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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Schalteinheit eines Paketübertragungsnetzes,
die dazu bestimmt ist, Pakete einer Verbindung, die an einem Eingang
eines ihrer Ports vorhanden sind, zu mindestens einem Ausgang ihrer
Ports zu schalten, wobei die Pakete, Pakete höherer Schicht genannt, von
Paketen tieferer Schicht befördert
werden.
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Ein
den nächstliegenden
Stand der Technik darstellender Schalter ist in der Druckschrift
WO 98/43399 beschrieben.
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In
der vorliegenden Beschreibung und den beiliegenden Ansprüchen werden
unter dem Begriff "Schicht" die Protokollschichten
verstanden, wie sie zum Beispiel in dem OSI-Modell oder jedem anderen
Modell definiert sind, und die je eine Gruppe von Funktionen betreffen,
die in Dateneinheiten tieferer oder höherer Schicht angewendet werden.
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In
der vorliegenden Erfindung wird auf zwei Schichten Bezug genommen,
von denen eine bezüglich der
anderen höher
ist, da sie eine Gruppe von zusätzlichen
Funktionen hinzufügt,
wie zum Beispiel das Routing. In einem besonderen Ausführungsbeispiel
der Erfindung sind die zur höheren
Schicht gehörenden
Pakete Pakete, wie sie im AAL2-Protokoll spezifiziert sind, während die
Pakete der tieferen Schicht ATM-Zellen sind. Es ist jedoch klar,
dass die Erfindung sich nicht auf diese besondere Anwendung beschränkt.
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Nun
wird das AAL2-Protokoll beschrieben. Die Informationsübertragung
gemäß dem AAL2-Protokoll (Empfehlungen
I363.2, I366.1 und I366.2 der ITU – Internationale Fernmeldeunion)
und die Anwendung der zugehörigen
Signalisierung (Empfehlungen Q.2630.2 der ITU) werden in verschiedenen
Kommunikationsnetzen empfohlen oder in Betracht gezogen, von denen
das derzeit bekannteste das Zugriffsnetz für Mobilfunkteilnehmer der 3.
Generation ist, das mit UTRAN (UMTS Terrestrial Radio Access Network)
bezeichnet ist. Die Verwendung dieses AAL2-Protokolls in einem Zugriffsnetz
vom Typ mit ATM-Zellen wurde definitiv von dem Normungsinstitut
3GPP für
die Version von 1999 (R99) des UTRAN übernommen, wobei diese Version
heute mit R3 bezeichnet wird. Die vorliegende Erfindung findet also
ihre Anwendung insbesondere in den Netzsteuerungs-Architekturen
von Mobilfunkteilnehmern RNC und in den Node B genannten Basisstationen
eines UTRAN-Zugriffsnetzes, aber auch bei den Konzentratoren/Schaltern,
die die AAL2-Vermittlung
durchführen.
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Es
können
auch andere Anwendungsgebiete in Betracht gezogen werden, zum Beispiel
die Stimmübertragung über ADSL
oder der Anschluss von privaten Vermittlungssystemen PABX über ein
ATM-Transportnetz unter Verwendung der "Trunking"-Funktion, die in der Teilschicht SSCS
definiert ist, welche in der Empfehlung I366.2 der ITU definiert
ist.
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Nachfolgend
wird an die Prinzipien erinnert, die das AAL2-Transportprotokoll
beherrschen, das in den drei oben erwähnten Empfehlungen der ITU
beschrieben ist. Dieses Transportprotokoll wurde definiert, um das Problem
der Zusammensetzungszeit einer ATM-Zelle zu umgehen, das bei den
niedrigen Durchsatzraten kritisch wird. Bei 16 kBits/s und für ein vollständiges Füllen der
ATM-Zelle beträgt
diese Zusammensetzungszeit nämlich
24 ms. Die gewählte
Lösung
besteht darin, die Ströme
mehrerer Kommunikationen in dem gleichen ATM-Kanal zu multiplexieren unter Verwendung
einer Strukturierung der Informationen in Paketen, die nachfolgend
AAL2-Pakete genannt werden. Dieser Transportmodus bildet den tiefen,
CPS-Teilschicht (Common Part Sublayer) genannten Bereich des Protokolls.
Die unbedingt notwendigen Anpassungsfunktionen befindet sich über der
CPS- Teilschicht
in SSCS (Service Specific Convergence Sublayer) genannten Teilschichten.
Die erste dieser Teilschichten, die Segmentierungs-Teilschicht SSCS,
ist in der Empfehlung I366.1 der ITU beschrieben und für den Transport
von Dateneinheiten bestimmt, die eine große Anzahl von Bytes enthalten.
Die zweite, die Trunking-Teilschicht SSCS für Echtzeit, ist in der Empfehlung
I366.2 der ITU beschrieben.
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Eine
Folge von AAL2-Paketen ist in jedem AAL2-Kanal garantiert, aber
der von der CPS-Teilschicht gelieferte Dienst ist vom nicht gewährleisteten
Typ, d.h. dass die fehlenden Pakete (zum Beispiel aufgrund des Verlusts
von sie transportierenden ATM-Zellen) nicht durch Rückübertragung
auf diese Ebene ersetzt werden.
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In 1 ist
das Format der AAL2-Pakete der CPS-Schicht des AAL2-Protokolls dargestellt,
wie es in der Empfehlung I363.2. der ITU spezifiziert ist. Die AAL2-Pakete haben einen
Vorspann H_CPS von drei Bytes und einen Nutzteil P_CPS variabler
Länge,
der die Benutzerinformation enthält.
