DE69132731T2

DE69132731T2 - Breitband-Vermittlungsnetze

Info

Publication number: DE69132731T2
Application number: DE69132731T
Authority: DE
Inventors: Kazuo Aida; Yoshiharu Hidaka; Takashi Ikeda; Kouichirou Kamura; Hiroshi Kobayashi; Motomitsu Yano
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-07-27
Filing date: 1991-07-26
Publication date: 2002-07-04
Anticipated expiration: 2011-07-27
Also published as: EP0468802B1; CA2047948C; JPH0486044A; JP2909165B2; EP0468802A2; DE69132731D1; CA2047948A1; US5896371A; US5825766A; EP0468802A3; US6219349B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Breitband-Vermittlungsnetze unter Verwendung von ATM (Asynchroner Transfermodus) Techniken.
Anstrengungen zum Integrieren von einzelnen Dienstnetzen wie Telefonnetzen, Datennetzen, FAX Netzen und so weiter, die über 100 Jahre der Geschichte entwickelt und konstruiert worden sind, in ein Netzsystem mit ISDN (Dienstintegeriertes Digitalnetz) sind überall in der Welt durchgeführt worden.
Als der erste Schritt zum Konstruieren des ISDN Systems sind Schmalband-ISDN-Systeme in hochentwickelten Ländern einschließlich Japan seit 1988 betrieben worden. Abgesehen von der Integration mit einem Rundfunknetz durch Verwenden eines Breitband-ISDN auf Grundlage der ATM Techniken, sind zusätzlich die Engineering-Entwicklungen des ISDN Netzes durch CCITT (International Telegraph and Telephone Consultative Committee) initiiert und in großen Labors in der Welt initiiert worden.
Das Breitband-ISDN-Netz ist mit einer Ultrahochgeschwindigkeits-Benutzernetzschnittstelle mit eine Übertragungsgeschwindigkeit von 155,52 Mbps oder 622,08 Mbps versehen. Durch die gleiche Schnittstelle können somit die herkömmlichen Telefone, Faksimilemaschinen und so weiter als eine Dienst- CBR (Kontinuierliche Bitrate) mit konstanter Geschwindigkeit behandelt werden, während Computerdaten mit einer großen Kapazität und einer ultrahohen Geschwindigkeit, einschließlich von Bewegungsbildern wie Hochdefmitions-TV-Bilder, CAD (Computer Aided Design) Daten und Computergraphikdaten, und so weiter als eine Dienst-VBR (Variable Bitrate) mit variabler Geschwindigkeit behandelt werden können. Somit können mit den CBR und den VBR Diensten verschiedene Daten flexibel durch die gleiche Schnittstelle übertragen werden.
Bevor eine Kommunikation durchgeführt wird, musste der Benutzer jedoch Anrufattributdaten wie einen Spitzenverkehr, einen durchschnittlichen Verkehr, den Burstgrad, den Typ des Terminalgeräts, die Dienstqualität (zum Beispiel die Zellenverlustrate, Zellenübertragungsverzögerung) und dergleichen auf das Netz hin deklarieren. In Übereinstimmung mit den Anrufattributdaten, die der Benutzer deklariert hatte, schätzt das Netz eine erforderliche Kommunikationsressource, die zum Durchführen der Kommunikation bezüglich des Anrufs erforderlich ist, ab, überprüft den Benutzerzustand der Ressource in dem Netz und bestimmt, ob die Anrufaufforderung angenommen werden soll oder nicht. Wenn als Folge der Bestimmung die Anrufaufforderung angenommen wird, wird die Information, die übertragen werden soll, in Pakete aufgeteilt, die eine konstante Länge (53 Oktette) aufweisen (die Pakete werden als Zellen bezeichnet) und dann an das Netz gesendet. Gelegentlich können jedoch Zellen, die nicht mit den Attributdaten, die gerade deklariert werden, übereinstimmen, an das Netz gesendet werden.
Wenn unerwartet viele Zellen an das Netz gesendet werden und sie in einem Pfad konzentriert werden (wenn der Burstgrad stark ist, wird diese Tendenz bemerkenswert), liegen sie somit in dem Netz vor. Um dies zu verhindern, sind ATM Vermittlungsstellen, die jeweils ein Konstruktions-Schlüsselelement des Breitband-ISDN-Netzes sind, mit einem Zellenpuffer mit einer großen Speicherkapazität versehen. Selbst wenn ein derartiger Zellenpuffer die Zellen, die in dem Netz bleiben, nicht speichern kann, werden sie jedoch verloren gehen. Diese Situation wird als Zellenabweisung bezeichnet. Wenn das Netz Zellen empfängt und dann diejenigen, die den Bereich von Attributdaten, die von einer sogenannten Abfragefunktion deklariert werden, überschreiten, als Verletzungszellen markiert, dann werden sie abgewiesen. Wenn zusätzlich ein Terminalgerät Zellen als Zellen ohne Priorität in VBR wie einer Klasse B (Bildkommunikation mit einer variablen Bitrate) (zum Beispiel wird in einem hierarchischen Bildcodierungssystem ein Verfahren in Erwägung gezogen, bei dem Zellen in Zellen mit einer Priorität und Zellen ohne eine Priorität in Abhängigkeit von ihrer Wichtigkeit unterteilt werden), werden sie abgewiesen. Wenn der Puffer nicht vollständig die Zellen speichert, selbst nachdem die markierten Zellen abgewiesen werden, werden Zellen in der Klasse A (Schaltungsemulations-Kommunikation) oder dergleichen ebenfalls abgewiesen werden.
Im allgemeinen wird ein Bitfehler aufgrund von Rauschen oder dergleichen über dem Übertragungspfad mit einem CRC Code überprüft, der an der letzten Position der Information angeordnet ist, die übertragen werden soll. Wenn erforderlich, kann durch Ausgeben einer Neuübertragungsaufforderung an die Senderseite die Information bezüglich eines Bitfehlers wieder hergestellt werden. Da jedoch die Empfängerseite die Übertragung von Zellen nicht kennen kann, kann sie die Neuübertragung der Zellen an die Senderseite nicht anfordern, wenn die Zellenabweisung ausgeführt wird.
Da die Zellenabweisung ein kritisches Problem in einer Datenkommunikation bezüglich der Klasse C (Verbindungs-orientiert) und einer Klasse D (Unterstützung einer Übertragung von verbindungslosen Daten) werden wird, wird eine Sequenznummer für das Informationsfeld jeder Zelle (48 Oktette) als eine ATM Adaptionsschichtfunktion vorgesehen. Zusätzlich wird ein Mechanismus zum Erfassen der Zellenabweisung und zum Ausgeben einer Neuübertragungsaufforderung auf der Empfängerseite zusätzlich bereitgestellt.
Andererseits hat CCITT für Anrufe in den Klassen A und B, die in Echtzeit übertragen werden sollten, ein Codierungssystem empfohlen, welches die Zellenabweisung aushalten kann.
Die Hauptprobleme bezüglich der Breitband-ISDN-Vermittlungsnetze, die von CCIT hauptsächlich studiert worden sind, werden wie folgt zusammengefasst.

(1) Dienstqualität

(a) Zellenabweisung

Wie früher beschrieben, ist es durch Zuweisen einer Sequenznummer möglich auf der Empfängerseite einen Zellenverlust zu erfassen. Da Anrufe in den Klassen A und B in Echtzeit übertragen werden sollten, ist es jedoch im wesentlichen schwierig, Zellen wiederherzustellen, die durch die Neuübertragung verloren gehen. Durch das Codierungsverfahren, das ein zukünftiges Untersuchungsobjekt ist, kann es möglich sein, die ungünstige Einwirkung der Abweisung von Zellen ohne Priorität zu verringern. Abgesehen von der Abweisung der normalen Zellen (diejenigen, die weder Verletzungszellen noch Zeilen ohne Priorität sind), wird die Abweisung von Verletzungszellen jedoch zu kritischen Problemen führen.
Mit anderen Worten, wenn ein gutgläubiger (unschuldiger) Benutzer unbeabsichtigt den Bereich der Attributdaten, die gerade deklariert werden, verletzt, dann werden Zellen, die der Benutzer übertragen hat, unabhängig davon abgewiesen, ob sie Zellen mit einer Priorität oder Zellen ohne eine Priorität sind. Mit anderen Worten, die Information, die von dem Netz empfangen wird, kann verloren gehen. Zusätzlich kann die Senderseite nicht wissen, welche und wie viel Information verloren geht. Um dies zu verhindern, wird ein kluger und gutgläubiger Benutzer immer die Attributdaten mit einem Spielraum deklarieren müssen, obwohl er oder sie weiß, dass die Kommunikationskosten teuer werden.
Andererseits wird ein Benutzer, der die Kommunikationsgebühren einsparen möchte, die Attributdaten deklarieren, die relativ klein sind, während die Verkehrsbedingung des Netzes beobachtet wird, obwohl er oder sie weiß, dass Verletzungszellen stattfinden können. Mit anderen Worten, jeder Benutzer wird sich mit dem Netz über die Verhandlung der Attributdaten streiten, wie beim Spielen eines Spiels damit. Wenn der Benutzer einen Erfolg und eine Niederlage bei den Verhandlungen mit dem Netz wiederholt, wird seine oder ihre Aktion eskalieren.
Die Zunahme von derartigen Benutzern bewirkt, dass der Verkehr in dem Netz abnormal erhöht wird und dadurch gewöhnliche Zellen, die von klugen und gutgläubigen Benutzern übertragen werden, verloren gehen. Somit hegen die Benutzer Zweifel und Befürchtungen bezüglich des Netzes. Es ist unvermeidbar, dass der wesentliche Zweck des öffentlichen Kommunikationsnetzes, welches eine "richtige, schnelle und unvoreingenommene Kommunikationsübertragung" ist, beseitigt wird.
Selbst in den Klassen C und D wird ferner die gleiche Situation stattfinden. Da insbesondere bei der Datenkommunikation, so wie voranstehend beschrieben wurde, der Verlust von Information niemals zugelassen wird, wird die Neuübertragung von Zellen, die verloren gehen, in einer Schicht eines hohen Rangs ausgeführt werden.
Da der Verkehr stark ist, wird die Wahrscheinlichkeit eines Auftretens einer Zellenabweisung hoch werden. Wenn die Neuübertragung von Zellen, die verloren gehen, wiederholt wird, wird der Verkehr sehr hoch werden. Somit wird das Netz verstopft werden. Mit anderen Worten, die Zellenabweisung wird zu einer Verschlechterung der Stabilität des Netzes führen.
(b) Veränderung der Zellenverzögerung
Wie voranstehend beschrieben wurde, werden in einer Bedingung mit einem hohen Verkehr Zellen in dem Netz vorhanden sein. Mit anderen Worten, die Zellen werden mit einer Verzögerung übertragen werden. Wenn die Kapazität der Vermittlungsstelle (die Größe der ATM Vermittlungsstelle) groß wird und/oder die Anzahl von Relais in dem Netz zunimmt, dann nimmt der Betrag der Verzögerung zu. Zusätzlich verändert sich der Betrag der Verzögerung in Abhängigkeit von der Verkehrsbedingung in dem Netz. Dieser Veränderungsbetrag der Verzögerung wird als die Änderung der Zellenverzögerung bezeichnet. Für Anrufe in den Klassen A und B, die in Echtzeit übertragen werden sollten, ist es erforderlich, einen Puffer auf der Seite des Empfängerterminalgeräts bereitzustellen, um so die Veränderung der Zellenverzögerung zu kompensieren. Zum Beispiel ist in einem relativ klein bemessenen Breitband-Vermittlungsnetz, welches ungefähr 100 Leitungen (Schnittstelle) behandelt, die Veränderung der Zellenverzögerung in dem Bereich von ungefähr einigen us bis ungefähr mehreren ms. Da jedoch in einer internationalen Kommunikation mehrere weitergebende Netze vorhanden sind, kann die Veränderung der Zellenverzögerung mehrere 100 ms (ausschließlich der absoluten Verzögerungszeit, die bei einer Fernübertragung beteiligt ist) sein. Somit sollte jedes Terminalgerät mit einem Puffer mit einer großen Kapazität (mehreren Mbytes für ein Terminalgerät mit einer Informationsgeschwindigkeit von 100 Mbps) versehen sein. Um dies zu verhindern, ist es erforderlich, die Veränderung der Zellenverzögerung selbst in dem Netz in einer Weise zu verringern, um eine Prioritätssteuerung in Übereinstimmung mit der benötigten Dienstqualität durch Verwenden einer ATM Vermittlungsstelle, die nachstehend beschrieben werden wird, auszuführen.

(c) Anrufverbindungszeit

Die herkömmlichen Vermittlungsstellen einschließlich derjenigen für Schmalband-ISDN-Systeme, benötigen gewöhnlicherweise mehrere Sekunden, gewöhnlicherweise mehr als 10 Sekunden oder 20 Sekunden, zum Verbinden eines Anrufs (bis ein einleitender Benutzer eines Telefons emen Rückrufton hört).
Wenn das einleitende Terminalgerät eine Anrufeinstellungsaufforderung an einen Vermittlungsknoten ausgibt, führt er einen Abschließungsprozess für den Anruf aus. Danach ermittelt der Vermittlungsknoten eine Leitung, die von dem einleitenden Terminalgerät zu dem abschließenden Terminalgerät geschaltet ist, und führt einen einleitenden Prozess an dem abschließenden Terminalgerät aus.
Wenn jedoch ein Anruf durch eine Vielzahl von Weitergabe-Vermittlungskonten geführt wird, wird die Verbindungszeit jedoch viel länger, da jeder Weitergabe-Vermittlungsknoten individuell den abschließenden Prozess, den Leitungsermittlungs-Prozess und den einleitenden Prozess ausführt.
Andererseits verwendet das Breitband-ISDN-Netz das Konzept des voranstehend erwähnten logischen Busses, um so die Prozesse zu vereinfachen, die in jedem Weitergabeknoten benötigt werden. Jedoch ist es erforderlich, bidirektional mit dem Netz die Attributdaten zu verhandeln, die auf die Einstellung des Anrufs hin verhandelt wurden, um ein Band in einem virtuellen Pfad in Übereinstimmung mit dem verhandelten Ergebnis zu erhalten und einen einleitenden Prozess zu dem abschließenden Terminalgerät auszuführen (von dem einleitenden Terminalgerät an das abschließende Terminalgerät durch das Netz; von dem abschließenden Teminalgerät zu dem einleitenden Terminalgerät durch das Netz). Die Tatsache lässt sich nicht verleugnen, dass der Anruf, der von dem einleitenden Terminalgerät zu dem abschließenden Terminalgerät verbunden wird, eine Zeit in der Größenordnung von Sekunden benötigt.
Für Anrufe in den Klassen A und B, wo abgeschätzt wird, dass ihre Kommunikationszeiten gleich oder größer als diejenigen von Telefonen sind, wird jedoch die Verbindungszeit in der Größenordnung von Sekunden nicht zu einem bemerkenswerten Problem führen.
In einer Computerkommunikation, bei der Information intermittierend übertragen wird, kann jedoch das Betriebsverhalten des Computers nicht zufriedenstellend verwendet werden, und dadurch die Betriebsfähigkeit des Systems verschlechtert werden, wenn eine Anrufverbindung eine Zeit in der Größenordnung von Sekunden immer dann benötigt, wenn die Information übertragen wird. Um dies zu verhindern, wird in einem LAN (Local Area Network), welches ein speziell zugeschnittenes Computerkommunikationssystem in einem lokalen Gebiet ist, ein System, welches als ein verbindungsloses bezeichnet wird, verwendet, um dem Benutzer zu ermöglichen, nicht eine lange Verbindungszeit zu empfinden. Wenn das Breitband-ISDN praktisch verwendet wird, wird es möglich sein, eine Datei mit einer Speicherung von 1 Mbytes in mehreren ms zu übertragen. Somit kann man von einer Computerkommunikation, bei das Betriebsverhalten intensiv vorangetrieben wird, so wie Technologien zur gegenwärtigen Zeit schnell innovativ entwickelt werden, sagen, dass die Verwendung des verbindungslosen Systems zwingend wird.
Andererseits nimmt die voranstehend erwähnte Klasse D zur "Unterstützung einer Übertragung von verbindungslosen Daten" Zwischen-LAN-Verbindungen an. Wenn in diesem Fall ein Anruf zu Anfang verbunden wird, wird eine Verbindungszeit, die äquivalent zu derjenigen in den Klassen A und B ist, zugelassen. Nachdem der Anruf verbunden ist, wird der Pfad für eine lange Zeit gehalten. Die Verzweigungssteuerung von Ende zu Ende wird von dem Benutzer (obere Schicht) anstelle von dem Netz behandelt.
In dem LAN System, bei dem das gleiche Kommunikationsmedium gemeinsam von einer großen Anzahl von Benutzern verwendet wird, findet immer ein Verkehr über das LAN und zwischen LANs statt. Selbst wenn der Pfad in dem Breitband-ISDN-Netz für eine lange Zeit gehalten wird, kann er somit auf einer kommerziellen Basis betrieben werden. Wenn jedoch ein Computerterminalgerät direkt mit dem Breitband-ISDN-Netz verbunden ist, zum Beispiel für den Fall, dass ein entfernter Benutzer auf eine zentrale Datenbank zugreift, wenn ein Pfad in der Klasse D über eine lange Zeit gehalten wird, kann er auf einer kommerziellen Basis nicht betrieben werden, weil Information intermittierend übertragen wird, wie zuvor beschrieben wurde. Indem das Netz zum Beispiel mit einem permanenten virtuellen Pfad, bei dem es vom Standpunkt des Benutzers her so erscheint, dass eine speziell zugeschnittene Leitung zwischen beiden Enden verzweigt wird und dadurch eine Anrufverbindung nicht benötigt wird, und mit einer Funktion zum Erzeugen der Adresse eines Zellenheaders (Anfangsblock) durch Verwenden der Adresse eines oberen Headers, was Gegenstand zukünftiger Untersuchungen sind, versehen wird, kann zusätzlich ein verbindungsloser Dienst bereitgestellt werden. Mit dem obigen permanenten virtuellen Pfad und der Funktion sollte das Netz jedoch eine bestimmte Kommunikationsressource immer halten oder bis die Kommunikation abgeschlossen ist, so dass es den Zugriff jedes Benutzers zu jeder Zeit behandeln kann. Somit wird eine teure Kommunikationsgebühr auf jeden Benutzer angewendet. Die meisten Benutzer, die das Kostenverhalten zusammen mit dem Betriebsverhalten auswerten, sollten die verbindungsorientierte Datenkommunikation in der Klasse C unter Berücksichtigung einer Verbindungseinheit in der Größenordnung von Sekunden wählen. Mit anderen Worten, es wird vorgeschlagen, dass die gewöhnlichen Benutzer häufig Anrufverbindungsaufforderungen in dem Netz ausgeben und dieses dadurch eine Tendenz aufweist, verstopft zu werden, und die Stabilität davon zu verlieren.
Es wird abgeschätzt, dass die Hälfte der vollständigen Familien fortgeschrittenen Personalcomputer-Kommunikationssysteme mit Hypermedien oder dergleichen um das Jahr 2000 herum verwenden werden. Außer wenn jedoch das Breitband-ISDN-Netz effektiv die Kommunikationsressourcen bei niedrigen Kosten betreibt und einen verbindungslosen Dienst mit einer leichten Last davon bereitstellt oder eine Anrufverbindungszeit auf das gleiche Niveau wie die verbindungslosen Dienste verringert, wird es jedoch nicht möglich sein, die gewöhnlichen Computerbenutzer anzuziehen, die erwartungsgemäß immense latente Anforderungen aufweisen (obwohl LAN Verbindungs-Benutzer nur auf große Firmen und dergleichen beschränkt sind). Bezüglich der Stabilität des Netzes ist es zusätzlich keine Übertreibung zu sagen, dass derartige Probleme zusammen mit der Notwendigkeit einer Stabilität des Netzes so bald wie möglich gelöst werden sollten.

