DE2603262A1

DE2603262A1 - Einrichtung zur vermittlung von daten

Info

Publication number: DE2603262A1
Application number: DE19762603262
Authority: DE
Inventors: Christian Jakob Jenny; Karl Albert Dr Ing Kuemmerle
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1975-05-05
Filing date: 1976-01-29
Publication date: 1976-11-11
Also published as: IT1064194B; US4032899A; GB1532486A; JPS5617864B2; JPS51146102A; DE2603262C3; FR2310594A1; DE2603262B2; CH584488A5; FR2310594B1; CA1055162A

Description

ZO. JAN. 1976

INTERNATIONAL BUSINESS MACHINES CORPORATION

Armonk, N.Y. (USA)

EINRICHTUNG ZUR VER]SiITTLUNG VON DATEN

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Vermittlung von Daten .entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie ein Verfahren zum Betrieb dieser Einrichtung.

In einem Datenübertragungsnetzwerk, an das eine Vielzahl von Endgeräten angeschlossen ist, werden Vermittlungsknoten benötigt, welche die Daten, die auf einer Mehrzahl angeschlossener Leitungen eintreffen, selektiv zu anderen angeschlossenen Leitungen weitergeben. Bei den Leitungen kann es sich um Einzelleitungen handeln oder um Fernleitungen, die im Multiplexbetrieb für mehrere Verbindungen gemeinsam benutzt werden.

Daten können durch ein Netzwerk in Durchschaltvermittlung übertragen werden, d.h. über eine aufgebaute durchgehende Verbindung, oder in Speichervermittlung, d.h. blockweise von Knoten zu Knoten mit jeweiliger Zwischen-

SZ 9-75-002 ·*■':""- - 1 -

609846/0613

speicherung des Datenblock.es, wobei unter Umständen ein integriertes, d.h. beide Vermittlungsarten erlaubendes Netzwerk angestrebt wird .

Zur blockweisen Vermittlung von Daten sind schon verschiedene Systeme bekannt geworden, die mit Datenverarbeitungseinrichtungen (Prozessoren) arbeiten. Die bekannten Vermittlungseinrichtungen haben entweder eine gemeinsame Speichereinrichtung sowie eine gemeinsame Verarbeitungseinrichtung, welche für alle angeschlossenen Leitungen benutzt werden, oder sie weisen eine Mehrzahl von Prozessoren auf, die mit einer oder mehreren, allen Prozessoren gemeinsamen Speichereinheiten zusammenarbeiten.

Im ersteren EaIl müssen alle Einrichtungen von vorneherein für die gesamte zu erwartende Verkehrsbelastung ausgelegt werden, was einem schrittweisen Ausbau, der oft erwünscht ist, entgegensteht. Ausserdem wird eine sehr leistungsfähige Verarbeitungseinheit benötigt, die sowohl die Steuerung der ganzen Vermittlungseinrichtung durchführt als auch an allen einzelnen Vermittlungsvorgängen beteiligt ist.

Bei den bekannt gewordenen.Lösungen der zweiten Art ist zwar die modu\are Struktur für einen schrittweisen Ausbau von Vorteil. Jedoch sind zahlreiche zusätzliche Datenübertragungen notwendig, einerseits zur gegenseitigen Informierung der Verarbeitungseinheiten untereinander, wenn diese für alle angeschlossenen Leitungen zur Verfügung stehen und zur Vermittlung jeweils frei zugeteilt werden können, oder aber, weil wegen der separaten gemeinsamen Speicher alle Verarbeitungseinheiten über die

SZ 9-75-002 - 2 -

gesamte Speicherzuteilung informiert sein müssen und.auch gegenseitig bei der Speicherbenutzung konkurrieren. Diese zusätzlichen Datenübertragungen und das Erfordernis der Information über alle Speicherzuteilungen für sämtliche Verarbeitungseinheiten verhindern es, dass beliebig viele dieser Einheiten in einem System kombiniert werden können. Werden mehr und mehr Verarbeitungseinheiten in einer Vermittlungseinrichtung vereint, so tritt schliesslich eine Sättigung auf,d.h. es wird eine maximale Vermittlungs-Leistung erreicht, die trotz Hinzufügen weiterer Verarbeitungseinheiten nicht mehr erhöht werden kann. Dies verhindert, dass mit Multiprozessorsystemen, bei denen gemeinsame, von den Prozessoren getrennte Speicher vorhanden sind, oder bei denen eine beliebige Zuteilung der Prozessoren zu einzelnen Vermittlungsoperationen erfolgt, die in zukünftigen System erforderliche sehr hohe Datendurchflusskapazität erreicht werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vermittlungseinrichtung anzugeben, bei der mit einer Mehrzahl von Vermittlungsprozessoreinheiten trotz der Modularität ein sehr hoher Datenfluss erreicht werden kann. Es soll in dieser Einrichtung durch Hinzufügung von zusätzlichen Vermittlungsprozessoreinheiten eine erhöhte Vermittlungskapazität erreicht werden können, ohne dass eine Sättigung eintritt. Eine weitere Eigenschaft dieser Vermittlungseinrichtung soll die Möglichkeit der gegenseitigen Uebernahme von Funktionen bei Ausfall einer der Vermittlungsprozessoreinheiten sein, ohne daas das der Erfindung zugrunde liegende Konzept aufgegeben werden muss.

SZ 9-75-002 - 3 -

«09846/0613

X,ösung d.er Aufgabe,... ist eine Einrichtung zur Vermittlung von Daten zwischen je zwei von einer Vielzahl von Anschlüssen, mit mehreren gleich aufgebauten Vermittlungsprozessormoduln, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Vermittlungsprozessormodul Speicher- und Uebertragungseinrichtungen aufweist zur Speicherung von an je einem Anschluss empfangenen Datenblöcken bis zu deren WiederausSendung über je einen anderen Anschluss, ferner Tabellen für vorbestimmte Zuordnungen zwischen Prozessormoduln und Anschlüssen und für Leitweginformation, sowie Einrichtungen zur Warteschlangenpufferung von Angaben über alle Datenblöcke, die in beliebigen Verraittlungsprozessormoduln enthalten sind und über Anschlüsse wieder ausgesendet werden müssen, denen da.» betreffende Vermittlungsmodul bezüglich der Ausgabeüberwachung exklusiv zugeordnet ist, und dass Vorrichtungen vorgesehen sind zur Datenblockübermitt-

lung zwischen allen Anschlüssen und jedem Vermittlungsprozessormodul; Dazu wird neben einigen Ausgestaltungen angegeben

ein~_ Verfahren zum Betrieb dieser Vermittlungseinrichtung, das dadurch gekennzeichnet ist, dass zur Uebermittlung je eines Datenblocks

- der Datenblock in einem zugewiesenen Speicherabschnitt eines der Vermittlungsprozessormoduln zusammengestellt und zwischengespeichert wird",

- eine Absendeanforderung an dasjenige Vermittlungsprozessormodul übergeben wird, welches dem Anschluss exklusiv zugeordnet ist, zu dem der Datenblock übermittelt werden soll;

- von dem letztgenannten Vermittlungsprozessormodul eine Bereitschaftsanzeige an das erstgenannte Vermittlungsprozessormodul übergeben wird, wenn der betreffende Anschluss zur Uebernahme des Datenblocks bereit ist;

- der Datenblock aus dem zugewiesenen Speicherabschnitt des erstgenannten Vermittlungsprozessormoduls entnommen und zum betreffenden Anschluss Übermittel wird.

