlastet. Jetzt benachrichtigt der Ausgangs-Port alle
Eingangs-Ports 4 von Schalter 3, um die Zellen zurückzuhalten,
die über die Engpaßverbindung 5 fließen. Jeder Eingangs-Port
filtert deshalb alle Zellen mit einer Virtual Path oder Channel
Information (VPI/VCI) für die überlastete Verbindung 5. Im
folgenden wird "Label" oder "Leitweg-Label" als Begriff für VPI/VCI
oder für sonstige Leitwegsinformationen benutzt. Alle Zellen in
anderen Richtungen fließen weiterhin. Wenn die Überlastung
aufgelöst wird, bevor die Anzahl von Zellen, die in die
Warteschlange eines Eingangs-Ports 4 eingereiht wurde, einen
bestimmten Schwellwert überschreitet, wird keine weitere Maßnahme
durchgeführt. Die lokale Überlastungsregelung war ausreichend.
Andernfalls benachrichtigt der Eingangs-Port 4 die Überlastung
in ihrem vorgelagerten Schalter 2, der diese Information an
alle seine Eingangs-Ports 6 weiterleitet. Hier werden alle
Zellen mit einem Label, das angibt, daß sie über die
Engpaßverbindung 5 von Schalter 3 fließen werden, für einen Zeitraum in
einen Haltestatus gehen, der der Rückstellungsinformation in der
Benachrichtigung entspricht. Dieser selektive, temporäre
Rückdruck kann knotenweise bis zu den Quellen fortgesetzt werden.
Für kurze Überlastungszeiträume jedoch bleibt die
rückwärtsgerichtete Benachrichtigung im allgemeinen auf einen kleinen
geographischen Bereich begrenzt. Kurze Überlastungen werden zuerst
nur lokal gelöst, und dann wird die Engpaßinformation rückwärts
schrittweise bis zu den Quellen ausgebreitet, wenn die
Überlastung andauert. Der gesamte Verkehr, der keine Engpässe
überträgt, wird weiterhin normal fließen. Bei der beschriebenen
Implementierung kann ein verlustfreier Betrieb erreicht werden,
der für den nicht reservierten Verkehr in ATM-Netzen besonders
wichtig ist.
-
Die Regelung ist außerdem in Fig. 2 detailliert. Wiederum
werden drei Schalter 1, 2,3 in einem willkürlich vermaschten Netz
betrachtet. Um die Beschreibung zu vereinfachen, ist ein
Ausführungsbeispiel abgebildet, in dem jeder Schalter aus vier
Eingangs-Port-Modulen 8,10,12, einer 4 · 4 Schaltstruktur
13, 14, 15 und vier Ausgangs-Port-Modulen 7,9,11 besteht.
Repräsentativ für eine ATM-Schalterstruktur ist der Zurich PRIZMA
Schalter [2]. Die Ein- und Ausgangs-Ports 7-12 sind von 0 bis 3
numeriert. Es wird außerdem angenommen, daß alle Schalter über
Duplex-Verbindungen verbunden sind, und daß ein Ein-
/Ausgangspaar einen internen Kommunikationspfad hat. Die
Zellen, die auf die Übertragung (Ausgangs-Port-Modul) warten,
werden in einer einzelnen Warteschlange eingereiht. Im Gegensatz
dazu hat ein Eingangs-Port-Modul so viele Warteschlangen wie es
Ausgangs-Ports (d. h. in diesem Beispiel vier Warteschlangen)
gibt. Wenn der Ausgangs-Port 7³ von Schalter 3 überlastet wird,
kann dies durch die Verbindungs-Pufferbelegung erkannt werden,
die einen gegebenen Schwellwert überschreitet. Darauf hin
benachrichtigt der Ausgangs-Port 7³ alle Eingangs-Ports 8 von
Schalter 3, um alle Zellen zurückzuhalten, die über die Engpaß-
Verbindung 5 fließen. Während in diesem Beispiel eine
einstufige Schaltstruktur 13 betrachtet wird, wird angenommen, daß
die Benachrichtigung über ein von der Hardware generiertes
Signal [7] erfolgt. Andernfalls sendet das Ausgangs-Port-Modul 7³
die Überlastung über die ATM-Zellen, die durch die
Schaltstruktur fließen, an alle Eingangs-Ports 8. In letzterem Fall sendet
ein Ausgangs-Port-Modul 7³ (über sein Eingangs-Port-Modul 8³)
eine Kontrollzelle an alle anderen Ausgangs-Port-Module 7&sup0; bis
