DE19757965A1 - Verteiltes Puffersystem für ATM-Schalter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein verteiltes Puffersystem für ATM- Schalter in Kommunikationsnetzwerken und insbesondere Schalter in einem Netzwerk mit asynchronem Übertragungsmodus (ATM = "Asynchronous Transfer Modus").

In einem Kommunikationsnetzwerk müssen Einheiten von Daten zwischen verschiedenen Punkten des Netzwerks durch Schalter geleitet werden. In ATM-Netzwerken werden Verkehrsströme verschiedener Informa­ tionstypen gemäß dem Konzept "Bandbreite auf Anfrage" übertragen. Die Dateneinheiten, ATM-Zellen, werden entsprechend den variierenden Anfor­ derungen jeder ATM-Zelle übertragen. Dateneinheiten, die zeitkritisch sind, wird bei der Netzwerkleitung der Vorrang gegeben. Dateneinheiten, die informationskritisch sind, wird der Vorrang gegenüber Zellverlust gegeben. Diese Fähigkeit zur Verarbeitung von Video, Sprache, Computer­ daten und anderer Information hat zur breiten Akzeptanz von ATM als zu­ künftiger Netzwerkstandard geführt.

Ein ATM-Netzwerkschalter muß zuverlässig Information mit mini­ maler Verzögerung und minimalem Verlust leiten, die breite Variation an Erfordernissen in ATM-Netzwerken stellt jedoch harte Anforderungen an den ATM-Schalter. Insbesondere haben frühere Designs einen Puffer an je­ dem Ausgangsanschluß des ATM-Schalters angeordnet, um Zellen zu spei­ chern, die schneller ankommen als sie der Ausgangsanschluß an seinen Ausgangskanal übertragen kann. Die Puffer bildeten eine Betriebstoleranz zu veränderlichen Anforderungen an den ATM-Schalter zur Vermeidung des Verlustes von Zellen. Eine Variante dieses Konzepts bestand darin, einen Speicher-Puffer vorzusehen, welcher von allen Ausgangsanschlüssen des ATM-Schalters gemeinsam benutzt wurde.

Diese unterschiedlichen Designs haben verschiedene Mängel, einschließlich Komplexität, hohe Kosten und Hindernisse für Konfigura­ tionsänderungen. Ein anderer Mangel besteht darin, daß die einfache Puf­ ferung am Ausgangsanschluß eine Grenze für das Maß an erreichbarer Puf­ ferung für den Ausgangsanschluß setzt. Die Wahrscheinlichkeit einer Überlastung an einem Ausgangsanschluß steht jedoch in direkter Beziehung zur Zahl der den Ausgangsanschluß speisenden Eingangsanschlüsse. Wenn dem ATM-Schalter mehr Eingangsanschlüsse hinzugefügt werden, wächst die Wahrscheinlichkeit der Überlastung eines Ausgangspuffers. Bei dem Design mit einem durch alle Ausgangsanschlüsse geteilten gemeinsamen Puffer ist die Leistungsfähigkeit häufig nicht besser. Wenn genügend viele Daten an einem Ausgangsanschluß ankommen, wird ein großer Bruchteil des gemeinsa­ men Puffers durch die für den Ausgangsanschluß bestimmten Stellen be­ setzt und ist für die anderen Ausgangsanschlüsse nicht verfügbar. Dies kann Probleme verursachen, insbesondere in Netzwerken mit mehreren Ser­ vern.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein verteiltes Puffersystem für ATM-Schalter zu schaffen, welches eine höhere Leistungsfähigkeit auf­ weist.

Diese Aufgabe wird entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein ATM-Schalter ge­ schaffen, der eine verteilte Pufferung zur höheren Leistungsfähigkeit aufweist und eine größere Modularisierung des Designs ermöglicht.