(2) Deklaration von Attributdaten

(a) Zuverlässigkeit der Benutzerdeklaration

Wie zuvor beschrieben wurde, sollte vor dem Beginn der Kommunikation jeder Benutzer an dem Netz komplizierte und schwierige Parameter wie den Spitzenverkehr, den Durchschnittsverkehr, den Burstgrad, den Terminalgerät-Typ und die Dienstqualität (QOS: Zellenabweisungsrate, Übertragungsverzögerungszeit und dergleichen) als Attributdaten deklarieren. Die Verwirklichung der Attributdaten wird gerade zum gegenwärtigen Zeitpunkt von CCITT noch studiert.
Es wird für die gewöhnlichen Benutzer sehr schwierig sein, die Bedeutung der Attributdaten richtig zu verstehen und an dem Netz jeden Parameterwert bezüglich des Anrufs, der durchgeführt werden soll, richtig abzuschätzen und zu deklarieren. Um dies zu verhindern, auf Kosten der Flexibilität, die die größte Funktion des Breitband-ISDN ist, werden mehrere Diensteinheiten, die Kombinationen der oben erwähnten Attributdaten sind, bereitgestellt, so dass die Benutzer diese wählen können.
Obwohl das Netz eine Kommunikationsressource in Übereinstimmung mit deklarierten Daten ermittelt, kann jeder Benutzer unidirektional Zellen an das Netz senden, und zwar unabhängig von den deklarierten Daten.
Um dem Netz, welches eine Lieferung von empfangenen Zellen mit den besten Anstrengungen versucht, zu ermöglichen, stabil und effizient zu arbeiten, wird die Richtigkeit der deklarierten Attributdaten als Voraussetzung benötigt.
Ein anderes Problem zum Verwirklichen des Breitband-ISDN besteht darin, wie mit einer Flexibilität, die sich für verschiedene Kommunikationsanforderungen der Benutzer eignet, das Deklarationsverfahren und das Betriebsverfahren von Attributdaten, die die Stabilität und dergleichen des Netzes nicht ungünstig beeinflussen, selbst wenn die deklarierten Datenfehler falsche Daten enthalten, einzurichten ist.

(b) Abrechunungsverfahren

Ein anderer in der Zukunft zu lösender Aspekt besteht darin, welches Abrechnungsverfahren in dem Breitband-ISDN-Netz eingestellt wird. Gegenwärtig wird dieser Aspekt gerade nicht studiert. In Abhängigkeit von dem Abrechnungsverfahren, welches gerade eingestellt wird, wird dieses jedoch den stabilen Betrieb des Netzes und den Entwurf des Kommunikationsgeräts wie der Vermittlungsstellen stark beeinträchtigen. Somit sollte dieser Aspekt so schnell wie möglich gelöst werden.
Natürlich sollte das Abrechnungsverfahren, welches eingestellt werden soll, mit Attributdaten reflektiert werden, die von jedem Benutzer deklariert werden. Das Abrechnungsverfahren sollte benutzerfreundlich, fehlerresistent und eine geeignete Verwendung von Kommunikationsressourcen in dem Netz anregend sein. Abgesehen von einer Vereinfachung von Attributdaten wird die Einrichtung des Verfahrens in allgemeiner Hinsicht benötigt.

(3) Konstruktion/Prozess von Breitband-Vermittlungsstellen

(a) Pufferkapazität von ATM Vermittlungsstellen

Wie zuvor beschrieben wurde, werden für die ATM Vermittlungsstellen, die jeweils ein Schlüsselelement zum Erreichen des Breitband-ISDN sind, Zellenpuffer mit einer großen Speicherkapazität benötigt. Zusätzlich sollte jede Vermittlungsstelle einen Durchsatz von 155,52 Mpbs oder 622,08 Mbps erzielen. Um die Engineeringprobleme der Vermittlungsstelle einschließlich der Entwicklung des Konstruktionsverfahrens zum Verbessern der Effektivität davon zu durchbrechen, werden diese in zahlreichen Laboratorien und dergleichen intensiv studiert und entwickelt. Für jede ATM Vermittlungsstelle, die das Bather-Banyan Netzverfahren, das gemeinsame Pufferverfahren oder dergleichen verwendet, die gegenwärtig in Erwägung gezogen werden, selbst wenn sie im Ausmaß wie 8 · 8 klein ist, wird ein Puffer mit einer großen Kapazität zum Speichern von mehreren 100 Zellen benötigt, wie später noch mit näheren Einzelheiten beschrieben werden wird. Der Puffer mit einer großen Kapazität wird hauptsächlich verwendet, wenn Anrufe mit einem großen Burstgrad in einem Pfad in der gleichen Richtung gesammelt werden. Ein derartiger Puffer stört die Produktion einer großen Kapazität der ATM Vermittlungsstellen-LSIs zusammen mit der Unterdrückung einer Veränderung der Zellenverzögerung stark. Durch erneutes Berücksichtigen des Verfahrens, welches sich für das Breitband-ISDN eignet, wird der Effekt unerwartet groß werden, wenn die Speicherkapazität des Puffers stark verringert werden würde.

(b) Prioriätssteuerung

Wie voranstehend beschrieben wurde, bestimmt und steuert die ATM Vermittlungsstelle, welche Zellen an einen gewünschten Pfad mit einem hohen Vorrang ausgegeben werden, in Übereinstimmung mit der Dienstqualität (wie der Zellenabweisungsrate und der Kommunikationsverzögerungszeit), die jeder Benutzer deklariert hat und/oder ob sie Zellen mit einer Priorität oder Verletzungszellen sind. Eine derartige Steuereinrichtung verhindert, dass die ATM Vermittlungsstellen-LSI eine große Kapazität bereitstellt und, dass die Kosten davon zusammen mit der Notwendigkeit eines Hochgeschwindigkeits-Zellenpuffers mit einer großen Speicherkapazität verringert wird.

(c) Kontrollfunktion

Wie voranstehend beschrieben, kann gegenwärtig jeder Benutzer unilateral Zellen an das Netz senden, selbst wenn die Attributdaten (oder ein Serviceteil) nicht sind, was an dem Netz deklariert wurde, wenn er oder sie den Anruf eingestellt hat. Eine Funktion zum Überwachen des Bereichs der Attributraten (oder des Serviceteils) und zum Hinzufügen einer Verletzungszellenmarkierung dazu, wenn die Zelle den Bereich der Attributdaten (oder des Dienstteils) verletzt, kann in jeder Teilnehmerleitungsschnittstelle bereitgestellt werden, der die ATM Vermittlungsstelle folgt, um so die Überwachungsfunktion weiter zu verbessern, um in Übereinstimmung mit der Verkehrsbedingung in dem Netz Zellen abzuweisen und zu verhindern, dass überschüssige Zellen in die ATM Vermittlungsstelle eindringen. Die gleichen Verbesserungen wie ein Abfall der Speicherkapazität des Puffers kann für die ATM Vermittlungsstelle somit erwartet werden. Nur mit derartigen Verbesserungen können jedoch zahlreiche Probleme und Aspekte, die an dem Breitband-ISDN-Netz gegenwärtig beteiligt sind, nicht in umfassender Weise im Gegensatz zur vorliegenden Erfindung gelöst werden.

(d) Anrufannahmesteuerung

Eine Anrufannahmesteuerung wird verwendet, um eine Kommunikationsressource, die in dem Netz erforderlich ist, in Übereinstimmung mit den Attributdaten, die von dem Benutzer deklariert werden, abzuschätzen und zu bestimmen, ob die Ressource angenommen wird oder nicht. Um eine bestimmte Verkehrsintensität zu erfüllen, die für die Vermittlungsstelle erforderlich ist, sollte diese Steuerung genau und schnell mit einem einfachen Algorithmus verarbeitet werden. Dieses Steuerverfahren wird in verwandten Studienkreisen gerade ausgewertet.
(e) Abrechnungs/Verkehrs-Zusammenfassung
Wie voranstehend erwähnt, werden in dem Breitband-ISDN, welches studiert worden ist, die Zellenabweisung und die Vorzugssteuerung in der Vermittlungsstelle ausgeführt. Somit tritt ein Unterschied zwischen Information, die jeder Benutzer übertragen hat, und derjenigen, die an die Empfängerseite durch das Netz übertragen wurde, auf. Zusätzlich verändert sich die Dienstqualität für jeden Anruf und hängt von der Verkehrsbedingung in dem Netz ab. Wenn somit das Abrechnen von Zellen gemessen oder der Verkehr in dem Netz für jede Zielstelle gemessen wird, ist es erforderlich, eine Berechnungsfunktion in dem Netz (gefolgt von der ATM Vermittlungsstelle) bereitzustellen.
Obwohl eine Zelle, die in dem Netz fließt, eine Information, die als Zellenheader (5 Oktette) bezeichnet wird, zum Ausführen einer Verzweigungssteuerung aufweist, enthält sie jedoch einen Virtuellpfad-Identiflzierer (VPI), einen Virtuellkanal-Identifizierer (VCI) und dergleichen, die den Empfänger identifizieren, anstelle einer Information zum Identifizieren des Senders. Somit ist es praktisch schwierig, die voranstehend erwähnte Aufgabe zu lösen. Zusätzlich wird m dem verfügbaren Verfahren die Anzahl von Zellen, die an dem Eingang des Netzes gesendet werden, ohne eine Bereitstellung zur Überprüfung gemessen, ob die Zellen tatsächlich an die Zielstellen gesendet werden. Somit werden die Benutzer das Netzsystem zur gegenwärtigen Zeit nicht zufrieden stellen.

(4) Benutzernetzschnittstelle (UNI)