SZ 9-75-002 - 4 -

Die vorgeschlagene Lösung erlaubt die Verwendung relativ einfacher Prozessoren für Vermittlungsfunktionen, sowie die Verwendung einer grossen Anzahl paralleler Prozessormoduln zur Erhöhung der Leistung ohne Erreichen einer Sättigung. Die Funktionen des Aufbaus durchgeschalteter oder virtueller Verbindungen sowie Sonderfunktionen (Umstrukturierung bei Modulausfall, etc.) können von der blossen Vermittlungsfunktion getrennt und in einer speziellen Einheit ausgeführt werden, die dann für reine Datenvermittlungsvorgänge nicht unterbrochen werden muss. Die Lösung erlaubt auch eine Integration von Durchschaltvermittlung und Speichervermittlung im gleichen Vermittlungsknoten, sowie, bei Verwendung besonderer Leitungsanschlusseinheiten, eine direkte Durchschaltvermittlung von Daten zwischen diesen Einheiten ohne Benutzung der für die Speichervermittlung vorgesehenen Vermittlungsprozessormoduln.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand von Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein allgemeines Blockdiagramm der als Ausführungsbeispiel beschriebenen Vermittlungseinrichtung;

Fig. 2 einen Ausschnitt der Vermittlungseinrichtung nach Fig. 1 mit den Datenflüssen für Durchschaltvermittlung und für Speichervermittlung;

SZ 9-75-002 - 5 -

Fig. 3a verschiedene Möglichkeiten der Zusammenarbeit zwischen ... 3c Prozessormoduln und Leitungsanschlussmoduln zur Speichervermittlung von Datenblöcken;

Fig. 4 einige Einzelheiten einer Leitungsanschlussschaltung der beschriebenen Vermittlungseinrichtung;

Fig. 5 Einzelheiten eines Prozessormoduls der beschriebenen Vermittlungseinrichtung;

Fig. 6 ein Diagramm zur Veranschaulichung der relativen Leistungsreduktion bei Erhöhung der Anzahl kombinierter Prozessormoduln in einem System der beschriebenen Art.

SZ 9-75-002 - 6 -

609846/0S13

Allgemeines

Im hier zu beschreibenden Vermittlungsknoten werden die Funktionen des Verbindungsaufbaus und der allgemeinen Steuerung von einer besonderen Steuereinheit mit, einem eigenen Prozessor durchgeführt, während die reinen Vermittlungsfunktionen von getrennten Einheiten durchgeführt werden.

Die den Uebertragungsleitungen bzw. Uebertragungskanälen zugeordneten Anschlüsse sind gruppenweise in Leitungsanschlussmoduln zusammengefasst. Die Vorgänge bei der Speichervermittlung der Datenblöcke in der Datenphase sind in zwei Unterfunktionen zerlegt, nämlich die Annahme, Zusammenstellung und Speicherung der Datenblöcke einerseits sowie die Ueberwachung ihrer Wiederabsendung andererseits. Hierfür sind besondere Prozessormoduln mit ausreichender Speicherkapazität vorgesehen, die jeweils paarweise je eine der beiden Unterfunktionen einer Datenblockübermittlung übernehmen. Durch eine vorbestimmte Zuweisung der Leitungsanschlussmoduln zu den Prozessormoduln wird erreicht, dass eine geringere Belastung durch Speicherung und Austausch von Verwaltungsdaten entsteht.

Pufferspeicheranforderungen für die Uebermittlung je eines Datenblocks werden direkt von den Leitungsanschlussmoduln an die Prozessormoduln ausgegeben ohne Benutzung einer zentralen Verteilungs-und Zuordnungseinheit. Jedes Pfozessormodul ist selbst zuständig für die Verwaltung und Zuteilung seiner Speichermittel.

SZ 9-75-002 - 7 -

•6 09R46/0B13

Der grosse Fluss des speichervermittelten Verkehrs wird in viele kleinere Flüsse aufgeteilt. Viele gleiche Aufgaben können dann gleichzeitig durch viele gleiche Programme und Funktionseinheiten ausgeführt werden. Die Aufgaben, welche für die Datenblockvermittlung (abgesehen vom Aufbau einer virtuellen Verbindung) ausgeführt werden müssen, sind kurz, einfach und unabhängig voneinander und erfordern deshalb keine komplexen Prozessoren. Es'wird kein Betriebssystem benötigt, sondern nur einige Ausführungsroutinen.

Ein wichtiger Gesichtspunkt der vorgeschlagenen Lösung ist, dass die Autonomie jedes Prozessormoduls bewusst eingeschränkt wird. Zwar ist jedes Prozessormodul in der Lage, alle Funktionen zur Datenblockübermittlung auszuführen. Jedes Modul enthält aber die laufenden Betriebsdaten nur für diejenigen Anschlüsse, für die es jeweils tätig ist. Durch diese Beschränkung der Autonomie, die mit der vorbestimmten Zuordnung zwischen Prozessormoduln und Leitungsgruppen zusammenhängt, und durch die Funktionszweiteilung und paarweise Zusammenarbeit der Prozessormoduln wird die sonst zur Sättigung führende Verwaltungsarbeit erheblich eingeschränkt.

Beschreibung der Struktur

Fig. 1 zeigt den grundsätzlichen Aufbau eines Vermittlungsknotens, in dem die vorliegende Erfindung zur Anwendung kommt. Der Knoten kann sowohl ein Endknoten als auch ein Durchgangsknoten sein. Er enthält drei verschiedene Arten von modularen Funktionseinheiten, im folgenden kurz als "Moduln"

SZ 9-75-002 - 8 -

60984670Θ13

bezeichnet:

- Leitungsanschlusfmodul LAM

- Prozessor- und Speichermodul PSM (im folgenden kurz "Prozessormodul" genannt) -

- Knotensteuermodul KSM

Alle Moduln sind durch eine Mehrfachverbindungsleitungsanordnung BUS (im folgenden als BUS-Leitung bezeichnet) miteinander verbunden. Auf dieser Leitungsanordnung erfolgt der gesamte interne Informationsaustausch in Form von adressierten Datenblöcken.

Jedes Leitungsanschlussmodul LAM weist eine Vielzahl von Anschlüssen für Uebertragsleitungen L 11, L 12 ... L In auf. Diese Leitungen können Fernleitungen sein, die zu anderen Vermittlungsknoten führen, oder es können Direktleitungen für Teilnehmerstationen (Ortsleitungen) sein. Auf den verschiedenen Leitungen können unterschiedliche Uebertragsgeschwindigkeiten vorgesehen sein. Jedes Leitungsanschlussmodul enthält Pufferregister und einfache Steuereinrichtungen, um Daten und Steuerinformationen mit den angeschlossenen Leitungen sowie mit anderen Moduln (LAM, PSM und KSM) auszutauschen (siehe Fig. 4).

Selbstverständlich können mehrere der hier als "Leitungen"' bezeichneten und gezeigten Kanäle auf einer Uebertragungsleitung im Multiplex zusammengefasst werden, um bestehende Uebertragungseinrichtungen optimal auszunützen. Einrichtungen für Multiplexer und Demultiplexer sind jedoch

SZ 9-75-002 - 9 -

609846/0R1 3

ausreichend bekannt und brauchen deshalb hier nicht weiter beschrieben werden. Der Einfachheit halber sind deshalb hier alle über einen adressierbaren "Anschluss" mit einem Leitungsanschlussmodul verbundenen Kanäle als "Leitungen" (LL-I, Ll-2, usw.) bezeichnet, wobei es sich sowohl um Orts- als auch um Fernleitungen handeln kann.

Es ist angenommen, dass auf jeder "Leitung" entweder durchgeschalteter oder speichervermittelter Verkehr übertragen werden kann. Wie gegebenenfalls eine Zusammenfassung der beiden Verkehrsarten im Multiplexbetrieb für die Fernübertragung erreicht werden kann, wurde beschrieben in "Multiplexor performance for integrated line- and packet-switched traffic" von K. Kümmerle und in "Flexible multiplexing for networks supporting line-switched and packet-switched data traffic" von P. Zafiropulo, beide j veröffentlicht in ICCC 74, Stockholm, S. 507 - 523.