Hierzu schafft die vorliegende Erfindung einen ATM-Schalter zur Übertragung von ATM-Zellen von einer Vielzahl von Eingangskanälen zu einer Vielzahl von Ausgangskanälen. Der Schalter hat eine Vielzahl von Eingangs- und Ausgangsanschlüssen, die jeweils mit Eingangs- und Aus­ gangskanälen verbunden sind, einen zwischen jedem der Eingangsanschlüsse und jedem der Ausgangsanschlüsse angeschlossenen Schaltungsblock, und einen Gegendruck-Signalschaltkreis. Jeder Eingangsanschluß hat einen Eingangspuffer, welcher Zellen hält, die schneller von einem Eingangska­ nal ankommen, als der Eingangsanschluß sie an den Schaltungsblock über­ tragen kann, und jeder Ausgangsanschluß hat einen Ausgangspuffer, wel­ cher Zellen hält, wenn die Zellen schneller von dem Schaltungsblock an­ kommen, als der Ausgangsanschluß sie übertragen kann. Der Schaltungs­ block übermittelt die Zellen von den Eingangsanschlüssen an die Aus­ gangsanschlüsse. Der Gegendruck-Signalschaltkreis schickt ein Signal von einem überlasteten Ausgangspuffer an diejenigen Eingangsanschlußpuffer, welche eine Zelle an den Ausgangspuffer (während Überlastung) übertragen haben, so daß die Eingangsanschlußpuffer die Übertragung einstellen. Die für den Ausgangspuffer bestimmten Zellen werden dann in den Eingangsan­ schlußpuffern gespeichert.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung und den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Fig. 1 ist eine Darstellung der verteilten Pufferung eines ATM-Schalters gemäß der vorliegenden Erfindung.

Fig. 2 ist ein Blockdiagramm des allgemeinen Aufbaus eines ATM-Schalters gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Fig. 3 ist ein Blockdiagramm einer Schalterstruktur des ATM- Schalters aus Fig. 2.

Fig. 4 ist ein Blockdiagramm der Elemente eines Schalter-Lei­ tungselements der Schalterstruktur aus Fig. 3.

Fig. 5 zeigt die Bereichszuordnung von Leitungs-Markierungs- Feldern an die Schalter-Leitungselemente in der Schalterstruktur aus Fig. 3.

Fig. 6A zeigt den Zellenweg einer Unicast-Verbindung in der Schalterstruktur für Beispielwerte im Leitungs-Markierungsfeld, und

Fig. 6B zeigt den Zellenweg einer Multicast-Verbindung in der Schalterstruktur für Beispielwerte im Leitungs-Markierungsfeld.

Fig. 7 ist ein repräsentatives Diagramm eines Gegendruck-Steu­ erblocks des Schaltungs-Leitungselement aus Fig. 5.

Der allgemeine Aufbau eines ATM-Schalters und sein verteiltes Puffersystem gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 1 dargestellt. Jeder Eingangskanal ist über einen Eingangsanschluß 23 mit einem Eingangspuffer 21 verbunden, und jeder Ausgangskanal ist über einen Ausgangsanschluß 24 mit einem Ausgangspuffer 22 verbunden. Die Eingangspuffer 21 und Ausgangspuffer 22 sind an einen Schalterblock 25 angeschlossen, durch den ankommende ATM-Zellen von einem Eingangspuf­ fer 21 an den passenden Ausgangspuffer 22 (und Ausgangsanschluß) gelei­ tet werden. Zellen treten über einen der Eingangsanschlüsse 23 in den ATM-Schalter ein. Wenn der Schalterblock 25 nicht überlastet ist, werden Zellen durch den Schalterblock 25 an einen oder mehrere Ausgangsan­ schlüsse 24 übertragen. Wenn der Ausgangsanschluß 24 noch eine Zelle überträgt, wandert die ankommende Zelle direkt über den Ausgangsanschluß 24 zu dem angeschlossenen Ausgangskanal. Andernfalls wird die Zelle im Ausgangspuffer 22 gehalten, bis der Ausgangsanschluß 24 zur Übertragung der Zelle an den Ausgangskanal bereit ist.

