DE69535477T2

DE69535477T2 - Paketverwaltungsgerät für schnelles Paketnetzwerk

Info

Publication number: DE69535477T2
Application number: DE69535477T
Authority: DE
Inventors: Allen Livingston Thor
Original assignee: Advanced Micro Devices Inc
Current assignee: Advanced Micro Devices Inc
Priority date: 1994-03-08
Filing date: 1995-01-23
Publication date: 2008-01-03
Anticipated expiration: 2015-01-24
Also published as: US5459723A; EP0676879A2; KR100316295B1; DE69535477D1; EP0676879B1; KR950035216A; JPH07273799A; JP3682082B2; ATE360941T1; TW318986B; EP0676879A3

Description

Diese Erfindung betrifft im Allgemeinen die Datenpaketvermittlung und betrifft insbesondere eine Paketverwaltungseinheit für Netzwerke mit Datenblockübertragung und Zellenübertragung.
Die grundlegenden Konzepte schneller Paketnetzwerke können in intelligenten Systemen für Endanwender in zuverlässigen digitalen Übertragungseinrichtungen und in Hochgeschwindigkeitskommunikationssystemen angetroffen werden. Die Zunahme der Computeranwendungen, die Kommunikation mit hoher Geschwindigkeit erfordern, die Verbreitung intelligenter PC's und Arbeitsplatzrechner und die zunehmende Verfügbarkeit von Hochgeschwindigkeitsübertragungsleitungen ohne Fehler haben gemeinsam zur Notwendigkeit für eine neue Form für die Vermittlung bzw. Schalttechnik in Weitbereichsnetzwerken geführt. Diese neue Vermittlungstechnologie erfordert eine gemeinsame Anschlussbenutzung bzw. Port-Benutzung und eine gemeinsame Benutzung einer großen Bandbreite auf Grundlage virtueller Schaltungen mit hoher Geschwindigkeit und geringer Verzögerung. Die TDM-Vermittlungsschaltungstechnik bietet die ersten beiden Eigenschaften und die X.25 Paketvermittlung sorgt für die beiden letzten Eigenschaften. Die Technologie auf Grundlage schneller Pakete wurde als eine neue Form der Paketvermittlung" entwickelt, um alle vier Eigenschaften zu ermöglichen, die zusammen dazu führen, dass das schnelle Paketnetzwerk eine ideale Lösung für Datenquellen mit sequenzartigen bzw. „burst-artigen" Datenverkehr ist, die im Zusammenwirken mit LAN-WAN-Netzwerken anzutreffen sind.
Die Schnellpakettechnologie bietet die Möglichkeit, die Leistung zu verbessern (Reaktionszeit) und die Übertragungskosten für eine Reihe wichtiger Arten von Netzwerkanwendungen deutlich zu senken. Für eine wirksame Anwendung ist es erforderlich, dass schnelle Paketnetzwerke drei Bedingungen erfüllen: (1) Die Endgeräte müssen ein intelligentes Protokoll der höheren Schicht abarbeiten; (2) die Übertragungsleitungen müssen nahezu fehlerfrei sein; und (3) die Anwendung muss für eine variable Verzögerung tolerant sein.
Andere Vermittlungstechnologien für Weitbereichsnetzwerke, etwa die X.25-Paketvermittlung und die TDM-Vermittlungsschaltungstechnologie bleiben wichtig, wenn die Leitungsqualität nicht so hoch ist, wenn das Netzwerk selbst eine fehlerfreie Übertragung garantieren muss oder wenn der Datenverkehr (beispielsweise Video oder Sprache) für Verzögerungen nicht tolerant ist.
Ein schnelles Paketnetzwerk stellt eine Dienstleistung im „Paketmodus" bereit, wobei eine statistische Multiplexverarbeitung und gemeinsame Nutzung von Anschlüssen bzw. Ports verwendet sind. Anders als bei der X.25-Technologie wird in dem schnellen Paketnetzwerk eine Verarbeitung auf Ebene der Schicht 3 vollständig vermieden. Ferner wird lediglich ein Teil der Funktionen der Schicht 2 verwendet, die sogenannten „Kernaspekte", wozu das Prüfen im Hinblick auf einen zulässigen fehlerfreien Datenrahmen bzw. Datenblock aber nicht das Anfordern einer erneuten Übertragung, wenn ein Fehler ermittelt wird, gehört. Somit werden Protokollfunktionen, etwa die Sequenznummer, die Fensterrotation, Bestätigungen und überwachende Pakete in dem schnellen Paketnetzwerk nicht ausgeführt. Das Ergebnis des Weglassens so vieler Funktionen in dem schnellen Paketnetzwerk führt dazu, dass der Durchsatz (d. h. die Anzahl der Datenblöcke, die pro Sekunde für einen gewissen Aufwand an Hardware verarbeitet werden können) deutlich erhöht ist, da jedes Paket eine deutlich geringere Verarbeitungszeit erfordert. Daher ist die Verzögerung über ein schnelles Paketnetzwerk kleiner als bei der X.25-Technologie, obwohl die Verzögerung höher ist als in einem TDM-Netzwerk, das gar keine Verarbeitung ausführt.
Um so viele Funktionen in einem schnellen Paketnetzwerk zu eliminieren, müssen die Endgeräte die Verantwortung für das Sicherstellen der fehlerfreien Datenübertragung von Gerät zu Gerät übernehmen. Tatsache ist, dass immer mehr Endgeräte insbesondere solche, die mit LAN's verbunden sind, die erforderliche Intelligenz und Verarbeitungsleistung besitzen, um diese Funktion auszuführen.
Die Übertragung von Blöcken und Zellen sind die beiden Bereiche der schnellen Pakettechnologien. Bei der Blockübertragung wird eine blockgebende bzw. rahmengebende Struktur verwendet, die eine variable Länge aufweist im Bereich von nur einigen wenigen Zeichen bis zu über 1000 Zeichen. Dieses Kennzeichen, das auch in X.25-Technologie auftritt, ist sehr wichtig, damit die Blockübertragung in LANs und anderen Quellen mit synchronen Datenverkehr zuverlässig arbeitet, die variable Blockgrößen erfordern. Es bedeutet auch, dass die in dem Datenverkehr angetroffenen Verzögerungen (obwohl diese kleiner sind als in der X.25-Technologie) in Abhängigkeit von den Größen der übertragenen Blöcke variiert. Einige Arten an Datenverkehr sind für eine Verzögerung nicht tolerant, insbesonde re im Hinblick auf eine Verzögerung, die variabel ist. Sprachdaten sind ein Beispiel dafür und Videodaten sind ein weiteres Beispiel in dieser Hinsicht. Aus diesem Grund ist die Blockübertragung nicht gut geeignet, um einen derartigen auf Verzögerung empfindlichen Datenverkehr auszuführen. Andererseits erweist sich diese Technologie als gut geeignet für die Erfordernisse von Datenquellen mit sequenzartigem Verhalten, etwa beim Datenverkehr zwischen einzelnen LAN's.
Im Vergleich zu X.25-Paketen macht die Blockübertragung eine geringe Änderung an der Blockstruktur, indem im Kopfbereich am Anfang des Blockes etwas hinzugefügt wird. Der Blockübertragungskopfbereich enthält die Datenverbindungskennung (DLCI), die die virtuelle Schaltungsnummer für die Blockübertragung ist, die einem speziellen Ziel entspricht. Im Falle einer Netzwerkverbindung zwischen LAN und WAN bezeichnet die DLCI den Anschluss, mit dem das Ziel-LAN verbunden ist. Die DLCI ermöglicht es, dass Daten, die in einem Netzwerkknoten mit Blockübertragung eintreffen, über das Netzwerk versendet werden, wobei ein dreistufiger Prozess angewendet wird:

1. Prüfung der Integrität des Blockes unter Anwendung der Blockprüfsequenz (FCS), und wenn ein Fehler erkannt wird, Verwerfen des Blockes.