Jedes Prozessormodul PSM enthält einen Speicher (S) sowie Verarbeitungseinrichtungen, die für die Uebermittlung von Datenblöcken (Paketen) zwischen den an die LAM-Einheiten angeschlossenen Leitungen notwendig sind. Die PSM-Einheiten besorgen, in Zusammenarbeit mit den LAM-Einheiten, die Zusammenstellung, Pufferung und Wiederaussendung von Datenblöcken. Einige Einzelheiten eines Prozessormoduls werden anhand von Fig. 5 beschrieben.

Ein Knotensteuerungsmodul KSM enthält einen Prozessor sowie Speichereinrichtungen und dient dazu, den Betrieb des Vermittlungsknotens zu steuern

SZ 9-75-002 - 10 -

6098Λ6/0Β13

An

und zu überwachen. Es enthält die notwendigen Programme, um Verbindungen (virtuelle und durchgeschaltete) aufzubauen und zu beenden, und erfüllt allgemeine Hilfsfunktionen wie z.B. Abrechnung oder Umstrukturierung des Knotens bei Ausfall eines Moduls. Ebenso enthält es Programmer-die beim Auftreten von Fehlern oder Ausnahmesituationen benutzt werden,' wenn die PSM-Einheiten oder LAM-Einheiten nicht mehr selbst den Fehler oder die Ausnahmesituation beheben können. Das Knotensteuermodul ist nicht an der eigentlichen Vermittlung von Daten, d.h. der Weitergabe zwischen ankommender und abgehender Leitung, beteiligt. Dazu dienen nur die LAM- und PSM-Einheiten.

Die Anzahl der Leitungsanschlussmoduln LAM ist abhängig von der Anzahl anzuschliessender Leitungen. Die Anzahl der Prozessormoduln PSM richtet sich nach dem erwarteten Verkehrsaufkommen im Speichervermittlungsbetrieb. Sie wird also sowohl von der Anzahl zu bedienender Leitungen als auch von der Art der übertragenen Daten, der Uebertragungsgeschwindigkeiten etc. abhängen. Für die Steuerung des Vermittlungsknotens würde im Prinzip ein Knotensteuermodul KSM ausreichen, wenn es gross genug ausgelegt ist. Aber auch vom Typ KSM kann man zwei oder mehrere Einheiten vorsehen, einerseits zur Erhöhung der Sicherheit, andererseits zur Ermöglichung eines schrittwe i s en Au fb aus.

Der als Ausführungsbeispiel gewählte Vermittlungsknoten ist für integrierten Betrieb, d.h. sowohl für Durchschaltvermittlung als auch für Speicherver-

SZ 9-75-002 - 11 -

6098Λ6/061 3

mittlung, vorgesehen. Dies wird anhand von Fig. 2 veranschaulicht. Zur Vereinfachung der Darstellung sind nur zwei PSM-Einheiten und zwei LAM-Einheiten gezeigt.

Für beide Vermittlungsarten ist nur ein einheitliches Signalisierungsverfahren vorgesehen. Bei beiden Vermittlungsarten geht der eigentlichen Datenübertragung ein Verbindungsaufbau durch das ganze Netzwerk voraus. Anrufender, Netzwerk und Angerufener müssen anzeigen, dass sie bereit und fähig sind, Daten anzunehmen und/oder Anfragen zu beantworten. Es wird jedoch nur für Durchschaltvermittlung ein Uebertragungsweg fest zugeteilt. Für Speichervermittlung dagegen wird ein Uebertragungsweg nur zugeteilt, wenn tatsächlich Daten übertragen werden, und er wird am Ende der Uebertragung wieder freigegeben. Die Verbindung wird aber logisch aufrecht erhalten, so als ob der Weg tatsächlich zur Verfügung stünde, und zwar solange, bis einer der beteiligten Teilnehmer den Verbindungsabbau (die Auflösung der Verbindung) beantragt. Diese logische Verbindung wird als "virtuelle Verbindung" bezeichnet.

Zum Aufbau einer virtuellen Verbindung werden in den Endknoten (Quellen- und Zielknoten) durch die Knotensteuermoduln entsprechende Eintragungen in die Quellen- und Zielleitungstabellen vorgenommen. Diese Tabellen werden weiter hinten erläutert.

SZ 9-75-002 - 12 -

609846/0613

Für die Durchschaltvermittlung werden nur LÄM-Einheiten benutzt, sobald eine Verbindung hergestellt ist. In Fig. 2 besteht zwischen den Leitungen L-b und L-c eine Verbindung. Die Leitungsanschlusseinheit LAM-u sammelt die über Leitung L-b empfangenen Bits in einem Puffer. Nachdem 32 Bits (4 Bytes) empfangen wurden, wird von den Steuerschaltungen der Einheit LAM-u ein Interntransferblock ITB erstellt. Dieser enthält neben den Daten (32 Bits) auch die Adressen der Ausgabeeinheit LAM-v und der Ausgabeleitung L-c, und wird an die LAM-Einheit ν gesandt. Diese speichert die im ITB enthaltenen Daten im Ausgangsspeieher der Leitung L—c, von wo sie dann schliesslich auf diese Leitungen gelangen. Einige Einzelheiten über die Arbeitsweise mit Interntransferblöcken ITB und deren Aufbau sind weiter unten beschrieben.

Für die Speichervermittlung werden sowohl LAM-Einheiten als auch PSM-Einheiten benutzt. Es sei angenommen, dass eine virtuelle Verbindung zwischen den Leitungen L-a und L-d besteht (Eintragungen in Tabellen vorgenommen). Während des vorangegangenen Verbindungsaufbaus wurde in der Einheit LAM~u durch die Knotensteuereinheit KSM eine Eintragung vorgenommen, die festlegt, dass das Prozessormodul PSM-s die Speicherung und Bearbeitung aller durch LAM-u von Leitung L-a empfangenen Datenblöcke vornimmt. Ein zweites Prozessormodul PSM-t ist permanent zugeteilt (durch Tabelleneinträge), die Ueberwachung der Absendung aller Datenblöcke aus der Einheit LAM-v durchzuführen.

SZ 9-75-002 - 13 -

609846/0R13

_m 2803262

Wenn das erste Zeichen eines Datenblocks auf Leitung L-a in LAM-u empfangen wird, sendet LAM-u eine Anforderung (mit einem Interntransferblock ITB), einen Speicherabschnitt für diese Leitung zur Verfugung zu stellen.Einheit PSM-s teilt einen freien Speicherabschnitt zu/ Alle weiteren nachfolgenden Zeichen werden direkt zur PSM-Einheit s übertragen. Sobald PSM-s den gesamten Datenblock erhalten hat, erstellt es einen Kopfabschnitt mit Zieladresse für den Block (sofern der Datenblock aus einem Endgerät kommt, das an dem betreffenden Knoten angeschlossen ist), oder es entnimmt die Zieladresse dem Datenblock-Kopfabschnitt (wenn der Knoten für den Block ein Transitknoten ist), führt Fehlerprüfungen durch und gibt dann eine Absendeanforderung an PSM-Einheit t ab. PSM-t hat die notwendigen Zustandsinformationen über die an LAM-v angeschlossenen Leitungen. Sobald Leitung L-d (die Zielleitung) zur Uebernahme und Absendung des Datenblocks bereit ist, sendet PSM-t eine entsprechende Aufforderung an PSM-s. Der Datenblock wird dann Zeichen für Zeichen (jeweils 4) von PSM-s an LAM-v (und von dort auf Leitung L-d) übertragen, wobei das zweite Prozessormodul PSM-t nicht mehr beteiligt ist.