Zellen von mehreren Eingangsanschlüssen 23 können an demselben Zielausgangsanschluß 24 zusammenlaufen, womit sie bewirken, daß dessen Ausgangspuffer 22 überlastet wird und überläuft. An dieser Stelle wird ein Gegendruck-Signalschaltkreis (nicht in dieser Zeichnung dargestellt) tätig. Wenn ein Eingangspuffer 21 eine Zelle an einen überlasteten Aus­ gangspuffer 22 überträgt, sendet der Gegendruck-Signalschaltkreis ein Haltesignal an diesen Eingangspuffer 21, so daß der Eingangsanschluß 23 aufhört, Zellen zu senden. Zellen, die von dem Eingangskanal an diesem Eingangsanschluß 23 ankommen, werden in dem Eingangspuffer 21 des Ein­ gangsanschlusses 23 gespeichert. Wenn sich der überlastete Ausgangspuf­ fer 22 unter eine vorbestimmte Schwelle leert, d. h., wenn der Puffer 22 nicht mehr länger überlastet ist, entfernt der Gegendruck-Signalschalt­ kreis das Haltesignal von den zuvor gehaltenen Eingangspuffern 21, so daß sie die Übertragung an den Schalterblock 25 wieder aufnehmen.

Mit diesem verteilten Puffersystem können die Eingangspuffer 21 gemeinsam Zellen speichern, die für einen gemeinsamen Ausgangsan­ schluß 24 mit einem überlasteten Ausgangspuffer 22 bestimmt sind. Dies ermöglicht es, das Maß an erreichbarer Pufferung für jeden Ausgangsan­ schluß 24 mit der Zahl an Eingangsanschlüssen 22, der Quelle der Überla­ stung, zu erhöhen.

Die Details einer besonderen Ausführungsform eines ATM-Schal­ ters gemäß der vorliegenden Erfindung sind in Fig. 2 dargestellt. Die Eingangsanschlüsse 23 und Ausgangsanschlüsse 24 sind in Leitungsschnitt­ stellenmodule 20 integriert, von denen jeder an einige Eingangs- und Ausgangskanäle angeschlossen ist. Während auch ein Zeit-Multiplex-Bus als Schalterblock 25 verwendet werden kann, ist eine Schalterstruktur 10 mit mehreren Schalterelementes für den unten beschriebenen ATM-Schalter besonders geeignet.

Der ATM-Schalter weist auch eine Steuereinheit 16 auf, die mit den Leitungsschnittstellenmodulen 20 und der Schalterstruktur 10 über einen Steuerbus 15 kommuniziert. Die Steuereinheit 16 konfiguriert und überwacht die Leitungsschnittstellenmodule 20 und die Schalterstruktur 10.

Die Steuereinheit 16 liefert sämtliche Anrufszugriff-Steuer­ funktionen, einschließlich Verbindungsaufbau, Aufrechterhaltung und Ab­ bruch, und verarbeitet die durch die Leitungsschnittstellenmodule 20 ge­ messene Information, um die Verbindung und Verbindungsstatistiken für das Netzwerk-Management aufrechtzuerhalten. Betriebsgemäß werden Signa­ lisierungs- und Management-Zellen an und von der Steuereinheit 16 über­ tragen. Diese Zellen werden durch die Steuereinheit 16 empfangen, nachdem sie durch die Schalterstruktur 10 an einen Leitungsschnittstellenmodul 20 gelangen. Die Signalisierungs- und Management-Zellen werden von dem Leitungsschnittstellenmodul 20 entfernt und durch den Steuerbus 15 an die Steuereinheit 16 geschickt. Die Steuereinheit 16 überträgt die Si­ gnalisierungs- und Management-Zellen an das Netzwerk, indem sie diese Zellen an einen Leitungsschnittstellenmodul 20 durch den Steuerbus 15 sendet. Die Zellen werden durch die Schalterstruktur 10 zu einem Lei­ tungsschnittstellenmodul 20 geleitet und an das Netzwerk übertragen.

Indem eine solche Steuerinformation für die Steuereinheit 16 zunächst durch das Schalterstruktur 10 hindurchgeleitet wird, bevor die Information die Steuereinheit 16 erreicht oder bevor die von der Steuer­ einheit 16 erzeugte Information den Schalter verläßt, können mehrere Steuereinheiten 16 eine feste Anzahl an Leitungsschnittstellenmodulen 20 mit Anrufsteuerung und Netzwerk-Management-Meldungen überwachen, die durch einen zentralen Prozessor geleitet werden, wenn die Schalterarchi­ tektur auf eine größere Zahl von Anschlüssen ausgedehnt wird. Diese Mo­ dularität im Steuerungs-und Netzwerk-Management-Design ermöglicht eine rasche Ausdehnung des ATM-Schalters. Steuerungs- und Management-Verarbei­ tungskapazität, z. B. die Steuereinheiten 16, werden mit zusätzlicher Schaltkapazität, z. B. den Leitungsschnittstellenmodulen 20, versehen.