Standardmäßig ist
diese Länge
auf 45 Bytes begrenzt. Wie in 1 zu sehen,
weist der Vorspann H_CPS die folgenden Felder auf:
- – ein
Verbindungsidentifikationsfeld CID, das ein Feld von 8 Bits ist
und es ermöglicht,
die AAL2-Verbindung zu
identifizieren,
- – ein
Feld, das ein Feld von 6 Bits ist und das die Länge LI des Nutzbereichs des
Pakets so codiert, dass LI + 1 gleich der Anzahl von Bytes ist,
- – ein
Feld von Informationen von Benutzer zu Benutzer UUI von 5 Bits,
- – ein
Feld HEC, das ein Feld von 5 Bits für den Schutz vor Vorspannfehlern
ist.
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Die
AAL2-Pakete haben eine beliebige Länge. Sie sind im Allgemeinen
nicht in den sie transportierenden ATM-Zellen gerahmt. Die Überlappungstechnik (overlapping)
gewährleistet
das Füllen
in diesen Zellen. So kann ein Paket, dessen Beginn am Ende einer
Zelle (n) angeordnet ist, auf die folgende Zelle (n + 1) überlaufen.
So sind in 2 zwei ATM-Zellen C1 und C2
gezeigt, die ein AAL2-Paket MC enthalten. Das erste Byte, das auf
den Vorspann H1 der Zelle C1 folgt, wird "Startfeld" oder "Start Field" (abgekürzt STF) genannt und enthält hauptsächlich einen
Zeiger mit 6 Bits, auch "verschobenes
Feld" (abgekürzt OSF)
genannt, der die Anzahl von Bytes codiert, die dieses Feld vom nächsten CPS-Paket
(hier das Paket MC), oder im allgemeinen Fall, vom nächsten leeren
Feld trennt. Ein Wert Null zeigt an, dass das AAL2-Paket direkt
auf das Byte STF folgt. Der maximal vom Zeiger OSF getragene Wert
beträgt
47, was anzeigt, dass die ATM-Zelle keinen Datenwert enthält. Das
Management dieses Zeigers ermöglicht
es, auf gesicherte Weise eine beliebige Anzahl von Paketen in den
aufeinander folgenden ATM-Zellen
der gleichen virtuellen Schaltung zu transportieren. Die Leistung
der Verbindungen, gemessen in Füllgrad,
ist so optimal. Ein Folgenummerbit (SN) und ein Paritätsbit sind
ebenfalls Bestandteil des Bytes STF.
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Die
ein Fernmeldenetz bildenden Ausrüstungen
managen Endeinrichtungen, und dies sowohl auf der Empfangsebene
als auch auf der Sendeebene. Eine Endeinrichtung ist bidirektional
und weist folglich einen Empfangsanschlussmodul und einen Sendeanschlussmodul
auf. Dies gilt zum Beispiel für
ein Zugriffsnetz auf Mobilfunkteilnehmer, wie ein wie oben beschriebenes
UTRAN-Netz, die Netzsteuerung RNC oder jede Basisstation genannt
Node B. Gleiches gilt für
den in 3 gezeigten Schalter XAAL2, bei dem jeder Port
A, B, E, F, G einen Empfangsanschlussmodul (Dreieck mit Spitze nach
innen weisend) und einen Sendeanschlussmodul (Dreieck mit der Spitze
nach außen
weisend) aufweist.
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In
einem das AAL2-Protokoll unterstützenden
Netz bildet ein AAL2-Endanschluss das Ende eines ATM-Multiplex (wie
dasjenige, das als Beispiel angegeben und in 3 mit MX
markiert ist), bei dem eine oder mehrere virtuelle Schaltungen VC
den Transport der AAL2-Verbindungen gewährleisten. Es ist anzumerken, dass
diese virtuellen Schaltungen VC durch verschiedene, ATC genannte
Verkehrs- und Dienstqualitätsparameter
gekennzeichnet sein können.
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Allgemein
führt ein
Empfangsanschlussmodul die Entnahme der AAL2-Pakete ausgehend von
den ATM-Zellen durch. Ein solcher Empfangsmodul wird in der nachfolgenden
Beschreibung mit in-AAL2 bezeichnet. Genauer sind die von einem
solchen Empfangsmodul angewendeten Hauptfunktionen die folgenden:
- • Decodierung
des Bytes STF (start field) der AAL2-Pakete, die in den eingehenden ATM-Zellen
enthalten sind, und Bestimmung der Zeiger, Überprüfung der Sequenzierung und
Management der Fehler,
- • Decodierung
der Vorspanne der AAL2-Pakete, die von den Zeigern markiert werden,
um die Verbindungsidentifikation CID, die Länge LI, das Feld UUI, und den
Fehlercode HEC zu bestimmen,
- • Entnahme
und Zusammensetzung auf der Ebene der AAL2-Schicht oder auf der
Ebene des Funkrahmens.
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Die
Formate der Daten am Ausgang des Empfangsanschlussmoduls hängen von
der Art der von ihm ausgeführten
Verarbeitung ab. Diese Verarbeitung kann eine Verarbeitung auf der
Ebene des Nutzbereichs der AAL2-Pakete, zum Beispiel das Management
der Schichten MAC/RLC im Fall einer Netzsteuerung RNC sein. Es kann
sich um eine Verarbeitung auf der Ebene der Teilschichten SSCS handeln.
Es kann sich noch um eine Paketschaltung handeln, und in diesem
Fall besteht die betreffende Verarbeitung aus der Übersetzung
der Vorspanne der ATM-Zellen und der betroffenen AAL2-Pakete.