Soweit hat CCITT intensiv das Grundgerüst des Breitband-ISDN studiert. Jedoch ist die Auswertung der praktischen Benutzernetz-Schnittstelle ein Aspekt, der zukünftig studiert werden sollte. Beim Auswerten der Schnittstelle wird das Verfahren, bei dem eine Schnittstelle gemeinsam von einer Vielzahl von Terminalgeräten verwendet wird, bei sogenannten Mehrfachpunkt-Mehrfachabzweigungs- Verbindungen (Multi-Pomt Multi-Drop Connections), die in dem Schmalband-ISDN verwirklicht werden, wichtig werden, da die Schnittstelle eine Übertragung mit einer ultrahohen Geschwindigkeit bereitstellt. Zusätzlich wird die Schnittstelle eine Kompatibilität mit einer Übertragungsgeschwindigkeit von 64 kbps benötigen, was die Basisgeschwindigkeit des Schmalband-ISDN ist, so dass das Breitband-ISDN und das Schmalband-ISDN untereinander verbunden werden.
Deshalb besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, Breitband-Vermittlungsnetze zum vollständigen Lösen von Problemen und Aspekten, die an den voranstehend erwähnten öffentlichen ISDN Netzen beteiligt sind, insbesondere eine Benutzernetz-Schnittstelle, die ein zu lösender Gegenstand ist, ohne Abweichung von einem Grundgerüst, welches von CCIT bislang studiert worden ist, bereitzustellen.
Wir würdigen die Offenbarung in Int. Switching Symposium 1990, 28.5.1990, Stockholm, Schweden, Vol. 5, S. 21-26, T. Koinuma et al. eines Breitband-Vermittlungsnetzes mit der Flexibilität zum Behandeln von diversifizierten Anforderungen und mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Um die obige Aufgabe zu lösen, ist ein Breitband-Vermittlungsnetz gemäß der vorliegenden Erfindung wie im Anspruch 1 definiert.
In den Breitband-Vermittlungsnetzen gemäß der vorliegenden Erfindung treten somit mit einer Flusssteuerung, die in Zusammenwirkung von dem Netz und den Terminalgeräte ausgeführt wird, überschüssige Zellen nicht in das Netz ein und dies verhindert, dass eine Zellenabweisung in dem Netz stattfindet.
Durch zufälliges Verteilen von Ankunftsintervallen von Zellen, die in das Netz (oder eine ATM Vermittlungsstelle) eintreten, kann zusätzlich bewirkt werden, dass der Burstgrad von Zellen verschwindet, wodurch die erforderliche Speicherkapazität des Puffers in der ATM Vermittlungsstelle stark verringert wird. Zusätzlich kann die Veränderung einer Zellenverzögerung beträchtlich verringert werden.
Da zusätzlich im Grunde genommen keine Zellenabweisung stattfindet, ist es immer nicht erforderlich, für jede Zelle eine Zellensequenznummer in einem Informationsfeld durch die ATM Adaptionsschicht zuzuweisen, im Gegensatz zu dem verwandten Stand der Technik. Somit kann die Übertragungsgeschwindigkeit der Benutzerinformation erhöht werden, um so effizient die Ressourcen in dem Netz zu verwenden.
Durch Bereitstellen eines Übertragungsdiensts mit einer Übertragung einer konstanten Bitrate, eines Übertragungsdienstes mit einer Übertragung einer variablen Bitrate zum effizienten Verwenden eines statistischen Multiplexeffekts, der durch die ATM charakterisiert wird, und eines Übertragungsdienstes, der eine Kombination beider Dienste geeignet zum Übertragen von Bildern und dergleichen ist, muss ferner der Benutzer nur eine Übertragungsgeschwindigkeit davon anstelle einer Kombination von komplizierten Attributparametern deklarieren, im Gegensatz zu dem verwandten Sachstand. Da es somit nicht erforderlich ist, das Netz zu veranlassen, Dienstteile unilateral zu beschränken, geht die Flexibilität, die der wichtigste Aspekt des Breitband-ISDN-Netzes ist, nicht verloren und das Netz kann weitläufig für verschiedene Benutzeranforderungen zukünftig verwendet werden.
Ferner schlägt die vorliegende Erfindung auch ein praktisches System zum Erreichen der Flusssteuerung und der zufälligen Verteilung einer Zellenankunft bezüglich eines Multi-Point- Verbindungsdienstes, der ein Gegenstand ist, der von CCITT zukünftig definiert werden soll, vor. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann somit mit dem gleichen Kommunikationsmedium eine Kommunikation mit einem hohen Wirkungsgrad bereitgestellt werden.
Für Anrufe, die unterbrochen oder getrennt worden sind, werden zusätzlich die diesbezüglichen Kommunikationsressourcen auf Verwaltungstabellen registriert, um so schnell eine wiederholte Anrufeinstellungsaufforderung zu behandeln. Gemäß der Verkehrsbedingung und anderen Anrufaufforderungen werden die Kommunikationsressourcen aus den Verwaltungstabellen gelöscht und freigegeben. Gemäß der vorliegenden Erfindung können somit Dienste mit der gleichen Qualität wie verbindungslose Dienste bereitgestellt werden. Abgesehen von Inter-LAN-Verbindungen in der Klasse D, die von großen Unternehmen am häufigsten verwendet werden, stellt die vorliegende Erfindung beträchtliche Vorteile für Kommunikationen unter Verwendung von Personalcomputern und dergleichen bereit. Somit können die Kommunikationsressourcen in dem Netz effektiv verwendet werden.
Da ferner die vorliegende Erfindung praktische Berechnungsverfahren für Zelleneinheitsgebühren für Übertragungsgeschwindigkeiten, Kommunikationszeiteinheitsgebühren, Pfadhaltezeit-Einheitsgebühren gemäß der Dienstsysteme bereitstellt, fördert dies ferner, dass die Benutzer geeignete Kommunikationsressourcen in dem Netz verwenden, während verhindert wird, dass andere Benutzer in ungünstiger Weise durch eine falsche Deklaration beeinträchtigt werden. Zusätzlich kann gemäß der vorliegenden Erfindung das Netz effektiv betrieben werden.
Ferner wird gemäß der vorliegenden Erfindung weder eine Abfragefunktion noch eine Prioritätssteuerung in dem Netz benötigt, im Gegensatz zu dem verwandten Sachstand. Somit wird die Anrufannahmesteuerung vereinfacht. Ferner werden Vermittlungsknoten oder Rangierknoten, die die Breitband-ISDN-Netze oder industrielle Breitbandinformations-Kommunikationsnetze konstruieren, leicht entwickelt werden. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 ein Blockdiagramm, welches einen Überblick einer Konstruktion eines Breitband- Vermittlungsnetzes einer Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 2 ein Blockdiagramm, das einen Überblick einer Konstruktion von B-TE 1, das in Fig. 1 gezeigt ist, zeigt;
Fig. 3 ein Blockdiagramm, das einen Überblick über eine Konstruktion eines ATM Vermittlungsknotens 2, der sich auf eine Teilnehmerleitungs-Schnittstelle fokussiert, zeigt;
Fig. 4 Diagramme, die Beispiele von Attributdaten darstellen, die von dem B-TE auf das Einstellen eines Anrufs hin deklariert werden;
Fig. 5 eine schematische Darstellung, die ein Beispiel einer Registrierung von Anrufen von einer Vielzahl von B-TEs in einem virtuellen Pfad, der gerade zwischen abschließenden ATM Vermittlungsknoten eingestellt ist, zeigt;
Fig. 6 eine schematische Darstellung, die ein Beispiel einer ATM Zellen-Übertragungssequenz bei einer Übertragung mit einer variablen Bitrate zeigt;
Fig. 7 ein schematisches Diagramm, das ein Beispiel einer Zellenübertragungssequenz bei einer Übertragung mit einer konstanten Bitrate zeigt;
Fig. 8 Diagramme, die die Beziehung zwischen der Zellenabweisungsrate und der Pufferkapazität bezüglich eines Verkehrs mit einem starken Zufallsgrad und bezüglich eines Verkehrs mit einem starken Burstgrad für eine ATM Vermittlungsstelle des Typs mit getrenntem Puffer und einer ATM, Vennittlungsstelle des Typs mit einem gemeinsam verwendeten Puffer, die als Prototyp dargestellt werden, darstellen;
Fig. 9 eine schematische Darstellung, die den Zustand zeigt, bei dem Zellen der ATM Vermittlungsstelle zu zufälligen Zeitintervallen unabhängig von dem CBR, VBR oder MBR Dienst durch fünf Eingangsleitungen eingegeben und dann von drei Ausgangsleitungen ausgegeben werden;
Fig. 10 eine schematische Darstellung, die eine SDH (Synchrone Digitale Hierarchie) zeigt;
Fig. 11 schematische Darstellungen, die Rahmen in einer Multi-Point-Verbindung durch eine Zellenbasis-Schnittstelle zeigen;
Fig. 12 eine schematische Darstellung, die SOH Zellen in einem Steuerfensterbereich zeigen;
Fig. 13 ein Blockdiagramm, das ein Beispiel von Verbindungen in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 14 eine schematische Darstellung, die ein Beispiel einer Anrufsteuersequenz in den Verbindungen, die in Fig. 13 gezeigt sind, zeigt;
Fig. 15 Tabellen, die die Beispiele von Verwaltungstabellen in dem ATM Vermittlungsknoten für den Fall darstellen, dass eine Unterbrechungsnachricht verwendet wird;
Fig. 16 eine schematische Darstellung, die eine Sequenz für den Fall zeigt, dass eine Trennungsnachricht und eine Freigabenachricht verwendet werden;
Fig. 17 Verwaltungstabellen, die in der in Fig. 16 gezeigten Sequenz verwendet werden;
Fig. 18 eine Tabelle, die Gebühren über Übertragungsraten für eine Übertragung mit einer konstanten Bitrate und eine Übertragung mit einer variablen Bitrate darstellt;
Fig. 19 eine Tabelle, die praktische Kommunikationsgebühren für einen CBR Dienst, einen MBR Dienst und einen VBR Dienst darstellt; und
Fig. 20 eine schematische Darstellung, die Verbindungen einer Vielzahl von virtuellen Pfaden zeigt, die zwischen B-TEs durch Weitergabe-Vermittlungsstellen verzweigt sind;
Fig. 21 ist eine Tabelle, die Zellenabweisungsverhältnisse (obere Zeile) und 99,9% Verzögerungszeitperioden (untere Zeile) für mehrere Lastbedingungen für die Fälle eines zufälligen Verkehrs und eines Burstverkehrs mit einer durchschnittlichen Burstlänge von 10 in einer 64 · 64 Vermittlungsstelle (Pufferlänge: 2560) des Typs mit gemeinsam verwendetem Puffer zeigt;
Fig. 22 ist eine schematische Sequenzdarstellung, die einen Prozess in jeder Phase durch eine Signalisierung der Schicht 3 zeigt;
Fig. 23 eine Verbindungsinformations-Verwaltungstabelle;
Fig. 24 eine Tabelle zum Verwalten von Bändern zur Verwendung und einer Anzahl von VCs, die gerade eingestellt sind;
Fig. 25 eine Tabelle, die Daten eines virtuellen Bands zeigt; und
Fig. 26 bis 28 schematische Darstellungen, die einen Algorithmus zum Steuern einer Anrufarmahme zeigen.
Nun wird unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen eine Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben werden.
Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, welches einen Überblick einer Konstruktion eines Breitband- Vermittlungsnetzes einer Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Ein Breitband-ISDN-Tertninalgerät (nachstehend als B-TE bezeichnet) 1a ist über eine Teilnehmerleitungsschnittstelle 3a mit zwei ATM Vermittlungsknoten 2a und 2b verbunden, die ein Breitband-ISDN-Netz konstruieren. Zusätzlich ist der ATM Vermittlungsknoten 2b mit einem B-TE 1b auf der Empfängerseite durch eine Teilnehmerleitungsschnittstelle 3b verbunden. Ferner ist zwischen den zwei ATM Vermittlungsknoten 2a und 2b ein virtueller Pfad 4 angeordnet. Obwohl in der Figur nur die zwei ATM Vermittlungsknoten gezeigt sind, können eine Vielzahl von Weitergabe (Rangier-)Knoten zwischen den Knoten 2a und 2b angeordnet sein. Mit anderen Worten ist ein Aspekt der Breitband-ISDN-Netze derart, dass ein virtueller Pfad zwischen zwei ATM Vermittlungsknoten verzweigt wird, die B-TEs abschließen. Abgesehen von den B-TEs 1a und 1b, die in der Figur gezeigt sind, kann der virtuelle Pfad gemeinsam von anderen B-TEs, die von den gleichen Vermittlungsknoten abgeschlossen werden, verwendet werden, wie nachstehend noch mit näheren Einzelheiten erläutert wird. In dem Breitband-ISDN- Netz wird die Adresse einer ATM Zelle, die von einem B-TE übertragen wird, durch einen Virtuellkanal- Identifizierer (VCI) und einem Virtuellpfad-Identifizierer (VPI), die am Anfang der ATM Zelle vorgesehen werden, identifiziert.
Der Virtuellkanal-Identifizierer (VCI) wird verwendet, um ein B-TE oder eine Teilnehmerleitungs-Schnittstelle zu identifizieren, die direkt mit einem ATM Vermittlungsknoten verbunden ist. Andererseits wrrd der Virtuellpfad-Identifizierer (VPI) verwendet, um einen virtuellen Pfad in dem Breitband-ISDN-Netz zu identifizieren.
In der Figur sind sogenannte Netzabschließeinheiten (die als NT1 und NT2 von CCITT bezeichnet werden) nicht gezeigt, um so die Beschreibung zu vereinfachen.
Fig. 2 ist ein Blockdiagramm, das einen Überblick einer Konstruktion des in Fig. 1 gezeigten B- TE 1 zeigt. Ein Terminalgerät wie ein Computer (nachstehend als TE bezeichnet), das in Fig. 1 gezeigt ist, ist mit einer Teilnehmerleitungsschnittstelle 3 über eine Zugriffseinheit (die nachstehend als AU bezeichnet wird) 11 verbunden. Die AU 11 besteht aus Verbindungsschnittstellenschaltungen 12 und 15 zum Verbinden des TE 10 und der Teilnehmerleitungsschnittstelle 3; einem Pufferspeicher 13 zum Übertragen und Empfangen von ATM Zellen; und eine Steuereinrichtung 14 zum Steuern einer Übertragung und eines Empfangs der ATM Zellen.
Die AU 11 kann mit einer Vielzahl von TEs verbunden werden. Eine praktische Teilnehmerleitungs-Schnittstelle, wo eine Vielzahl von TEs mit der AU 11 verbunden sind, wird nachstehend mit näheren Einzelheiten unter Bezugnahme auf Fig. 11 beschrieben werden.
Fig. 3 ist ein Blockschaltbild, welches einen Überblick über eine Konstruktion eines ATM Vermittlungsknotens 2, der sich auf die Teilnehmerleitungs-Schnittstellenschaltung fokussiert, zeigt. Wie in der Figur gezeigt, ist die ATM Vermittlungsstelle 24 mit einer Vielzahl von Eingangs- und Ausgangsports versehen. Eine Vielzahl von Teilnehmerleitungs-Schnittstellenschaltungen 20 und eine Vielzahl von Zwischenknoten-Übertragungsleitungen 25 sind durch die Eingangs- und Ausgangsports verbunden.
Die Teilnehmerleitungs-Schnittstellenschaltung 20 ist aus einer Verbindungs- Schnittstellenschaltung 21 zum Übertragen und Empfangen von ATM Zellen an eine und von einer B-TE durch die Teilnehmerleitungsschnittstelle 3; einer Steuereinrichtung 22 zum Steuern der Übertragung und des Empfangs der ATM Zellen; und so weiter gebildet. Ein Speicher, der äquivalent zu dem Pufferspeicher ist, der in der voranstehend erwähnten AU angeordnet ist, wird nicht immer zwischen der Verbindungsschnittstellenschaltung 21 und der ATM Vermittlungsstelle 24 benötigt. Zusätzlich können eine Vielzahl der voranstehend erwähnten virtuellen Pfade 4 über dem Zwischenknoten-Übertragungspfad 25 angeordnet sein. Ferner sind die Steuereinrichtung 22 und die ATM Vermittlungsstelle 24 mit einer Hauptsteuereinheit 26 zum Steuern des gesamten ATM Vermittlungsknoten 2 verbunden.
In dieser Konstruktion sind die herkömmliche Abfragefunktion in der Teilnehmerleitungs- Schnittstellenschaltung, die ATM Zellenprioritätssteuerung in der ATM Vermittlungsstelle und so weiter, die in dem verwandten Stand der Technik verwendet werden, nicht erforderlich (wie nachstehend noch mit näheren Einzelheiten beschrieben wird).
Fig. 4 zeigt Diagramme, die Beispiele von Attributdaten darstellen, die von einem B-TE deklariert werden, wenn ein Anruf eingestellt wird.
In einer Pseudoleitungskommunikation der Klasse 1, bei der Verkehrsintensität konstant ist, wie in Fig. 4 (a) gezeigt wird, als ein Dienst mit einer konstanten Bitrate (CBR), eine Informationsübertragungsgeschwindigkeit Uc mit einer konstanten Bitrate von 64 kbps, 10 Mbps oder dergleichen, die für ein anderes Informationsfeld mit 48 Oktetten in einer ATM Zelle oder einem Benutzerinformations-Übertragungsbereich als einer ATM Adaptionsschicht, die für eine Zellenabweisung und so weiter verwendet wird, deklariert. Dieser Übertragungsbereich wird als eine SAR-PDU: Segmentierungs- und Neuzusammensetzungs-Protokolldateneinheit bezeichnet und weist einen Bereich von 47 Oktetten in der Klasse A auf).
Obwohl die Länge des SAR-PDU Bereichs von jeder Klasse abhängt, wie nachstehend beschrieben wird, wird es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich sein, die gesamte ATM Adaptionsschicht oder einen Teil davon wegzulassen, da die Zellenabweisungsrate verkleinert werden kann, so dass sie praktisch ignoriert werden kann. Außer wenn ansonsten darauf hingewiesen wird, wird somit in der folgenden Beschreibung eine Informationsübertragungsgeschwindigkeit bezüglich des voranstehend erwähnten Informationsfelds verwendet werden.
Bei einer Bildkommunikation mit variabler Bitrate der Klasse B, bei der immer ein Verkehr stattfindet und sich die Verkehrsintensität immer verändert, wie in Fig. 4(b) gezeigt, werden als ein MBR (gemischte Bitrate) Dienst, der eine Kombination eines CBR Dienstes und eines VBR Dienstes mit variaöler Bitrate ist, eine Informationsübertragungsgeschwindigkeit Uc mit einer konstanten Bitrate und eine Informationsübertragungsgeschwindigkeit Uv mit einer variablen Bitrate deklariert.
Als die Informationsübertragungsgeschwindigkeit mit variabler Bitrate ist es möglich, zum Beispiel eine Spitzengeschwindigkeit, eine mittlere Geschwindigkeit oder eine mittlere Geschwindigkeit, bei der Zellen (Information) übertragen werden, zu erwägen. Jedoch wird zur Vereinfachung der Beschreibung die Spitzengeschwindigkeit im folgenden verwendet werden.
In einer Verbindungs-orientierten Datenkommunikation der Klasse C, wird, wenn der Verkehr intermittierend stattfindet, wie in Fig. 4(c), als ein VBR Dienst eine Informationsübertragungsgeschwindigkeit Uv mit einer variablen Bitrate deklariert.
Bei einer Unterstützung einer verbindungslosen Datenkommunikation der Klasse D, bei der LANs verbunden sind, wie in Fig. 4(d) gezeigt, wählt der Benutzer den VBR Dienst (wenn die Verkehrsintensität klein ist und er intermittierend stattfindet), den MBR Dienst (wenn sich die Verkehrsintensität stark ändert und fast zu jeder Zeit stattfindet), oder den CBR Dienst (wenn der Verkehr fast in einem konstanten Pegel stattfindet), indem der Verkehr betrachtet wird, der zwischen den LANs und einem Abrechnungssystem stattfindet, welches nachstehend noch beschrieben wird. Gemäß der Auswahl, die gerade durchgeführt wird, deklariert der Benutzer Uv, Uc + U, oder Uc.