Die Leitungsschnittstellenmodule 20 versorgen alle Nebenlei­ tungs- und Nebenverbindungsfunktionen, einschließlich physikalischer Schichtverbindungsbeendigung, Übersetzung von ATM-Zellen-Kopfangaben in Leitungsmarkierungen zur Verwendung durch die Schalterstruktur 10, Ver­ kehrsüberwachung und Zellratenentkopplung einschließlich der Einfügung und Löschung frei verfügbarer Zellen. Jeder Leitungsschnittstellenmodul 20 mißt auch Zellverlust, markierte Zellen, hindurchgeleitete Zellen und die Zahl der für jede Verbindung fallengelassenen Zellen. Andererseits bewahrt die Schalterstruktur 10, welche von einem Leitungsschnittstel­ lenmodul empfangene Zellen an ein oder mehrere Leitungsschnittstellenmo­ dule leitet, nur Warteschlangen-Stufen-Statistiken zur Überlastung durch Messung der Zahl von Zellen, während der Gegendruck (unten beschrieben) angelegt wird, und des Ausmaßes an Zellenverlust.

Jeder Leitungsschnittstellenmodul 20 bildet vier Eingangsan­ schlüsse 23 und vier Ausgangsanschlüsse 24, wobei jeder Eingangspuffer 21 an eine Kommunikationsleitung angeschlossen ist, an der ATM-Zellen empfangen werden. Jeder Ausgangspuffer 22 eines Ausgangsanschlusses 24 ist an eine Kommunikationsleitung angeschlossen, an die die Zellen über­ tragen.

Das große Maß an Pufferungskapazität des ATM-Schalters wird zwischen den Leitungsschnittstellenmoduln 20, die als Eingangsmodule und Ausgangsmodule arbeiten, verteilt, mit etwas Pufferung in der Schalter­ struktur 10. Wie in Fig. 1 gezeigt, hat jeder Eingangspuffer 21 die Ka­ pazität zum Halten von 7000 Zellen und jeder Ausgangspuffer 22 die Kapa­ zität zum Halten von 2000 Zellen für den speziellen, beschriebenen ATM- Schalter. Die Pufferung minimiert Zellenverlust für stoßweisen Verkehr, während eine Verzögerung für zeitkritische Daten vermieden wird. Der ATM-Schalter läßt eher Zellen auf einer je Verbindungsbasis als auf ei­ ner Zellenvorrangstufe fallen. Der oder die Sender der eine Überlastung hervorrufenden Daten wird eher benachteiligt als die anderen Benutzer des ATM-Schalters.

Obwohl sie viel geringer ist als die Eingangs- und Ausgangs­ puffer, ermöglicht es die Pufferung in der Schalterstruktur 10 den Zel­ len, sich weiterhin durch die Schalterstruktur 10 zu bewegen, wenn eine Überlastung an Zellen für denselben Ausgangsanschluß vorliegt. Die große Pufferung in den Leitungsschnittstellenmoduln 20 arbeitet, wenn dort ei­ ne Überlastung vorliegt, die durch Folgen von Zellen von verschiedenen Verbindungen, die mit einer Überschrift für dieselbe Bestimmungsposition (Anschluß) versehen sind, hervorgerufen werden.

Der Aufbau der Schalterstruktur 10 ist in Fig. 3 detailliert dargestellt. Die Schalterstruktur 10 ist ein 16-Anschluß gepuffertes Be­ nes-Zwischenverbindungsnetzwerk mit 4×4-Schalterleitungselementen 11. Dies bedeutet, daß jedes Schalterleitungselement 11 vier Eingangsan­ schlüsse und vier Ausgangsanschlüsse hat. Wie in Fig. 3 gezeigt, sind die Schalterleitungselemente 11 der am weitesten links befindlichen Spalte sämtlich mit einem Ausgangsanschluß eines Leitungsschnittstellen­ moduls 20 verbunden. Die vier Ausgangsanschlüsse jeder dieser Schalter­ leitungselemente 11 sind wiederum mit Eingangsanschlüssen der mittleren Spalte von Schalterleitungselementen 11 verbunden. Die Ausgangsanschlüs­ se der mittleren Spalte von Schalterleitungselementen 11 sind mit den Eingangsanschlüssen der Schalterleitungselemente 11 in der am weitesten rechts befindlichen Spalte verbunden. Die Ausgangsanschlüsse dieser Ele­ mente sind an die Ausgangsanschlüsse der Leitungsschnittstellenmodule 20 angeschlossen.