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Ein
Sendeanschlussmodul führt
seinerseits die Einfügung
in die und die Multiplexierung der Pakete in den Nutzbereichen der
ATM-Zellen durch. Ein solcher Modul wird in der nachfolgenden Beschreibung
mit out-AAL2 bezeichnet. Die angewendeten Funktionen sind die folgenden:
- • die
Verarbeitungen der AAL2-Pakete entsprechend den Teilschichten SSCS,
falls notwendig,
- • die
Codierung des Bytes STF (start field), d.h. die Bestimmung des Zeigers
und die Überprüfung der
Sequenzierung der ATM-Zellen,
- • die
Codierung der Vorspanne der AAL2-Pakete: Bestimmung der Verbindungskennung
CID, der Länge
LI und des Fehlercodes HEC,
- • die
Verwaltung einer "Timer-CU", deren Aufgabe es
ist, einen optimalen Füllgrad
zu gewährleisten
unter Berücksichtigung
der Fristzwänge,
- • das
Einfügen
und die Multiplexierung der AAL2-Pakete
in die ATM-Zellen, und
- • das
Senden der ATM-Zellen.
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Das
Format der Daten am Eingang hängt
von der internen Schnittstelle ab.
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Um
die Schaltung von AAL2-Paketen durchzuführen, wird ein Schalter virtueller
Schaltungen verwendet, der auf der Benutzerebene einerseits die
Funktionen von Endeinrichtungen der Schichten AAL2/CPS, wie diejenigen,
die soeben erläutert
wurden, und andererseits die Funktionen der Übersetzung der Kennungen von virtuellen
Schaltungen und von Verbindungen und die Umlenkfunktionen gemäß dem Protokollmodell
durchführt,
das nun beschrieben wird. Es ist anzumerken, dass ein solcher Schalter
nur die Teilschicht CPS der AAL2-Schicht erkennt, und dass er also
für die
Inhalte der Nutzbereiche der AAL2-Pakete transparent ist.
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Die
AAL2-Verbindungen werden von einem Signalisierungsprotokoll aufgebaut
(im Allgemeinen gemäß der Empfehlung
Q2630.2 der ITU), das Funktionen der Verbindungszulässigkeitssteuerung
(CAC) gewährleistet
und das Verkehrsmanagement ermöglicht.
Die Parameter der Verbindungen werden in einem Übersetzungsspeicher MTRAD aufgezeichnet,
der dem Schalter zugeordnet ist (siehe 3).
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Eine
AAL2-Verbindung besteht aus zwei Halbverbindungen, einer Aufwärtsverbindung
und einer Abwärtsverbindung.
Die Durchsätze
in jeder Halbverbindung sind nicht unbedingt die gleichen. Sehr
schematisch besteht die Schaltung von AAL2-Paketen darin, ein Link
zwischen zwei bidirektionalen AAL2-Halbverbindungen aufzubauen.
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In 3 kann
man sehen, dass die Halbverbindung, deren Endeinrichtung der physikalische
Port A ist, durch die Kennung CID_a identifiziert wird, und dass
die Halbverbindung, deren Endeinrichtung der Port B ist, durch die
Kennung CID_b identifiziert wird. Man kann feststellen, dass der
Schalter XAAL2 ein Link zwischen der Halbverbindung CID_a, die am
Empfangsmodul des Ports A ankommt, und der Halbverbindung CID_b
aufbaut, die vom Sendemodul des Ports B ausgeht. In gleicher Weise
baut er ein Link zwischen der Halbverbindung CID_b, die am Empfangsmodul
des Ports B ankommt, und der Halbverbindung CID_a auf, die vom Sendemodul
des Ports A ausgeht.
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Die
Umlenkparameter der AAL2-Verbindungen werden in den Übersetzungsspeicher
MTRAD eingespeichert, der dem Schalter XAAL2 zugeordnet ist. Die
Verbindungen werden hier zwischen dem linken Multiplex und dem rechten
Multiplex aufgebaut.
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Ein
solcher Schalter mit fünf
Ports könnte
eine RNC genannte Netzsteuerung sein, bei der die Ports E, F und
G mit Verbindungen Iub verbunden sind, während der Port A mit der Schnittstelle
Iu, der Port A mit einer Schnittstelle Iur verbunden ist.
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Die
nachfolgende Tabelle ist eine schematische Darstellung der Umlenkparameter,
wie sie im Übersetzungsspeicher
MTRAD des Schalters gespeichert sind. Die Verkehrs- oder Prioritätsmerkmale
wurden nicht dargestellt. Für
jede Verbindung (sowohl in Aufwärts-
als auch in Abwärtsrichtung)
baut der Schalter XAAL2 die Links zwischen den erwähnten Ports
links in der Tabelle und den entsprechenden rechts und umgekehrt auf,
und führt
die Übersetzung
einerseits der Kennungen von virtuellen Schaltungen, hier der Kennung
des virtuellen Pfads VPI und der Kennung der virtuellen Schaltung
VCI, und andererseits der Verbindungskennung CID durch.
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Wenn
man zum Beispiel die Verbindung cx2 betrachtet, ist die Interpretation
der Tabelle bezüglich
des Betriebs des Schalters XAAL2 wie folgt. Die von der virtuellen
Schaltung VC (0,100) transportierten, von der Verbindungskennung
CID = 20 identifizierten und am Port A empfangenen AAL2-Pakete werden
zum Port G in der virtuellen Schaltung VC (0,200) mit der Verbindungskennung
CID = 30 gelenkt. Umgekehrt werden die in der virtuellen Schaltung
VC (0,200) transportierten Pakete, die von der Kennung CID = 30
identifiziert und am Port G empfangen werden, zum Port A in der
virtuellen Schaltung VC (0,100) mit der Kennung CID = 20 gelenkt.
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Die
Interpretation der anderen aus dieser Tabelle entnommenen Beispiele
kann leicht aus der oben angegebenen extrapoliert werden.