2. Abrufen der DLCI aus einer Tabelle und wenn die DLCI für diese Verbindung nicht definiert ist, verwerfen des Blockes.
3. Übertragen des Blockes in Richtung seines Zieles durch Aussenden des Blockes aus dem Anschluss oder der Anschlussstelle, die in der Tabelle spezifiziert ist.

Die zwei wesentlichen Gründe, warum durch Blockübertragung gesendete Daten verworfen werden könnten, sind das Erkennen von Fehler in dem Block und das Auftreten eines Staus (das Netzwerk ist überlastet). Das Verwerfen von Blöcken beeinflusst nicht die Integrität der Kommunikation, auf Grund der Intelligenz der Endgeräte, etwa der PC's, Arbeitsplatzrechner und der Leitrechner bzw. Hostrechner. Diese intelligenten Geräte arbeiten mit Mehrschichtprotokollen, die einen Datenverlust in dem Netzwerk erkennen und diesen beheben können. Das Protokoll der oberen Schicht in den Endgeräten überwacht die Sequenznummer der diversen Blöcke, die gesendet und empfangen werden. Es werden Bestätigungen übermittelt, um das sendende Endgerät zu informieren, welche Blockzahlen erfolgreich empfangen wurden. Wenn eine Sequenznummer fehlt, fordert die Empfangsseite eine er neute Sendung. Auf diese Weise stellen die Endgeräte sicher, dass alle Blöcke schließlich ohne Fehler empfangen werden.
1 ist eine Ansicht der Felder des Formats für Blockübertragung bei der Datenverbindungssteuerung auf höherer Ebene (HDLC), wobei ein Markierungsbereich bzw. ein Flaggenbereich" zum Abgrenzen der Blöcke verwendet wird, woran sich der DLCI-Bereich anschließt, der den Adressiermechanismus der Blockübertragung repräsentiert. Die DLCI besteht aus den 6 signifikantesten Bits des zweiten Oktets plus den vier signifikantesten Bits des dritten Oktets des Blocks mit Blockübertragung. Auf die DLCI-Bits des zweiten Oktets folgt das Befehls/Antwort-(C/R) Indikationsbit. Es können weitere Bits abhängig von dem Wert des erweiterten Adressen-(EA) Bits verwendet werden, um die DLCI über 10 Bits hinaus zu erweitern, um damit eine vollständige DLCI zu bilden. Die Version mit zwei Oktets der DLCI, die in 1 gezeigt ist, deckt 1024 Adressen ab. In den vorliegenden Implementierungen der Blockübertragung gibt es einige Einschränkungen, die für die Zuordnung von DLCI-Werten im Hinblick auf die ANSI-Spezifikation auferlegt werden. DLCI-0 ist der Wert für die Signalisierung einer kanalinternen Aufrufsteuerung. DLCI 1 bis 15 und 1008 bis 1022 sind für künftige Anwendungen reserviert, und DLCI 1023 ist für die Kommunikation der lokalen Verwaltungsschnittstelle (LMI) reserviert. Somit bleiben 992 DLCI's von 16 bis 1007, die für Anwenderdaten verfügbar sind. Die DLCI's 16-991 werden den logischen Verbindungen zugeordnet und die DLCI's 992-1007 werden für die Verwaltung der Schicht 2 verwendet.
An die DLCI-Bereiche schließen sich Bits für die explizite Benachrichtigung über einen Stau Vorwärtsrichtung (FECN) und eine explizite Benachrichtigung über einen Stau nach hinten (BECN) an. Das FECN-Bit zeigt an, dass Prozeduren zur Vermeidung von Engpässen in Richtung des Blockes begonnen werden sollten (Quelle → Netzwerk → Endgerät). Dieses Bit kann von der Empfangseite verwendet werden, um die Rate des vom Ziel gesteuerten Senders einzustellen. Die Empfangseite sollte die Übertragung von Nachrichten, die zu Antworten/Bestätigungen führen, herabsetzen.
Das BECN-Bit gibt an, dass Prozeduren zur Vermeidung von Engpässen in der entgegengesetzten Richtung des Blockes begonnen werden sollten (Endgerät → Netzwerk → Quelle). Dieses Bit kann von der Empfangsseite verwendet werden, um die Rate der quellenge steuerten Sender einzustellen. Die Quelle sollte alle Übertragungen zu dem Netzwerk herabsetzen.
Das „Eignung für die Verwerfung"-(DE) Bit wird verwendet, um die Eignung eines Blockes für das Verwerfen in Situationen bei Netzwerkstaus anzugeben. Die angegebenen Blöcke sollten während einer Überlastung vorrangig zu anderen Blöcken verworfen werden.
Das Informationsfeld mit variabler Länge enthält Anwendersteuerdaten und Informationen, die nicht für die Blockübertragung bewertet werden.
Das Blockprüfsequenz-(FCS) Feld mit 2 Oktets, das auf das Informationsfeld folgt, wird verwendet, um zu verifizieren, dass ein Block während der Übertragung nicht verändert wurde. Das FCS ist das Ergebnis des Anwendens des zyklischen Redundanzprüf-(CRC) Polynoms auf den Block von dem ersten Bit des Adressenfelds bis zu dem letzten Bit des Informationsfeldes. Die FCS wird von dem Quellengerät berechnet und von dem Zielgerät erneut berechnet. Wenn die beiden FCS nicht übereinstimmen, wird der Block verworfen. Auf das FCS folgt die Abschlussmarke bzw. eine Abschlussflagge.
Die Zellenübertragung ist eine weitere Möglichkeit der Schnellpakettechnologien. Wie bei der Blockübertragung erfordert auch die Zellenübertragung intelligente Endsysteme, eine zuverlässige digitale Übertragungseinrichtung und eine hohe Bandbreite. Der wesentliche Unterschied zwischen der Blockübertragung und der Zellenübertragung besteht in den Einheiten aus Informationen, die übertragen werden. Während in der Blockübertragung Informationen in Blöcken bzw. Rahmen" mit variabler Länge übertragen werden, werden bei der Zellenübertragung Informationen in Zellen" mit fixierter Länge übertragen.

Das Blockübertragungsprotokoll ist gemäß Standards definiert, wie sie in Tabelle 1 angegeben sind. Die Zellenübertragung ist in ATM und in den 802.6 DQDB-Standards definiert. Tabelle 1

Organisation	Standard	Beschreibung
ANSI	T1.606-1990	digitales Netzwerk mit integrierten Diensten (ISDN) Blockübertragungsträgerdienst-Plattform und Dienstleistungsbeschreibung für Blockübertragungsträgerdienste
ANSI	T151/90-175R4	Verwendung zu T1.606
ANSI	T151/88-2242	Blockübertragungsträgerdienst-Architekturplattform und Dienstleistungsbeschreibung
ANSI	T151/90-214 (T1.6ca)	DSS1-Kernaspekte des Blockprotokolls für Anwender mit Blockübertragungsträgerdienste
ANSI	T151/90-213 (T1.6fr)	DSS1-Signalisierungsspezifikationen für Blockübertragungsträgerdienste
CCITT	I.122	Plattform für Bereitstellen zusätzlicher Trägerdienstleistungen in Paketmodus
CCITT	I.431	primäre (1544.2048 Kbps) ISDN-Schnittstelle
CCITT	0.922	ISDN-Datenverbindungsschichtspezifikation für Trägerdienst im Blockmodus
CCITT	0.931	ISDN-Netzwerkprotokoll
CCITT	0.933	ISDN-Signalspezifikation für Trägerdienste im Blockmodus

Tabelle 1. Blockübertragung und Freigabestandards

Aktuell sind die Blockübertragungsprotokolle und Zellenübertragungsprotokolle in Software eingerichtet und der Durchsatz ist durch die Verarbeitungsleistung der Systeme beschränkt, die die Softwareunterstützung für die Paketvermittlung bereitstellen. Somit besteht ein Bedarf für eine Blockübermittlung und Zellenübermittlung, die in Hardware eingerichtet sind, um damit die Verarbeitungsendstellen der softwarebasierten schnellen Paketvermittlungsnetzwerke zu eliminieren. Des weiteren ist es wünschenswert, eine Paketvorhaltungseinrichtung bereitzustellen, die in der Lage ist, die Paketadressenübersetzung und die Paketweiterleitung auszuführen, so dass Blockübertragungsprotokolle und Zellenübertragungsprotokolle in Hardware unterstützt werden.