7², die diese Zelle intern an ihr Eingangs-Port-Modul 8&sup0; bis 8²
senden. Wenn der Verkehr zum Ausgangs-Port 7³ von Schalter 3 in
den Eingangs-Ports 8 zurückgehalten wird, werden einige
Warteschlangen auf der Eingangsseite aufgefüllt. Wenn beispielsweise
Warteschlange 4 im Eingangs-Port 8² einen gegebenen Schwellwert
überschreitet, wird eine Benachrichtigung - in diesem
Ausführungsbeispiel "Drosselzelle" - genannt, erstellt, um die
vorge
lagerten Vermittlungsknoten zu informieren, daß der Verkehr,
der zur Überlastung führt, gedrosselt werden sollte. Die
Drosselzelle wird über den Ausgangs-Port 7² von Schalter 3 zu dem
vorgelagerten Schalter 2 gesendet und kommt bei Schalter 2 über
den Eingangs-Port 10¹ an. Die Drosselzelle wird dann über den
Ausgangs-Port 9¹ über seinen internen Kommunikationspfad
übertragen. Schließlich wird die Zelle an alle anderen Eingangs-
Ports 10&sup0;, 10², 10³ von Schalter 2 gesendet, um mitzuteilen,
welche Zellen zurückgehalten werden. Da die Überlastung
andauert, und die Warteschlange 6 im Eingangs-Port 10&sup0; von Schalter
2 unter den Schwellwert fällt, wird eine weitere Drosselzelle
generiert, um jetzt den Verkehr aufzuhalten, der von Port 11¹
des vorgelagerten Schalters kommt. Eine Drosselzelle enthält
die Leitweg-Label-Information der Zellen, die in den
Haltestatus gehen müssen und eine Rückstellungsinformation in diesem
Ausführungsbeispiel, die die Dauer des Verzögerungsintervalls
in den Zelleinheiten angibt. Die 48-Byte-Payload einer 53-Byte-
Zelle könnte zwölf 28-Bit Leitweg-Labels und eine 16-Bit
Rückstellungsinformation übertragen.
-
Um sofort zu reagieren, verfolgt ein Eingangs-Port-Modul
8,10,12 (wobei auch die Zellen-Label-Überlagerung durchgeführt
wird) alle Zellen, die aktuell in jeder seiner Warteschlangen
gespeichert sind, während sie darauf warten, auf den
entsprechenden Ausgangs-Port 7,9,11 geschaltet zu werden. Diese Label-
Buchführung ist in Fig. 3 abgebildet. Zu diesem Zweck wird die
Label-Überlagerungs-Hardware, die aus der Label-Tabelle (CAM)
16 und dem Steuerblock (RAM) 17 besteht, um eine Warteschlange-
Buchführungstabelle 18, ein Fast-Search-Gate-Feld 19 und die
Steuerteile erweitert, die eine Finite-State-Maschine 20 und
einen Multiplexer 21 enthalten. Beim Verbindungs-Setup wird dem
ankommenden Label 23 ein Adreßzeiger 24 auf einen freien
Speichereingang 25 im Steuerblock 17 gegeben. Dieses Teil ist
notwendig, um die Label-Überlagerungsprozedur durchzuführen. Zur
Überlastungsregelung wird der gleiche Zeiger 24 jetzt auch
verwendet, um das Label mit einem Eintrag 26, 27 in der
Warte
schlangen-Buchführungstabelle 18 und dem Fast-Search-Gate-Feld
19 zu verbinden.
-
Der Inhalt der einzelnen Tabellen ist wie folgt:
-
- Ein Eingang in die Labeltabelle 16 enthält ein Eingangs-Label
und einen Zeiger 24. Das ankommende Label 23 ist der
Suchschlüssel, um den entsprechenden Zeiger 24 zu finden.
-
- Ein Eingang 25 im Steuerblock 17 enthält die selbstleitende
Information durch den berücksichtigten Schalter (Prizma
Header) und das Ausgangs-Label.
-
- Ein Eingang 26 in der Warteschlange-Buchführungstabelle 18
enthält eine Zellenzählung und das ankommende Label. Die
Zählung überwacht die Anzahl von Zellen, die zu dem ankommenden
Label gehört, die zur Schaltung auf einen der Ausgangs-Ports
in die Warteschlange eingereiht wird.
-
- Ein Eingang 27 im Fast-Search-Gate-Feld enthält ein
"Threshold Exceeded Flag" (th) und die Ausgangs-Portnummer.
Der gleiche Eintrag enthält auch seinen eigenen Adreßzeiger.