Der Zusammenhang zwischen den Dienstkategorien, die bislang von CCITT studiert worden sind, und dem MBR Dienst ist wie folgt. Es ist möglich, zu verstehen, dass die Unterkategorie, die der Verbindungstyp-Dienst ist, nur aus dem CBR Dienstteil der vorliegenden Erfindung gebildet ist; und jede der Unterkategorien B, C, X und em Dienst des verbindungslosen Typs entweder aus dem CBR Dienstteil oder dem VBR Dienstteil oder beiden gebildet ist.
Bezüglich der herkömmlichen Attributdaten war es erforderlich, den Spitzenverkehr (Geschwindigkeit), den mittleren Verkehr (Geschwindigkeit), den Burstgrad, den Terminalgerätetyp, die Dienstqualität (wie eine Zellenabweisungsrate an eine Kommunikationsverzögerungszeit) und so weiter zu deklarieren. Andererseits ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, nur Uc oder Uv und wenn erforderlich, den Terminalgerätetyp zu deklarieren.
Selbst wenn die Attnbutdaten in einer derartigen Weise bemerkenswert vereinfacht werden, beeinflusst dies nicht den stabilen Betrieb des Breitband-ISDN-Netzes und Benutzerkommunikationen überhaupt. Im Gegensatz dazu tragen die Attributdaten gemäß der vorliegenden Erfindung dazu bei, Dienste mit einer höheren Qualität als diejenigen der herkömmlichen Dienste bereitzustellen.
Nun wird eine praktische Einrichtung zum Bereitstellen der Dienste mit hoher Qualität beschrieben.
Fig. 5 ist eine schematische Darstellung, die ein Beispiel zeigt, bei dem Anrufe von einer Vielzahl von B-TEs in einem virtuellen Pfad 30 registriert worden sind, der zwischen zwei abschließenden ATM Vermittlungsknoten angeordnet ist.
Ein B-TE 1 registriert Übertragungsgeschwindigkeiten Uc1 und Uv1. Ein B-TE 2 und ein B-TE 3 registriert jeweils Übertragungsgeschwindigkeiten Uv2 und Uv3. Ein B-TE 4 und ein B-TE 5 registriert jeweils Übertragungsgeschwindigkeiten Uc4 und Uc5. Somit weist ein virtueller Pfad 30 ein bestimmtes VBR Band 31 zum Aufnehmen der Übertragungsgeschwindigkeiten Uv1 bis Uv3 und ein CBR Band 32, welches die Summe der Übertragungsgeschwindigkeiten Uc1 bis Uc5 ist, auf. Durch Anwenden eines statistischen Multiplexierungseffekts, der eines der Merkmale des ATM Systems ist, trägt das VBR Band dazu bei, die Ressourcen des Netzes effektiv zu verwenden. Zum Einstellen eines bestimmten VBR Bands wird zum Beispiel die Wurzel der Quadratsummen von Uv1 bis Uv3 ermittelt oder die maximalen Übertragungsgeschwindigkeiten von Uv1 bis Uv3 und der Geschwindigkeit des virtuellen Pfads werden für eine bestimmte Zeitperiode gemessen. Danach wird das VBR Band so eingestellt, dass die Zellenrate von ATM Zellen, deren Übertragung auf 5% oder weniger gesteuert wird, eingestellt wird.
In dem in Fig. 5 gezeigten Beispiel ist das Band des virtuellen Pfads 30 die Summe des VBR Bands 31 und des CBR Bands 32. Jedoch ist es möglich, einen virtuellen Pfad mit einem breiteren Band als dem in Fig. 5 gezeigten einzustellen. In diesem Fall können in dem Bereich des Bands neue Anrufe angenommen werden. Wenn ein neuer Anruf das Band überschreitet oder wenn das System genau so betrieben wird, dass der virtuelle Pfad ein überschüssiges Band nicht aufweist, ist es möglich, das Band des virtuellen Pfads gemäß der Verkehrsbedingung zu verändern.
Ferner ist in dem in Fig. 5 gezeigten Beispiel das VBR Band 31 gemeinsam mit den Klassen B bis D vorgesehen. Jedoch ist es möglich, das Band in Übereinstimmung mit den Charakteristiken jeder Klasse, nämlich dem Berechnungsergebnis der Wurzel der Summe von Quadraten (wenn die mittlere Verkehrsintensität, nämlich den Benutzerrate, einer Übertragung mit variabler Bitrate in den Klassen B und D hoch ist), dem Messergebnis der maximalen Übertragungsgeschwindigkeit (wenn der mittlere Verkehr niedrig ist, wie in der Klasse C) oder dem Messergebnis des echten Verkehrs über den virtuellen Pfad (wenn die Verkehrsintensität nicht erwartet werden kann) einzustellen.
Wenn die maximale Übertragungsgeschwindigkeit an dem VBR Band eingestellt ist, können Anrufe, die mit Übertragungsgeschwindigkeiten deklariert werden, die niedriger als die maximale Übertragungsgeschwindigkeit sind, unbegrenzt angenommen werden.
Zum Beispiel wird die Anzahl von ATM Zellen (Verkehrsintensität), die in das Netz eintreten, immer von der Teilnehmerleitungs-Schnittstellenschaltung gemessen. Wenn die mittlere Verkehrsintensität in dem VBR Band ein bestimmter Pegel wird (zum Beispiel ist die mittlere Verwendungsrate 0,8), dann kann das Netz das Band, wenn erforderlich, verbreitern oder ein B-TE, das Zellen dorthin überträgt, auffordern, die Übertragungsgeschwindigkeit zu verkleinern. Alternativ kann das Netz die Annahme von neuen Anrufen beschränken.
Fig. 6 ist eine schematische Darstellung, die ein Beispiel einer ATM Zellenübertragungssequenz in einer Übertragung mit variabler Bitrate zeigt.
Wenn die physikalische Geschwindigkeit der Teilnehmerleitungsschnittstelle so angenommen wird, dass sie 155,52 Mbps ist, was von CCITT definiert worden ist, dann fordert das B-TE den ATM Vermittlungsknoten auf, die Anzahl von Zellen in dem nächsten i-ten Rahmen zu übertragen, wobei jeder Rahmen zum Beispiel ein Intervall von 5,875 ms aufweist. Der ATM Vermittlungsknoten misst die Anzahl von Zellen von Anrufen, die durch den gleichen virtuellen Pfad gehen. Wenn der Gesamtwert der Anzahl von Zellen, die angefordert werden, gleich oder kleiner als diejenigen sind, die für jeden Rahmen in dem VBR Band übertragen werden (zum Beispiel, wenn das VBR Band eine Übertragungsgeschwindigkeit von 10 Mbps aufweist, 10 Mbps / (48 Oktette · 8 Bits) · 5,875 ms = 153 Zellen), dann erlaubt der ATM Vermittlungsknoten dem B-TE die Anzahl von angeforderten Zellen zu übertragen. Wenn andererseits die Anzahl von angeforderten Zellen diejenige überschreitet, die übertragen werden können, dann weist der ATM Vermittlungsknoten jedem B-TE die Anzahl von Zellen geteilt proportional zu der Übertragungsgeschwindigkeit, die registriert wird, wenn der Anruf eingestellt wird, zu und informiert dann jedes B-TE über das Ergebnis von Npi, um so die Anzahl von übertragenen Zellen zu steuern. Wenn jedem B-TE Npi Zellen zugewiesen werden, überträgt es an das Netz die Anzahl von Zellen, so dass sie Npi nicht überschreitet. Danach wird die gleiche Sequenz für jeden Rahmen wiederholt, bis der gesamte Anruf abgeschlossen ist.
In der obigen Beschreibung fordert jedes B-TE den ATM Vermittlungsknoten auf, die Anzahl von Zellen, die in dem nächsten Rahmen übertragen werden sollen, zuzulassen. Mit dem Nachteil einer geringfügigen Verringerung der Abrechnungsgenauigkeit und der Ressourcenverwendungseffizienz kann das Netz die Anzahl von Zellen, die in dem nächsten Rahmen übertragen werden, in Übereinstimmung mit der Anzahl von Zellen, die in den vorangehenden Rahmen übertragen werden, zuweisen und dann jedes B- TE über das Ergebnis informieren. Mit anderen Worten, ohne die Notwendigkeit die Anzahl von Zellen an jede WIE anzufordern, kann die Übertragung von Zellen so gesteuert werden, dass verhindert wird, dass extensive Zellen in das Netz eintreten.
In jedem Fall kann durch eine Verarbeitung der Übertragung von Zellen von jedem Benutzer an das Netz bei jedem Rahmenintervall die oben erwähnte Zellenübertragungssteuerung zusammen mit einem Zufallsverteilungsprozess der Zellenübertragungszeit, der nachstehend noch beschrieben wird, ausgeführt werden. Mit der Anzahl von Zellen in jedem Rahmen können zusätzlich die Parameterdaten, die an dem Netz deklariert werden sollen, vereinfacht werden. Wenn ferner die Anzahl von Zellen, die von dem Netz zugelassen werden, kleiner als diejenige ist, die von jedem Terminalgerät angefordert wird, kann jedes Terminalgerät die Übertragung von Zellen verzögern oder sie abweisen. Somit kann gemäß der vorliegenden Erfindung die Übertragungsqualität im Vergleich mit derjenigen des verwandten Sachstandes verbessert werden. Diese Merkmale werden nachstehend mit näheren Einzelheiten beschrieben.
Fig. 7 ist eine schematische Darstellung, die ein Beispiel einer Zellenübertragungssequenz bei der Ubertragung mit einer konstanten Bitrate zeigt.
Wie in der Figur gezeigt, ist bei der Übertragung der konstanten Bitrate die Übertragungsrate konstant. Somit ist auch die Anzahl von Zellen Nc, die in jedem Rahmen übertragen werden, konstant. Jedoch stellt in diesem Zustand jeder Benutzer als eine Vorbedingung eine Übertragungsgeschwindigkeit nicht ein, die diejenige überschreitet, die gerade registriert ist. Zusätzlich können, wie nachstehend beschrieben wird, einige unehrliche Benutzer an das Netz Zellen übertragen, die registrierte Übertragungsgeschwindigkeiten übersteigen. Um dies zu verhindern, kann die Übertragung von Zellen wesentlich gesteuert werden, indem jeder Benutzer über die Anzahl von Zellen informiert wird, die in jedem Rahmen übertragen werden können (bei der Übertragung mit einer konstanten Bitrate ist es nicht immer erforderlich, jeden Benutzer zu veranlassen, das Netz aufzufordern, die Anzahl von in jedem Rahmen zu übertragenden Zellen zuzulassen).
In dem obigen Beispiel ist das Rahmenintervall auf 5,875 ms eingestellt, was 47 mal länger als das Basisrahmenintervall von 125 us in dem Schmalband-ISDN-Netz ist. Da somit das Rahmenintervall von SAR-PDU in Klasse A 47 Oktette ist, wenn eine Zelle bei einem Rahmenintervall von 5,875 ms übertragen wird, wird die Übertragungsgeschwindigkeit der Benutzerinformation 64 kbps. Somit kann die Kompatibilität mit dem Schmalband-ISDN-Netz erhalten werden und die gegenseitige Verbindung damit kann leicht erreicht werden. Jedoch ist das Rahmenintervall in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung nicht auf dasjenige beschränkt, welches in dem voranstehend erwähnten Beispiel beschrieben wird. Anstelle davon sei darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung auf andere Rahmenintervalle angewendet werden kann.
Wenn zusätzlich die Übertragungsgeschwindigkeit 64 kbps oder weniger ist, wird die Anzahl von Zellen, die in jedem Rahmen übertragen werden können, kleiner als 1 Zelle. Somit ist es möglich, dass der ATM Vermittlungsknoten jedes B-TE über die Anzahl von Zellen informiert, die in einer Vielzahl von Rahmen übertragen werden sollen, um so die Übertragung von Zellen zu steuern. Alternativ ist es für das Netz möglich dies so zu tun, dass eine mittlere Bitrate für eine lange Zeit die Übertragungsgeschwindigkeit, die gerade registriert wird, ohne Einstellen eines bestimmten Rahmenintervalls erfüllt.
Wenn ferner in dem oben erwähnten Beispiel die Anzahl von Zellen, die gerade angefordert werden, diejenige überschreitet, die übertragen werden können, kann die Anzahl von Zellen geteilt proportional zu der Übertragungsgeschwindigkeit, die registriert wird, wenn der Anruf eingestellt wurde, jedem B-TE zugewiesen werden. Jedoch ist es auch möglich, die Anzahl von Zellen proportional zu der Übertragungsgeschwindigkeit jedem B-TE zuzuweisen. Wenn, anders ausgedrückt, Uv1 10 Mbps ist bzw. Uv2 1 Mpbs ist, kann die Anzahl von Zellen in dem Verhältnis von 10 zu 1 geteilt werden. Zusätzlich kann die Anzahl von Zellen in Übereinstimmung mit einem Abrechnungssystem geteilt werden, welches später noch beschrieben wird. Mit anderen Worten, wenn die Einheitsstreckengebühren für 10 Mbps und für 1 Mbps ¥ 29 pro Minute bzw. ¥ 6 pro Minute sind, kann die Anzahl von Zellen in dem Verhältnis von 29 zu 6 geteilt werden. Ferner kann die Anzahl von Zellen in Übereinstimmung mit der Quadratwurzel der Übertragungsgeschwindigkeit geteilt werden. Ferner können verschiedene andere Methoden in Erwägung gezogen werden.
Wenn das B-TE den ATM Vermittlungsknoten auffordert, die Anzahl von Zellen, die die Übertragungsgeschwindigkeit überschreiten, die registriert wird, als der Anruf eingestellt wurde, zuzulassen, kann die Anzahl von zu übertragenden Zellen unabhängig von dem CBR Dienst, dem VBR Dienst oder dem MBR Dienst so gesteuert werden, dass die Übertragungsgeschwindigkeit eine Geschwindigkeit wird, die gleich oder kleiner wie die registrierte Geschwindigkeit ist. Somit kann das Netz verhindern, dass unehrliche Benutzer falsche Deklarationen ausführen.
Da danach jedes B-TE ATM Zellen in Übereinstimmung mit einem Befehl von dem ATM Vermittlungsknoten überträgt, treten überschüssige Zellen, die die Übertragungsgeschwindigkeit des Netzes übersteigen, nicht in das Netz ein. Wenn die ATM Vermittlungsstelle mit einem Zellenpuffer mit einer geeigneten Speicherkapazität versehen ist, kann das Netz ohne die Notwendigkeit der Zellenabweisung und derjenigen der Abfragefunktion, die in dem verwandten Sachstand benötigt wurde, arbeiten.
Wenn die Anzahl von Zellen, die von dem Breitband-Vermittlungsknoten nicht zugelassen werden, in das Netz eintritt oder wenn dies zu einer Zeitgabe, die dadurch aufgrund eines Ausfalls eines Terminalgeräts oder dergleichen nicht zugelassen wird, ausgeführt wird, ist es möglich, zu verhindern, dass übermäßige Zellen in das Netz eintreten, indem zusätzlich über die Schnittstelle einfache Hardware, beispielsweise ein Gatter, welches in Übereinstimmung mit eine Bitkarte, über die das Netz das Terminalgerät informiert hat, offen und geschlossen ist, bereitgestellt wird.
Andererseits steuert in den Klassen B bis D das Netz die Übertragung von Zellen von jedem B-TE. Somit kann jedes B-TE nicht immer die benötigte Information übertragen. In der Klasse B, bei der ATM Zellen in Echtzeit übertragen werden sollten, kann das B-TE in den nächsten Rahmen die ATM Zellen, die nicht übertragen werden sollen, nicht übertragen. Somit werden in dieser Klasse die Zellen, die nicht übertragen werden können, in dem B-TE gelöscht bzw. abgewiesen. Jedoch kann jedes B-TE bei der Bildkommunikation mit variabler Rate unter Verwendung des voranstehend erwähnten hierarchischen Bildcodesystems identifizieren, welche ATM Zellen höhere Vorränge aufweisen. Für den Fall, dass Uc zum Übertragen von ATM Zellen mit einem Vorrang deklariert wird, was beträchtlich die Qualität von Bildern beeinflusst, und Uv zum Übertragen von ATM Zellen mit geringem Vorrang deklariert wird, wenn die Übertragung von Zellen von dem Netz gesteuert wird, nämlich Npi kleiner als Nri ist, kann jedes B-TE ATM Zellen von denjenigen mit einem niedrigeren Vorrang abweisen. Somit kann die Verschlechterung der Bildqualität minimiert werden.
Andererseits wird in den Klassen B und C, bei denen eine Datenkommunikation behandelt wird, normalerweise die Echtzeiteigenschaft nicht benötigt. Somit können ATM Zellen, die nicht übertragen werden konnten, in den nächsten Rahmen übertragen werden. Dieser Betrieb ist äquivalent zu der Flusssteuerung, die oft in Computerkommunikationen verwendet worden ist.
Wie voranstehend beschrieben, ist der Unterschied zwischen der Übertragung CBR mit konstanter Bitrate und der Übertragung VBR mit variabler Bitrate, dass die Zellenübertragung der ersteren durch das Netz gesteuert wird, während diejenige der letzteren nicht von dem Netz gesteuert wird. Somit wird bei der Übertragung CBR mit konstanter Bitrate die Übertragung bei einer konstanten Geschwindigkeit immer sichergestellt. Durch Anwenden einer Zufallsverteilung von Zellenankunftszeiten, die später beschrieben wird, kann zusätzlich die Zeitperiode, bei der ATM Zellen in dem Netz bleiben, bemerkenswert verringert werden. Obwohl ATM Zellen in das Netz eintreten und sie dann gleichermaßen verarbeitet werden, ohne abgewiesen zu werden und ohne in der Priorität gesteuert zu werden, unabhängig von der Übertragung CBR mit konstanter Bitrate oder der Übertragung VBR mit variabler Bitrate, kann das Netz stabil und effektiv arbeiten. Somit werden die Prozesse der ATM Vermittlungsstelle und dergleichen vereinfacht.
Wenn im Gegensatz dazu Zellen bei der Übertragung mit konstanter Bitrate, die in dem Netz in einer anderen Weise im Vergleich mit derjenigen bei der Übertragung mit variabler Bitrate verarbeitet werden, mit einem hohen Vorrang übertragen werden, wird die Zellenübertragungsreihenfolge in dem MBR Dienst, der aus der Übertragung mit der konstanten Bitrate und der Übertragung mit der variablen Bitrate besteht, invertiert. Somit werden die Prozesse, die auf der Empfängerseite ausgeführt werden, kompliziert.
Da wie voranstehend beschrieben wurde, in den Klassen B bis D das Netz die Übertragung von Zellen steuert, treten übermäßige Zellen nicht in das Netz ein. Somit kann die Speicherkapazität des Puffers entsprechend verkleinert werden. Wenn andererseits die Ankunftsintervalle von ATM Zellen, die in das Netz oder die ATM Vermittlungsstelle eintreten, zufällig sind, nämlich dann, wenn der Burstgrad (eine Gruppe von ATM Zellen, die gleichzeitig erzeugt werden) gering ist, wird die Wahrscheinlichkeit einer Konzentration von ATM Zellen über der gleichen Ausgangsleitung (virtueller Pfad) niedrig. Somit kann die Pufferkapazität in der ATM Vermittlungsstelle weiter verringert werden. Zusätzlich wird die Netzverweil- (Verzögerungs-)Zeit von Zellen aufgrund der Pufferung auch verringert. Somit kann das Netz Zellen gleichermaßen unabhängig von den Zellentypen verarbeiten.
Mit dem Netzausgleichungsprozess für Zellen wird das CLP Bit nicht erforderlich. Jedoch wird zum Beispiel durch Anzeigen einer VBR Zelle mit diesem Bit die Zusammenarbeit zwischen dem B-ISDN Netz und dem N-ISDN Netz verbessert.