EP-A-0 560 706 offenbart einen Endgerätadapter, der zwischen einer Datenendeinrichtung (DTE) und einem Telekommunikationsnetzwerk mit Blockübertragung (FR) oder einem Telekommunikationswerk mit Multimegabitdatenvermittlungsdienst (SFDS) als Schnittstelle vorgesehen ist, so dass die Art des Netzwerkes, über das das DTE kommuniziert für das DTE durchsichtig ist. Der Endgerätadapter führt das Anpassen der Protokolle untereinander aus, so dass ein DTE mit Blockübertragung auf ein SFDS Netzwerk zugreifen kann und so, dass ein DTE mit SMDS auf ein FR-Netzwerk zugreifen kann. Bei der Adressenzuordnung, die von dem Endgerätadapter angewendet wird, wird eine parallele Tabellisierungstechnik eingesetzt, in der die Gefahr der Kollision reduziert wird (wenn zwei oder mehr Adressen auf den gleichen Tabelleneintrag zugreifen), die übliche Vergleichsfunktion zum Erkennen einer Kollision vermieden wird sowie auch die übliche Zeigertechnik beim Auftreten einer Kollision vermieden wird.
Es wird eine Paketverwaltungseinrichtung beschrieben, die Protokolle für die Blockübertragung und Zellenübertragung in Hardware unterstützt.
Es wird ferner eine Paketverwaltungseinrichtung beschrieben, die Verarbeitungsengstellen, die mit der schnellen Paketvermittlung verknüpft sind, vermeidet.
Diese und weitere Vorteile werden zumindest teilweise erreicht, indem ein Paketvermittlungsnetzwerk bereitgestellt wird, das aufweist: eine Datenempfangseinrichtung zum Konvertieren von Daten, die von einem sendenden Datenendgerät übertragen werden, in ein Datenpaket mit einem Adressenfeld, eine Paketpuffereinrichtung zum zeitweiligen Speichern des Datenpaketes und eine Datensendeeinrichtung zum Umwandeln des Datenpaketes, das aus der Puffereinrichtung ausgelesen wird, in die Daten, die zu einem empfangenden Datenendgerät übertragen werden; ferner wird eine Vorrichtung zur Paketverarbeitung bereitgestellt, die einen Paketempfänger zum Empfangen des Datenpaketes aufweist. Das Adressenfeld wird von dem Datenpaket durch eine Adressenextrahiereinrichtung getrennt. Das extrahierte Adressenfeld bezeichnet einen Eintrag in einem Übersetzungsspeicher, der übersetzte Adressendaten und Steuerdaten enthält. In Reaktion auf die Steuerdaten ersetzt eine Adressensubstitutionsschaltung das Adressenfeld in dem Datenpaket durch die übersetzten Adressendaten. Eine Paketsteuerschaltung überträgt das Datenpaket mit den übersetzten Adressendaten in die Paketpuffereinrichtung. In Reaktion auf eine Steuernachricht aus der Paketsteuerschaltung liest eine Paketsendeeinrichtung das Datenpaket aus der Paketpuffereinrichtung aus und überträgt das Datenpaket an die Datensendeeinrichtung.
Das Datenpaket kann einen Datenblock aufweisen, der so formatiert ist, dass die Blockübertragungsstandards erfüllt werden, oder das Datenpaket umfasst eine Datenzelle, die formatiert ist, um die Zellenübertragungsstandards zu erfüllen.
Im Hinblick auf die Netzwerksteuerungs- und Unterhaltfunktionen bzw. Verwaltungsfunktionen gilt, dass der Übersetzungsspeicher das Datenpaket zu einem Steuerprozessor des Netzwerkes in Reaktion auf die Steuerdaten sendet, die in der Zelle enthalten sind, die durch das Adressenfeld des Datenpakets bezeichnet ist. Der Übersetzungsspeicher wird durch den Steuerprozessor in Reaktion auf das Datenpaket aktualisiert.
Ein Blockverarbeitungssystem für ein Blockübertragungsnetzwerk umfasst: eine Einrichtung zum Empfangen von Datenblöcken mit Eingangsadressenfeldern, die formatiert sind, um eine Datenblockvermittlung über das Blockübertragungsnetzwerk bereitzustellen. Eine Einrichtung, die auf die Empfangseinrichtung reagiert, trennt die Eingangsadressenfelder von den Datenblöcken. Eine Speichereinrichtung, die auf die Eingangsadressenfelder reagiert, führt der Empfangseinrichtung die Zieladressenfelder und Steuerdaten zu. Eine Blocksteuereinrichtung, die auf die Speichereinrichtung reagiert, ersetzt die Eingangsadressenfelder durch die Zieladressenfelder. Eine Puffereinrichtung, die auf die Blocksteuereinrichtung reagiert, speichert temporär die Datenblöcke, die die Zieladressenfelder aufweisen. Eine Datenblocksendeeinrichtung, die durch die Steuerdaten bezeichnet ist, liest die Datenblökke aus der Puffereinrichtung aus und sendet die ausgelesenen Datenblöcke entsprechend ihrer Zieladressenfelder.
Vorzugsweise speichert die Speichereinrichtung die Zieladressenfelder und die Steuerdaten in Zellen, die durch die Eingangsadressenfelder gekennzeichnet sind. Die Empfangseinrichtung kann veranlassen, dass Datenblöcke verworfen werden, wenn die Steuerdaten angeben, dass ihre Eingangsadressenfelder nicht aktiv sind. Die Datenblocksendeeinrichtung liest die Datenblöcke aus der Puffereinrichtung in Reaktion auf eine Steuernachricht von der Datenblocksteuereinrichtung aus. Die Steuernachricht kann Adressen von Puffereinheiten in der Puffereinrichtung enthalten, von denen Datenblöcke auszulesen sind.
Die Datenblocksendeeinrichtung kann ein FIFO-Register aufweisen, das die Datenblöcke, die von der Puffereinrichtung zugeleitet werden, speichert. Die Datenblöcke werden in dem FIFO-Register gespeichert, bis das FIFO-Register voll ist oder bis ein vollständiger Datenblock in dem FIFO-Register angesammelt ist.
Die Speichereinrichtung kann die in den Datenblöcken enthaltene Steuerinformation an einen Steuerprozessor zuführen, der den Inhalt der Speichereinrichtung aktualisiert.