In Fig. 3 sind drei verschiedene Situationen dargestellt, die bei der Speichervermittlung in einem Vermittlungsknoten entsprechend Fig. 1 entstehen können, wenn der Betrieb dem mit Fig. 2 erklärten Schema folgt. Die Zuordnungen zwischen Leitungsanschlussmoduln und Prozessormoduln sind durch schräge gestrichelte Linien angedeutet. Fig. 3a zeigt nochmals die gleiche Situation wie in Fig. 2 (jedoch ohne Durchschaltvermittlung). Ein Datenblock wird zwischen zwei Leitungen (Anschlüssen) übermittelt, die mit

SZ 9-75-002 - 14 -

609B46/0B13

LAM 2 bzw. LAM 4 verbunden sind, und zwar in folgenden Schritten:

1. Anforderung eines Pufferabschnittes in PSM 1 durch LAM 2,

Zuteilung eines freien Speicherabschnitts an die betreffende Eingangsleitung,

2. Eingabe eines Datenblocks zeichenweise in den Puffer.

3. Abgabe einer Absendeanforderung von PSM 1 an PSM 3, welches dem LAM 4 zugeordnet ist. Eingabe eines Zeigerwortes in einen Wartespeicher für die betreffende Ausgangsleitung.

4. Zustandsüberwachung in PSM 3, bis die gewünschte Ausgangsleitung empfangsbereit ist und das Zeigerwort für den betreffenden Datenblock an der Spitze der Warteschlange steht.

5. Abgabe einer Absendeanforderung an PSM 1.

6. Uebertragung des gepufferten Datenblocks über die gemeinsame Verbindungsleitung direkt an LAM 4.

7. Ueberwachung der einwandfreien Absendung und des Eintreffens einer Empfangsrückmeldung vom nächsten Vermittlungsknoten durch PSM 3.

8. Freigabe des zugeteilten Speicherabschnitts an PSM 1 durch eine Meldung von PSM 3 (andernfalls Aufforderung zur WiederausSendung des noch gespeicherten Dateblocks, oder Fehlermeldung an das Knotensteuermodul KSM zur Einleitung von Ausnahmeoperationen).

SZ 9-75-002 - 15 -

'609846/OB 13

In Fig. 3b ist eine Situation gezeigt, bei der eine Anforderung von LAM 6 an PSM 4 (dieses Prozessormodul wurde durch das Knotensteuermodul KSM dem LAM 6 als Empfangsmodul zugeordnet) zur Zuteilung eines Speicherabschnitts zunächst erfolglos bleibt, weil alle Pufferspeicherkapazität in PSM 4 schon voll besetzt ist. Der Intertransferb lock ITB (Einzelheiten weiter unten) wird aber automatisch an das nächste Nachbar-Prozessormodul PSM 3 weitergegeben, und dort erfolgt die Zuteilung eines noch freien Speicher— abschnitte. Eine Rückmeldung wird an LAM 6 gegeben, das die geänderte Empfangsadresse in einem Register speichert und dann alle Zeichen des Datenblocks direkt an PSM 3 sendet. Die weiteren Vorgänge sind wie beschrieben: Kooperation mit PSM 2 zur Ueberwachung der Absendung über LAM 3, und direkte Uebergabe des Datenblocks von PSM 3 an LAM 3.

Eine spezielle Situation ist schliesslich noch in Fig. 3c gezeigt: Wenn die Eingabe—und die Ausgabeleitung zur gleichen Gruppe gehören, also an dasselbe Leitungsanschlussmodul (LAM 4) angeschlossen sind, erfolgt im allgemeinen die Zusammenstellung und Pufferung des Datenblocks und die Ueberwachung seiner Absendung im gleichen Prozessormodul (PSM 3), obwohl die beiden Funktionen getrennt sind.-

Es wäre jedoch möglich, dass im Fall c zwei verschiedene Prozessormoduln benutzt werden: Entweder wenn dem PSM 4 durch das KSM ein erstes PSM zum Empfang und ein anderes zur AbSendesteuerung zugeordnet worden wäre, oder wenn zwar das gleiche PSM für beide Funktionen zugeordnet wäre, aber der Pufferspeicher gefüllt und eine Annahme von Datenblöcken nicht mehr möglich ist.

SZ 9-75-002 - 16 -

6.09846/0613

Zusammenfassend kann gesagt werden:

- Nach "Aufbau" einer virtuellen Verbindung erfolgt die Speichervermittlung von üatenblöcken selbständig durch die Leitungsanschlussmoduln und die Prozessormoduln, wobei im allgemeinen zwei PSM zusammenarbeiten, um zwei getrennte Funktionen einer Datenblock-Uebertragung durchzuführen.

- Die Prozessormoduln sind gleichartig aufgebaut und können einander ersetzen. Es besteht aber eine Vorzugs Zuordnung zwischen Leitungsanschlussmoduln und Prozessormoduln bezüglich der Eingabefunktion, sowie eine feste Zuordnung bezüglich der Absende-Ueberwachungsfunktion (letztere Zuordnung wird nur bei Ausfall eines PSM durch das KSM geändert). Die Zuordnungen sind durch Tabellen festgehalten (Einzelheiten weiter unten).

- Da immer gleichzeitig viele Datenblöcke überlappend empfangen und wiederausgesendet werden, arbeitet jedes PSM gleichzeitig mit mehreren anderen PSM zusammen. An jeder einzelnen Datenblockübertragung sind aber immer nur zwei PSM beteiligt.

Datenaustausch zwischen den Moduleinheiten / Interntransferblöcke

Alle Daten und Steuerinformationen werden zwischen den Moduln über die BUS-Mehrfachleitung übertragen. Die Uebertragung erfolgt in adressierten Blöcken gleicher Grosse (fester Länge), den Interntransferblöcken ITB. Jedes Modul kann an andere Moduln adressierte Interntransferblöcke auf

SZ 9-75-002 - 17 -

609846/061 3

die BUS-Leitung geben. Jedes Modul nimmt die an es adressierten ITB-Blöcke automatisch von der BUS-Leitung ab. Geeignete Puffer oder Wartespeicher sind an den Schnittstellen für beide Richtungen (d.h. vom Modul zur BUS-Leitung und von der'BUS-Leitung zum Modul) vorzusehen. Zur Implementierung der BUS-Mehrfachleitung gibt es verschiedene Möglichkeiten. Zahlreiche Beispiele sind in dem Uebersiehtsaufsatz "A systematic approach to the design of digital bussing structures" von K.J. Thurber et al., AFIPS Conference Proceedings, Vol. 41, Teil II, gegeben. Deshalb werden hier keine weiteren Einzelheiten angegeben.

Es sind drei verschiedene Arten von Interntransferblöcken vorgesehen. Sie sind alle gleich gross und enthalten vier Bytes Steuerinformation und vier Bytes Daten (also total 64 Bits). Die Formate der drei Arten von Intertransferblocken sind in Tabelle I zusammengestellt.