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So
kann man feststellen, dass diese besondere Verarbeitung einerseits
Umlenkfunktionen von einem Port zu einem anderen Port des Schalters
und andererseits Übersetzungsfunktionen
der Kennungen von virtuellen Schaltungen (VPI, VCI) der ATM-Zellen,
die die AAL2-Pakete
transportieren, und der Verbindungskennungen (CID) der AAL2-Pakete
selbst anwendet. So kann die Umschaltung von AAL2-Paketen funktionell
in drei Operationen aufgeteilt werden:
- 1) Empfang
der ATM-Zellen, die die AAL2-Pakete (Pakete der Teilschicht CPS
AAL2) tragen, und Entnahme dieser letzteren aus den ATM-Zellen,
- 2) Übersetzung
der Kennungen von virtuellen Schaltungen der ATM-Zellen und der
Verbindungskennungen der entnommenen AAL2-Pakete, und dann Umlenkung
der entnommenen AAL2-Pakete im Schalter zum gewünschten Ausgangsport des Schalters,
und schließlich,
- 3) Einfügen
der Pakete CPS AAL2 in die ATM-Zellen und Senden dieser Zellen.
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Es
ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Schalter-Architektur
vorzuschlagen, die die Durchführung
der Schaltung von AAL2-Paketen, wie sie soeben erläutert wurde,
ermöglicht.
Es ist genauer in einer besonderen Anwendungsform das Ziel, eine
solche Schaltung von AAL2-Paketen unter Verwendung eines Schalters
durchzuführen,
der zu Beginn vorgesehen ist, um die Schaltung von ATM-Zellen durchzuführen.
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Ziel
der Erfindung ist allgemein, eine Schalteinheit eines Paketübertragungsnetzes
vorzuschlagen, die dazu bestimmt ist, Pakete einer Verbindung, die
an einem Eingang eines ihrer Ports vorhanden sind, zu mindestens
einem gewünschten
Ausgang eines ihrer Ports zu schalten, wobei die Pakete, Pakete
höherer
Schicht genannt, von Paketen tieferer Schicht befördert werden.
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Eine
Schalteinheit eines Paketübertragungsnetzes
gemäß der vorliegenden
Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie aufweist:
mindestens
einen Empfangsanschlussmodul, der vorgesehen ist, um aus an seinem
Eingang vorhandenen Paketen tieferer Schicht die in ihnen enthaltenen
Pakete höherer
Schicht zu entnehmen, um jedes so entnommene Paket höherer Schicht
in ein einziges Paket tieferer Schicht, Zwischenpaket genannt, einzufügen und das Zwischenpaket
zu liefern,
mindestens einen Sendeanschlussmodul, um das Paket
höherer
Schicht aus dem Zwischenpaket zu entnehmen, um es ggf. mit anderen
Paketen in ein oder mehrere Pakete tieferer Schicht einzufügen und
um die Pakete tieferer Schicht zu liefern,
einen Schalter,
der vorgesehen ist, um die an einem seiner Eingänge vorhandenen Pakete tieferer
Schicht zu dem Ausgang eines seiner Ports lenken zu können, der
mit dem Eingang eines Empfangsanschlussmoduls verbunden ist, um
die von dem oder jedem Empfangsanschlussmodul gesendeten Zwischenpakete
zu dem Ausgang eines seiner Ports zu lenken, der mit dem Eingang
eines Sendeanschlussmoduls verbunden ist, und um die Pakete tieferer
Schicht, die von dem oder jedem Sendeanschlussmodul gesendet werden,
zum gewünschten
Ausgang des Ports der Einheit zu lenken.
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In
einer vorteilhaften Ausführungsform
weist die Schalteinheit einen Modul auf, der vorgesehen ist, um eine
besondere Verarbeitung der Pakete höherer Schicht durchzuführen, wobei
der Verarbeitungsmodul vorgesehen ist, um die vom Empfangsanschlussmodul
gesendeten Zwischenpakete zu empfangen, um die in den Zwischenpaketen
enthaltenen Pakete höherer
Schicht zu verarbeiten und um die Zwischenpakete erneut zu senden,
in die die so verarbeiteten Pakete höherer Schicht eingefügt sind.
In diesem Fall ist der Schalter zum Beispiel vorgesehen, um die
Pakete tieferer Schicht, die an einem seiner Eingänge vorhanden
sind, zu dem Ausgang eines seiner Ports lenken zu können, der
mit dem Eingang eines Empfangsanschlussmoduls verbunden ist, um
die von dem oder jedem Empfangsanschlussmodul gesendeten Zwischenpakete
zu dem Ausgang eines seiner Ports zu lenken, der mit dem Eingang
der Verarbeitungseinheit verbunden ist, um die von der Verarbeitungseinheit
erneut gesendeten Zwischenpakete zu dem Ausgang eines seiner Ports
zu lenken, der mit dem Eingang eines Sendeanschlussmoduls verbunden
ist, und um die Pakete tieferer Schicht, die von dem oder jedem
Sendeanschlussmodul gesendet werden, zum gewünschten Ausgang des Ports der
Einheit zu lenken.
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Gemäß einem
anderen Merkmal der vorliegenden Erfindung ist der Schalter vorgesehen,
um die Pakete tieferer Schicht, die keine Pakete höherer Schicht
enthalten, direkt zum gewünschten
Ausgang der Schalteinheit zu lenken.
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Gemäß einem
anderen Merkmal der Erfindung sind die Pakete höherer Schicht mit einem Vorspann versehen,
in dem sich eine Verbindungskennung befindet, wobei der oder jeder
Empfangsanschlussmodul die für
die Umschaltung notwendigen Verbindungskennungsübersetzungen durchführt.
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Gemäß einem
weiteren Merkmal der Erfindung sind die Pakete höherer Schicht mit einem Vorspann versehen,
in dem sich eine Verbindungskennung befindet, wobei der oder jeder
Sendeanschlussmodul die für die
Umschaltung notwendigen Verbindungskennungsübersetzungen durchführt.