Fig. 8 zeigt Diagramme, die den Zusammenhang zwischen einer Zellenabweisungsrate und einer Pufferkapazität für einen Verkehr mit einer starken Zufallseigenschaft [Fig. 8 (a)] und für einen Verkehr mit einem starken Burstgrad [Fig. 8 (b)] bezüglich einer ATM Vermittlungsstelle des getrennten Puffertyps und einer ATM Vermittlungsstelle des gemeinsam verwendeten Puffertyps zeigen, die als Prototyp hergestellt wurden (Referenz: Endoh et al. "ATM Exchange Memory Switch with Shared Buffer", Journal, The Institute of Electronic, Information and Communication Engineers of Japan, B-1, Vol. J72-B-1, Nr. 11, Seiten 1062-1069, November 1989").
In Übereinstimmung mit dem Ergebnis des voranstehend erwähnten Experiments kann die gleiche Zellenabweisungsrate erzielt werden, selbst wenn die Pufferspeicherkapazität der Zufallsankunft auf 1/16- tel bis 1/18-tel von derjenigen in der Burstankunft verkleinert wird. Zusätzlich wird die Zellenverzögerungszeit bei der Zufallsankunft auf 1/16-tel bis 1/18-tel von derjenigen in der Burstankunft verkleinert. Da, wie in der Figur gezeigt, die Zellenabweisungsrate in Übereinstimmung mit der Speicherkapazität des Puffers exponentiell verkleinert wird, wenn der Puffer eine Kapazität aufweist, die geringfügig größer als diejenige ist, die benötigt wird (was viel kleiner als diejenige ist, die in dem verwandten Sachstand benötigt wird), kann die Zellenabweisungsrate so verkleinert werden, dass sie praktisch ignoriert werden kann.
Die Zellenabweisungsraten und die Verzögerungszeitperioden einer ATM Vermittlungsstelle mit einer Zellenübertragungs-Zeitgabe, die zufallsverteilt ist, wurden simuliert. Durch Verwenden von derartigen Ergebnissen wird die Möglichkeit des Netzausgleichungsprozesses nachstehend beschrieben.
Fig. 21 ist eine Tabelle, die Zellenabweisungsraten (obere Zeile) und 99,9% Verzögerungszeitperiode (untere Zeile) für mehrere Lastbedingungen für den Fall eines Zufallsverkehrs und eines Burstverkehrs mit einer durchschnittlichen Burstlänge von 10 in einer 64 · 64 Vermittlungsstelle (Pufferlänge: 2560) des geteilten Puffertyps zeigt.
Für den Fall der Burstverkehrseingabe wird die Zellenabweisungsrate ungefähr 10-2, was ein sehr schlechter Wert ist, selbst wenn die Last, die gerade angewendet wird, 85% ist. Zusätzlich wird die Verzögerungszeitperiode nahe zu der Pufferlänge. Um den vernünftigen Durchsatz zu erhalten, ist es somit offensichtlich, die Prioritätssteuerung zu verwenden. Für den Fall einer Zufallsverkehrseingabe, ist die Zellenabweisungsrate gleich oder kleiner als 10&supmin;¹&sup0;, sogar wenn die hohe Last von 95% angewendet wird. Zusätzlich ist die Verzögerungszeitperiode 68 Zellen oder weniger, nämlich 185 us (bei einer Übertragung von 155,52 Mbps). Es erscheint, dass derartige Charakteristiken praktisch die Betriebsvorgänge des Netzes nicht beeinträchtigen. Insbesondere bezüglich der Veränderung der Verzögerungszeitperiode ist es durch Verwenden eines Steuerfenstergebiets (äquivalent zu ungefähr 80 Zellen), das in UNI vorgesehen ist, was nachstehend noch beschrieben wird, und durch Bereitstellen einer Schaltung zum Kompensieren der Veränderung einer Verzögerungszeitperiode in einer späteren Stufe der Vermittlungsstelle möglich, Zellen in jedem Rahmen gewöhnlicher Weise aufzunehmen.
Somit kann der Netzausgleichungsprozess in dem Netz ohne die Notwendigkeiten einer Prioritätssteuerung, die die CBR Zellen und die VBR Zellen nicht unterscheiden muss, erreicht werden. Während die Rahmenintervalle über der UM benötigt werden, werden sie nicht immer in dem Netz benötigt. Somit ist es erforderlich, zu bestimmen, ob die Rahmenintervalle von den Standpunkten der Kompensation der Veränderung der Verzögerungszeitperioden, der Kompatibilität mit dem STM System und so weiter zu verwenden sind oder nicht.
Fig. 9 ist eine schematische Darstellung, die einen Zustand zeigt, bei dem Zellen einer ATM Vermittlungsstelle 24 bei zufälligen Intervallen unabhängig von dem CBR, dem VBR oder dem MBR Dienst über fünf Eingangsleitungen eingegeben und dann an drei Ausgangsleitungen ausgegeben werden.
Wie in der Figur gezeigt, werden ATM Zellen, die von dem B-TE in jedem Rahmen übertragen werden, sukzessive der ATM Vermittlungsstelle 24 bei zufälligen Zeitperioden eingegeben. Die ATM Zellen werden an jede Ausgangsleitung in der Eingangsreihenfolge ohne viel Konzentration ausgegeben. In diesem in Fig. 9 gezeigten Beispiel ist das Rahmenintervall 5,675 ms, was das gleiche wie dasjenige des voranstehend erwähnten Beispiels ist. Wenn jedoch die physikalische Geschwindigkeit der Teilnehmerleitungsschnittstelle 155,52 Mbps ist, kann ein Rahmen 2075 ATM Zellen aufnehmen. Diese Anzahl von Zellen ist die Größe der Population, die zum Zufallsverteilen der Ankunftsintervalle der ATM Zellen ausreichend ist. Das Rahmenintervall von 5,875 ms ist eine ausreichende Zeitperiode zum Ausführen einer Prozesssequenz wie einer Berechnung der Anzahl von Zellen, die von dem B-TE benötigt werden, einer Zuweisung der Anzahl von Zellen, die zugelassen sind, und einer Zufallsverteilung der Übertragungs- (Ankunfts-)Intervalle der ATM Zellen mit Hilfe einer Hardwarelogik (zum Beispiel werden numerische Werte von 1 bis 2075, die zufällig zugewiesen werden, in einem ROM gespeichert und dann werden diejenigen, die danach gelesen werden, an die Übertragungspositionen der Zellen in Rahmen eingestellt).
Die Berechnung und die Zuweisung der Anzahl von Zellen kann von einem DSP, der für jeden VP vorgesehen ist, in zufriedenstellender Weise verarbeitet werden.
Da die Ankunftsintervalle der ATM Zellen zufällig verteilt sind, in Abhängigkeit von den Attributen von Anrufen (zum Beispiel Klassen A und B), ist es erforderlich, einen Pufferspeicher auf der Empfängerseite bereitzustellen, um so die Veränderung von Zellenverzögerungs-Zeitperioden zu kompensieren, die aufgrund der Zufallsverteilung und der Verzögerung in dem Netz stattfindet. Der Betrag der maximalen Veränderung ist äquivalent zu ungefähr einer Zeitperiode eines Rahmens. Sogar in einer internationalen Kommunikation, bei der ein Anruf durch eine Vielzahl von Netzen geht, ist die maximale Veränderung höchstens so klein wie 20 ms.
Bezüglich der Veränderung der Zellenverzögerungs-Zeitperioden, wie voranstehend beschrieben wurde, kann eine Zelle immer in jedem Rahmen aufgenommen werden, indem das Steuerungsfenstergebiet (äquivalent zu ungefähr 80 Zellen), das über die UNI bereitgestellt wird, verwendet wird und die Schaltung zum Kompensieren der Veränderung der Anrufverzögerungs-Zeitperiode in der unteren Stufe der Vermittlungsstelle verwendet wird.
Die Ankunftsintervalle der ATM Zellen können in der folgenden Weise zufallsverteilt werden.
(1) Wenn die Teilnehmerleitungs-Schnittstelle nur von einem B-TE (in der nicht-Mehrfachpunkt- Verbindung) verwendet wird, wird eine bestimmte Übertragungszeitgabe einer Vielzahl von ATM Zellen in jedem Rahmen durch Verwendung des Puffers 13 und der Steuereinrichtung 14 in dem B-TE, das in Fig. 2 gezeigt ist, zufallsverteilt.
(2) Die Teilnehmerleitungs-Schnittstellenschaltung in dem Breitband-Vermittlungsknoten wird mit einem Pufferspeicher (in Fig. 3 nicht gezeigt) versehen. Wenn ATM Zellen von der Schnittstellenschaltung an die ATM Vermittlungsstelle ausgegeben werden, werden die Zellenintervalle in der Schaltung nicht in dem B-TE zufallsverteilt.
(3) Die Steuereinrichtung 22 in der in Fig. 3 gezeigten Teilnehmerleitungs-Schnittstellenschaltung 20 berechnet die Übertragungszeitgabe, bei der die Zellenintervalle zufallsverteilt werden. Das Ergebnis wird an jedes B-TE durch Verwenden eines SOH (Section Over-Head) berichtet, der an dem O & M (Übertragungs-Overhead for Maintenance) angeordnet ist, der sich in jeder Teilnehmerleitungs-Schnittstelle auf der in Fig. 10 gezeigten SDH (Synchronous Digital Hierarchy), die nun gerade von CCITT studiert wird, oder der in Fig. 11 gezeigten Zellenbasis befindet, berichtet. Jedes B-TE überträgt die Zellen bei der Zeitgabe, die gerade berichtet wird.
Bezüglich der CBR Zellen ist es erforderlich, weiter zu untersuchen, ob die Übertragungszeitgaben der Zellen in jedem Rahmen zufällig zu verteilen sind oder die Übertragungszeitgaben auf eine Einstellung des Anrufs hin konstant zuzuweisen sind, so dass die Zellen in gleichen Intervallen in jedem Rahmen angeordnet sind. Bei der ersteren Vorgehensweise kann der Erzeugungsmechanismus für die zufälligen Zeitgaben vereinfacht werden. Andererseits können in der letzteren Vorgehensweise die Veränderung der Zellenverzögerungs-Zeitperioden, die von Ende zu Ende stattfindet, verkleinert werden.
Fig. 10 zeigt einen Fall, bei dem die ATM Zellen mit SDH Rahmen übertragen werden, die gerade von CCITT untersucht werden. Wie in der Figur gezeigt, wird jeder SDH Rahmen in ein Abschnittsgebiet und ein Pfadgebiet aufgeteilt. Das Pfadgebiet besteht aus POH und einem Gebiet zum Übertragen von Benutzerinformation. Das Rahmenintervall beträgt 125 us. Der SOH und der POH in dem Abschnittsgebiet wird für eine OAM Funktion (wie eine Überwachung des Betriebsverhaltens und eine Alarmierung) über die NM (Netz zu Netz Schnittstelle) verwendet. Durch Verwenden dieses Gebiets zum Informieren eines Teilnehmerterminalgeräts über die Anzahl von Zellen, die übertragen werden können, kann die vorliegende Erfindung auf die ATM Zellenübertragung auf der SDH Basis angewendet werden. Mit den Zellenübertragungs-Zeitgaben, die auf der Terminalseite zufallsverteilt sind, anstelle von denjenigen, über die das Netz die Terminalseite informiert, kann in diesem Fall nicht nur die Zellenübertragungssteuerung von kurzen Rahmenintervallen von 125 us erreicht werden, sondern Zellenübertragungs-Zeitgaben mit einer Vielzahl von Rahmen können einfach bestimmt werden. Mit einer Vielzahl von SDH Rahmen können zusätzlich die Rahmenintervalle der Zellenübertragungssteuerung gemäß der vorliegenden Erfindung gebildet werden. Die SDH Rahmenintervalle, die die Rahmenintervalle konstruieren, sollten von den Standpunkten des Zellenübertragungs-Steuerverfahrens, einer effektiven Verwendung der Netzressourcen und so weiter bestimmt werden.
Fig. 11 zeigt ein Beispiel einer Ausführungsform des sogenannten Mehrfachpunkt- Verbindungsdienstes, bei dem eine Schnittstelle einer Zellenbasis-Teilnehmerleitung (oder eines privaten Systems) passiv mit einer Vielzahl von AUs (für den Fall der Teilnehmerleitungs-Schnittstelle weisen die AUs beide Funktionen von NT1 und NT2 auf) durch zum Beispiel optische Sternkoppler verbunden ist, um so die gleichen Übertragungsmedien gemeinsam zu verwenden, wobei jede AU mit einer Vielzahl von TEs verbunden sind.
Das Rahmenintervall dieser Ausführungsfrom beträgt 5,875 ms, was das gleiche wie dasjenige in dem oben erwähnten Beispiel ist. Das Rahmenintervall ist aus einem Steuerungsfenstergebiet zum Übertragen von SOH Zellen und einem Informationszellengebiet zum Übertragen von herkömmlichen ATM Zellen bezüglich sowohl einer Abwärtsstrecke (Zellen werden von dem Breitband- Vermittlungsknoten an die AU übertragen) als auch einer Aufwärtsstrecke (Zellen werden von der AU an den Breitband-Vermittlungsknoten übertragen) gebildet.
Für jede der Abwärtsstrecke und der Aufwärtsstrecke kann das Informationszellen- Übernagungsgebiet bis zu 2075 Zellen aufnehmen. Jedoch wird auf der Aufwärtsstreckenseite ein Schutz mit 8 Bits zwischen zwei aufeinanderfolgenden ATM Zellen bereitgestellt, um so zu verhindern, dass ATM Zellen aufgrund der Mehrfachpunkt-Verbindung miteinander kollidieren und um die Bitsynchronisation der ATM Zellen auf der Empfängerseite einzurichten. Zusätzlich wird auf der Seite der Abwärtsstrecke ein Steuerfenstergebiet bereitgestellt, welches bis zu 79 SOH Zellen (ein Teil davon wird zum Steuern der Übertragungsverzögerungs-Zeitperioden und zum Ausführen der 0 & M verwendet) aufweist. Auf der Seite der Aufwärtsstrecke werden andererseits ein Steuerfenstergebiet, welches 16 oder 32 SOH Zellen zum Anfordern der Anzahl von Zellen in Übereinstimmung mit der maximalen Anzahl von Mehrfachpunkten (die Anzahl von AUs), SOH Zellen zum Messen von Übertragungsverzögerungs-Zeitperioden (die die O & M Funktion aufweisen), ein Fenster zum Messen der Übertragungsverzögerungs-Zeitperioden (andere als SOH Zellen zum Messen der Übertragungsverzögerungs-Zeitperioden werden nicht übertragen), und so weiter bereitgestellt. Die Übertragungsverzögerungs-Zeitperiodemnessung wird verwendet, um Zweiweg- Übertragungs-Zeitperioden von ATM Zellen über den Übertragungspfad zu messen, die benötigt werden, um die Verzögerungs-Zeitperioden davon zu kompensieren. Abgesehen von einem Beispiel einer Konstruktion der Mehrfachpunkt-Verbindung, werden Einzelheiten der Zugriffssteuerung nachstehend nicht beschrieben, da diese Einzelheiten in der japanischen Patentanmeldung Nr. HEI 2-132188 offenbart sind.
In einer derartigen Konstruktion fordert jede AU den Breitband-Vennittlungsknoten auf, die Anzahl von zu übertragenden ATM Zellen NRi in dem nächsten Rahmen für jede einer Vielzahl von TEs, die damit verbunden sind, durch Verwenden der SOH Zellen zum Anfordern von bestimmten Zellen zuzulassen. Der Breitband-Vermittlungsknoten ermittelt die zuzulassende Anzahl von Zellen Npi für jedes TE in Übereinstimmung mit der oben erwähnten Prozedur. Zusätzlich führt der Breitband- Vermittlungsknoten eine Zufallsverteilung der Zellenübertragungszeitgaben über die gesamte Schnittstelle aus, um so zu verhindern, dass die Zellen miteinander kollidieren, und informiert dann jede AU und jedes TE über das Ergebnis in einem Bitkartenformat durch Verwenden der SOH Zellen zum Zuweisen von Zellen auf der Seite der Abwärtsstrecke. Auf der Seite der Aufwärtsstrecke ist ein Informationsfeld der SOH Zellen zum Anfordern der Anzahl von Zellen 84 Oktette, die die gleiche wie diejenige der herkömmlichen Zellen ist. Wenn jedoch 8 Bits zum Identifizieren jedes TE und 16 Bits zum Beschreiben der Anzahl von angeforderten Zellen zugewiesen werden, können die Anzahl von Zellen, die von 16 TEs oder mehr angefordert werden, mit einer SOH Zelle ausgedruckt werden. Wenn andererseits, wie in Fig. 12 gezeigt, Zellen von dem Breitband-Vermittlungsknoten in dem Bitkartenformat zugewiesen werden, wird eine Informationslänge von 8 · 2075 Bits insgesamt benötigt, wenn 8 Bits zum Identifizieren jedes TE zugewiesen werden. Sogar wenn ein CRC Code und dergleichen hinzugefügt werden, kann die obige Identifikation in zufriedenstellender Weise ausgeführt werden, wenn ungefähr 48 SOH Zellen verwendet werden. Wenn die Anzahl von AUs 16 ist, wird zusätzlich das Fenster zum Messen der Übertragungsverzögerungs-Zeitperioden auf der Seite der Aufwärtsstrecke 67,3 us, was den Übertragungspfad von bis zu 7 km Länge abdecken kann. Wenn andererseits die Anzahl von AUs 32 ist, wird das Fenster zum Messen der Übertragungsverzögerungs-Zeitperioden auf der Seite der Aufwärtsstrecke 22,8 us, was den Übertragungspfad von bis zu 2 km Länge abdecken kann. Die Länge des Übertragungspfads von 7 km ist die maximale Länge, die die Teilnehmerleitungs-Schnittstelle in dem Schmalband-ISDN-Netz oder dergleichen abdecken kann. Andererseits ist die Länge des Übertragungspfads von 2 km der maximale Übertragungspfad, der in einem lokalen Netz wie einer PBX benötigt wird.
Wie voranstehend beschrieben, wird die Anzahl von Zellen Npi, die von einem TE übertragen werden, von dem Netz in Übereinstimmung mit der davon ausgegebenen Aufforderung zugewiesen. Somit kann das Netz immer genau und schnell die Anzahl von Zellen, die von jedem TE übertragen werden, behandeln und dadurch genau Gebühren abrechnen oder die Verkehrsintensität messen, was nachstehend beschrieben wird.
In der oben erwähnten Beschreibung wird der virtuelle Pfad zwischen zwei Knoten verzweigt, die B-TEs abschließen. Wenn jedoch, wie in Fig. 20 gezeigt, eine Vielzahl von virtuellen Pfaden durch Tandem-Vermittlungsstellen zwischen B-TEs (von Ende zu Ende) angeordnet sind, kann der folgende Prozess ausgeführt werden.
In der Figur (die nur eine Richtung darstellt, in der Zellen von links nach rechts übertragen werden), arbeiten die ATM Vermittlungsknoten 51, 52, 55 und 56 als Stationen einer lokalen Vermittlungsstelle (LS) zum Abschließen von B-TEs, während ATM Vermittlungsknoten 53 und 54 als Stationen für eine Tandern-Vermittlungsstelle (TS) zum Abschließen und Weitergeben von virtuellen Pfaden von den ATM Vermittlungsknoten 51, 52, 55 und 56 arbeiten. Insbesondere arbeitet auch der ATM Vermittlungsknoten 53 als eine Station einer lokalen Tandern-Vennittlungsstelle (TLS) zum Abschließen von BE-TE. Die TS oder TLS Station wird als eine abschließende Station eines virtuellen Pfads installiert, der zwischen Fernbündelleitungsgebieten verzweigt ist, zum Beispiel zwischen Tokyo und Osaka. Somit unterscheiden sich die TS und TLS Stationen von einem Kreuzverbindungsknoten, der einen virtuellen Pfad nicht abschließt. Virtuelle Pfade VPI1 und VPI2 des ATM Vermittlungsknotens 51 nehmen virtuelle Kanäle VCI1 bis VCI3 bzw. virtuelle Kanäle VCI4 bis VCI5 auf. Ein virtueller Pfad VPI3 des ATM Vermittlungsknotens 52 nimmt virtuelle Kanäle VCI6 und VCI7 auf. Der ATM Vermittlungsknoten 53, der virtuelle Pfade abschließt und weitergibt, schreibt den VCI und den VPI in einem Zellenheader neu, um so VCI1 bis VIS, die in VPI1 aufgenommen sind, in jeweilige VCI11 bis VCI15 umzuwandeln und diese an einen VPI4 zu senden. Genauso werden VCI6 und VCI7, die in einem VPI3 aufgenommen sind, in jeweilige VCI16 und VCI17 umgewandelt und dann an den VPI4 übergeben. Zusätzlich nimmt der VPI4 VCI18 bis VCI20 auf, die von dem ATM Vermittlungsknoten 53 abgeschlossen werden. Andererseits schließt der ATM Vermittlungsknoten 54 den VPI4 ab, wandelt den VCI11 und VCI12 in jeweilige VCI2 1 und VCI22 um und übergibt diese an einen VPI6. Zusätzlich wandelt der ATM Vermittlungsknoten 54 den VCI18 in einen VCI25 um und gibt ihn an einen VPI7 weiter, um so jede Zelle an den ATM Vermittlungsknoten 55 zu übertragen. Ferner wandelt der ATM Vermittlungsknoten 54 den VCI13 in einen VCI26 um, und gibt ihn an einen VPI8 weiter. Zusätzlich wandelt der ATM Vermittlungsknoten 54 den VCI16 und den VCI17 in jeweilige VCI29 und VCI30 um und gibt diese an einen VPI10, um so jede Zelle an den ATM Vermittlungsknoten 56 zu übertragen.