SZ 9-75-002 - 18 -

609846/0613

TABELLE I

INTERNTRANSFERBLOCK-FORMATE (64 Bits je Block)

Grundformat	(GF)
2 Bits	Formatidentifikation (= 00)
6 Bits	OP - Code
8 Bits	Moduladresse
16 Bits	Adressfeld

32 Bits

Daten

Datenformat	(DF)
1 Bit	Formatidentifikation (= 1)
2 .Bits	OP - Code
5 Bits	Bitanzahl (Längenangabe)
8 Bits	Moduladresse
16 Bits '	Adressfeld

32 Bits

Daten

c) Steuerformat (SF)

• 2 Bits Formatidentifikation (= 01) 6 Bits OP - Code

8 Bits	Moduladresse
16 Bits	Adressfeld
10 Bits	Weitere Moduladresse
6 Bits	Zählerfeld
16 Bits	Vers chiedenes
SZ 9-75-002	- 19 -
	.· 6098^6/0613

"OP - Code" gibt die beabsichtigte Operation an (Lesen, Schreiben, Speicheranforderung, Empfangsbestätigung, etc.)· Die "Moduladresse" gibt das Zielmodul an. Das "Adressfeld" bezeichnet die Adresse innerhalb des Zielmoduls (z.B. Speicheradresse für Dateneingabe) beim Steuer- und Datenformat, bzw. die Quellenadresse im Falle des Grundformats. Die "Weitere Moduladresse" gibt das Quellenmodul beim Steuerformat an. Mit dem "Zählerfeld" wird erreicht, dass ein Interntransferblock nicht mehr als eine vorgegebene Anzahl Male zu einem anderen Modul weitergereicht werden kann (einige Einzelheiten weiter unten).

Interntransferblöcke ITB können von allen drei Modularten ausgegeben werden. Daten-ITBs transportieren Daten zwischen je zwei LAM-Einheiten (Durch— schaltvermittlung), sowie von LAM-Einheiten zu PSM-Einheiten und umgekehrt (Speichervermittlung). Steuer-ITBs transportieren Steuerinformation zwischen zwei für eine Datenblockübertragung zusammenarbeitenden Prozessormoduln, sowie von einem Leitungsanschlussmodul zu einem dieser beiden Prozessormoduln oder umgekehrt. Beispiele: Anforderung zur Speicherabschnittzuteilung, Bestätigung Speicherzuteilung, Ausgabeleitung bereit, Uebertragung vollständig durchgeführt, usw. Knotensteuermoduln KSM senden und empfangen Interntransferblöcke des Grundformats.

In jedem Modul sind Eingabewartespeicherschlangen vorgesehen zum Empfang der Daten und Steuerinformation aus dem Interntransferblock. Es können separate Warteschlangenspeicher für die verschiedenen Transaktionen vorgesehen werden, so insbesondere für Speicherzuteilungsanforderungen, für

SZ 9-75-002 - 20 -

R09ß46/0613

Dateneingabe in bereits zugeteilte Speicherabschnitte, sowie für die Eingabe von Zeigerwörtern in Absendewarteschlangen. Jeder Warteschlangenspeicher hat dann eine interne Priorität und wird regelmässig abgefragt. Wenn an den Knoten Leitungen mit besonders hoher Uebertragungsgeschwindigkeit angeschlossen sind, müssen eventuell zusätzliche Zwischenpuffer von ausreichender Kapazität für die Dateneingabe in bereits zugeteilte Speicherabschnitte vorgesehen werden.

Wenn ein PSM die angeforderte Operation (in erster Linie Speicherzuteilung) nicht durchführen kann, gibt es die Anforderung (d.h. den ganzen ITB-Block) an ein "Nachbar"-PSM weiter. Unter Umständen muss dieses nächste PSM den Interntransferblock seinerseits an einen "Nachbarn" weitergeben, bis ein PSM mit genügend freier Kapazität zur Annahme der Anforderung gefunden ist. Durch einen Zähler im ITB kann dieses Weiterreichen aber auf eine maximale Anzahl begrenzt werden. Diese Weitergabeprozedur entspricht dem Betrieb in einer Schleifenanordnung (Ringanordnung), sofern die "Nachbar"moduln eine Reihe bilden. Die Leitungsanschlussmoduln geben also die Anforderungen im "Stern"-Modus an die Prozessormoduln, während bei Ueberlauf die Weitergabe zwischen den Prozessormoduln im "Ring"-Modus erfolgt. Jedes PSM enthält Angaben über seinen "Nachbarn". Diese Angaben werden durch das Knotensteuermodul eingegeben bzw. geändert.

SZ 9-75-002 - 21 -

26Q3262

Einzelheiten über Moduln und ihre Arbeitsweise

Anhand von Fig. 4 und Fig. 5 und Tabelle II werden nun weitere Einzelheiten der Leitungsanschlussmoduln LAM sowie der Prozessor- und Speichermoduln PSM und ihrer Betriebsweise beschrieben.

Leitungsanschlussmodul·

Fig. 4 zeigt einige Einzelheiten eines Leitungsanschlussmoduls LAM. Jedes LAM enthält eine Vielzahl von Leitungspuffern 11, deren jeder eine Kapazität von vier Zeichen (Bytes) aufweist. Für jede Leitung ist ausserdem ein zugeordnetes Adressregister 13 vorgesehen, wobei diese Adressregister in einem Speicherblock 15 zusammengefasst sein können. Das Adressregister enthält entweder die Adresse einer anderen LAM-Einheit sowie einer daran angeschlossenen Leitung, an welche empfangene Zeichen übermittelt werden sollen (Durchschaltvermittlung), oder die Adresse einer PSM-Einheit an die empfangene Zeichen von Datenblöcken weitergereicht werden (Speichervermittlung). Die Adressen werden jeweils bei Aufbau einer virtuellen Verbindung von der Knotensteuereinheit KSM in die betreffende LAM-Einheit eingegeben.

In einem besonderen Adressregister 17 ist die Adresse des zugeordneten Prozessormoduls enthalten, das für dieses Leitungsanschlussmodul die Ausgabewarteschlangen enthält und die Datenblock-Weiterübertragungen dieser LAM-Einheit überwacht. Dieses Adressregister wird auch vom Knotensteuermodul her geladen.

SZ 9-75-002 - 22 -

609ß4R/0fi13

Ein Eingangspuffer 19 und ein Ausgangspuffer 21 stellen die Verbindung zwischen der BUS-Leitungsanschlussschaltung 23 einerseits und den Leitungspuffern 11 bzw. der Steuereinrichtung 25 andererseits her.

Jede LAM-Einheit. enthält als Steuereinrichtung 25 einen Mikroprozessor, mit dem die folgenden Funktionen ausgeführt werden:

Abfrage der Leitungspuffer; Zusammenstellung von Interntransferblöcken mit Daten aus den Leitungspuffern und mit zugehörigen Adressen; Analyse empfangener Interntransferblöcke und Weitergabe der darin enthaltenen Daten an die Leitungspuffer (oder an Adressregister, beim Verbindungsaufbau).

Wie schon oben erwähnt, sind bei den LAM-Einheiten noch Multiplexer und Demultiplexer vorgesehen, wenn Multiplexleitungen angeschlossen sind. Jedoch sind diese .Multiplexeinrichtungen hier nicht besonders beschrieben, weil allgemein bekannt.

Prozessor-und Speichermoduln PSM

Ein wichtiger Anteil jedes Prozessormoduls sind Tabellen, in denen die Zuordnungen von Moduln zueinander, bestehende virtuelle Verbindungen usw. eingetragen sind. Die Tabellen können in separaten Speicherschaltungen im PSM untergebracht werden oder 'aber im Hauptspeicher des PSM, der vor allem die Pufferbereiche (Speicherabschnitte) für die Datenblöcke enthält.

SZ 9-75-002 - 23 -

609846/061 3

Jedes Prozessormodul enthält mindestens die vier folgenden Tabellen:

- PSM-Zuordnungs-Tabelle (für Absendung):

Gibt für jede Leitung an, welches Prozessormodul ihr für die Ausgabesteuerung zugeordnet ist und ihre Absendewarteschlangen enthält.

- Quellenleitungstabelle:

Enthält für jede aktive Quellenleitung (Ortsleitung, auf der Datenblöcke eintreffen) eine Identifikation der bestehenden virtuellen Verbindung sowie Angaben über den Zielknoten (Bestimmungsort).

- . .Zielleiturigstabelle:

Enthält für jede aktive Zielleitung (Ortsleitung, an die Datenblücke ausgegeben werden) die Identifikationsangabe der bestehenden virtuellen Verbindung.