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Gemäß einem
weiteren Merkmal der Erfindung sind die Pakete tieferer Schicht
mit einem Vorspann versehen, in dem sich eine Schaltungskennung
befindet, wobei der oder jeder Empfangs- oder Sendeanschlussmodul
die für
die Umschaltung notwendigen Schaltungskennungsübersetzungen durchführt.
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Gemäß einem
weiteren Merkmal der Erfindung weist die Schalteinheit eine Signalisierungseinheit
auf, die dazu bestimmt ist, die Signalisierungspakete zu verarbeiten,
die dem Protokoll der Pakete höherer
Schicht entsprechen, und die vorgesehen ist, um Kennungsübersetzungsspeicher
zu steuern, die der Schalter, der Sendeanschlussmodul und/oder der
Empfangsanschlussmodul enthalten.
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Gemäß einem
weiteren Merkmal der Erfindung weist sie mehrere Empfangsanschlussmodule
und mehrere Sendeanschlussmodule auf, wobei die Module auf bestimmte
Verbindungen und/oder virtuelle Verbindungen zugeschnitten sind.
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Gemäß einem
weiteren Merkmal der Erfindung weist sie mindestens ein Paar von
Empfangsanschlussmodulen und mindestens ein Paar von Sendeanschlussmodulen
auf, wobei jeder Modul jedes Paars einer bestimmten Aufwärts- oder
Abwärtsrichtung
der Verbindungen zugeteilt ist.
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Die
oben erwähnten
sowie andere Merkmale der Erfindung gehen klarer aus der nachfolgenden
Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
hervor, wobei die Beschreibung sich auf die beiliegenden Zeichnungen bezieht.
Es zeigen:
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1 ein
Diagramm, das das Format eines Pakets der Schicht AAL2/CPS veranschaulicht,
-
2 ein
Diagramm, das seinerseits das Einfügen eines AAL2-Paket in zwei
ATM-Zellen veranschaulicht,
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3 ein
Schaltbild einer Schalteinheit von AAL2-Paketen,
-
4 ein
Schaltbild einer Schalteinheit von AAL2-Paketen entsprechend einer besonderen
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung,
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5 ein
Schaltbild einer Schalteinheit von AAL2-Paketen entsprechend einer weiteren
besonderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, und
-
6 ein
Schaltbild einer Schalteinheit von AAL2-Paketen entsprechend der bereits in 4 dargestellten
besonderen Ausführungsform,
aber in diesem Fall aus der Sicht der Signalisierung.
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Das
Prinzip der vorliegenden Erfindung besteht darin, jedes Paket höherer Schicht,
das vorher aus den Paketen tieferer Schicht entnommen wird, die
am Eingang eines Ports vorhanden sind, in einem einzigen Paket tieferer
Schicht, Zwischenpaket genannt, einzuordnen, die Umlenkung des Zwischenpakets
in Zusammenhang mit den an dem entsprechenden Paket höherer Schicht
durchzuführenden
Verarbeitungen durchzuführen,
anschließend
jedes Paket höherer
Schicht aus jedem Zwischenpaket zu entnehmen, es in Pakete tieferer
Schicht einzufügen,
indem sie in diesen letzteren multiplexiert werden, und dann die
Pakete tieferer Schicht zum Ausgang des gewünschten Ports zu lenken.
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Insbesondere
sind in einer besonderen Anwendung die Pakete tieferer Schicht ATM-Zellen,
während die
Pakete höherer
Schicht AAL2-Pakete sind. In diesem Fall besteht die vorliegende
Erfindung darin, in einer einzigen ATM-Zelle, Zwischenzelle genannt,
jedes Paket einzuordnen, das aus einem oder mehreren Paketen entnommen
wird, die am Eingang eines Ports vorhanden sind, und dies mittels
eines Empfangsanschlussmoduls (in-AAL2), die Umlenkung des Zwischenpakets
in Zusammenhang mit der an dem in ihm enthaltenen AAL2-Paket zu verrichtenden
Verarbeitung durchzuführen,
und dies in einem traditionellen ATM-Schalter, anschließend jedes
Paket aus jeder ATM-Zwischenzelle zu entnehmen, mit Hilfe von Sendeanschlussmodulen (out-AAL2)
jedes AAL2-Paket in ausgehende ATM-Zellen einzufügen, indem sie in diesen multiplexiert
werden, und dann die ATM-Zellen
zum Ausgang des gewünschten
Ports zu lenken.
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In 4 ist
eine Schalteinheit 10 gemäß der vorliegenden
Erfindung dargestellt. Sie besteht hauptsächlich aus einem Schalter XATM,
bei dem der Ausgang mindestens eines Ports (in diesem Fall eines)
mit dem Eingang eines Empfangsanschlussmoduls in-AAL2 und sein Eingang
mit dem Ausgang des Empfangsanschlussmoduls in-AAL2 verbunden ist,
und bei dem der Ausgang mindestens eines anderen Ports (in diesem
Fall eines) mit dem Eingang eines Sendeanschlussmoduls out-AAL2
und sein Eingang mit dem Ausgang des Sendeanschlussmoduls out-AAL2
verbunden ist.
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Der
oder jeder Empfangsmodul in-AAL2 führt die normalisierten Empfangsfunktionen
(insbesondere Empfang und Entnahme der AAL2-Pakete der ATM-Zellen)
und Sendefunktionen (Verkapselung jedes AAL2-Pakets in eine ATM-Zelle)
aus. Das Verkapselungsverfahren ist aber sehr vereinfacht aufgrund
der Tatsache, dass nur ein einziges AAL2-Paket in die Zwischenzelle
eingefügt
wird, und dass es daher kein Management eines Bytes STF und keinen
CU Timer geben kann. In der ATM-Zwischenzelle
ist das Byte STF außerdem
unnötig,
da der Zeiger immer gleich 0 ist. Das in der Zelle enthaltene Paket
wird auf das erste Byte des Nutzbereichs dieser Zelle gerahmt. Die
Abwesenheit des Bytes STF ermöglicht
es, ein Paket einer Länge gleich
45 Bytes (maximale Länge)
in eine einzige ATM-Zelle einzufügen.