Für ein Paketvermittlungsnetzwerk mit einer Empfangseinrichtung zum Konvertieren von Daten, die von einem sendenden Endgerät empfangen werden, in ein Datenpaket in dem Adressenfeld, mit einer Paketpuffereinrichtung zum zeitweiligen Speichern des Datenpaketes und mit einer Datensendeeinrichtung zum Konvertieren des Datenpaketes, das aus der Puffereinrichtung ausgelesen wird, in Daten, die an ein empfangendes Datenendgerät übertragen werden, wird ein Verfahren zur Paketverarbeitung beschrieben, das umfasst:
Empfangen des Datenpakets,
Separieren des Adressenfeldes von dem Datenpaket,
Zuführen von übersetzten Adressendaten und Steuerdaten, die in einer Speicherzelle gespeichert sind, die durch das Adressenfeld bezeichnet ist,
Ersetzen des Adressenfeldes in dem Datenpaket durch die übersetzten Adressendaten,
Übertragen des Datenpaketes mit den übersetzten Adressendaten zu der Paketpuffereinrichtung,
Auslesen des Datenpaketes aus der Paketpuffereinrichtung in Reaktion auf die Steuerdaten, und
Übertragen des Datenpakets zu der Datensendeeinrichtung.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Gültigkeit der übersetzten Adressendaten überprüft, um den Datenblock zu verwerfen, wenn die übersetzten Adressendaten nicht aktiv sind. Ferner kann ein Paketprüffeld des Datenpaketes überprüft werden, um das Datenpaket zu verwerfen, wenn das Paketprüffeld einen Übertragungsfehler anzeigt. Ferner kann das Überprüfen vorgesehen werden, ob die Paketpuffereinrichtung Speicherplatz verfügbar hat, um das Datenpaket zu speichern, um damit das Datenpaket zu verwerfen, wenn die Paketpuffereinrichtung keinen verfügbaren Speicherplatz aufweist.
Die Datenblöcke können in einem FIFO-Register zwischengespeichert werden. Das Überprüfen, ob das FIFO-Register voll ist oder ob ein vollständiger Datenblock in dem FIFO-Register gespeichert ist, kann ausgeführt werden, bevor der Datenblock an die Sendeeinrichtung übertragen wird.
In den begleitenden Zeichnungen zeigen beispielhaft:
1 ein Diagramm, das ein Blockformat in einem Blockübertragungsnetzwerk zeigt.
2 eine Ansicht, die die allgemeine Architektur eines Vermittlungsnetzwerks gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
3 eine Tabelle in einem XLAT-RAM.
4 eine Schaltungsansicht, in der der FRYPAM-Sendeabschnitt aus 2 detaillierter gezeigt ist.
Obwohl die Erfindung im Allgemeinen auf das Gebiet der Datenpaketbearbeitung angewendet werden kann, betrifft das vorliegende Beispiel teilweise eine Version, in der die über das Paketvermittlungsnetzwerk übertragenen Datenpakete das Blockübertragungs-HDLC-Format besitzen, das in 1 gezeigt ist. Obwohl daher dieses Beispiel der Erfindung das Gebiet der Blockübertragung betrifft, sollte es selbstverständlich sein, dass die Erfindung auch in breiterer Weise Anwendung finden kann.
In 2 sind in einem Blockübertragungsnetzwerk Leitungsschnittstellengeräte (LID) LID0 bis LIDn über Eingabe/Ausgabe-(I/O) Kommunikationsleitungen mit Endgeräten verbunden. Um die Beschreibung klarer zu gestalten, zeigt 2 einen Empfangsschnittabschnitt und einen Sendeabschnitt der LID als separate Blöcke 40-0–40-N und 50-0–50-N, die mit Eingangskommunikationsleitungen 42-0–42-n und Ausgangskommunikationsleitungen 52-0–52-0 verbunden sind. Es sollte jedoch beachtet werden, dass die LID's 40 und 50 als integrale Bauelemente vorgesehen sein können, um damit die bi-direktionalen Leitungsschnittstellen mit einem I/O-Kommunikationsbus zu bilden. Die LID's können das Netzwerk als Schnittstelle mit einem speziellen Datenendgerät verbinden, beispielsweise mit syn chronen, asynchronen Endgeräten oder T1-Leitungen, indem die empfangende Seite die physikalische Übersetzung der Information auf den Eingangsleitungen in ein Taktsignal CLK und Daten als HDLC-Blöcke mit dem in 1 gezeigten Format durchführt. Auf der Senderseite werden die Blockdaten im HDLC-Format und das Taktsignal CLK in Daten umgewandelt, die für ein Endgerät geeignet sind. Die Art der Übersetzung ist speziell für die Leitung ausgelegt, mit der eine Schnittstellenverbindung herzustellen ist. Dazu kann eine gewisse Kapazität an Pufferspeicher erforderlich sein, um den Jitter auf der Leitung, die Übertragungsbearbeitungszeit, etc. zu kompensieren. Im Falle eines asynchronen Datenendgerätes ist eine Konvertierung von asynchronen Daten in das HDLC-Format durchzuführen. Das synchrone Datenendgerät kann ein Zeitfenster für die HDL-Umwandlung erfordern. Um eine Zellenübertragungsvermittlung zu unterstützen, können die LID's die Zusammenstellung und das Auseinandernehmen von Zellen zusätzlich zu den Leitungsschnittstellenfunktionen ausführen.
Daher muss die spezielle Art der LID's das spezielle Endgerät unterstützten. Da die Ausgänge der LID's einheitlich Blockdaten im HDLC-Format und ein Taktsignal bereitstellen, kann eine modulare Vermittlungsstelle bzw. Schaltstelle für allgemeine Zwecke vorgesehen werden, indem die geeigneten LID's für die speziellen Leitungsschnittstellenerfordernisse installiert werden. Dies reduziert die Systemkosten, indem die gleichen Hardwarekomponenten für jedes LID gleichermaßen verwendet werden, unabhängig von der LID-Datenrate. Der Aufbau der diversen speziellen LID's ist in der anhängigen Anmeldung mit dem Titel „Leitungsschnittstelleneinrichtung für schnelle Paketnetzwerke" beschrieben, die gleichzeitig eingereicht wurde und hiermit durch Bezugnahme mit eingeschlossen ist.
Die Datenblöcke, die über das Vermittlungsnetzwerk übertragen werden, werden in einem Blockpuffer RAM 46 gespeichert, der mit den LID's über entsprechende Blockübertragungspaketverwaitungsgeräte (FRYRAM) verbunden ist. Die empfangenden FRYPAM-Abschnitte 44-0 bis 44-N stellen eine Verwaltung der Blockwarteschlange dar, die von den empfangenden LID-Abschnitten 40-0 bis 40-N übertragen werden. Die übertragenden FRYRAM-Abschnitte 54-0 bis 54-N übertragen die aus dem Blockpuffer RAM 46 ausgelesenen Blöcke in die entsprechenden LID-Abschnitte 50-0 bis 50-N.
Wie zuvor angegeben ist, beinhaltet eine Eingabe zu dem empfangenden LID von dem sendenden FRYPAM Blockdaten im HDLC-Format und ein Taktsignal CLK. Das FRYPAM überprüft das FCS-Feld des Blockes, der eine zyklische Redundanzkodierung (CRC) aufweisen kann. Der Block wird verworfen, wenn dessen CRC einen Fehler aufweist. Ferner extrahiert das FRYPAM das 1-Bit-DLCI-Feld des empfangenen Blockes und verwendet diesen Wert als die Adresse für einen Übersetzungs-(XLAT) RAM 48, der mit jedem empfangenden FRYPAM verbunden ist.
Jeder der Übersetzungs-RAM's 48-0 bis 48-N ist entsprechend mit den FRYPAM's 44-0 bis 44N verbunden und umfasst eine Tabelle bzw. Nachschlagtabelle, die in 3 gezeigt ist, die eine Liste aus Zieladressen, verbindungsaktiven Bits, Anschlussauswahlfeldern und Steuerfeldern enthält. Wenn Blöcke von dem FRYPAM empfangen werden, liefert das extrahierte DLCI-Adressenfeld einen Index für eine neue Zieladresse in der Tabelle. Die neue Zieladresse wird aus dem Übersetzungs-RAM ausgelesen, um die Adresse in dem empfangenden Block zu ersetzen. Der gleiche Index wird verwendet, um den Zielanschluss auszuwählen und um zusätzliche Funktionen zu bestimmen, die an dem empfangenden Block auszuführen sind. Wenn das Bit „Verbindung aktiv" angibt, dass die DLCI nicht aktiv ist, wird der Block verworfen.