- Leitwegtabelle:

Enthält die Zuordnung zwischen jedem Zielknoten (Bestimmungsort) und der Fernleitung, über welche die Daten an den betreffenden Zielknoten abzusenden sind.

Diese vier Tabellen haben in allen PSM-Einheiten eines Knotens den gleichen Inhalt. Ihr Inhalt wird durch das Knotensteuermodul KSM eingegeben bzw. geändert. Die erste Tabelle wird nur bei Ausfall eines Moduls oder bei Rekonfiguration des Vermittlungsknotens geändert. Die zweite und dritte Tabelle müssen beim Aufbau jeder neuen virtuellen Verbindung geändert werden. Die vierte Tabelle wird in Abhängigkeit von der Verkehrssituation

SZ 9-75-002 - 24 -

äLeitwege

im gesamten Netzwerk geändert, und zwar dann, wenn andereHLeitwege zwischen Knotenpaaren festgelegt werden. Die Zeit, welche für alle Tabellenänderungen benötigt wird, ist aber vernachlässigbar im Vergleich zur gesamten Arbeitszeit der Prozessormoduln PSM.

Eine weitere Tabelle, die jedes Prozessormodul enthält, ist die

- Speicherzuordnungstabelle:

Sie enthält für jeden Abschnitt (d.h. jeden Seitenrahmen) des Datenblockspeichers eine Angabe, ob er zugeteilt, freigegeben oder leer ist, sowie gegebenenfalls die Identifikation der zugeordneten Eingabeleitung.

Der Inhalt dieser Tabelle wird vom Prozessormodul selbst eingegeben, und die verschiedenen Prozessormoduln haben deshalb alle einen anderen Inhalt in der Speicherzuordnungstabelle.

Die Formate der Tabelleneinträge sind in der Tabelle II dieser Beschreibung zusammengestellt:

SZ 9-75-002 - 25 -

609fU6/0fi13

TABELLE II - FORMATE DER PSM-TABELLENEINTRAEGE

a) PSM-Zuordnungstabelle (PT) (für Datenblock-Absendung) 2 Bytes Ausgabeleitung-Nr.

1 Byte Zugeordnetes PSM (für Ausgabewarteschlange

und Ausgabeüberwachung)

b) Quellenleitungstabelle (QT)

2 Bytes Verbindungs-Nr.

2 Bytes Quellenleitung-Nr.

2 Bytes Zielknoten-Nr.

3 Bytes Sonstige Information

c) Zielleitungstabelle (ZT)

2 Bytes Verbindung-Nr.

2 Bytes - Zielleitung-Nr.

1 Byte LAtI-Nr. der Zielleitung

4 Bytes Sonstige Information

d) Leitwegtabelle (LT)

2 Bytes Zielknoten-Nr. 2 Bytes Fernleitung-Nr.

1 Byte LAM Nr. der Fernleitung

e) Speicherzuordnungs tabelle (ST)

2 Bytes Speicherabschnitt-Nr. 2 Bytes Eingabeleitung-Nr.

4 Bytes Sonstige Information (ob zugeteilt, freigegeben,

SZ 9-75-002 - 26 -

Fig. 5 zeigt einige Details eines Prozessor- und Speichermoduls PSM, die jetzt im Zusammenhang mit den Operationen beschrieben werden, die bei einer Datenblockübermittlung durch den Vermittlungsknoten auszuführen s ind.

a) Uebertragung zwischen LAM und PSM:

Die Daten werden zeichenweise in einem Leitungspuffer (11, Fig. 4) des Leitungsanschlussmoduls empfangen. Wenn vier Zeichen (Bytes) beisammen sind, wird ein Interntransferblock zusammengestellt, in den ausser den vier Zeichen auch die PSM-Adresse aus dem der Leitung zugeordneten Adressregister eingetragen wird. Der ITB-Block wird dann über den Ausgabepuffer 21 auf die BUS-Leitung 27 gegeben. Die adressierte PSM-Einheit erhält von ihrer Anschlussschaltung 29 (Fig. 5) den Interntransferblock von der BUS-Leitung und überträgt ihn über einen Eingangspuffer 31 in den Prozessor 33, wo er analysiert und verarbeitet wird. In analoger Weise verläuft eine Uebertragung in umgekehrter Richtung, d.h. von einem PSM zu einem LAM.

b) Speicherabschnitt-Zuteilung:

Es sei angenommen, dass eine virtuelle Verbindung durch entsprechende Tabelleneintragungen hergestellt wurde. Wenn eine Leitung eine Datenblockübertragung anmeldet, sendet das zugehörige LAM einen Interntransferblock mit einer Speicherzuteilungsanforderung und der Adresse der betreffenden Leitung an das im Adressregister für die

SZ 9-75-002 - 27 -

609fU6/0613

betreffende Leitung angegebene Prozessormodul. Der Block gelangt über die BUS-Leitung 27, die Anschlussschaltung 29 und den Eingangspuffer 31 an den Prozessor 33, welcher auch die Steuerung der ganzen Moduleinheit innehat. Der Interntransferblock wird im Prozessor analysiert, und mittels der Eintragungen in Speicherzuordnungstabellen 35 wird festgestellt, ob ein Speicherabschnitt verfügbar ist. Gegebenenfalls wird durch eine Eintragung eine Zuordnung zwischen der Leitung und dem Speicherabschnitt vorgenommen.

Der Prozessor 33 erzeugt dann einen Interntransferblock, mit dem die erfolgte Speicherzuteilung sowie die Anfangsadresse des Speicherabschnitts an die anfordernde LAM-Einheit mitgeteilt wird. Der Block gelangt über den Ausgangspuffer 37 und die Anschlüssechaltung 29 auf die BUS-Leitung 27 und damit zur anfordernden LAM-Einheit.

Falls das PSM keine freie Speicherkapazität mehr hat, setzt es in den ursprünglichen Interntransferblock die Adresse eines Nachbar-PSM ein, die in einem vorbestimmten Register 51 enthalten ist und vom Knotensteuermodul KSM geändert werden kann bei Systemrekonfiguration (z.B. bei Ausfall eines Moduls). Es gibt dann den Block über den Ausgangspuffer 37 wieder auf die BUS-Leitung (wie bereits weiter oben kurz erklärt). Im Nachbar-PSM wird wieder der ITB-Block analysiert, eine Speicherzuteilung versucht usw. Schliesslich wird eine PSM-Einheit den beantragten Speicherabschnitt zuteilen können und dies über einen ITB-Block der anfordernden LAM-Einheit mitteilen. Dort wird dann

SZ 9-75-002 - 28 -

609846/061 3

im Adressregister der beteiligten Leitung die Adresse der annehmenden PSM-Einheit eingesetzt.

c) Datenblockpufferung:

Nach der erfolgten Speicherzuteilung werden jeweils vier empfangene Zeichen (Bytes) des Datenblocks mit einem Interntransferblock zum annehmenden Prozessormodul übertragen. Aufgrund des Inhaltes der Speicherzuordnungstabelle 35 wird mit der Adressierschaltung 39 der für den Datenblock vorgesehene Speicherplatz im Speicher 41 adressiert, und die vier Bytes über die Eingabeschaltungen 43 in den Speicher eingegeben. Dies wiederholt sich, bis der gesamte Datenblock im Speicher enthalten ist.

d) Absendesteuerung und -Ueberwachung:

Die Vorgänge im annehmenden Prozessormodul sind jetzt etwas unterschiedlich je nachdem, ob es sich um den Quellenknoten, einen Durchgangsknoten, oder den Zielknoten für den Datenblock handelt. Im Quellenknoten wird ein Kopfabschnitt erstellt mit der Zielknotenadresse und der Verbindungsnummer aus der Quellenleitungstabelle; im Durchgangsknoten wird lediglich die Zielknotenadresse aus dem empfangenen Kopfabschnitt entnommen. Im Quellen- oder Durchgangsknoten wird aus der Leitwegtabelle die Fernleitung für den angegebenen Zielknoten bestimmt; im Zielknoten wird die Ortsleitung, auf die der Datenblock abzugeben ist, aus der Zielleitungstabelle bestimmt.