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Der
oder jeder Sendemodul out-AAL2 führt
die Empfangsfunktionen (Empfang und Entnahme des in jeder Zwischenzelle
enthaltenen AAL2-Pakets, wobei diese Entnahme aufgrund der Einfachheit
des obigen Verkapselungsprozesses sehr vereinfacht ist) und die
Sendefunktionen aus (Einfügen
der vorher entnommenen AAL2-Pakete in ATM-Zellen gemäß dem oben
erwähnten
AAL2-Protokoll, und schließlich
Senden der ATM-Zellen).
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Der
Schalter XATM führt
hauptsächlich
die Lenkoperationen der ATM-Zellen, unabhängig davon, ob sie Zwischenzellen
sind oder nicht, sowie die Übersetzungsfunktionen
der Kennungen von virtuellen Schaltungen dieser ATM-Zellen durch.
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Die Übersetzungen
der Verbindungskennungen CID der AAL2-Pakete werden ihrerseits in
den Empfangsmodulen in-AAL2 oder vorteilhafterweise in den Sendemodulen
out-AAL2 durchgeführt.
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Man
sieht, dass die Übersetzung
der Kennungen virtueller Schaltungen, die in den Vorspannen der eingehenden
ATM-Zellen enthalten sind, ebenfalls von den Modulen in-AAL2 oder
vorteilhafterweise von den Modulen out-AAL2 und vom Schalter XATM
durchgeführt
werden kann.
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Der
Betrieb ist wie folgt. Die ATM-Zellen, die AAL2-Pakete transportieren, und die an mindestens
einem der Eingänge
1 bis 5 vorhanden sind, werden auf den Ausgang des Ports C und somit
auf den Eingang des Empfangsmoduls in-AAL2 gelenkt. Dies ist der
Fall bei den an den Eingängen
1 und 2 vorhandenen ATM-Strömen,
wie es die gestrichelten Linien zeigen.
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Die
Ströme
von ATM-Zellen, die an den Eingängen
3, 4 und 5 vorhanden sind, die ihrerseits keine AAL2-Pakete tragen,
werden direkt auf die Ausgänge
4, 2 bzw. 5 gelenkt.
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Im
Empfangsmodul in-AAL2 wird jedes AAL2-Paket aus der oder den ATM-Zellen
entnommen, wo es eingefügt
war, und wird in einer einzigen ATM-Zelle verkapselt, Zwischenzelle
genannt. Diese Zwischenzelle wird dann an den Eingang des Ports
C des Schalters XATM gesendet, wo sie vom Schalter XATM auf den
Ausgang des Ports D gelenkt wird, um sich am Eingang des Sendemoduls
out-AAL2 wieder
zu finden.
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Dort
wird das AAL2-Paket, das jede Zwischenzelle enthält, entnommen und dann in einen
Strom von ATM- Zellen
eingefügt,
die für
den gewünschten
Ausgangsport bestimmt sind. In diesem Fall wird je nach den Verbindungen,
zu denen die betreffenden AAL2-Pakete gehören, der Strom von Zellen am
Port D entweder zum Ausgang des Ports A, um sich am Ausgang 1 der
Schalteinheit zu befinden, oder zum Ausgang des Ports E gelenkt,
um sich am Ausgang 3 der Schalteinheit zu befinden.
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Um
die AAL2-Schaltfunktion herzustellen, besteht so die von der vorliegenden
Erfindung angegebene Lösung
darin, einen ATM-Schalter zwischen den Empfangsanschlussmodulen
in-AAL2 und den Sendeanschlussmodulen out-AAL2 anzuordnen.
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Zusammengefasst
sind die Vorteile im Vergleich mit einem AAL2-Schalter, wie er in 3 dargestellt ist,
wie folgt:
- • Die
Verarbeitungen der Funktionen der Entnahme und des Einfügens in
getrennte Empfangs- und Sendeanschlussmodule verbessern die Leistungen,
da die Prozesse in getrennten "Software-
oder Hardware-Maschinen" verarbeitet
werden,
- • es
ist möglich,
zusätzliche
Empfangs- und Sendeanschlussmodule hinzuzufügen, um die Schaltkapazitäten zu erhöhen und
die Betriebssicherheit zu verbessern,
- • die
Umlenkfunktionen werden in einem Schalter XATM vom Typ ATM gewährleistet,
der eine heute weit verbreitete Ausrüstung ist,
- • die
Verwendung eines klassischen ATM-Schalters ermöglicht es, alle bei diesen
Typen von Ausrüstungen entwickelten
Funktionen zu verarbeiten, wie zum Beispiel die Funktionen der Querschaltung
der virtuellen Kanäle
VP, der Schaltung der virtuellen Schaltungen VC, usw., und von der
Palette der bereits vorhandenen physikalischen Zugriffe zu profitieren:
optisch, elektrisch, mit verschiedenen Durchsätzen.
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Um
das Problem des Overhead zwischen den Empfangsanschlussmodulen in-AAL2
und Sendeanschlussmodulen out-AAL2 zu lösen, gibt es mehrere mögliche Lösungen:
dafür sorgen,
dass die Bitrate des Ausgangsmultiplex höher ist als diejenige des Eingangsmultiplex,
die Anzahl von Ausgangsmultiplexen multiplizieren.
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Man
stellt fest, dass mehrere Empfangsanschlussmodule in-AAL2 und mehrere
Sendeanschlussmodule out-AAL2 als Server angeordnet werden können, genau
wie diejenigen, die in 4 gezeigt sind. Auch kann jeder
Modul sich am Ende einer oder mehrerer AAL2-Verbindungen befinden.