Wenn der Block zu übertragen ist, wird dessen DLCI durch die neue Zieladresse ersetzt, und das empfangende FRYPAM erzeugt ein Schreibsteuersignal WR CNTL und ein Adressiersignal ADDR, um die neue Adresse zusammen mit dem verbleibenden Datenblock in die Speicherstelle des Blockpuffer-RAM zu schreiben. Wenn ein vollständiger Block in den Blockpuffer-RAM gespeichert ist, sendet das empfangende FRYPAM eine Paketverfügbarkeitsnachricht an das sendende Ziel-FRYPAM über eine Kommunikationsverbindung 56 zwischen den FRYPAM's, wobei die Verbindung alle sendenden und empfangenden FRYPAM's verbindet. Die Identifizierungsnummer des Ziel-FRYPAM wird aus der Tabelle in dem Übersetzungs-RAM ausgelesen. Die Paketverfügbarkeitsnachricht umfasst die Adresse des Blocks in dem Blockpuffer-RAM und die Byteanzahl, die damit die Länge des Blockes angibt. Das sendende FRYPAM enthält eine Sendewarteschlange für alle Blöcke, die zu übertragen sind. Es wird ein Lesesteuersignal RD CNTL und ein Adressiersignal ADDR erzeugt, um die Blöcke aus den Blockpuffer-RAM 46 auszulesen und diese an das entsprechende LID 50 in dem HDLC-Format (HDLC-Daten) zusammen mit einem Taktsignal CLK zu senden. Die sendenden LID's wandeln die HDLC-Daten von den FRYPAM's in das Format um, das für die spezielle Leitungsschnittstelle geeignet ist. Diese Information wird dann über die Kommunikationsleitungen 42 zu dem empfangenden Endgerät oder Da tenendgerät übertragen. Wie die LID's können die Empfangs- und Sendeabschnitte der FRYPAM's auch als integriertes Gerät verwirklicht sein. Die Blockverarbeitungsprozedur, die von den empfangenden und sendenden FRYPAM's ausgeführt wird, sowie deren Aufbau wird nachfolgend detaillierter beschrieben.
Wenn die Tabelle in dem Übersetzungs-RAM anzeigt, dass der empfangende Block Steuer- oder Verwaltungsinformationen enthält, sendet das Sende-FRYPAM diesen Block zu einem Steuer- und Verwaltungsprozessor 60, der die Steuer- und Verwaltungsoperationen in dem vermittelnden Netzwerk handhabt. Der Prozessor 60 verwendet die Steuer- und Verwaltungsdatenblöcke, um den Inhalt der Übersetzungs-RAM's in Echtzeit zu aktualisieren, wenn virtuelle Verbindungen geändert werden. Der Prozessor kann auch eine Verarbeitung von Aufrufprozessen durchführen, um Vermittlungsdienstleistungen zu unterstützen und auf Verwaltungs- bzw. Wartungsoperationen zu reagieren oder diese über das Netzwerk (beispielsweise Rückkopplungen oder Fehlerzahlen) zu initiieren. Ferner überträgt der Steuer- und Leitungsprozessor 60 DLCI- und Leitungsschnittstellenparameter an die LID's an eine Verbindung 58 der LID's untereinander, wodurch alle LID's untereinander und mit dem Prozessor 60 verbunden sind.
Wie zuvor angegeben, schreiben die empfangenden FRYPAM's die empfangenen Blöcke in den Blockpuffer-RAM 46. Da mehrere FRYPAM's in einem gemeinsamen Blockpuffer-RAM schreiben, der mehrere Blockpuffer aufweist, bietet eine Blockpufferverwaltungseinheit 62, die eine dynamische Liste verfügbarer Blockpuffer des RAM's unterhält, eine Zuweisung der Blockpuffer für den Betrieb der empfangenden FRYPAM's. Die Kommunikation zwischen den FRYPAM's und der Blockpufferverwaltungseinheit findet über eine Blockpufferzuordnungsverbindung 64 statt, die alle FRYPAM's untereinander und mit der Blockpufferverwaltungseinheit 62 verbindet. Über diese Verbindung schicken die sendenden FRYPAM's Zuordnungssignale, die bewirken, dass die Blockpufferverwaltungseinheit die zugewiesenen Puffer freigibt, wenn die Daten über die Leitung gesendet sind. Die Blockpufferverwaltungseinheit versucht ständig, Puffer für alle empfangenden FRYPAM's bereitzustellen. Wenn keine Puffer verfügbar sind, werden die empfangenen Blöcke verworfen. Allen Blöcken wird die gleiche Menge an Speicherplatz in dem Blockpuffer-RAM zugewiesen. Dieser Speicherplatz ist ausreichend groß, um den größten Block, der in dem Netzwerk auftritt (typischerweise 4K Bytes) zu speichern. Wie nachfolgend detaillierter gezeigt ist, kann die Zuordnung durch Hardware erfolgen.
Da die Pufferzuordnungsgröße für jeden Block festgelegt ist, ist es möglich, 56 Byte-Blöcke in dem Block-Puffer-RAM zuzuweisen bzw. zu reservieren, um damit eine Zellenübertragungsvermittlung zu unterstützen. In diesem Falle können die LID's die Zellenzusammenstellung und die Zellenzerlegung zusätzlich zu den Leitungsschnittstellenfunktionen ausführen. Des weiteren können die LID's die Adressierinformation aus dem Zellenkopfbereich herauslösen und diese Daten in einen Block im HDLC-Format mit festgelegter Länge umwandeln. Somit werden die FRYPAM-Funktionen in der gleichen Weise für die Blockübertragung ausgeführt. Der Aufbau und die Funktionsweise des in 2 gezeigten Systems sind detaillierter in der anhängigen Anmeldung mit dem Titel „modulare Architektur für schnelles Paketnetzwerk", die gleichzeitig eingereicht wurde und hiermit mit Bezugnahme eingeschlossen ist, offenbart.
Es wird nun auf die 4 in den Zeichnungen verwiesen, worin der empfangende Abschnitt 44 des FRYPAM's gezeigt ist, das mit dem XLAT RAM 48 in Wechselwirkung tritt. Wie zuvor erläutert ist, erhält das FRYPAM Daten im HDLC-Format, wie in 1 gezeigt ist, und es wird auch ein Taktsignal zugeführt. Eine Empfangsschaltung 402 empfängt den HDLC-Block und das Taktsignal und prüft die CRC-Information in dem FCS-Feld. Die empfangene Information wird einer empfangenden Zustandsmaschine 404 zugeführt, die die DLCI-Übersetzungsprozedur steuert. Wie in 1 gezeigt ist, enthalten zwei 8-Bit-Bytes, die auf das Flaggenfeld folgen, eine 10-Bit-DLCI.
Im Zustand 0 wartet die empfangende Zustandsmaschine auf die Flagge bzw. Marke des HDLC-Blocks. Wenn die Flagge erkannt wird, geht die Zustandsmaschine in den Zustand 1 über.
Im Zustand 1 überprüft die Zustandsmaschine 404 das nächste Byte des Blocks. Wenn das nächste Byte eine Flagge ist, bleibt die Maschine im Zustand 1. Wenn das nächste Byte einen Abbruchstatus angibt, geht die Maschine zum Zustand 0 zurück. Wenn das nächste Byte Daten enthält, werden diese zu einem ersten Bytesignalspeicher 406 über einem Multiplexer 408 übertragen, und die Zustandsmaschine geht zum Zustand 2 weiter. Ein Byte-Zähler 414 zählt die Datenbytes, die von der Zustandsmaschine bearbeitet werden, wobei mit dem ersten Datenbyte begonnen wird.