Bei der voranstehend erwähnten Konstruktion weist der ATM Vermittlungsknoten 51 die Anzahl von Zellen für jeden Rahmen bezüglich des VCI1 und VCI2 (oder B-TE) in der voranstehend erwähnten Weise (Fig. 6 und 7) um, so dass sie diejenige, die auf dem Band des VPI5 übertragen werden kann, der in dem Vermittlungsknoten 51 registriert worden ist, nicht überschreitet. Genauso wird die Anzahl von Zellen für den VCI3 in Übereinstimmung mit dem Band des VPI8 durch jeden ATM Vermittlungsknoten, der diese aufnimmt, zugewiesen. Die Anzahl von Zellen für den VCI4 und VCI5 wird in Übereinstimmung mit dem Band des VPI6 durch jede ATM, die diese aufnimmt, zugeordnet. Nachdem die Anzahl von Zellen zugeordnet sind, werden die Übertragungszeitgaben für jede Teilnehmerleitungs-Schnittstelle, die jeden VCI aufnimmt, oder für jeden VPI zufallsverteilt.
Wenn die Anzahl von Zellen in Übereinstimmung mit dem voranstehend erwähnten Verfahren zugewiesen wird, sollte das Band des VPI4 das gleiche oder größer als die Summe der Bänder von VPI5 bis VPI10 sein. Genauso sollte das Band von VPI1 das gleiche oder größer als die Summe der Bänder von VPI5 und VPI8 sein. Ferner sollte das Band von VPI2 das gleiche oder größer als das Band von VPI10 sein. Bezüglich des VPI4, der eine große Anzahl von VPI5 aufnehmen kann und für eine weite Entfernung verzweigt wird, werden Zellen nicht immer in den vollen Bändern von VPI5 übertragen. Somit ist das Band von VPI4 schmaler gemacht als die Summe der Bänder von VPI5 bis VPI10. Mit anderen Worten, mit der statistischen Multiplexierung in der Ebene des virtuellen Pfads können die Ressourcen in dem Netz effektiver verwendet werden. Mehrere Verfahren zum Erreichen der statistischen Multiplexierung in der Ebene des virtuellen Pfads werden nachstehend beschrieben (es wird angenommen, dass nur das Band von VPI4, der für eine weite Entfernung verzweigt ist, schmal ist, um die Beschreibung zu vereinfachen).
Als ein erstes Verfahren ist die Anzahl von Zellen, die in dem VPI4 übertragen werden können, dem VCI1 bis VCI5, dem VCI bis VCI7 und VCI8 bis VCI20 zugewiesen worden. Zum Beispiel führt der Vermittlungsknoten 51 die statistische Multiplexierung zwischen dem VPI1 und VPI2 aus, so dass die Anzahl von Zellen, die für den VPI1 und VPI2 zugewiesen sind, nicht diejenige der Summe der VCI1 bis VCI5 übersteigt.
Als ein zweites Verfahren wird die Anzahl von in dem nächsten Rahmen zu übertragenden Zellen, die durch die VCI1 bis VCI7 und durch die VCI8 bis VCI20 angefordert werden, beispielsweise durch den Vermittlungsknoten 53 berechnet. Wenn die Anzahl von Zellen, die berechnet wurde, diejenige übersteigt, die in dem Band von VPI4 übertragen werden können, werden die Anzahl von Zellen, die übertragen werden können, proportional für den VPI5 zu VPI10 geteilt, wie unter Bezugnahme auf die Fig. 6 und 7 beschrieben wurde. Der Vermittlungsknoten 53 informiert die ATM Vermittlungsknoten 51 und 52 über die Ergebnisse. Somit weist jeder Vermittlungsknoten 51 und 52 die Anzahl von Zellen, die von B-TE angefordert wird, so zu, dass sie diejenigen, die von dem Vermittlungsknoten 53 empfangen werden, nicht übersteigt.
Als ein drittes Verfahren wird die Anzahl von Zellen, die aus zum Beispiel dem VPI4 übertragen werden, von dem Vermittlungsknoten 54 für jede der VPI5 zu VPI10 berechnet. Der Verwaltungsknoten 54 schätzt den Zustand der Verkehrsveränderung jedes VPI gemäß der berechneten Ergebnisse ab, weist die maximale Anzahl von Zellen, die für jeden VPI in der Größenordnung von Sekunden oder Minuten überragen werden können, zu und informiert die ATM Vermittlungsknoten 51, 52 und 53 über die Ergebnisse. Jeder der Vermittlungsknoten 51, 52 und 53 weist die Anzahl von Zellen, die von B-TE angefordert werden können, so zu, dass sie diejenigen, die gerade von dem Vermittlungsknoten 54 empfangen werden, nicht überschreitet.
Als ein viertes Verfahren wird die Anzahl von Zellen, die in das Netz eintreten können, durch die Vermittlungsknoten 51, 52 und 53, die Eingangsstellen des Netzes sind, oder von den Vermittlungsknoten 55 und 56, die Austrittsstellen des Netzes sind, berechnet. Jeder Vermittlungsknoten benachrichtigt einen Verwaltungsknoten (in Fig. 20 nicht gezeigt) über die berechneten Ergebnisse. Der Verwaltungsknoten schätzt den Zustand einer Verkehrsveränderung in der Größenordnung von mehreren 10 Minuten oder mehreren Minuten ab, weist die maximale Anzahl von Zellen, die von jedem VPI übertragen werden können, zu und benachrichtigt die ATM Vermittlungsknoten 51, 52 und 53 über die Ergebnisse. Jeder Vermittlungsknoten weist die Anzahl von Zellen, die von B-TE angefordert werden, so zu, dass sie diejenigen, die von dem Verwaltungsknoten empfangen werden, nicht übersteigt.
Da in dem ersten Verfahren ein geschlossener Prozess für jeden Vermittlungsknoten verfügbar ist, der eine B-TE abschließt, kann dieses Verfahren am einfachsten erreicht werden. Jedoch ist das erste Verfahren dem zweiten Verfahren bezüglich einer effektiven Verwendung der Ressourcen in dem Netz unterlegen. Da in dem zweiten Verfahren die statistische Multiplexierung für jeden Rahmen ausgeführt werden kann, kann der Verwendungswirkungsgrad der Ressourcen (VPI4) in dem Netz am besten verbessert werden. Jedoch sollte die Anzahl von Zellen, die übertragen werden können, für jeden Rahmen berechnet werden und die Benachrichtigung bezüglich der Ergebnisse sollte an andere Knoten gesendet werden. Somit sollte eine Sequenz von Prozessen und Benachrichtigungen ausgeführt und bei einer hohen Geschwindigkeit ausgegeben werden. Andererseits wird in den dritten und vierten Verfahren, obwohl die erforderliche Geschwindigkeit nicht höher als diejenige des zweiten Verfahrens ist, der Verwendungswirkungsgrad der Ressource in dem Netz verkleinert. Da insbesondere in dem vierten Verfahren der Verwaltungsknoten Zellen durch Berücksichtigen des gesamten Netzes zuweisen kann, ist dieses Verfahren effektiv, wenn die Konstruktion des Netzes kompliziert ist. Abgesehen von den obigen Verfahren können andere verschiedene Verfahren wie eine Kombination des ersten Verfahrens und des dritten Verfahrens oder des vierten Verfahrens in Erwägung gezogen werden. Wie voranstehend beschrieben wurde, sind jedoch andere Verfahren dem zweiten Verfahren zu einem gewissen Grad bezüglich der effektiven Verwendung der Ressourcen in dem Netz unterlegen.
Andererseits definiert CCITT, das sogar dann, wenn die Summe von virtuellen Kanälen plötzlich das Band eines virtuellen Pfads aufgrund einer statistischen Multiplexierung übersteigt, der virtuelle Pfad die Qualität der Dienste (QOS) für sämtliche virtuellen Kanäle erfüllen sollte. Jedoch ist das Verfahren zum Erzielen der obigen Anforderung ein Aspekt, der zukünftig untersucht werden sollte. Mit anderen Worten, nur Zellen mit einer niedrigen Priorität oder mit einer Verletzungsmarke, deren Übertragung das Netz nicht sicherstellt, werden statistisch zwischen virtuellen Pfaden multiplexiert. Somit wird die statistische Multiplexierung zwischen virtuellen Pfaden nicht positiv verwendet. Im Gegensatz dazu können gemäß der vorliegenden Erfindung sämtliche Zellen, die in das Netz eintreten, statistisch zwischen virtuellen Pfaden multiplexiert werden. Somit kann eine plötzliche Verkehrsveränderung absorbiert werden (ohne die Notwendigkeit einer Änderung der Registrierung der Bänder von virtuellen Pfaden) und dadurch können die Ressourcen in dem Netz effektiv verwendet werden.
Nun wird eine Ausführungsform eines Anrufverbindungsverfahrens zum Verkürzen einer Anrufverbindungszeit in einer Computerkommunikation mit einem Augenmerk auf die Klasse C beschrieben.
Fig. 13 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel von Verbindungen gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
B-TE 1a bis 1d sind mit ATM Vermittlungsknoten 2a und 2b über virtuelle Kanäle 33a bis 33d verbunden. Die virtuellen Kanäle weisen Bänder 31 über einen virtuellen Pfad 4ab, der zwischen den ATM Vermittlungsknoten 2a und 2b verzweigt ist, auf.
Um die Beschreibung zu vereinfachen, werden die virtuellen Kanäle und der virtuelle Pfad nur in einer Richtung in der Figur beschrieben. Tatsächlich werden jedoch die virtuellen Kanäle und der virtuelle Pfad auch in der umgekehrten Richtung verzweigt. Wegen des gleichen Grunds wird zusätzlich ein virtueller Pfad zum Steuern von Anrufen ebenfalls in der Figur weggelassen.
Fig. 14 ist eine schematische Darstellung, die ein Beispiel einer Anrufsteuersequenz in den voranstehend erwähnten Verbindungen zeigt.
Die Bezugszeichen 34a bis 34x bezeichnen Anrufsteuersignale zum Einstellen einer Datenstrecke. Die Bezugszeichen 35a bis 35c bezeichnen Informationsübertragungsprozesse, die zwischen zwei B-TEs durchgeführt werden.
Fig. 15 zeigt Beispiele von Verwaltungstabellen 36ab und 36ba, die die Beziehung zwischen einem Terminalgerät-Identifizierer TEIj von B-TE, einem Virtuellkanal-Identifizierer VCIk, Übertragungsgeschwindigkeiten Uc und Uv und so weiter darstellen, wenn eine Anrufnummer CRi gegenüber virtuellen Pfaden 4ab und 4ba, die von dem ATM Vermittlungsknoten 2a bis 2b und von 2b nach 2b verzweigt sind, als ein Schlüssel verwendet wird.
Wenn die Anrufeinstellungs-Aufforderungsnachricht 34a zum Einstellen eines Anrufs von dem B- TE 1a zu dem B-TE 1b an den ATM Vermittlungsknoten 2a übertragen wird, analysiert der Vermittlungsknoten die Anrufeinstellungs-Aufforderungsnachricht 34a, die die voranstehend erwähnten Attributdaten (den Typ des Dienstes (CBR, VBR oder MBR), eine Übertragungsgeschwindigkeit, eine Klasse und so weiter) umfasst und wählt dann den entsprechenden virtuellen Pfad 4ab. Zusätzlich führt der Vermittlungsknoten eine Referenz auf das verbleibende Band der Verwaltungstabelle 36ab, die in Fig. 15(a) gezeigt ist, bezüglich des virtuellen Pfads 4ab aus und überprüft, ob die angeforderte Übertragungsgeschwindigkeit erreicht werden kann oder. nicht. Wenn der Vermittlungsknoten bestimmt, dass die angeforderte Geschwindigkeit erhalten werden kann, weist er eine Anrufnummer CRi und einen Virtuelkanal-Identifizierer VCIj zu, registriert die Identifikation des CBR Dienstes und/oder des VBR Dienstes (für den Fall eines Anrufs, der den MBR Dienst anfordert, werden sowohl eine CBR als auch eine VBR für eine Anrufnummer registriert), die entsprechenden Übertragungsgeschwindigkeiten Uc und Uv, die Klasse und so weiter auf der Verwaltungstabelle 36ab und aktualisiert dann das verbleibende Band. Danach überträgt der ATM Vennittlungsknoten 2a die Anrufeinstellungsnachricht 34b an den ATM Vermittlungsknoten 2b. Dann überträgt der Vermittlungsknoten 2b die Anrufeinstellungs- Aufforderungsnachricht 34c an das B-TE 1b. Wenn der ATM Vermittlungsknoten 2b die Antwortnachricht 34d von dem B-TE 1b empfängt, wählt er den virtuellen Pfad 4ba, der von dem B-TE 1b an das B-TE 1a verzweigt ist, in Übereinstimmung mit den Attributdaten, die in der Antwortnachricht enthalten sind (gelegentlich kann das B-TE 1a deklarieren, ihn zu wählen). Danach führt der ATM Vermittlungsknoten 2b eine Referenz auf die Verwaltungstabelle 36ba aus und registriert erforderliche Daten wie VCIj durch Verwenden der gleichen Anrufnummer CRi.
Danach werden die Antwortnachrichten 34e und 34f nacheinander an das B-TE 1a übertragen. Somit wird die Datenstrecke zwischen dem B-TE 1a und dem B-TE 1b eingerichtet und dadurch findet ein für eine Kommunikation fertiger Zustand statt.
Nachdem die Datenstrecke eingerichtet ist, wird eine Informationsübertragung 35a von dem Benutzer ausgeführt. Nachdem die Information übertragen worden ist, überträgt das B-TE, bevor eine nächste Information übertragen wird, die Unterbrechungsnachricht 34g an den ATM Vermittlungsknoten 2a.
Wenn die Unterbrechungsnachricht 34g ein Anruf in der Klasse C ist, schreibt der ATM Vermittlungsknoten 2a auf die Verwaltungstabelle 36ab die Unterbrechungs-Startzeit in einer Anrufzustandsspalte mit der Anrufnummer und sendet die Unterbrechungsnachricht 34h an den ATM Vermittlungsknoten 2b. Zusätzlich schreibt der ATM Vermittlungsknoten 2a die Unterbrechungs-Startzeit auf die Verwaltungstabelle 36ba und sendet an das B-TE 1b die Benachrichtigungsnachricht 34i, um es darüber zu informieren, dass der Benutzer den Anruf unterbrochen hat und an das B-TE 1a die Unterbrechungs-Bestätigungsnachricht 34j.
Wenn das B-TE 1a die Wiederaufnahmenachricht 34k an den ATM Vermittlungsknoten 2a in einem derartigen Zustand sendet, dann löscht der ATM Vermittlungsknoten 2a die Unterbrechungs-Startzeit auf der Verwaltungstabelle 36ab in Übereinstimmung mit der Anrufnummer CR1. Zusätzlich löscht auch der ATM Vermittlungsknoten 2a die Unterbrechungs-Startzeit auf der Verwaltungstabelle 36ba mit Hilfe der Wiederaufnahmenachricht 341 und sendet an das B-TE 1b die Benachrichtigungsnachricht 34m, um es darüber zu informieren, dass der Benutzer den Anruf wiederaufgenommen hat, und an das B-TE 1a die Wiederaufnahme-Bestätigungsnachricht 34n. Somit wird der Informations-Übertragungsprozess 35 zwischen den Benutzern wiederaufgenommen. Danach werden die Unterbrechung und die Wiederaufnahme des Anrufs in der gleichen Prozedur wiederholt. Wenn der ATM Vermittlungsknoten 2a die Trennungsnachricht von einem B-TE empfängt, löscht er die Registrierungen bezüglich des Anrufs auf den Verwaltungstabellen 36ab und 36ba und aktualisiert dann das verbleibende Band davon. Wenn andererseits der ATM Vermittlungsknoten 2a eine neue Anrufeinstellungsnachricht 34o von einem anderen Terminalgerät B-TE 1c, nimmt er auf die Verwaltungstabellen Bezug. Wenn danach der ATM Vermittlungsknoten 2a bestimmt, dass das verbleibende Band unzureichend ist, löscht er Anrufe in der Klasse C, die unterbrochen worden sind, in der Reihenfolge von älteren aus den Verwaltungstabellen in der Sequenz, die mit den Bezugszeichen 34p bis 34x der Fig. 14 gezeigt sind. Somit ermittelt der ATM Vermittlungsknoten 2a das erforderliche Band und löst die gelöschten Anrufe aus den Tabellen.
Wenn andererseits ein B-TE, das einen Anruf unterbrochen hat, einen anderen Anruf von einem anderen B-TE empfängt, dann löscht der ATM Vermittlungsknoten die Registrierungen bezüglich des Anrufs auf den Verwaltungstabellen 36ab und 36ba und sendet die Auslösenachricht, die sich auf B-TE bezieht. Danach nimmt das erstere B-TE den Empfang eines neuen Anrufs an. Wenn ein B-TE, das einen Anruf unterbrochen hat, einen anderen Anruf an ein anderes B-TE sendet, dann löscht der ATM Vermittlungsknoten die Registrierungen bezüglich des Anrufs, der unterbrochen worden ist, aus den Verwaltungstabellen und löst den gelöschten Anruf. Danach leitet das erstere B-TE den Anruf ein. Wenn ein B-TE einen Anruf für eine lange Zeit unterbrochen hat und der Anruf aus den Verwaltungstabellen aufgrund der Verkehrsbedingung des Netzes gelöscht und gelöst worden ist, wird die Sequenz von Prozessen von der Ausgabe der Anrufeinstellungs-Aufforderungsnachricht wiederholt, wenn das B-TE einen Anruf nochmals wiederholt.
Die Fig. 16 und 17 zeigen eine Sequenz und Verwaltungstabellen für den Fall, dass eine Trennungsnachricht bzw. eine Lösungsnachricht anstelle der Unterbrechungsnachricht verwendet wird. In Fig. 16 werden, wie mit dem Bezugszeichen 40a bis 40x gezeigt, Trennungsnachrichten oder Lösungsnachrichten anstelle der Unterbrechungsnachrichten verwendet. Jedoch ist die in Fig. 16 gezeigte Sequenz grundlegend die gleiche wie diejenige der herkömmlichen Einleitungs- und Abschließungssequenz.
Ein Identifizierer TEIj des Terminalgeräts der Partei anstelle der Anrufnummer wird auf Verwaltungstabellen 37ab und 37ba, die m den Fig. 17(a) und (b) gezeigt sind, registriert.
Wenn das Netz eine wiederholte Anrufeinstellungs-Aufforderungsnachricht 40 m empfängt, durchsucht es die Verwaltungstabellen sowohl auf einer anrufenden Seite TEIi als auch einer angerufenen Seite TEIj. Wenn der registrierte Inhalt mit den deklarierten Attributdaten übereinstimmt, dann geht der Fluss des Netzes unmittelbar in einen Anrufeinstellungsprozess mit der angerufenen Seite ohne einen Bandermittelungsprozess für den Anrufüber.
Selbst wenn ein Terminalgerät eine Trennungsnachricht an das Netz sendet, löscht das Netz m dieser Ausführungsform die Registrierungsdaten des Anrufs nicht. Wenn ein anderes Terminalgerät einen Anruf einleitet und das verbleibende Band in dem Netz unzureichend wird, löscht das Netz Registrierungsdaten von Anrufen in der gleichen Bedingung, wie in der voranstehend erwähnten Ausführungsform beschrieben.
Nun wird das ISCP (ISDN Signalisierungssteuerteil) Signalsystem, bei dem die Anrufsteuerung und die Verbindungssteuerung von der Schicht 3 getrennt sind, nachstehend beschrieben.
Fig. 22 ist ein Sequenzschema, welches einen Prozess in jeder Phase durch eine Signalisierung einer Schicht 3 zeigt.