Ein Schalter-Leitungselement 11 leitet jede individuelle ATM- Zelle von einem seiner Eingangsanschlüsse an den oder die passenden Aus­ gangsanschlüsse über die Bits innerhalb der Leitungsmarkierung der Zel­ len-Kopfzeile weiter. Ein Struktursteuerbus 17, welcher an den Steuerbus 15 angeschlossen ist, ermöglicht es der Steuereinheit 16, die Schalter­ leitungselemente 11 zu programmieren und ihren Zustand zu lesen. Ein Strukturgrundtaktsignal (FBCLK = "Fabric Base Clock Signal") setzt die Rate, mit der auf die Zellen durch die Schalterleitungselemente 11 zur Übertragung durch die Schalterstruktur 10 von Schalterleitungselement 11 zu Schalterleitungselement 11 eingewirkt wird. Dies bestimmt die interne Verbindungsrate der Schalterstruktur 10.

Die Elemente jedes Schalterleitungselements 11, welches ein völliges nichtblockierendes 4×4-Element ist, sind in Fig. 4 gezeigt. Je­ des Schalterleitungselement 11 hat vier Synchronisationspuffer 12, von denen jeder an einen Ausgangsanschluß eines Leitungsschnittstellenmoduls 20 oder an ein anderes Schalterleitungselement 11 angeschlossen ist. Die Synchronisationspuffer 12 sind mit einem Schalterbus 13 verbunden, wel­ cher wiederum an vier Ausgangswählblöcke 18 angeschlossen ist. Jeder Ausgangswählblock 18 ist zum Halten von 32 Zellen fähig, während ein Synchronisationspuffer 12 zwei Zellen halten kann. Folglich kann jedes Schalterleitungselement 11 bis zu 136 Zellen zur selben Zeit halten. Um Überlastungsprobleme zu verarbeiten, hat das Schalterleitungselement 11 einen Gegendrucksteuerblock 14, welcher Gegendrucksignale von jedem der Ausgangswählblöcke 18 empfangen kann und die Gegendrucksignale an jeden der Synchronisationspuffer 12, wie unten beschrieben, weiterleitet. Ein Steuerschnittstellenblock 19 erledigt Steuer- und Signalisierungsfunk­ tionen für das Schalterleitungselement 11 durch einen Steueranschluß, der an den Struktursteuerbus 17 angeschlossen ist.

Zellen werden in einen Synchronisationspuffer 12 mit der Rate getaktet, mit der die Zellen in das Schalterleitungselement 11 übertra­ gen werden. Die Zellen von den vier Synchronisationspuffern 12 werden durch den Schalterbus 13 mehrfach betrieben (multiplexed). Die Ausgangs­ wählblöcke 18 lesen die Leitungsmarkierungen für jede Zelle und leiten die Zellen zu ihren jeweiligen Ausgangsanschlüssen. Jeder Ausgangswähl­ block 18 liest entweder ein multicast-Leitungsfeld ('M') oder ein uni­ cast-Leitungsfeld ('S') im Zellenkopf. Die Bereichszuordnung der Schal­ terleitungselemente 11 an das Leitungsmarkierungsfeld ist in Fig. 5 ge­ zeigt.

Die Schalterleitungselemente 11 in der ersten Stufe der Schal­ tungsstruktur 10 sind sämtlich dazu programmiert, daß S-Feld zu lesen. Diese Schalterleitungselemente 11 können dasselbe Leitungsmarkierungs­ feld verwenden, da die Zellen, die durch sie hindurchtreten, alle von verschiedenen Quellen kommen. Ferner bestimmt allein der Wert des S-Fel­ des, zu welchen Schalterleitungselementen 11 zweiter Stufe die Zelle wandern wird. Die Zellen werden an den Schalterelementausgang gemäß fol­ gender Tabelle geleitet.