Die Anzahl von Verbindungen am Eingang und am Ausgang eines Moduls
kann unterschiedlich sein. Die gewählte Konfiguration kann von
Zwängen
abhängen,
die mit dem zu schaltenden Verkehr AAL2 zusammenhängen.
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In 5 ist
eine Ausführungsform
einer Schalteinheit gemäß der vorliegenden
Erfindung gezeigt, bei der eine besondere Verarbeitung im Nutzbereich
der AAL2-Pakete durchgeführt
wird. Diese besondere Verarbeitung wird von einem Modul F-AAL2 durchgeführt. Diese
Verarbeitung betrifft zum Beispiel Funktionen von Endeinrichtungen über der
Teilschicht CPS, wie zum Beispiel das Management der Teilschichten
der Funkprotokolle MAC und RLC in einer Netzsteuerung RNC, oder
in der Ebene PDU für
eine Verarbeitung in den Teilschichten SSCS.
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Es
ist anzumerken, dass eine erfindungsgemäße Schalteinheit mehrere Verarbeitungseinheiten
von dem Typ aufweisen könnte,
die mit F-AAL2 bezeichnet sind, wenn mehrere Verarbeitungsvorgänge parallel durchzuführen wären.
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In
der in 5 gezeigten Ausführungsform weist der Schalter
XATM einen Port mehr auf als der Schalter XATM der 4.
Der Ausgang dieses Ports H ist mit dem Eingang des Verarbeitungsmoduls
F-AAL2 verbunden, während
sein Eingang den Ausgang des Moduls F-AAL2 empfängt.
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Der
Betrieb unterscheidet sich von demjenigen der in 4 gezeigten
Ausführungsform
dadurch, dass die vom Empfangsmodul in-AAL2 gelieferte und am Eingang
des Ports C des Schalters XATM vorhandene Zwischenzelle vom Schalter
XATM zum Ausgang des Ports H und folglich zum Verarbeitungsmodul F-AAL2
gelenkt wird, um dort die erwartete Verarbeitung zu erfahren. Die
am Ausgang dieses Moduls F-AAL2 gesendeten ATM-Zellen werden vom
Eingang des Ports H zum Ausgang des Ports D des Schalters XATM, und
folglich zum Eingang des Sendemoduls out-AAL2 gelenkt.
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Man
stellt fest, dass, wenn die Schalteinheit mehrere Verarbeitungseinheiten
wie die Einheit F-AAL2 enthalten würde, die vom Empfangsmodul
in-AAL2 gesendeten ATM-Zwischenzellen
dann zu der einen oder der anderen dieser Verarbeitungseinheiten
gelenkt würden,
je nach Kriterien, die zum Beispiel mit den Eigenschaften dieser
ATM-Zellen (Zugehörigkeit
zu dieser oder jener virtuellen Verbindung VPI) oder mit den Eigenschaften
der Pakete, die sie enthalten (CID, usw.) verbunden sind.
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Man
stellt noch fest, dass die Umlenkung im Schalter XATM so vorgesehen
werden kann, dass die AAL2-Pakete nicht die normalerweise von dem
oder den Modulen F-AAL2 durchgeführte
Verarbeitung erfahren. In diesem Fall wird die Zwischenzelle, die
vom Empfangsmodul in-AAL2 geliefert und am Eingang des Ports C des
Schalters XATM vorhanden ist, direkt vom Schalter XATM zum Ausgang
des Ports D des Schalters XATM, und folglich zum Eingang des Sendemoduls
out-AAL2 gelenkt.
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Die
durchzuführenden
Schaltprozesse sind in der Übersetzungstabelle
MTRAD (aus Gründen
der Lesbarkeit nicht in 5 dargestellt) beschrieben,
die dem Schalter XATM zugeordnet ist. Diese Tabelle unterscheidet
zwischen den virtuellen Schaltungen VC, die zu schaltende Pakete
transportieren, den virtuellen Schaltungen VC, die im Modul F-AAL2
zu verarbeitende Pakete transportieren, den virtuellen Schaltungen
VC, die Signalisierungsmitteilungen auf AAL5 transportieren, den
quer zu verbindenden virtuellen Schaltungen VC usw.
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Nun
wird als Beispiel eine Schalteinheit wie diejenige betrachtet, die
in 4 dargestellt ist und die also nur einen einzigen
Empfangsanschlussmodul in-AAL2 und einen einzigen Modul out-AAL2
aufweist. Jeder dieser Module weist außerdem nur einen einzigen Eingang
und einen einzigen Ausgang auf.
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Man
sieht, dass eine permanente Verbindung im Schalter XATM zwischen
dem Empfangsmodul in-AAL2 und dem Sendemodul out-AAL2 hergestellt
wird. Diese Verbindung muss für
alle virtuellen Schaltungen VC transparent sein, die AAL2-Verbindungen
tragen können.
Der Empfangsmodul in-AAL2 ist transparent bezüglich der Verbindungskennung
CID der AAL2-Pakete. Er führt
die Standard-Entnahmefunktionen und eine vereinfachte Einfügefunktion
durch (kein Byte STF und ein einziges AAL2-Paket pro Zelle). Der
Sendemodul out-AAL2 seinerseits führt Funktionen der Kennungsübersetzung
von virtuellen Schaltungen VPI/VCI und von einer Verbindungskennung
CID durch. Er führt
außerdem
die Standard-Einfügefunktionen
und eine vereinfachte Entnahmefunktion durch. Er führt keine
Umlenkung durch.
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In
der nachfolgenden Tabelle ist ein Beispiel der Zuordnung der Verbindungen
zu den Ports der Schalteinheit und des Schalters XATM angezeigt.
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Ein
Programmierungsbeispiel der Übersetzungstabelle
des Schalters XATM wird nachfolgend angegeben.