SZ 9-75-002 - 29 -

B09846/0B1 3

Das annehmende Prozessormodul erzeugt nun ein Zeigerwort, in dem die den empfangenen Datenblock kennzeichnenden Angaben sowie die Speicheradresse enthalten sind, und schickt dieses Zeigerwort mit einem Interntransferblock über die BUS-Leitung 27 an ein zweites Prozessormodul, das demjenigen Leitungsanschlussmodul zugeordnet ist, über welches das Datenpaket weiterübertragen werden muss. Die Adresse dieses zweiten Prozessormoduls wird der PSM-Zuordnungstabelle aufgrund der Ausgabeleitungs-Nr. entnommen. Alle Tabellen sind im Speicherblock (Verbindungstabellen) enthalten.

Es muss hier nochmals erwähnt werden, dass in einigen Fällen das erste und das zweite Prozessormodul, d.h. das den Datenblock speichernde und das die Absendung steuernde, identisch sind. In diesem Fall wird das Zeigerwort natürlich nicht über die BUS-Leitung, sondern nur innerhalb des PSM übertragen. Weiterhin muss nochmals erwähnt werden, dass die Zusammenarbeit zwischen einem ersten und zweiten Prozessormodul jeweils nur für eine einzelne Datenblοckübertragung gilt. Da aber normalerweise sehr viele Datenblockübertragungen durch einen Vermittlungsknoten gleichzeitig im Gange sind, ist auch jedes Prozessormodul gleichzeitig Partner in vielen verschiedenen Modulpaaren, und zwar in einigen Paaren als erstes (empfangendes), in anderen als zweites (die Absendung steuerndes) Prozessormodul.

Im zweiten Prozessormodul wird das Zeigerwort in einen Speicherblock 47 eingegeben, der Ausgabewarteschlangen für die Zeiger, getrennt

SZ 9-75-002 - 30 -

"' 0 9 8 4 S / 0 6 ! 3

nach Ausgangsleitungen, enthält. Jede Leitung meldet ihre Zustandsänderungen, insbesondere die Verfügbarkeit für eine Datenblockweiterübertragung, über ihr Leitungsanschlussmodul an das Prozessormodul, welches ihr für die Warteschlangenspeicherung und Ausgabeüberwachung zugeordnet ist. Auch diese Meldungen erfolgen mittels Interntransferblöcken. Bei Freiwerden einer Leitung zur Datenblock-Übertragung wird im zugeordneten PSM durch den Prozessor 33 die entsprechende Warteschlange im Speicherbereich 47 abgefragt und das älteste Zeigerwort entnommen. Aus dem Zeiger wird die Adresse der PSM-Einheit und des Speicherplatzes entnommen, in denen der jetzt weiter zu übertragende Datenblock gespeichert ist. Mittels eines Interntransferblocks ITB wird jetzt eine Uebertragungsaufförderung an das "erste" Prozessormodul geschickt.

Dort wird der, Datenblock zeichenweise (jeweils 4 Bytes oder Zeichen) dem Speicher 41 entnommen, und mittels Interntransferblöcken auf die BUS-Leitung 27 gegeben und direkt zum absendenden Leitungsanschlussmodul LAM übertragen. Im LAM wird jeder ITB in einen Eingangspuffer (19) gegeben, und dann die Datenbytes über den entsprechenden Leitungspuffer (11) auf die zum Bestimmungsort führende Leitung gegeben. Die LAM-Adresse und die Leitungsadresse für jede solche Uebertragung wird aufgrund der Zielknotenangabe im Kopfabschnitt des Datenblocks aus den Verbindungstabellen 45 entnommen und in den Interntransferblock eingesetzt. Nach jeder Uebertragung werden die nächsten vier Bytes vom Leitungsanschlussmodul beim "fersten" Prozessormodul angefordert. Die Adresse des Prozessormoduls war im Interntransferblock enthalten.

SZ 9-75-002 - 31 -

e) Speicherfreigabe:

Wenn der Datenblock den nächsten Vermittlungsknoten oder die Zieleinheit fehlerfrei erreicht, erfolgt eine entsprechende Rückmeldung, die über das Leitungsanschlussmodul das für die Absendung zugeordnete Prozessormodul erreicht. Der Prozessor 33 in diesem PSM löscht nun das Zeigerwort im Warteschlangenspeicher 47, so dass nunmehr der nächste Zeiger "an der Reihe" ist. Ausserdem erzeugt der Prozessor einen Interntransferblock mit einer Freigabemitteilung, der an das "erste" Prozessormodul adressiert ist, in dem das bereits weiterübertragene Datenpaket noch gespeichert ist. Nach Empfang der Freigabe— mitteilung ändert der Prozessor 33 im ersten PSM die Zuordnungseintragung in der Speicherzuordnungstabelle 35, so dass der durch den Datenblock besetzte Speicherabschnitt für eine andere Uebertragung wieder freigegeben wird.

Falls sich bei der Datenblockübertragung ein Fehler ereignet, wird dies dem zweiten PSM gemeldet, das daraufhin mit einem entsprechenden an das erste PSM adressierten Interntransferblock eine nochmalige Uebertragung des Datenblocks bewirkt.

■\ ■ ■

Die Speicherbereiche 19 (Speicherzuordnungstabellen), 29 (Verbindungstabellen) und 31 (Ausgabewarteschlangen) können separate Schaltungseinrichtungen sein. Sie können aber auch unter besonderen Adressen im allgemeinen Speicher 41 jedes Prozessormoduls enthalten sein.

SZ 9-75-002 - 32 -

609846/0813

Wertebeispiele

Für einen Vermittlungsknoten der beschriebenen Art können folgende Werte angenommen werden:

- Verarbeitungsgeschwindigkeit jedes PSM-Prozessors:

- Speichergrösse im PSM:

- Datenblocklänge:

- Datenblockhäufigkeit pro Endgerät:

- Gesamtzahl Endgeräte:

- Gesamtdurchlauf M bit/s

- Gesamtdurchlauf Datenblöcke/s

- Gesamtzahl Prozessormoduln PSM: (bei Ausnutzung 60%) 5 · 10 Instruktionen/s

min. 48 · 2 Byte max. 96 · 2 Byte

1 600 Bit

4 je Minute 1 000 5 000 20 0.13 0.65

405

1

40

SZ 9-75-002

- 33 -

Ergebnisse ^ ·

Durch die vorgeschlagene Aufteilung der Funktionen und mittels der beschriebenen Struktur einer Multiprozessor-Vermittlungseinrichtung wird die Belastung mit Verwaltungsoperationen (Overhead) erheblich reduziert, welche sonst bei Erhöhung der Anzahl der Verarbeitungseinheiten auftritt. Bei den konventionellen, bisher bekannten Systemen mit einer Mehrzahl von Prozessormoduln tritt bereits bei relativ wenigen Exemplaren eine Sättigung auf, während im Idealfall die Leistungsfähigkeit mit der Anzahl Prozessormoduln linear zunehmen sollte. Mit der hier vorgeschlagenen neuen Lösung kann ein nahezu ideales Verhalten erreicht werden, d.h. bei genügend grossem Speicher (96 K Byte) in jedem Modul tritt mit zunehmender Anzahl Prozessormoduln nur eine Verringerung der kumulierten Leistung von ca. 10% ein (siehe Fig. 6). Bei Verwendung eines kleineren Speichers von z.B. 64 K Byte tritt auch erst eine Sättigung bei ca. bis 30 Prozessormoduln ein.