S-Feldwert	Ausgangsanschluß
0	0
1	1
2	2
3	3

Eine Zelle mit dem Wert '1' im S-Feld wird an den Anschluß 1 durch ein Schalterleitungselement 11 in der ersten Stufe geleitet. Diese Zelle wandert zum Schalterleitungselement 21, ungeachtet von welchem Schalterleitungselement die Zelle in diese Richtung geleitet wird.

Die zweite Stufe von Schalterleitungselementen 11 verwendet ebenfalls dasselbe Feld. Diese Schalterleitungselemente 11 müssen jedoch in der Lage sein, die Zellen an mehrere Schalterleitungselemente 11 in der dritten Stufe zu leiten, so daß diese Schalterleitungselemente 11 zum Lesen eines M- (oder multicast) Feldes in der Leitungsmarkierung, z. B. dem in Fig. 5 dargestellten Feld M1 in der Leitungsmarkierung, pro­ grammiert sind.

In einem M-Feld zeigt ein Wert von '1' in jedem individuellen Bit des Feldes dem Ausgangswählblock 18 an, daß die Zelle für seinen Ausgangsanschluß bestimmt ist. Die Bereichszuordnung sieht folgender­ maßen aus:

Wenn folglich eine Zelle mit dem Bitmuster '1011' im M1-Feld an einem Schalterleitungselement 11 in der zweiten Stufe der Schalterstruktur 10 ankommt, kopiert der Ausgangswählblock 18 für Ausgänge '0', '1', und '3' die Zelle vom Schalterbus 13 in den Puffer innerhalb des Ausgangswähl­ blocks 18. Die Kopien der Zelle werden schließlich durch die Ausgangsan­ schlüsse '0', '1', und '3' an die Schaltelemente '30', '31', und '33' in der dritten und letzten Stufe der Schalterstruktur 10 übertragen.

Die Schalterleitungselemente 11 in der dritten Stufe der Schalterstruktur 10 leiten Zellen direkt zu den Ausgängen der Schalter­ struktur 10 selbst. Zur multicasting-Fähigkeit werden diese Schalterlei­ tungselemente 11 zur Verwendung der 'M'- (multicast) Felder in den Lei­ tungsmarkierungen der Zellenköpfe programmiert. Ferner ist es wünschens­ wert, die Zellen zu beliebigen Kombinationen der Ausgangsanschlüsse lei­ ten zu können. Da sämtliche Schalterleitungselemente 11 der letzten Stu­ fe nur an vier der Schalterstrukturausgangsanschlüsse angeschlossen sind, muß jedes der Schalterleitungselemente 11 der dritten Stufe ein unterschiedliches 'M'-Feld in der Leitungsstufe haben. Folglich sind die Schalterelemente '30', '31', '32' und '33' zum jeweiligen Lesen der Fel­ der 'M2', 'M3', 'M4', und 'M5' programmiert. Der Betrieb dieser Felder ist exakt derselbe für das 'M1'-Feld.

Fig. 6A und Fig. 6B zeigen den Leitungsweg durch die Schalter­ struktur 10 für jeweils eine unicast-Verbindung und für eine multicast- Verbindung für beispielhafte Leitungsmarkierungen. Die dunkleren Linien zwischen den Schalterleitungselementen 11 der verschiedenen Stufen stel­ len die Leitung der Zelle dar.

Zellen gehen bei der Übertragung verloren, wenn der Zielpuffer der Zellen überfüllt ist, so daß er keine Zellen mehr speichern kann. Um solche Ereignisse zu vermindern, kooperieren die Puffer in dem ATM- Schalter über einen Gegendruck-Signalschaltkreis.

Das Gegendrucksignal, ein Überfüllungssignal, wird durch einen Zielpuffer an eine beliebige Quelle angelegt, entweder ein Leitungs­ schnittstellenmodul 20 oder ein Schalterleitungselement 11, welche ver­ sucht, eine Zelle an den Puffer, der überlastet worden ist, z. B. über eine vorbestimmte Schwelle gefüllt worden ist, zu senden.