Im Zustand 2 überprüft die empfangende Zustandsmaschine das nächste Byte des Blocks. Wenn das nächste Byte eine Flagge ist, kehrt die Maschine zum Zustand 1 zurück. Wenn das nächste Byte einen Abbruchstatus angibt, kehrt die Maschine zum Zustand 0 zurück. Wenn das nächste Byte ein Datenbyte ist, wird dieses zu einem zweiten Bytesignalspeicher 410 über einen Multiplexer 412 übertragen, und die Maschine geht zum Zustand 3 weiter.
Im Zustand 3 verschiebt die Zustandsmaschine 404 die 16 Bit an Daten aus dem ersten und dem zweiten Bytesignalsspeicher 406 und 410 über eine DLCI-Extrahiereinheit 416, um das empfangene 10-Bit-DLCI-Feld zu extrahieren. Über einen Multiplexer 418 wird dieser 10-Bit-Wert als Adresse dem Adresseneingang des XLAT-RAM's 48 zugeführt. Gleichzeitig sendet die empfangende Zustandsmaschine über einem Multiplexer 420 ein Leseaktivierungssignal an den XLAT-RAM 48, um Daten aus der Speicherstelle auszulesen, die die Adresse besitzt, auf die der 10-Bit-DLCI-Wert zeigt.
Wie zuvor erläutert und in 3 gezeigt ist, enthält der XLAT-RAM eine Liste aus Zieladressen, Verbindungsaktiv-Bits, Anschlussauswahlfeldern und Funktionen, die an den empfangenen Datenblöcken auszuführen sind. Der ermittelte DLCI-Wert liefert einen Index, um die dem empfangenen Block entsprechende Liste auszulesen. Die neue Zieladresse, die aus der Liste ausgelesen wird, wird einem Signalspeicher 422 eines Mischers 424 zugeführt. Die Steuerinformation, die aus dem XLAT-RAM ausgelesen wird, wird in einen Steuerinformationssignalspeicher 426 eingeladen. Wenn der XLAT-RAM angibt, dass der empfangene Block ein Steuerblock ist, der Steuer- und Leitungsinformation enthält, wird der Steuerblock über einen Puffer 428 dem Steuer- und Verwaltungsprozessor 60 zugeführt. Der Puffer 428 wird verwendet, um zu verifizieren, dass die in den XLAT-RAM geschriebenen Daten korrekt sind.
Wie zuvor erläutert ist, ist der Steuer- und Verwaltungsprozessor 60 für das Aktualisieren der in dem XLAT-RAM gespeicherten Information verantwortlich. Der Prozessor sendet ein Adressensignal über den Multiplexer 418, das Leseaktivierungssignal über den Multiplexer 420, ein Schreibaktivierungssignal und zu schreibende Daten zu dem XLAT-RAM 448. Der Prozessor 60 aktualisiert die DLCI, den Aktivitätsstatus und die Zielparameter, die in dem XLAT-RAM gespeichert sind, und initialisiert den XLAT-RAM auf einen vorgegebenen Zustand, nachdem die Versorgungsspannung zugeschaltet ist oder nachdem eine Rücksetzbedingung aufgetreten ist. Ferner kann der Steuer- und Verwaltungsprozessor auch auf den XLAT-RAM zugreifen, um einen Speichertest auszuführen und um Verbindungsinformationen in Echtzeit über die Einheiten 428 und 420 abzurufen.
Der Steuerinformationssignalspeicher 426 versorgt die empfangende Zustandsmaschine 404 mit der Steuerinformation, um zu bestimmen, ob die neue Zieladresse aktiv ist oder nicht. Wenn dies der Fall ist, liefert die Zustandsmaschine ein Signal zum Aktivieren des Ersetzens an den Mischer 424, um die neue 10-Bit-Zieladresse von dem Signalspeicher 422 in das aktuelle DLCI-Feld in dem ersten und dem zweiten Bytesignalspeicher 406 und 410 erneut zu schreiben. Der Bytezähler 414 wird auf zwei gesetzt und die empfangende Zustandsmaschine geht zum Zustand 4 weiter, wobei ein Startzuordnungssignal einer Blocksteuerzustandsmaschine 430 zugeführt wird, um den Transfer des empfangenen Datenblocks von dem Blockpuffer-RAM 46 zu beginnen.
Wenn die Steuerinformation zeigt, dass die neue Zieladresse nicht aktiv ist, kehrt die empfangende Zustandsmaschine in den Zustand 0 zurück. Im Zustand 4 bestimmt die empfangende Zustandsmaschine 404, ob ein nächstes Byte des Datenstromes empfangen wird oder nicht. Wenn dies der Fall ist, überprüft die empfangende Zustandsmaschine dieses Byte. Wenn dieses Byte eine Flagge ist, kehrt die Maschine zum Zustand 1 zurück. Wenn das Byte den Abbruchstatus angibt, kehrt die Maschine in den Zustand 0 zurück. Wenn das Byte ein Datenbyte aus dem HDLC-Informationsfeld ist, werden die Daten in ein FIFO-Register 432 geschrieben und der Bytezähler 414 wird erhöht. Wenn das nächste Byte als CRC-Daten aus dem ersten FCS-Feld erkannt wird, werden diese CRC-Daten nicht gespeichert, und der Bytezähler 414 wird nicht erhöht. Wenn schließlich das nächste Byte CRC-Daten aus dem zweiten FCS-Feld enthält, werden die CRC-Daten wiederum nicht gespeichert, und der Bytezähler 414 wird nicht erhöht, jedoch sendet die empfangende Zustandsmaschine 404 den CRC-Prüfstatus und die Bytezahl des Bytezählers 414 an die Blocksteuerzustandsmaschine 430 und kehrt wiederum in den Zustand 0 zurück. Wenn die Blocksteuermaschine 430 eine Fehlerbedingung anzeigt, geht sie in den Zustand 0 über, um den Block zu verwerfen.
Die Blocksteuermaschine 430 ist für das Übersetzen der DLCI und die Vorbereitung der Daten für das Übertragen an den Blockpuffer-RAM verantwortlich. Des weiteren versucht die Blocksteuerzustandsmaschine, die Daten zum Blockpuffer-RAM zu verschieben und informiert das Ziel-FRYPAM, dass ein neuer Block für das Senden verfügbar ist.
Im Zustand 0 wartet die Blocksteuermaschine auf das Startzuordnungssignal aus der empfangenden Zustandsmaschine 404. Wenn das Signal empfangen wird, geht die Blocksteuermaschine in den Zustand 1 über.
Im Zustand 1 fordert die Blocksteuermaschine über die Blockpufferzuordnungsverbindung 64 die Blockpufferverwaltungseinheit 62 auf, einen Puffer in dem Blockpuffer-RAM für den empfangenden Datenblock zu reservieren. Wenn die Blockpufferwaltungseinheit in Reaktion darauf eine Pufferadresse sendet, wird die Adresse gespeichert und die Puffersteuermaschine geht in den Zustand 2 über. Wenn in Reaktion darauf die Blockpufferwaltungseinheit angibt, dass kein Speicherplatz in dem Blockpuffer-RAM verfügbar ist, sendet die Puffersteuermaschine eine Fehlernachricht an die empfangende Zustandsmaschine 404, um den Block zu verwerfen, und geht dann in den Zustand 0 über.
Im Zustand 2 sendet die Puffersteuermaschine ein Steuersignal an einen Multiplexer 434, um das Schreiben der in dem ersten und dem zweiten Bytesignalspeicher 406 und 410 gespeicherten Werte in den Blockpuffer-RAM unter Verwendung der Pufferadresse zu aktivieren (Adresse aus der Blockpufferverwaltungseinheit mal die Blockpuffergröße). Danach geht die Blocksteuermaschine in den Zustand 3 über.