1. Anrufeinstellungsaufforderung

Das Netz führt eine einfache Anrufannahmesteuerung gegenüber einer Anrufeinstellungsaufforderung aus und stellt einen Anruf in Übereinstimmung mit der Anrufannahmesteuerung ein. Danach registriert das Netz die Benutzerverbindungsinformation auf einer Verbindungsinformations-Verwaltungstabelle. In der Anrufeinstellungsphase verzweigt das Netz den Anruf in Übereinstimmung mit der E. 164 Adresse. Zu dieser Zeit wird eine echte Kommunikationsressource (Band) nicht gehalten.

2. Verbindungseinstellungsaufforderung

Wenn ein Benutzer Information überträgt, fordert er oder sie das Netz auf, eine Ressource (Band) zuzuweisen. In den Klassen, bei denen Information in Echtzeit übertragen werden sollte, beispielsweise der Klasse A (Pseudoleitungs-Vermittlungsstelle) und der Klasse B (mit variabler Länge codiertes Bildsignal), wird die Zuweisung einer Ressource in der Anrufeinstellungsphase ausgeführt. Das Netz weist das Band in Übereinstimmung mit deklarierten Daten wie einer Spitzengeschwindigkeit zu und registriert die Bandinformation auf der Verbindungsinformations-Verwaltungstabelle.

3. Verbindungsunterbrechungsaufforderung

Wenn ein Benutzer oder ein Terminalgerät bestimmt, dass die Information gegenwärtig nicht übertragen wird, löst er oder (sie) oder es die Ressource, während der Anruf stattfindet und registriert den Anrufzustand auf der Verbindungsinformation-Verwaltungstabelle, um so effektiv die Kommunikationsressource zu betreiben. Die gelöste Ressource kann durch eine Bandzuweisungsaufforderung von einem anderen Anruf verwendet werden. Unabhängig von der Klasse zur Verwendung wird der voranstehend erwähnte Prozess zusätzlich für einen Anruf ausgeführt, der weitergegeben werden sollte.
Wenn die Anzahl von Anrufen, die übertragen werden sollen, diejenige überschreitet, die übergeben werden kann, dann löst das Netz die VC Verbindungen von Anrufen mit niedrigeren Prioritäten von denjenigen, die auf der VC Verwaltungstabelle unterbrochen worden sind, und löscht sie aus der Verwaltungstabelle. Danach behandelt das Netz den Anrufzustand eines Anrufs, der neu unterbrochen wird, als den Unterbrechungszustand und informiert dann den Vermittlungsknoten auf dem anderen Benutzer über die Unterbrechung. Andererseits benachrichtigt das Netz den Benutzer, der eine Unterbrechung des Anrufs angefordert hat, dass es die Unterbrechung angenommen hat, um so zur Annahme eines neuen Anrufs von dem Benutzer bereit zu werden. Wenn das Netz ein Band aufgrund einer Aufforderung von einem Benutzer anfordert, löst es einen VC, der unterbrochen worden ist (löscht ihn aus der Verwaltungstabelle) und bildet dann eine neue Verbindung für den neuen Anruf.

4. Verbindungswiederaufnahmeaufforderung

Wenn die Übertragung von Information aus dem Verbindungsunterbrechungszustand wiederaufgenommen wird, bezüglich des Benutzers oder des Terminals, tritt der Fluss in die Informationsübertragungsphase ein. Das Netz weist eine Kommunikationsressource in Übereinstimmung mit der Verbindungsinformations-Verwaltungstabelle und der Bandverwaltungsinfortnation zu. Wenn die Kommunikationsressource (Band) nicht erhalten werden kann, dann nimmt das Netz die Wiederaufnahme der Übertragung nicht an und führt den Bereitschafis- (Standby) Prozess oder den Lösungsprozess aus.

5. Lösungsaufforderung

Der Benutzer oder das Netz löst einen Anruf, wenn die Kommunikation beendet ist oder wenn ein bestimmter Anruf in dem Verbindungsunterbrechungszustand gelöst wird.
Um so effizient die Kommunikationsressourcen zu verwenden, wird in der vorliegenden Erfindung ein neues Band-Verwaltungsverfahren benötigt, welches ein Poolband abgesehen von einem Band bezüglich eines Anrufs zuweisen kann.
Bislang sind für die Anrufannahmesteuerung verschiedene Verfahren, beispielsweise ein Virtuellbandverfahren und ein Virtuell-Leitungsverfahren, bekannt gewesen. Zur Vereinfachung wird nur das Virtuellbandverfahren nachstehend beschrieben.
Ein Vermittlungsknoten weist eine Verbindungszustand-Verwaltungstabelle zum Verwalten des Verbindungszustand eines Anrufs für jeden VP, der dadurch abgeschlossen wird, und eine Bandverwaltungstabelle zum Verwalten des Bands für jede VP auf. Unabhängig von dem Anrufannahme- Steuerverfahren, wie in Fig. 23 gezeigt, weist die Verbindungsverwaltungstabelle eine Anrufidentifikationsnummer, beispielsweise eine globale Anrufnummer, eine eingestellte VCI Nummer, einen Anruftyp und einen Zeitstempel auf. Andererseits weist die Bandverwaltungstabelle eine Tabelle auf, die ein Verwendungsband für jeden VP und die Anzahl von eingestellten VCs und die Anzahl von Pool- VCs für jeden Anruftyp, wie in Fig. 24 gezeigt, und Virtuellbanddaten für jeden Anruftyp, der wie in Fig. 25 gezeigt, Off-Line eingestellt wird, speichert.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 26, 27 und 28 wird ein Algorithmus des Anrufannahmeverfahrens nachstehend beschrieben.
Bezüglich einer herkömmlichen Verbindungseinstellung wählt das Netz einen VP und bestimmt dann die Anzahl von eingestellten VCs, das Band zur Verwendung und das benötigte Band. Wenn die Bedingungen erfüllt sind, dann erlaubt das Netz die Verbindungseinstellung.
Bezüglich eines Bandpools hält das Netz ein virtuelles Band als ein Verwendungsband wie es ist und inkrementiert die Anzahl von Pool-VCs.
Wenn das Poolband wiederaufgenommen wird, dann bestimmt das Netz in Übereinstimmung mit der Anzahl von Pool-VCs für jeden Anruftyp, ob es zu lösen ist oder nicht.
Wenn die Verkehrsintensität in dem VP hoch wird und das Band zur Verwendung unzureichend wird, wird das Band des Pool-VC zugewiesen.
Wie voranstehend beschrieben wurde, werden Kommunikationsressourcen auf einer bestimmten Tabelle gepoolt, um so prompt eine Wiederaufnahmeaufforderung zu behandeln. Das Band, welches gerade für eine Wiederaufnahmeaufforderung von einem Benutzer gepoolt wird, wird in der nächsten Wiederaufnahmephase gehalten, um so prompt die Übertragung von Information wiederaufzunehmen.
Wenn jedoch die Verkehrsintensität in dem Netz hoch wird und das verbleibende Band in dem VP unzureichend wird, dann wird das Band, welches gerade gepoolt wird, verwendet, um so einen neuen Anruf anzunehmen. Selbst wenn das verbleibende Band unzureichend ist, gibt das Netz eine Alarmnachricht oder eine Trennungsnachricht an einen Benutzer aus und fordert ihn oder sie auf, den Anruf und das Band zu lösen, um so zu verhindern, dass das Band in ungeeigneter Weise gepoolt wird, wenn ein Anruf vorhanden ist, der noch für eine bestimmte Zeitperiode unterbrochen ist.
Sobald die obigen Prozesse ausgeführt sind, kann Information bezüglich einer Antwort, die äquivalent zu einer verbindungslosen ist (bei einer kostengünstigen Gebühr) übertragen werden. Zusätzlich steigt ein Anrufverlust in den Kommunikatxonsressourcen vom Standpunkt des Netzes her nicht an.
Um den Verwendungswirkungsgrad weiter zu verbessern, wenn der von der Beschränkung einschließlich des internen Speichers und dergleichen anstelle der Zeit bestimmte Wert seinen Schwellwert überschreitet, gibt das Netz eine Alarmnachricht oder eine Trennungsnachricht gegenüber einem Anruf, der neu angenommen (Verbindung) oder abgewiesen (Verbindung) wird, durch Verwendung eines LRU (in jüngster Vergangenheit verwendet) Algorithmus aus.
In der oben erwähnten Ausführungsform, bei der die Unterbrechungsnachricht verwendet wird, wenn ein Anruf auf Verwaltungstabellen registriert worden ist, kann die Übertragung von Information in einer sehr kurzen Zeit wie in der Größenordnung von mehreren ms oder mehreren 10 ms wiederaufgenommen werden. Somit kann jeder Benutzer eine Zwischencomputer-Kommunikation des Breitband-ISDN-Netzes mit einer hohen Antwort äquivalent zu einer verbindungslosen, nämlich ohne die Notwendigkeit einer Wartezeit, verwenden. Wenn in dem Breitband-ISDN-Netz ferner die Ressourcen in dem Netz unzureichend werden, da ein Band, welches für einen Anruf gehalten wird, der unterbrochen worden ist, nämlich eine Kommunikationsressource an einen anderen Benutzer gelöst werden kann, können die Ressourcen in dem Netz effizient verwendet werden. Zusätzlich ist es nicht erforderlich, einen Anruf abzurechnen, der unterbrochen worden ist. Nachdem ein Anruf unterbrochen worden ist, wird der Anruf ferner aus den Verwaltungstabellen gelöscht und von dem Netz gelöst, selbst wenn der Benutzer das Terminalgerät verlässt und der Anruf nicht getrennt oder gelöst wird, wenn eine vorgegebene Zeitperiode abläuft und die Verkehrsintensität hoch wird. Somit ist es nicht erforderlich, die Verwaltungstabellen mit einem zu großen Platz bereitzustellen. Mit anderen Worten, der Benutzer kann Dienste, die äquivalent zu einem verbindungslosen System sind, kostengünstig verwenden. Zusätzlich kann das Netz effizient die Ressourcen davon verwenden.
In der obigen Beschreibung hat das B-TE die Unterbrechungsnachricht oder Trennungsnachricht an das Netz übertragen. Jedoch ist es auch möglich, eine derartige Nachricht durch Erwägung jedes Benutzers zu ertragen. Wenn zusätzlich ein Zeitnehmer in dem B-TE zum Beispiel eine Minute zählt, nachdem Daten übertragen sind, kann das Netz zusätzlich die Unterbrechungsstartzeit in der Anrufzustandsspalte jeder Verwaltungstabelle schreiben, um so schnell die spätere Anrufwiederaufixahme zu behandeln. Als ein anderes Verfahren, indem das Abrechnungssystem zur Verwendung berücksichtigt wird, welches nachstehend beschrieben wird (sogar wenn eine Kommunikation innerhalb 1 Minute abgeschlossen ist, wird die Pfadhalteeinheitsgebühr für 1 Minute abgerechnet), wenn eine Information nicht übertragen worden ist, 1 Minute nachdem ein Anruf eingestellt wurde, kann das Netz die Unterbrechungsstartzeit in der Anrufzustandsspalte jeder Verwaltungstabelle schreiben, um so schnell die spätere Anrufwiederaufnahme zu behandeln. Wenn ferner der Zeitnehmer in dem Netz eine vorgegebene Zeitperiode gezählt hat, kann das Netz die Unterbrechungsstartzeit in der Anrufzustandsspalte jeder Verwaltungstabelle schreiben, um so schnell die spätere Anrufwiederaufnahme zu behandeln.
In der obigen Beschreibung schrieb das Netz die Unterbrechungsstartzeit auf jeder Verwaltungstabelle und löschte die Registrierungen von Anrufen aus jeder Tabelle in der Reihenfolge der älteren. Jedoch ist es möglich, eine Prioritätsreihenfolge in Übereinstimmung mit der Anzahl von Unterbrechungen/Wiederaufnahmen in der Vergangenheit bereitzustellen. Indem die effiziente Verwendung der Ressourcen in dem Netz berücksichtigt wird, ist es zusätzlich möglich, eine Prioritätsreihenfolge in Übereinstimmung mit den Übertragungsgeschwindigkeiten bereitzustellen oder Benutzeraufforderungen zu der Prioritätsreihenfolge zu beeinflussen.
Da ferner die Anzahl von Parametern für die voranstehend erwähnten Verwaltungstabellen relativ groß war, wird eine Tabellendurchsuchung viel Zeit benötigen. Durch Bereitstellen einer Vielzahl von Tabellen mit Schlüsseln von Anrufnummern, einer Prioritätsreihenfolge, Terminalgerät-Identifizierern und so weiter kann die Last eines Prozesses jedoch verringert werden und dadurch kann ein bestimmter Wiederaufnahmeprozess schneller ausgeführt werden.
Wenn in der obigen Beschreibung das verbleibende Band in dem virtuellen Pfad unzureichend wurde oder wenn versucht wurde, dass ein anderer Anruf an einem bestimmten B-TE abgeschlossen wird, wurde die Registrierung des Anrufs gelöscht. In Abhängigkeit von der Verkehrsbedingung in dem Netz ist es jedoch auch möglich, Anrufe zu löschen, die auf jeder Verwaltungstabelle registriert worden sind und die unterbrochen oder getrennt worden sind, wenn das Band eines anderen virtuellen Pfads unzureichend wird oder wenn ein neuer virtueller Pfad bereitgestellt wird.
In der obigen Beschreibung wird ein virtueller Pfad zwischen den ATM Vermittlungsknoten 2a und 2b vorgesehen. Wenn jedoch der virtuelle Pfad mit der Vielzahl von Knoten weitergegeben wird, können Anrufe mit den gleichen Prozeduren, die voranstehend beschrieben wurden, unterbrochen, wiederaufgenommen und gelöst werden, indem jeder Knoten mit den Verwaltungstabellen versehen wird.
In den obigen Beispielen wurde die vorliegende Erfindung auf Anrufe in der Klasse C angewendet. Jedoch ist es offensichtlich, dass die vorliegende Erfindung auf Anrufe in anderen Klassen angewendet werden kann, nämlich der Klasse A, der Klasse B und der Klasse D. Zusätzlich kann die vorliegende Erfindung auch auf die Breitband-ISDN-Netze, Nebenstellenanlagen (PBX) und dergleichen abgesehen von den Breitband-ISDN-Netzen angewendet werden.
Zusammengefasst ist der Aspekt der oben erwähnten Ausführungsform wie folgt. Kommunikationsressourcen werden an bestimmten Verwaltungstabellen registriert, so dass Anrufe, die unterbrochen oder getrennt worden sind, in Übereinstimmung mit den Aufforderungen schnell wiederaufgenommen oder erneut verbunden werden können. Registrierungen von Anrufen werden aus den Verwaltungstabellen in Übereinstimmung mit der Verkehrsbedingung oder Kommunikationsaufforderungen für andere Anrufe gelöscht, um so die Ressourcen zu lösen. Es werden viele Verfahren zum Erreichen eines derartigen Aspekts vorhanden sein. In dieser Ausführungsform wird das Verfahren zum Erreichen des Aspekts generisch als der sofortige Verbindungsdienst bezeichnet. Unter Bezugnahme auf die Fig. 18 und 19 wird nun ein Abrechnungssystem, welches ein wichtiger Faktor zum Bewirken von geeigneten Verwendungen von Ressourcen in dem Breitband-ISDN-Netz und zum stabilen und effizienten Betreiben des Netzes wichtig ist, beschrieben.
Fig. 18 zeigt eine Tabelle, die Gebühren über Übertragungsraten für eine Übertragung mit einer konstanten Bitrate und eine Übertragung mit einer variablen Bitrate darstellt.
Bei der Übertragung mit einer konstanten Bitrate kann dann, wenn die Anzahl von pro Minute bei einer Übertragungsgeschwindigkeit Uc übertragenen Anrufen mit (1) dargestellt wird, diese wie folgt ausgedrückt werden.
10&sup6; · Uc Mbps/(48 Oktette · 8 Bits) · 60 s.
Wenn die UC 64 Kbps, 1 Mbps, 10 Mbps und 100 Mbps ist, wird die Übertragungskapazität 104 Zellen/min. 1,56 · 10&sup5; Zellen/min. 1,56 · 10&sup6; Zellen/min bzw. 1,56 · 10&sup7; Zellen/min. Wenn die Zelleneinheitsgebühr (2) für eine Kommunikation über eine kurze Entfernung (die Kommunikationsgebühr hängt von dem Abstand der Kommunikation ab), nämlich die Übertragungsgebühr pro Zelle, zum Beispiel ¥ 4 · 10&supmin;&sup4; · UC-1/3 ist. Die Kommunikationszeit-Einheitsgebühr pro Minute (3) kann durch das Produkt der Anzahl von übertragenen Zellen und der Zelleneinheitsgebühr ausgedrückt werden. Mit anderen Worten, der Kommunikationszeit-Einheitspreis (3) pro Minute ist proportional zu Uc2/3. Somit wird die Kommunikationsgebühr durch die Einheitsgebühren mal der Kommunikationszeit erhalten.
Da andererseits bei der Übertragung mit konstanter Bitrate vom Standpunkt des Benutzers die Anzahl von übertragenen Zellen von dem Netz gesteuert wird, ist die Dienstqualität gering. Im Gegensatz dazu können vom Standpunkt des Netzes her die Kommunikationsressourcen effizient verwendet werden. Zusätzlich können mit einer Computerkommunikation extensive Anrufaufforderungen an dem Netz und ein Halten eines virtuellen Pfads über eine lange Zeit unterdrückt werden. Wenn die Zelleneinheitsgebühr (5) auf zum Beispiel 1/4-tel von derjenigen der Übertragung mit konstanter Bitrate eingestellt wird; die Pfadhaltezeit-Einheitsgebühr (6) auf zum Beispiel 1/10-tel von derjenigen der Kommunikationszeit- Einheitsgebühr (3) bei der Übertragung mit konstanter Bitrate eingestellt wird; und die Pfadhaltezeit- Einheitsgebühr für eine Minute für einen Anruf von weniger als 1 Minute abgerechnet wird, dann wird die Summe der Anzahl von übertragenen Zellen mal der Zelleneinheitsgebühr (5) und der Pfadhaltezeit mal der Pfadhaltezeit- Einheitsgebühr (6) die Kommunikationsgebühr, die abgerechnet werden soll.
Fig. 19 zeigt eine Tabelle, die praktische Kommunikationsgebühren für den CBR Dienst, die für die Klassen A und B anwendbar sind, den MBR Dienst, der für die Klassen B und D anwendbar ist (unter der Annahme, dass eine Gesamtübertragungsgeschwindigkeit = Uc + Uv und Uc = Uv), und den VBR Dienst, der für die Klassen C und D anwendbar ist, darstellt.
Wie in der Figur gezeigt, sind bei dem CBR Dienst die Kommunikationsgebühren bei 64 Kbps, 1 Mbps, 10 Mbps und 100 Mbps ¥ 10/min. ¥ 62/min. ¥ 290/min bzw. ¥ 1345/min. Selbst wenn die Übertragungsgeschwindigkeit um einen Faktor 10 erhöht wird, wird unter Bezugnahme auf die Figur die Kommunikationsgebühr um ungefähr einen Faktor 4,6 erhöht. Somit kann der Benutzer positiv die Kommunikationsdienste mit hoher Geschwindigkeit, mit denen das Breitband-ISDN-Netz versehen ist, verwenden. Zusätzlich kann das Netz bei dem voranstehend erwähnten Abrechnungssystem verhindern, dass der Benutzer eine unnötig hohe Übertragungsgeschwindigkeit deklariert.
Andererseits werden in dem MBR Dienst, bei dem sich die Verkehrsintensität aufgrund einer langen Haltezeit immer verändert, unter der Annahme, dass die mittlere Verwendungsrate bei der Übertragung mit einer variablen Bitrate mit η bezeichnet wird (die Anzahl von übertragenen Zellen = die maximale Anzahl von übertragenen Zellen x r)), bei irgendeiner Übertragungsgeschwindigkeit, wenn = 0,1, η = 0,5 und η = 1,0 ist, die Übertragungsgebühren um ungefähr 35%, 25% und 15% kostengünstiger als jeweils diejenigen in dem CBR Dienst. Somit wird der MBR Dienst den Benutzer auffordern, eine Kombination der Übertragung mit konstanter Bitrate und der Übertragung mit variabler Bitrate richtig zu deklarieren.
Andererseits sind in den Klassen 3 und 4, bei denen Computerdateien und dergleichen hauptsächlich übertragen werden, wenn die Dateikapazität mit F Mbytes bezeichnet wird, die Kommunikationsgeschwindigkeiten die mit den kostengünstigsten Gebühren bei F = 1 Mbytes, F = 10 Mbytes und F = 100 Mbytes deklariert werden sollen, 133 kbps, 1,3 Mbps bzw. 13 Mbps. Sämtliche Dateikapazitäten der Dateien benötigen zur Übertragung ungefähr 1 Minute.
Es ist möglich, die Dateiübertragungszeit auf die Größenordnung von mehreren Sekunden zu verkleinern, indem die Übertragungsgeschwindigkeit 10 mal höher als jede der obigen Dateien deklariert wird. Zu dieser Zeit sind die Erhöhungen der Kommunikationsgebühren nur höchstens 10 bis 30%. Wenn andererseits die Übertragungsgeschwindigkeit 10 · schneller als die obige deklariert wird (die Dateien können in der Größenordnung von 1 Sekunde oder weniger übertragen werden), werden die Kommunikationsgebühren um einen Faktor 4 oder höher erhöht. Somit wird das Kostenverhalten vom Standpunkt der Benutzer beträchtlich verkleinert. Mit anderen Worten, wenn der Benutzer eine Kommunikationszeit für ungefähr 1 Minute aushalten kann, kann er oder sie eine Datei am kostengünstigsten übertragen. Wenn andererseits der Benutzer eine Datei über eine Mensch-Maschine- Schnittstelle innerhalb von mehreren Sekunden übertragen möchte, werden die Kommunikationsgebühren nur um ungefähr 10 bis 30% erhöht werden Wenn jedoch eine Datei bei einer sehr hohen Geschwindigkeit oder einer sehr niedrigen Geschwindigkeit übertragen wird, werden die Kommunikationsgebühren ungünstig erhöht. Somit wird der Benutzer veranlasst, eine gemäßigte Übertragungsgeschwindigkeit zu deklarieren.
Während in Fig. 18, wie voranstehend beschrieben wurde, die Dateikapazität F durch 48 Oktette geteilt ist, die die Informationsfeldlänge von ATM Zellen ist, betrachtet CCITT nun, dass die Länge des SDU Gebiets in den Klassen C und D 44 Oktette ist. Somit wird vom Standpunkt der Übertragungskapazität der SDU kein Problem stattfinden.
Ferner wurden in der obigen Beschreibung die praktischen Berechnungsausdrücke derart beispielhaft dargestellt, dass die Zelleneinheitsgebühr bei der Übertragung mit konstanter Bitrate proportional zu Uc-1/3 war. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf derartige Berechnungsausdrücke beschränkt. Anstelle davon können Kombinationen von verschiedenen Koeffizienten betrachtet werden. Zusätzlich war in der obigen Beschreibung die Zelleneinheitsgebühr bei der Übertragung mit konstanter Bitrate die gleiche wie diejenige bei der Übertragung mit einer variablen Bitrate unabhängig von den Klassen und Diensttypen. Anstelle davon ist es möglich, die Zelleneinheitsgebühren durch die Klassen und die Dienst-Typen einzustellen. Mit anderen Worten, da die vorliegende Erfindung dadurch gekennzeichnet ist, dass der CBR Dienst, der VBR Dienst und der MBR Dienst an dem Benutzer bereitgestellt werden; der Benutzer eine Übertragungsgeschwindigkeit des gewünschten Dienstes deklariert, werden der Zelleneinheitspreis gemäß einer zwischen dem Benutzer und dem Netz bestimmten Übertragungsgeschwindigkeit, die Kommunikationszeit-Einheitsgebühr und die Pfadhaltezeit- Einheitsgebühr so definiert, dass der Benutzer eine geeignete Ressource in dem Netz verwenden kann; und die Gebühr in Übereinstimmung mit der Anzahl von Zellen, die tatsächlich übertragen werden, der Kommunikationszeit, der Pfadhaltezeit und dem Kommunikationsabstand wird dem Benutzer in Rechnung gestellt. Somit werden zahlreiche Berechnungsausdrücke in dem oben erwähnten Umfang erfüllt.
Wie voranstehend beschrieben wurde, treten gemäß der Breiband-Vermittlungsnetze der vorliegenden Erfindung mit einer Flusssteuerung, die in Zusammenarbeit von dem Netz und Terminalgeräten ausgeführt wird, überschüssige Zellen nicht in das Netz ein und dadurch wird verhindert, dass eine Zellenabweisung in dem Netz stattfindet.
Indem Ankunftszeiten von Zellen, die das Netz (oder eine ATM Vennittlungsstelle) betreten, zufallsverteilt werden, verschwindet zusätzlich der Burstgrad von Zellen und dadurch wird die Speicherkapazität des Puffers der ATM Vermittlungsstelle beträchtlich verkleinert. Zusätzlich kann die Veränderung einer Zellenverzögerung beträchtlich verringert werden.
Da grundlegend keine Zellenabweisung stattfindet, ist es zusätzlich immer nicht erforderlich, für jede Zelle eine Zellensequenznummer in einem Informationsfeld durch die ATM Adaptionsschicht im Gegensatz zu dem verwandten Sachstand zuzuweisen. Somit kann die Übertragungsgeschwindigkeit der Benutzerinformation erhöht werden, um so effektiv die Ressourcen in dem Netz zu verwenden.
Durch Bereitstellen eines Übertragungsdienstes mit einer Übertragung konstanter Bitrate, eines Übertragungsdienstes mit einer Übertragung variabler Bitrate zum effektiven Verwenden eines statistischen Multiplexierungseffekts, der von dem ATM charakterisiert wird, und eines Übertragungsdienstes, der eine Kombination der Dienste geeignet zum Übertragen von Bildern und dergleichen ist, muss der Benutzer nur eine Übertragungsgeschwindigkeit davon anstelle einer Kombination von komplizierten Attributparametern im Gegensatz zu dem verwandten Sachstand deklarieren. Somit ist es nicht erforderlich, das Netz zu veranlassen, unilateral Dienstteile einzuschränken, geht die Flexibilität, die der wichtigste Aspekt des Breitband-ISDN-Netzes ist, nicht verloren und das Netz kann weitläufig für verschiedene Benutzeranforderungen in der Zukunft verwendet werden.
Ferner schlägt die vorliegende Erfindung auch ein praktisches System zum Erzielen der Flusssteuerung und der Zufallsverteilung der Zellenankunft bezüglich eines Mehrfachpunkt- Verbindungsdienstes, der ein Gegenstand ist, der zukünftig von CCITT definiert werden soll, vor. Somit kann gemäß der vorliegenden Erfindung mit dem gleichen Kommunikationsmedium eine Kommunikation mit einem hohen Wirkungsgrad bereitgestellt werden.
Zusätzlich werden für Anrufe, die unterbrochen oder getrennt worden sind, die diesbezüglichen Kommunikationsressourcen auf Verwaltungstabellen registriert, um so schnell eine wiederholte Anrufeinstelkingsaufforderung zu behandeln. Gemäß der Verkehrsbedingung und anderer Anrufaufforderungen werden die Kommunikationsressourcen aus den Verwaltungstabellen gelöscht und gelöst. Somit können gemäß der vorliegenden Erfindung Dienste mit der gleichen Qualität wie verbindungslose Dienste bereitgestellt werden. Abgesehen von Zwischen-LAN-Verbindungen in der Klasse D, die von großen Unternehmen am häufigsten verwendet werden, stellt die vorliegende Erfindung beträchtliche Vorteile für Kommunikationen unter Verwendung von Personalcomputern und dergleichen bereit. Somit können die Kommunikationsressourcen in dem Netz effizient verwendet werden.
Da ferner die vorliegende Erfindung praktische Berechnungsverfahren für Zelleneinheitsgebühren für Übertragungsgeschwindigkeiten, Kommunikationszeiteinheitsgebühren, Pfadhaltezeit-Einheitsgebühren gemäß der Dienstsysteme bereitstellt, fordert sie die Benutzer dazu auf, richtige Kommunikationsressourcen in dem Netz zu verwenden, während verhindert wird, dass andere Benutzer durch eine falsche Deklaration ungünstig beeinflusst werden. Zusätzlich kann das Netz gemäß der vorliegenden Erfindung effizient betrieben werden.
Ferner wird gemäß der vorliegenden Erfindung weder eine Abfragefunktion noch eine Prioritätssteuerung in dem Netz benötigt, im Gegensatz zu dem verwandten Sachstand. Somit wird die Anrufannahmesteuerung vereinfacht. Ferner können Vermittlungsknoten oder Kreuz-Verbindungsknoten, die die Breitband-Netze oder Breitband-Industrieinformationskommunikationsnetze bilden, schnell entwickelt werden.