-
Während der Zellenschaltung wird das ankommende Label 23 von
einer Zelle in seinem Ausgangs-Label überlagert, und der
Zellen-Header wird um den selbstleitenden Header (Prizma Header)
erweitert. Außerdem wird der Zellenzeiger so lange angehängt,
wie die Zelle im Eingangs-Port-Modul ist. Wenn die Zelle in die
Warteschlange eingereiht ist, wird die Zellenzählung (die von
dem Zeiger angegeben wird) um eins inkrementiert. Der Zähler
wird um eins dekrementiert, wenn die Zelle zum Schalten mit
ihrem Ausgangs-Port aus der Warteschlange ausgereiht wird. Die
Zellenzählungsoperation wird von dem Zähler 22 ausgeführt, der
auch die Operation des "Threshold Exceeded Flag" triggert, die
von einer gegebenen Schwellwerteinstellung abhängt. Wenn die
Zellenzählung einen gegebenen Schwellwert überschreitet, wird
eine binäre '1' im Fast-Search-Gate-Feld 19 gesetzt. Das Flag
wird rückgesetzt, sobald die Zellenzählung wieder auf den
Schwellwert absinkt.
-
Wenn die Eingangswarteschlange 4,6 überlastet wird (z. B.
infolge des Rückdrucks von einem Ausgangs-Port 5), müssen alle
Verbindungen, die zu diesem Port 5 führen, schnell gefunden
werden, um die vorgelagerten Vermittlungsknoten unverzüglich zu
informieren, daß der bestimmte Verkehr gedrosselt werden
sollte. Diese Verbindungen können mittels des besonderen Gate-
Felds 19 schnell gefunden werden. Dies geschieht, indem die
Nummer des Ports angelegt wird, der den Rückdruck im
Gate-Eingang 29 ('Port search' genannt) verursachte, indem ein einzelner
Taktimpuls auf den Eingang 31 ('clock' genannt) angelegt wird,
und indem ein Abtastsignal regelmäßig auf den Eingang 32
('Search Strobe' genannt) angelegt wird. Das Gate-Feld 19 wird
dann nacheinander Zeiger für Zeiger ausgeben, von denen jeder
auf einen Eingang 25 im RAM 17 zeigt, der eine virtuelle
Verbindung oder einen virtuellen Pfad beschreibt, der den
überlasteten Ausgangs-Port 5 durchläuft, und der mehr Zellen hat, die
in der Warteschlange der Eingangskarte warten als der
ausgewählte Schwellwert angibt.
-
Im Gate-Feld 19, das in Fig. 4 abgebildet ist, werden die
gespeicherten Port-Nummern 28 und die angelegte Port-Nummer 'Port
search' parallel mittels vier Exclusive ORs 30 pro Eingang 27
(siehe unteren Teil der Figur) verglichen. Wenn die beiden
Port-Nummern 28, 29 übereinstimmen, und eine '1' an der gleichen
Adreßstelle 27 eingegeben wurde (bei th), dann wird die
Verriegelung an der Stelle 27 gesetzt, wenn der Taktimpuls angelegt
wird. Das OR-Feld auf der rechten Seite des Felds wird
empfangen, so daß eine binäre '1' sich am Ausgang einer Verriegelung
bis zu allen Leitungen ausbreiten wird, die zu höheren Adressen
gehören. Somit wird nur eine Exclusive OR (XOR) auf der rechten
Seite des Felds mit einer '1' antworten, und zwar diejenige, die
mit der Verriegelung mit der niedrigsten Adresse verbunden ist,
die eine '1' trägt. Sie wählt die gespeicherten Daten am
äußersten rechten Rand des Felds aus, das im allgemeinen die Adresse
der Verriegelung darstellt. Ein Abtastsignal wird diese
Verriegelung zurücksetzen (mittels eines AND Gates), und sofort wird
der nächsthöhere Zeiger erscheinen, der - wie oben beschrieben
- auf einen RAM-Eingang 25 zeigt. Das Gate-Feld 19 ermöglicht
somit eine sehr schnelle Suche nach allen virtuellen
Verbindungen, welche die Überlastung verursachen. Dadurch kann eine
Drosselzelle sehr schnell montiert werden, und die
vorgelagerten Vermittlungsknoten können mit einer geringen Verzögerung
informiert werden, daß bestimmte Verkehrsflüsse gedrosselt
werden sollten.
-
Das Fast-Search-Gate-Feld 19 ist per se bekannt: es ist in der
Patentanmeldung EP 93810215 enthalten.