Fig. 7 ist ein repräsentatives Diagramm, welches den Weg einer eintreffenden Zelle von einem Eingangskanal an einen Eingangspuffer 23 durch die drei Stufen der Schalterleitungselemente 11 in der Schalter­ struktur 10 und einen Ausgangspuffer 24, der an einen Ausgangskanal an­ geschlossen ist, zeigt. Parallel zu den Datenverbindungen für die Über­ tragung von Zellen durch den ATM-Schalter verläuft eine Gegendruck-Si­ gnalverbindung für jeden Puffer zum Senden eines Überfüllungssignals zu­ rück zur Zellenquelle.

Jeder Ausgangspuffer 24 kann ein Überfüllungssignal an die vier verbundenen Schalterleitungselemente 11 in der dritten Stufe der Schalterstruktur 10 ausgeben. Jedes der Schalterleitungselemente 11 in der dritten Stufe kann ein Überfüllungssignal an die vier verbundenen Schalterleitungselemente 11 in der zweiten Stufe ausgeben, während jedes Schalterleitungselement 11 in der zweiten Stufe ein Überfüllungssignal an die vier verbundenen Schalterleitungselemente 11 in der ersten Stufe ausgeben kann. Jedes Schalterleitungselement 11 der ersten Stufe kann ein Überfüllungssignal an die Ausgangspuffer 23 der vier verbundenen Eingangsanschlüsse 23 ausgeben. Das Überfüllungssignal wird durch den überlasteten Zielpuffer zurück zu der speziellen Quelle geleitet, welche die Zelle gesendet hat. Das Überfüllungssignal deaktiviert die Übertra­ gungskapazität der Quelle; die Übertragung kann wieder einsetzen, wenn der Zielpuffer seine angehäuften Zellen übertragen hat und die Übertra­ gungskapazität der deaktivierten Quellen freigibt.

In den Schalterleitungselementen 11 der Schalterstruktur 10 sendet der Ausgangswählblock 18 ein Überfüllungssignal an den Gegen­ drucksteuerblock 14, falls der Puffer des Ausgangswählblocks 18 über ei­ ne Schwelle gefüllt wird. Bei Empfang des Gegendrucksignals leitet der Gegendrucksteuerblock 14 das Signal an einen (oder mehrere) Synchronisa­ tionspuffer 12, welche versuchen, Zellen an den überlasteten Ausgangs­ wählblock 18 zu senden. Die Zelle wird von dem Synchronisationspuffer 12 nicht gelesen, und die Zellen im Synchronisationspuffer 12 bleiben dort, bis dieser Eingangsanschluß zum nächsten Mal ausgewählt wird. Der Zu­ stand des Puffers des Ausgangswählblocks 18 wird erneut überprüft. Der Prozeß wird so lange wiederholt, bis der Puffer Platz für die Zelle hat.

Man beachte, daß sich, wenn der Gegendruck-Signalschaltkreis die Puffer 22 der Ausgangsanschlüsse 24 an die Puffer 21 der Eingangsan­ schlüsse 23 über die Schalterstruktur 10 koppelt, ein Gegendruck-Signal­ schaltkreis aufwerten läßt, welcher die Puffer 22 und 24 direkt koppelt. Dies ist der Fall, wenn der Schalterblock 25 zwischen den Puffern 22 und 24 keine Pufferkapazität hat, wie ein Zeitmultiplex-Bus. Natürlich wer­ den Zeitverzögerungen beim Wandern einer Zelle zwischen einem Eingangs­ puffer 22 und einem Ausgangspuffer 24 durch den Gegendruck-Signalschalt­ kreis berücksichtigt, indem die Schwelle unter die normale Rate gesetzt wird.