Auf diese Weise wird ein modularer Aufbau von Vermittlungsknoten bis zu einer sehr grossen Durchgangskapazität von z.B. 2M Bits/s möglich.

SZ 9-75-002 - 34 -

609S4 6/0P13

Claims

PATENTANSPRÜCHE

/ Einrichtung zur "Vermittlung von Daten zwischen je zwei von einer Vielzahl von Anschlüssen, mit mehreren gleich aufgebauten Vermittlungsprozessormoduln, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Vermittlungsprozessormodul Speicher- und Uebertragungseinrichtungen aufweist zur Speicherung von an je einem Anschluss empfangenen Datenblöcken bis zu deren Wiederaussendung über je einen anderen Anschluss, ferner Tabellen für vorbestimmte Zuordnungen zwischen Prozessormoduln und Anschlüssen und für Leitweginformation, sowie Einrichtungen zur Warteschlangenpufferung von Angaben über alle Datenblöcke, die in beliebigen Vermittlungsprozessormoduln enthalten sind und über Anschlüsse wieder ausgesendet werden müssen, denen das betreffende Vermittlungsmodul bezüglich der Ausgabeüberwachung exklusiv zugeordnet ist, und dass Vorrichtungen vorgesehen sind zur Datenblockübermittlung zwischen allen Anschlüssen und jedem Vermittlungsprozessormodul.

SZ 9-75-002 - 35 -

■6 09846/061 3

26032B2

2, Verfahren zum Betrieb der Vermittlungseinrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Uebermittlung je eines Datenblocks

- der Datenblock in einem zugewiesenen Speicherabschnitt eines der Vermittlungsprozessormoduln zusammengestellt und zwischengespeichert wird;

- eine Absendeanforderung an dasjenige Vermittlungsprozessormodul übergeben wird, welches dem Anschluss exklusiv zugeordnet ist, zu dem der Datenblock übermittelt werden soll;

- von dem letztgenannten Vermittlungsprozessormodul· eine Bereitschaftsanzeige an das erstgenannte Vermittiungsprozessormodul übergeben wird, wenn der betreffende Anschluss zur Uebernahme des Datenblocks bereit ist;

- der Datenblock aus dem zugewiesenen Speicherabschnitt des erstgenannten Vermittlungsprozessormoduls entnommen und zum betreffenden Anschluss übermittelt wird,

SZ 9-75-002 - 36 -

609846/0613

Vermittlungs'einrichtung nach Patentanspruch l, dadurch gekennzeichnet,

- dass Leitungsanschlussmoduln vorgesehen sind, deren jedes eine Vielzahl von Anschlüssen für Uebertragungskanäle aufweist und für jeden Anschluss mindestens ein Pufferregister sowie einen Adressregisterplatz enthält.

- und dass alle Vermittlungsprozessor- und Leitungsanschlussmoduln derart miteinander verbunden sind, dass einheitliche Transferblöcke zum Transport von Daten und Steuerinformationen zwischen jedem Leitungsanschlussmodul und jedem Vermittlungsprozessormodul ausgetauscht werden können.

^ Vermittlungseinrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Vermittlungsprozessormodul Einrichtungen enthält zur Speicherung von Angaben über alle Verbindungen, die in der Vermittlungseinrichtung für die Uebermittlung von Datenblöcken aufgebaut sind.

... Vermittlungseinrichtung nach Patentanspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass jedes Leitungsanschlussmodul ein Adressregister enthält zur Aufnahme der Adresse des Vermittlungsprozessormoduls, das den Absendewarteschlangenspeicher für Anschlüsse des betreffenden Leitungsanschlussmoduls aufweist.

SZ 9-75-002 . - 37 -

609R45/0G13

6.'. Vermittlungseinrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Vermittlungsprozessormodul ein Adressregister enthält zur Aufnahme der Adresse eines anderen Vermittlungsprozessormoduls, an das von Anschlüssen erhaltene Anfragen zur Speicherzu.3teilung bei NichtVerfügbarkeit von Speicherplatz weitergegeben werden.

7. Vermittlungseinrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ausser den Vermittlungsprozessormoduln mindestens ein allgemeines Steuermodul vorhanden ist für allgemeine Steuerungsaufgaben, die nicht der reinen Datenvermittlung zwischen Anschlüssen dienen, welches Steuermodul mit allen übrigen Moduln der Vermittlungseinrichtung verbunden ist.

8.¹ Vermittlungseinrichtung nach Rttertanspru.cn 3 dadurch gekennzeichnet, dass Verbindungen zwischen allen Leitungsanschlussmoduln vorgesehen sind derart, dass Transferblöcke zum Transport von durchschaltvermittelten Daten direkt zwischen je zwei Leitungsanschlussmoduln ausgetauscht werden können.

9_#' Verfahren nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass im letztgenannten Vermittlungsprozessormodul ein Zeigerwort mit einer Adressangabe für den zu übertragenden Datenblock in einen Warteschlangenspeicherbereich eingegeben wird, der dem Anschluss zugeordnet ist, über den der Datenblock ausgegeben werden soll, und dass aus diesem Warteschlangenspeicherbereich jedesmal bei Verfügbarkeit des

SZ 9-75-002 " - 38 -

609846/0613

betreffenden Anschlusses für eine Datenblockübertragung das älteste Zeigerwort entnommen wird zwecks Anforderung des Datenblocks von dem Vermittlungsprozessormodul, in dem dieses gespeichert ist.

1Ö. Verfahren nach Patentanspruch "2 zum Betrieb einer Einrichtung nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei Auftreten einer
Anforderung zur Uebermittlung eines Datenblocks an einem empfangenden Anschluss eine Speicherzuteilungsanfrage an das Vermittlungsprozessormodul gesandt wird, dessen Adresse im Adressregisterplatz steht, der dem empfangenden Anschluss zugeordnet ist, und dass nach erfolgter
Zuteilung eines Speicherabschnits eine entsprechende Rückmeldung an das Leitungsanschlussmodul gesandt wird, zu dem der empfangende Anschluss gehört.

11. Verfahren nach Patentanspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass bei

NichtVerfügbarkeit des angeforderten Speicherplatzes für eine Datenblockübertragung die Speicherzuteilungsanforderung an ein vorbestimmtes anderes Vermittlungsprozessormodul weitergegeben wird, und dass bei erfolgter Zuteilung eines Speicherabschnitts in dem anderen Vermittlungsprozessormodul die Adresse dieses Speicherabschnitts an die
betreffende Leitungsanschlusseinheit gegeben wird, und dass diese
Adresse in das dem empfangenden Anschluss zugeordnete Adressregister eingetragen wird.

SZ 9-75-002 ' - 39 -

' 6098ΛΒ/0Β1 3

12. Verfahren nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass nach Erhalt einer Empfangsmeldung für einen von der Vermittlungseinrichtung abgesandten Datenblock das letztgenannte Vermittlungsprozessormodul eine entsprechende Meldung an das erstgenannte Vermittlungsprozessormodul sendet, und dass daraufhin der betreffende Datenblock und alle ihn betreffenden Eintragungen in beiden Vermittlungsprozessormoduln gelöscht werden, dass jedoch bei Erhalt einer Meldung eines Uebertragungsfehlers für einen von der Vermittlungseinrichtung abgesandten Datenblock das zuletztgenannte Vermittlungsprozessormodul an das zuerst genannte Vermittlungsprozessormodul eine Aufforderung sendet zur nochmaligen Uebermittlung des noch gespeicherten Datenblocks an den betreffenden Anschluss.

SZ 9-75-002 ' - 40 -

6098Λ6/0Β13

Leerseite