-
Um einem Eingangs-Port-Modul 8,10,12 die Entscheidung zu
ermöglichen, ob es eine Zelle halten oder schalten soll, ist die
Label-Filterung notwendig. Zur Ausführung dieser Funktion
benötigt jedes Eingangs-Port-Modul 8,10,12 im Grunde zwei
zusätzliche Hardware-Einheiten: die Reverse-Label-Tabelle 34 und die
Defer-Tabelle 35. Die Label-Filterung ist in Fig. 5
abgebildet. Wie bei der Adressierung der Label-Buchführungseinheiten
18 wird der gleiche Zeiger 24 benutzt. In der Reverse-Label-
Tabelle (CAM) 34 ist der Zeiger 24 Teil von CAM 34, während er
für die Defer-Tabelle 35 als Eingangsadresse 37 benutzt wird.
-
Die Inhalte der Tabellen sind wie folgt:
-
- Ein Eingang 38 in der Reverse-Label-Tabelle 34 enthält eine
Port-Nummer, ein ausgehendes Label und einen Zeiger 24. Port
und Label bilden den Suchschlüssel, um den entsprechenden
Zeiger zu finden.
-
- Ein Eingang 37 in der Defer-Tabelle 35 besteht aus einem
Zeitstempel, der mit dem Systemtakt 39 verglichen wird, um
zwischen Halten oder Schalten der entsprechenden Zelle zu
entscheiden.
-
Die Operation kann in zwei Teile aufgeteilt werden: (1)
Vorbereitung der Defer-Tabelle 35, die auf der Information basiert,
die an eine Drosselzelle 36 übertragen wird, und (2) Prüfung in
jeder Zellenzeiteinheit. Nach Eintreffen einer Drosselzelle 36
wird die Defer-Tabelle 35 aktualisiert, indem in jedem
Zeigereingang 37, der von der Reverse-Label-Tabelle 34 angegeben
wird, die den Port-/Label-Schlüssel als Sucheinheit benutzt,
ein Zeitstempel gesetzt wird. Der Zeitstempel wird festgelegt,
indem die Systemzeit (Uhr 39) zu dem Verzögerungswert
hinzugefügt wird, der in der Drosselzelle 36 angegeben wird.
-
Fig. 6 zeigt die Warteschlangenbildung der verknüpften
Listenorganisation für eine einzelne verknüpfte Liste. Diese
enthält einen Datenspeicher 40 und einen Buffer-Control-Record-
Speicher 41. Der Datenspeicher 40 ist so aufgebaut, daß er die
Zellen enthält. Der Buffer-Control-Record-Speicher 41 enthält
die Vorrichtung zur Warteschlangenbildung der verknüpften
Liste, die von drei Eingängen für jede Zelle gesteuert wird:
-
- ein Zeiger 44 auf die Zellenstelle im Datenspeicher,
-
- ein Zeiger 43 auf die Defer-Tabelle und
-
- ein Zeiger 42 auf die nächste Zellensteuereinheit in der
Warteschlange.
-
Die Zellen in einer Warteschlange werden gehalten oder aus der
Warteschlange ausgereiht, was von dem Status des
Defer-Tabelleneingangs 37 abhängt. Wenn eine Zelle 47 im Haltestatus ist,
wird die nächste Zelle 48 in der Warteschlange geprüft. Wenn
diese eine geschaltet werden kann, wird diese aus der
Warteschlange herausgenommen, indem der Verbindungszeiger 49 ersetzt
wird, und eine alte Verbindung 45 durch eine neue Verbindung 46
ersetzt wird, und die vorhergehende Zelle im Haltestatus 47 mit
der nächsten Zelle 50 verknüpft wird.
-
Wie aus der vorangegangenen detaillierten Beschreibung
ersichtlich sein sollte, wird eine Implementierung einer
engpaßgetriggerten, selektiven Überlastungsregelung beschrieben, die
in ATM-Netzen benutzt werden kann. Diese reagiert sofort nach
Erkennung eines Verkehrsengpasses, indem der Datenverkehr, der
in Richtung des Engpasses fließt, selektiv und temporär
zurückgehalten wird; dieser Verkehr kann durch Prüfung des VPI/VCI
Labels erkannt werden. Eine Hardwarestruktur wird beschrieben,
die eine schnelle Buchführung von allen Zellen durchführt, die
zum Schalten in eine Warteschlange eingereiht wurden, um sofort
auf die Überlastung zu reagieren. Eine weitere Hardwarestruktur
wird beschrieben, die eine schnelle Label-Filterung durchführt,
um den Verkehr für eine überlastete Verbindung selektiv
zurückzuhalten. Zahlreiche Änderungen jedoch, die von der
beabsichtigten Netzwerkumgebung und den Arten der Vermittlungsknoten
abhängen, könnten gemäß dem allgemeinen Konzept der Erfindung
durchgeführt werden; alle diese verschiedenen
Ausführungsbeispiele fallen für einen Fachmann in den Bereich dieses
Konzepts.