In den meisten Anwendungen wird insofern bei dem Schalter ef­ fektiv eine Ausgangswarteschlange gebildet, als, wenn die unmittelbare Bandbreite der Mehrfachverbindungen hin zu demselben Ausgangsanschluß die Ausgangsleitungsrate überschreitet, der Ausgangspuffer 22 des Lei­ tungsschnittstellenmoduls 20 anfängt, gefüllt zu werden. Wenn dieser Ausgangspuffer 22 gefüllt ist, wird ein Gegendrucksignal an das vorheri­ ge Schalterleitungselement 11 in der Schalterstruktur 10 gesendet. Die Schalterleitungselemente 11 schieben das Gegendrucksignal zurück zur Quelle, wenn ihre Puffer gefüllt werden. Schließlich empfängt der Ein­ gangspuffer 21 des Leitungsschnittstellenmoduls 20 ein Gegendrucksignal, so daß er beginnt, gefüllt zu werden. Die gegenwärtige Bemessung der Eingangs- und Ausgangspuffer 21 und 22 ermöglicht es dem Schalter, Da­ tenbündel bis zu 5 Millisekunden (bei 622 Mbps) zu verarbeiten, was beim Datenverkehr zwischen Steuereinheiten für Speicherzugriff und Kunden oder zwischen Knoten in einer verteilten Rechenumgebung sehr nützlich ist.

Claims (9)

1. Verteiltes Puffersystem für ATM-Schalter zur Übertragung von Zellen von einer Vielzahl von Eingangskanälen an eine Vielzahl von Ausgangskanälen, wobei ein ATM-Schalter
eine Vielzahl von Eingangsanschlüssen (23), von denen jeder Eingangsanschluß (23) an einen der besagten Eingangskanäle angeschlossen ist und Zellen von diesem einen Eingangskanal empfängt, der Eingangsan­ schluß (23) einen Eingangspuffer (21) hat, der Zellen hält, wenn die Zellen schneller von dem Eingangskanal ankommen als der Eingangsanschluß (23) sie überträgt, wobei der Eingangsanschluß (23) Zellen von seinem Eingangspuffer (21) reagierend auf eine Vielzahl von Vorrangstufen über­ trägt,
eine Vielzahl von Ausgangsanschlüssen (24), von denen jeder Ausgangsanschluß (24) an einen der Ausgangskanäle angeschlossen ist und Zellen an diesen einen Ausgangskanal überträgt, wobei der Ausgangsan­ schluß (24) einen Ausgangspuffer (22) hat, der Zellen hält, wenn die Zellen schneller von den Eingangsanschlüssen (23) ankommen, als der Aus­ gangsanschluß (24) sie überträgt,
einen zwischen jeden der Einganganschlüsse (23) und jeden der Ausgangsanschlüsse (24) angeschlossenen Schalterblock (25), welcher Zel­ len von den Eingangsanschlüssen (23) an die Ausgangsanschlüsse übermit­ telt,
und ein Gegendruck-Signalschaltkreis, der zwischen jeden Aus­ gangspuffer (22) jedes Ausgangsanschlusses (24) und jeden Eingangspuffer (21) jedes Eingangsanschlusses (23) angeschlossen ist, wobei der Gegen­ druck-Signalschaltkreis ein Signal von einem überlasteten Ausgangspuffer (22) an diejenigen Eingangspuffer (21) sendet, die unmittelbar eine Zel­ le an den besagten Ausgangspuffer (22) übertragen haben, so daß die Ein­ gangspuffer (21) die Übertragung einstellen, so daß die für den Aus­ gangspuffer (22) bestimmten Zellen in den Eingangspuffer (21) gespei­ chert werden, umfaßt.

2. Puffersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegendruck-Signalschaltkreis an jeden Ausgangspuffer (22) und jeden Eingangspuffer (21) über den Schalterblock (25) angeschlossen ist.

3. Puffersystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß der Schalterblock (25) einen Zeitmultiplex-Bus umfaßt.

4. Puffersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Schalterblock (25) ein mehrstufiges Zwischenver­ bindungsnetzwerk umfaßt.

5. Puffersystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das mehrstufige Zwischenverbindungsnetzwerk eine Schalterstruktur (10) umfaßt.

6. Puffersystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalterstruktur (10) Eingangspuffer (21) und Ausgangspuffer (22) aufweist, deren Kapazität die Unparität der Schalterstruktur (10) um mindestens eine Größenordnung übersteigt.

7. Puffersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß jeder Eingangspuffer (21) eine Kapazität hat, die mehr als doppelt so groß ist wie die eines Ausgangspuffers (22).

8. Puffersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß jeder Eingangspuffer (21) eine Kapazität von etwa 7000 Zellen hat.

9. Puffersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß jeder Ausgangspuffer (22) eine Kapazität von etwa 2000 Zellen hat.