Im Zustand 3 sendet, wenn Daten in dem FIFO-Register 432 sind, die Blocksteuermaschine ein Steuersignal an den Multiplexer 434, um das Schreiben der in dem FIFO-Register gespeicherten Daten in den Blockpuffer-RAM zu initialisieren. Wenn anstelle von Informationsfelddaten CRC-Daten empfangen wurden und diese nicht korrekt sind, geht die Blocksteuermaschine in den Zustand 4 über. Wenn die empfangene CRC jedoch korrekt ist, geht die Blocksteuermaschine in den Zustand 5 über.
Im Zustand 4 wird über die Blockpufferzuordnungsverbindung 64 eine Blockpufferfreigabenachricht an die Blockpufferverwaltungseinheit ausgegeben, um den reservierten Puffer freizugeben.
Im Zustand 5 wird über die Zwischen-FRYPAM-Verbindung 56 eine Paketverfügbarkeitsnachricht zu dem bezeichneten Ziel-FRYPAM gesendet, um zu informieren, dass der empfangene Block für das Senden verfügbar ist. Die Kennungsnummer des Ziel-FRYPAM wird aus dem Steuerinformationssignalspeicher 426 ausgelesen, der diese Nummer aus dem XLAT-RAM 48 empfängt. Die Paketverfügbarkeitsnachricht enthält die Pufferadresse und die Byteanzahl des Zählers 414.
Wenn das bezeichnete Ziel-FRYPAM nicht in der Lage ist, den Block zu senden, sendet sie eine negative Bestätigungsnachricht. In Reaktion darauf geht die Blocksteuermaschine in den Zustand 4 über, um den reservierten Puffer freizugeben. Wenn das zugeordnete Ziel-FRYPAM für die Übertragung bereit ist, geht die Blocksteuermaschine wieder in den Zustand 0 über.
Gemäß 5 umfasst der Sendeabschnitt 54 des Ziel-FRYPAM ein FIFO-Register 502, das mit einem HDLC-Sender 504 gekoppelt ist, der die Blockbildung nach HDLC und eine CRC-Erzeugung bereitstellt, um den HDLC-Datenblock zu bilden, der zusammen mit einem Taktsignal zu dem LID gesendet wird.
Das FIFO-Register 502 empfängt den aus dem Blockpuffer-RAM ausgelesenen Datenstrom, um eine Kompensation für Blockpufferzugriffszeiten zu ermöglichen, wenn mehrerer FRYPAM's auf den gemeinsamen Blockpuffer-RAM zugreifen. Da ferner der Blockpuffer-RAM Daten mit einer Bitbreite von 16, 32 oder größer bereitstellen kann, passt das FIFO-Register 502 den Datenstrom an den HDLCC-Sender an, der auf Basis einzelner Bytes operiert. Somit können mehrere Bytes bei jedem Transfer übertragen werden, um einen effizienteren Zugriff auf den Blockpuffer-RAM zu ermöglichen. Das FIFO-Register 502 sollte ausreichend groß sein, so dass sichergestellt ist, dass die Zugriffszeit für den Blockpuffer-RAM dazu führt, dass das FIFO-Register während des Übertragens eines Blockes nicht geleert wird. Ansonsten würde der HDLC-Sender 504 nicht ausreichend mit Daten versorgt, und wäre gezwungen, möglicherweise fehlerhafte Daten zu dem LID zu senden. Wenn eine derartige Bedingung auftritt, sendet der HDLC-Sender eine nicht korrekte CRC, die bewirkt, dass der Block verworfen wird. Der aktuelle Block würde dann erneut gesendet werden.
Die Paketverfügbarkeitsnachricht aus der Zwischen-FRYPAM-Verbindung wird von einer Sendewarteschlangenhandhabungseinheit 506 empfangen, die eine Sendewarteschlange steuert, die sich als Folge der Anforderungen für Blockübertragungen bildet. Die Sendewarteschlangenhandhabungseinheit ist ferner dafür verantwortlich, die Sendewarteschlange beim Einschalten oder nach einer Zurücksetz-Bedingung zu löschen. Alle FRYPAM's besit zen jeweils eine einzigartige physikalische Adresse, die durch externe Mittel programmierbar ist, beispielsweise Hardware-Adressenstreifen oder softwareadressierbare Signalspeicher. Wenn eine Paketverfügbarkeitsnachricht an dem adressierten FRYPAM eintrifft, fügt die Sendewarteschlangenhandhabungseinheit 506 diese Anforderung der Sendewarteschlange, die in einem Register 508 gespeichert ist, hinzu, wobei dieses Register ein FIFO-Register oder ein ROM sein kann, der in der Lage ist, mehr als eine Anforderung zu speichern. Wenn das Sendewarteschlangenregister voll ist, sendet die Handhabungseinheit eine negative Bestätigungsnachricht an das Quellen-FRYPAM, wodurch bewirkt wird, dass der Block verworfen wird. Wenn das Sendewarteschlangenregister leer ist, sendet der HDLC-Sender 504 Marken bzw. Flaggen.
Die Sendewarteschlange wird einer sendenden Zustandsmaschine 510 zugeführt, die den Strom aus Blöcken steuert, die von dem Blockpuffer-RAM über den HDLC-Sender zu dem entsprechenden LID zugeführt werden. Die Zustandsmaschine entfernt auch Sendewarteschlangeneinträge und gibt die reservierten Puffer in den Blockpuffer-RAM frei, wenn der gesamte Block zu dem LID gesendet ist.
Wenn das Sendewarteschlangenregister 508 leer ist, befindet sich die sendende Zustandsmaschine 510 im Zustand 0, wobei auf Anforderungen (Paketverfügbarkeitsnachrichten) aus der Zwischen-FRYPAM-Verbindung gewartet wird. Wenn eine Anforderung in die Sendewarteschlange eingespeist wird, geht die Zustandsmaschine in den Zustand 1 über.
Im Zustand 1 ist liest die Zustandsmaschine 510 die Pufferadresse und die Bytezahl, die in der Paketverfügbarkeitsnachricht enthalten sind und in die Sendewarteschlange eingestellt wurden, und berechnet die tatsächliche Pufferadresse, die zu dem Blockpuffer-RAM zusammen mit einem Steuersignal übertragen wird, um den entsprechenden Datenblock aus dem Blockpuffer-RAM auszulesen. Die ausgelesenen Daten werden dem FIFO-Register 502 zugeführt, das die Daten speichert, bis das FIFO-Register voll ist oder der gesamte Datenblock im FIFO-Register ist. Anschließend geht die Zustandsmaschine 510 zu dem Zustand 2 weiter. Wenn das FIFO-Register nicht voll ist und der gesamte Block noch nicht in dem FIFO-Register enthalten ist, liest die Zustandsmaschine die nächste Speicherstelle aus dem Blockpuffer-RAM aus und speichert die Daten in dem FIFO-Register, bis das FIFO-Register voll ist oder der gesamte Datenblock in dem FIFO-Register abgelegt ist.
Wenn im Zustand 2 der HDLC-Sender verfügbar ist, sendet die Zustandsmaschine 510 ein Steuersignal an das FIFO-Register 502, um ein Byte an Daten aus dem FIFO-Register an den HDLC-Sender zu übertragen, um Daten zu dem LID zu senden. Die Bytezahl wird dann erniedrigt. Diese Prozedur wird wiederholt ausgeführt, bis die resultierende Bytezahl 0 beträgt. Anschließend geht die Zustandsmaschine in den Zustand 3 über.
Im Zustand 3 instruiert die sendende Zustandsmaschine 510 den HDLC-Sender, um CRC-Bytes zu bilden, die an das LID zu senden sind. Anschließend wird an die Blockpufferverwaltungseinheit eine Blockpufferfreigabenachricht über die Blockpufferzuordnungsverbindung gesendet, um den dem gesendeten Block zugeordneten Puffer wieder freizugeben. Der entsprechende Eintrag wird aus der Sendewarteschlange entfernt und die Zustandsmaschine 510 kehrt in den Zustand 0 zurück.