Claims

1. Breitband-Kommunikationsnetz mit einer Vielzahl von Breitband-Kommunikationsnoten (2a, 2b) und einer Vielzahl von Breitband-Zwischenknoten-Übertragungsleitungen (4) zum Verbinden der Vielzahl von Breitband- und Kommunikationsknoten (2a, 2b), wobei Information durch Zellen fester Länge übertragen wird, wobei jede von diesen ein Header-Feld und ein Informations-Feld umfasst, wobei jeder der Breitband-Kommunikationsknoten (2a, 2b) umfasst:

eine Vielzahl von Breitband-Eingangs- und Ausgangs-Ports zum Übertragen und Empfangen der Zellen an andere und von anderen Breitband-Kommunikationsknoten unter Verwendung der Breitband- Zwischenknoten-Übernagungsleitungen;

eine Vielzahl von Benutzerschnittstellen (20), um zu ermöglichen, dass Zellen zwischen Endbenutzer-Terminals übertragen und empfangen werden; und

eine Vermittlungseinrichtung (24) zum Vermitteln der Zellen in Übereinstimmung mit dem Header-Feld jeder Zelle;

dadurch gekennzeichnet, dass das Breitband-Kommunikationsnetz eine Einrichtung (1, 14) an Endbenutzer-Terminals umfasst, um Information, die aus einer Vielzahl der Zellen gebildet ist, zu übertragen, indem selektiv jeweils ein Übertragungsdienst mit einer konstanten Bitrate, ein Übertragungsdienst mit einer variablen Bitrate und ein Übertragungsdienst mit einer gemischten Bitrate, der einen Teil mit einer konstanten Bitrate und einen Teil mit einer variablen Bitrate umfasst, gewählt wird, wobei eine derartige Auswahl auf Attributdaten basiert, die von Endbenutzer-Terminals deklariert werden, wenn ein Anruf eingestellt wird.

2. Breitband-Kommunikationsnetz nach Anspruch 1, ferner dadurch gekennzeichnet, dass das Breitband-Kommunikationsnetz ferner eine Einrichtung zum Ausführen einer Flusssteuerung derart umfasst, dass Endbenutzer-Terminals gewünschte tatsächliche Übertragungsgeschwindigkeiten von an das Netz durch die Benutzerschnittstellen und die Breitband-Kommunikarionsknoten zu übertragender Information anfordern, wobei eine Flusssteuerung von dem Netz ansprechend auf die Endbenutzer- Terminals, die zulässige tatsächliche Übertragungsgeschwindigkeiten in Übereinstimmung mit den gewünschten tatsächlichen Übertragungsgeschwindigkeiten enthalten, periodisch ausgeführt wird.

3. Breitband-Kommunikationsnetz nach Anspruch 2, ferner dadurch gekennzeichnet, dass die Flusssteuerung für den Übertragungsdienst mit variabler Bitrate oder für eine variable Bitrate des Übertragungsdienst mit gemischter Bitrate ausgeführt wird.

4. Breitband-Kommunikationsnetz nach Anspruch 2, ferner dadurch gekennzeichnet, dass die Flusssteuerung angeordnet ist, um die Anzahl von Zellen, die pro Einheitszeit durch wenigstens einen virtuellen Pfad übertragen werden können, der zwischen abschließenden Breitband-Kommunikationsknoten von einer Vielzahl der Breitband-Kommunikationsknoten verzweigt ist, zu übertragen.

5. Breitband Kommunikationsnetz nach Anspruch 2, ferner dadurch gekennzeichnet, dass die gewünschte tatsächliche Übertragungsgeschwindigkeit oder die zulässige tatsächliche Übertragungsgeschwindigkeit, die in der Flusssteuerung definiert wird, von der Anzahl von Zellen definiert wird, die in einer Einheitszeit übertragen werden.

6. Breitband-Kommunikationsnetz nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, ferner dadurch gekennzeichnet, dass Zellen auf einem gleichen virtuellen Kanal oder einem virtuellen Pfad auf das Breitband-Kommunikationsnetz mit zufälligen Übertragungszeitgaben oder mit zufälligen Zellenübertragungsintervallen übertragen werden.

7. Breitband-Kommunikationsnetz nach Anspruch 2, ferner dadurch gekennzeichnet, dass die Flusssteuerung auf einer Zellen-gestützten Teilnehmerschnittstelle oder auf einer Zellen-gestützten hausinternen Schnittstelle ausgeführt wird, die einen gemeinsam verwendeten Mehrfachpunkt- Mehrfachbenutzer-Verbindungsdienst bereitstellt.

8. Breitband-Kommunikationsnetz nach Anspruch 1, ferner dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenknoten-Übertragungsleitungen (4) wenigstens einen virtuellen Pfad umfassen, der eine erste Bandbreite, die zum Multiplexieren wenigstens einer Bandbreite, die für den Übertragungsdienst mit konstanter Bitrate erforderlich ist, und wenigstens einer Bandbreite, die für den Teil mit der konstanten Bitrate in dem Übertragungsdienst mit der gemischten Bitrate erforderlich ist, reserviert ist; und/oder

eine zweite Bandbreite, die zum statistischen Multiplexieren einer Bandbreite, die für den Übertragungsdienst mit variabler Bitrate erforderlich ist, und einer Bandbreite, die für den Teil mit der variablen Bitrate des Übertragungsdienstes mit einer gemischten Bitrate erforderlich ist, reserviert ist, aufweist.

9. Breitband-Kommunikationsdienst nach Anspruch 1, ferner dadurch gekennzeichnet, dass Zellen entweder des Übertragungsdienstes mit der konstanten Bitrate oder des Übertragungsdienstes mit der variablen Bitrate oder des Übertragungsdienstes mit der gemischten Bitrate von dem Netz mit gleicher Priorität verarbeitet werden.

10. Breitband-Kommunikationsnetz nach Anspruch 6, ferner dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungszeitgaben oder die Zellenübertragungsintervalle von dem Breitband-Kommunikationsnetz zufällig gemacht werden.

11. Breitband-Kommunikationsnetz nach Anspruch 6, ferner dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungszeitgaben oder die Zellenübertragungsintervalle durch eine Zellen-gestützte Teilnehmerschnittstelle oder durch eine Zellen-gestützte hausinterne Schnittstelle, die einen gemeinsam verwendeten Mehrfachpunkt-Mehrfachbenutzer-Verbindungsdienst bereitstellt, bestimmt werden.