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Die
Programmierung der Übersetzungstabelle
des Sendemoduls out-AAL2 ist nachfolgend dargestellt. Jede Zeile
entspricht einer AAL2-Verbindung. Man stellt fest, dass die Tatsache,
dass jede Verbindung 2 mal vorhanden ist, sich dadurch erklärt, dass
der Modul für
die 2 Richtungen der Verbindung verwendet wird.
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Als
Beispiel wird nachfolgend die Verbindung cx4 in der Richtung von
A nach E beschrieben.
- Auf dem Multiplex A: VC 110, CID 30
(cx4 teilt die VC 110 mit cx3)
- Auf dem Link a): die VC 110 wurde in VC 101 übersetzt,
- Auf den Links b) und c): Die Pakete von CID 30 sind alleine
in der VC 101,
- Auf dem Link d): das CID 30 wird in CID20 übersetzt, die VC 101 wird in
100 übersetzt,
- Auf dem Multiplex E: VC 100, CID 20 (cx4 teilt die VC 100 mit
cx1 und cx5).
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In
der Richtung von E nach A würde
dies ergeben:
- Auf dem Multiplex E: VC 100, CID 20 (cx4 teilt
die VC 100 mit cx1 und cx5)
- Auf dem Link a): die VC 100 wurde in VC 200 übersetzt.
- Auf den Links b) und c): die Pakete sind alleine in der VC 200.
- Auf dem Link d): der CID 20 wird in CID30 übersetzt, die VC 200 wird in
201 übersetzt.
- Auf dem Multiplex A: VC 110, CID 30 (cx4 teilt die VC mit ex3).
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Global
kann die Schaltung durch die nachfolgende Tabelle veranschaulicht
werden:
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Die
oben beschriebenen Herstellungsmodi einer Schalteinheit verwendeten
nur Empfangsmodule in-AAL2 und Ausgangsmodule out-AAL2 mit einem
einzigen Eingang und einem einzigen Ausgang. Um die Verkehrskapazität zu erhöhen, wenn
die Ausrüstung
viele Multiplex aufweist, deren AAL2-Verkehr-Lastverhältnisse
hoch sind, kann es jedoch vorteilhaft sein, dass sie über mehrere
Eingänge
und Ausgänge
verfügen. Gleiches
kann gelten, um die Verkehrs-Typen in Abhängigkeit von verschiedenen
Kriterien (zum Beispiel ihre Beschaffenheit: Echtzeit oder nicht
Echtzeit, ihre Richtung: aufwärts
und abwärts,
die Verarbeitung, der ihre Pakete unterzogen werden: Schaltung oder
Endeinrichtung oder eine Kombination dieser Kriterien) zu trennen.
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Um
die Leistungen der Ausrüstung
zu verbessern, ist es auch möglich,
mehrere Empfangsmodule in-AAL2 und Sendemodule out-AAL2 zu verwenden,
die ebenfalls in Servern angeordnet sind. Die erhaltenen Ergebnisse
sind absolut gleich den im vorherigen Absatz beschriebenen. Man
kann die Sicherheit in dem Maße
hinzufügen,
in dem die Ausrüstung
den Ausfall von AAL2-Modulen verkraften kann.
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In 6 ist
eine Schalteinheit nur aus der Sicht der Signalisierung gezeigt.
Außer
dem Schalter XATM und den Empfangsanschlussmodulen in-AAL2 und Sendeanschlussmodulen
out-AAL2 enthält
sie eine Signalisierungseinheit S-AAL2, die vorgesehen ist, um die
AAL2-Prüffunktionen
zu verarbeiten, wie sie durch die Empfehlung I2630 der ITU normalisiert
sind. Diese Signalisierungseinheit S-AAL2 hat eine Schnittstelle
einerseits mit den Empfangsanschlussmodulen in-AAL2 und Sendeanschlussmodulen
out-AAL2 und andererseits mit dem Übersetzungsspeicher MTRAD des
Schalters XATM. Diese Signalisierungseinheit S-AAL2 ermöglicht die
Aktualisierung der Übersetzungstabellen
MTRAD, Min-AAL2 und Mout-AAL2, die im Schalter XATM bzw. in den
Endanschlussmodulen in-AAL2 und out-AAL2 vorhanden sind. Wie man
in 6 feststellen kann, werden die virtuellen Signalisierungsverbindungen
betreffend die AAL2-Verbindungen, die von den eingehenden Multiplex
kommen, alle zur Signalisierungseinheit S-AAL2 gelenkt. Die aus
dieser Einheit austretenden Mitteilungen führen die umgekehrten Wege aus.
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Das
Anruf-pro-Anruf-Management der ATM-Verbindungen erfolgt im Schalter
XATM in einer Prüffunktion,
die das normalisierte Signalisierungsprotokoll verarbeitet. Die
permanenten Verbindungen werden ebenfalls in klassischer Weise vom
Netzverwalter aufgebaut. Die Übersetzungstabelle
des ATM-Schalters muss ebenfalls bei jedem Aufbau oder jeder Freigabe
von AAL2-Verbindungen
aktualisiert werden.
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Abgesehen
von den oben bereits erläuterten
Vorteilen hat die vorliegende Erfindung Vorteile, die mit einer
Architektur mit Servern verbunden ist. Die Server-Ausrüstungen
werden in Abhängigkeit
von den Erfordernissen im AAL2-Verkehr installiert und in Betrieb
genommen. Eine Ausbreitung kann progressiv sein: Die entwickelte
Ausrüstung
gewährleistet
gleichzeitig AAL2-Endeinrichtungsfunktionen und AAL2-Schaltfunktionen.
Das Vorhandensein von dedizierten Modulen, bestimmte für die AAL2-Empfangsfunktionen,
die anderen für
die AAL2-Sendefunktionen, ermöglicht
die Verbesserung der Leistungen.