Somit ist ein FRYPAM beschrieben, das eine empfangende Schaltung und eine sendende Schaltung aufweist. Die empfangende Schaltung empfängt eintreffende HDLC-Datenblöcke und ersetzt DLCI's der eintreffenden HDLC-Datenblöcke durch die Ziel-DLCI's, die an der Stelle eines Übersetzungs-RAM's gespeichert sind, die durch die eintreffenden DLCI bestimmt ist. Die übersetzten Datenblöcke werden in einen Blockpuffer-RAM geschrieben. Es wird eine Paketverfügbarkeitsnachricht an das Ziel-FRYPAM gesendet, die entsprechend den Steuerdaten ausgewählt ist, die in der angegebenen Speicherstelle des Übersetzungs-RAM's abgelegt sind. Die Sendeschaltung des Ziel-FRYPAM's liest die Datenblöcke aus dem Blockpuffer-RAM aus und liefert diese an das Ziel-LID.
Somit unterstützt die offenbarte Paketverwaltungeinrichtung Schnellpaketvermittlungsprotokolle in Hardware.
In dieser Offenbarung sind lediglich die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung gezeigt und beschrieben, wobei beachtet werden sollte, dass die Erfindung nicht auf Details der beschriebenen Beispiele beschränkt ist.

Claims

Paketverarbeitungssystem mit: einer Einrichtung (40, 402) zum Empfangen von Datenpaketen mit Eingangsadressenfeldern, die formatiert sind, um eine Datenpaketvermittlung über ein Paketvermittlungsnetzwerk bereitzustellen, einer Einrichtung (416) zum Extrahieren der Eingangsadressenfelder aus dem Datenpaket in Abhängigkeit von der Empfangseinrichtung, einer Speichereinrichtung (48), die auf die Eingangsadressenfelder reagiert und ausgebildet ist, der Empfangseinrichtung Zieladressenfelder und Steuerdaten zuzuführen, einer Paketsteuereinrichtung (424), die mit der Speichereinrichtung funktional verbunden und ausgebildet ist, die Eingangsadressenfelder durch die Zieladressfelder zu ersetzen, einer Puffereinrichtung (46), die funktional mit der Paketsteuereinrichtung verbunden und ausgebildet ist, temporär die Datenpakete mit den Zieladressfeldern zu speichern, einer Datenpaketsendeeinrichtung (50, 54), die von den Steuerdaten der Speichereinrichtung ausgewählt wird, um Daten aus den Datenpaketen aus der Puffereinrichtung auszulesen und die Daten entsprechend den Zieladressfeldern zu übertragen, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichereinrichtung (48) ausgebildet ist, in den Datenpaketen enthaltene Steuerinformationen einem Steuerprozessor (60) zuzuführen, und wobei die Empfangseinrichtung bewirkt, dass die Datenpakete verworfen werden, wenn die Steuerdaten angeben, dass ihre Eingangsadressenfelder nicht aktiv sind.
System nach Anspruch 1, wobei das Datenpaket einen Datenblock aufweist, der gemäß Blockweiterleitungserfordernissen formatiert ist.
System nach Anspruch 1, wobei das Datenpaket eine Datenzelle aufweist, die gemäß Zellenweiterleitungserfordernissen formatiert ist.
System nach Anspruch 1, wobei das Datenpaket ein Paketprüffeld aufweist, das von der Paketsteuereinrichtung (424) geprüft wird.
System nach Anspruch 1, wobei die Speichereinrichtung (48) das Datenpaket zu dem Steuerprozessor (60) in Reaktion auf die in der Zelle gespeicherten Steuerdaten sendet, die von dem Adressenfeld des Datenpakets bezeichnet ist.
System nach Anspruch 5, wobei die Speichereinrichtung (48) von dem Steuerprozessor (60) in Reaktion auf das Datenpaket aktualisiert wird.
System nach Anspruch 1, wobei die Speichereinrichtung die Zieladressenfelder und die Steuerdaten in Zellen speichert, die durch die Eingangsadressenfelder bezeichnet sind.
System nach Anspruch 1, wobei die Datenpaketsendeeinrichtung die Datenpakete aus der Puffereinrichtung in Reaktion auf eine Steuernachricht von der Datenblocksteuereinrichtung ausliest.
System nach Anspruch 1, wobei die Steuernachricht Adressen von Puffereinheiten in der Puffereinrichtung enthält, aus der die Datenpakete auszulesen sind.
System nach Anspruch 1, wobei die Datenpaketsendeeinrichtung ein FIFO-Register (502) zum Speichern der von der Puffereinrichtung zugeführten Datenpakete umfasst.
System nach Anspruch 10, wobei die Datenpakete in dem FIFO-Register gespeichert werden, bis das FIFO-Register voll ist.
System nach Anspruch 10, wobei das FIFO-Register Daten speichert, bis ein vollständiges Datenpaket in dem FIFO-Register angesammelt ist.
System nach Anspruch 1, wobei der Steuerprozessor den Inhalt der Speichereinrichtung aktualisiert.
Verfahren zur Paketverarbeitung in einem Paketvermittlungsnetzwerk mit: einer Datenempfangseinrichtung (44) zum Konvertieren von Daten, die von einem sendenden Datenendgerät empfangen werden, in ein Datenpaket mit einem Adressenfeld, einer Paketpuffereinrichtung (46) zum temporären Speichern des Datenpakets und einer Datensendeeinrichtung (54) zum Konvertieren des von der Puffereinrichtung ausgelesenen Datenpakets in Daten, die zu einem empfangenden Datenendgerät gesendet werden, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: Empfangen des Datenpakets, Ermitteln des Adressenfeldes aus dem Datenpaket, Zuführen übersetzter Adressendaten und Steuerdaten, die in einer Speicherzelle gespeichert sind, die von dem Adressenfeld bezeichnet wird, Ersetzen des Adressenfeldes in dem Datenpaket durch übersetzte Adressendaten, Übertragen des Datenpakets mit den übersetzten Adressendaten in die Paketpuffereinrichtung, Auslesen des Datenpakets aus der Paketpuffereinrichtung in Reaktion auf Steuerdaten, und Zuführen des Datenpakets zu der Datensendeeinrichtung, gekennzeichnet durch Bilden einer Steuernachricht in Reaktion auf die Steuerdaten, und wobei der Schritt des Ersetzens umfasst: Prüfen der Gültigkeit der übersetzen Adressendaten, um das Datenpaket zu verwerfen, wenn die übersetzten Adressendaten nicht aktiv sind.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei der Schritt des Übertragens umfasst: Prüfen eines Paketprüffelds des Datenpakets, um das Datenpaket zu verwerfen, wenn das Paketprüffeld einen Übertragungsfehler anzeigt.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei der Schritt des Übertragens umfasst: Prüfen, ob die Paketpuffereinrichtung zur Speicherung des Datenpakets Speicherplatz verfügbar hat, um das Datenpaket zu verwerfen, wenn die Paketpuffereinrichtung keinen verfügbaren Speicherplatz aufweist.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei der Schritt des Übertragens Puffern des Datenpakets in einem FIFO-Register (502) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei der Schritt des Übertragens ferner umfasst: Prüfen, ob das FIFO-Register voll ist, bevor das Datenpaket zu der Sendeeinrichtung übertragen wird.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei der Schritt des Übertragens ferner umfasst: Prüfen, ob ein vollständiges Datenpaket in dem FIFO-Register gespeichert ist, bevor das Datenpaket zu der Sendeinrichtung übertragen wird.
System nach Anspruch 5, wobei der Steuerprozessor die Speichereinrichtung (48) in einem bekannten Zustand beim Einschalten oder bei einer Rücksetzbedingung initialisiert.