Brevet FR2758034A1 — publié le 19980703

La présente invention concerne de façon générale la technologie des communications, et, plus précisément, elle concerne l'organisation de la transmission de cellules de données dans un tissu d'un réseau en mode de transfert asyn- chrone (ATM) lorsque les cellules ont différents facteurs de largeur de bande lors de l'utilisation du tissu du réseau ATM. L'industrie des communications croît rapidement dans le domaine des technologies des réseaux de transmission de la voix, des signaux vidéo et des données sur de larges bandes. Deux de ces technologies sont la technologie "SONET", qui est un système à porteuse synchrone à grande vitesse mettant en oeuvre la technologie des fibres optiques, et la technologie "ATM" qui porte sur un réseau de multiplexage et de commutation à faible retard et à grande vitesse. La technologie SONET s'applique à un réseau numé- rique à intégration de services à large bande (BISDN) des- tiné à assurer les opérations de convergence, de multi- plexage et de commutation. La présente invention concerne l'organisation de la transmission des cellules dans un réseau ATM lorsque les cellules ont des largeurs de bande bien établies (vitesse de transfert des cellules x octets par cellule) en nombre de cellules transmises par seconde. L'organisation assure aussi une distribution régulière de la largeur de bande disponible entre de multiples connexions afin que chaque connexion reçoive au moins une partie raisonnable de largeur de bande sans dépasser une largeur de bande négociée. Selon l'invention, un organe d'organisation de trans- mission relève les connexions à des tranches temporelles organisées dans un réseau ATM d'une manière qui réduit au minimum l'aptitude à former des salves dans un courant de cellules de sortie. La régularité des courants résultants de cellules diminue la probabilité de perte dans le réseau et empêche aussi le dépassement d'une largeur de bande prééta- blie par une connexion. L'invention peut être mise en oeuvre avec des services qui supportent un trafic à fréquence constante de bits (CBR), à fréquence variable de bits (VBR) et à fréquence disponible de bits (ABR). Plus précisément, des facteurs de largeur de bande sont établis pour des cellules à transmettre sous forme du pourcentage de la largeur de bande totale du réseau ATM. Des listes sont conservées pour les cellules à transmettre, un facteur de largeur de bande étant affecté à chaque liste. La largeur de bande totale dans le réseau ATM est partagée entre les tranches temporelles en fonction de facteurs établis de largeur de bande et avec multiplexage de diffé- rentes largeurs de bande dans la largeur de bande totale. Les cellules sont sélectionnées pour être transmises à partir de la liste des cellules d'après les tranches temporelles disponibles et leurs facteurs de largeur de bande. Une tranche temporelle disponible est affectée à des cellules ayant la plus grande largeur de bande dans la largeur de bande de la tranche temporelle. Plusieurs cel- lules peuvent être affectées à une tranche temporelle disponible lorsque la somme des largeurs de bande des cellules se trouve à l'intérieur de la largeur de bande de la tranche temporelle. Dans un mode de réalisation préféré, un ensemble actif de listes est conservé afin qu'il soit utilisé pour l'affectation des tranches temporelles, et un ensemble remis à jour de listes est utilisé pour le remplacement des cellules transmises par de nouvelles cellules qui attendent d'être transmises. L'ensemble actif de listes et l'ensemble remis à jour de listes alternent périodiquement. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation, faite en référence à la figure unique qui est un diagramme synoptique d'une carte d'inter- face de réseau ATM comprenant un organe d'organisation de transmission selon l'invention. L'organe d'organisation de transmission est un élément d'une carte d'interface de réseau ATM (NIC) portant la référence 8 sur le diagramme synoptique de la carte NIC représentée sur la figure 1. Il existe deux trajets de circulation des données dans la carte NIC. Suivant le premier trajet, des trames SONET qui transportent des cellules ATM sont transmises par le réseau à l'hôte 10 par des fibres optiques 12. Dans ce cas, l'émetteur-récepteur optique 14 transforme le signal optique en un signal électrique, et l'émetteur-récepteur le transfère alors au récepteur SONET 16. Le récepteur SONET a pour fonction de synchroniser les trames SONET du signal électrique, d'extraire les données transportées et de transférer les données extraites sous forme d'un courant vers la fonction 18 de récepteur ATM. La fonction de récepteur ATM détecte les cellules du courant des données extraites, rassemble les cellules en paquets de données, et transfère les paquets vers l'hôte par le bus 20 de l'hôte. Le second trajet de circulation des données dans la carte NIC va de l'hôte au réseau. Dans ce cas, l'organe 22 d'organisation de transmission indique à la fonction 24 d'émetteur ATM lorsqu'elle doit transmettre une cellule de l'hôte vers le réseau. L'organe d'organisation de transmis- sion indique à la fonction d'émetteur ATM de quelle connexion doit provenir les données de charge payante de la cellule suivante par l'intermédiaire d'un identificateur de connexion. L'émetteur ATM lit la charge payante d'une cel- lule de données de 48 octets pour la connexion indiquée par l'hôte (par le bus de l'hôte) et transmet ces données à l'émetteur SONET 26. L'émetteur SONET prélève les cellules qui lui sont présentées, les place dans les trames SONET puis transmet les trames à l'émetteur-récepteur optique 4. L'émetteur-récepteur optique transmet alors le signal SONET, contenant les cellules ATM, par la fibre optique 12 au réseau ATM. L'organe d'organisation de transmission est nécessaire car il existe de multiples connexions entre l'hôte et le réseau, chacune ayant des affectations différentes de lar- geur de bande. En outre, il est nécessaire que les données destinées à chaque connexion soient transmises avec un espacement uniforme dans le temps entre les cellules consé- cutives et avec autant de connexions que possible pour réduire les pertes de données qui pourraient être dues à une capacité excessive à la formation de salves dans les données transmises. Ainsi, la fonction de l'organe d'organisation de transmission est de produire des requêtes de transmission de cellules pour de multiples connexions qui sont transmises par la liaison SONET vers le réseau. Selon l'invention, un organe d'organisation de trans- mission relève les connexions correspondant aux tranches temporelles organisées dans un réseau ATM d'une manière qui réduit au minimum la capacité de formation de salves du courant des cellules de sortie. La régularité des courants résultants de cellules réduit la probabilité de pertes dans le réseau et empêche aussi le dépassement du contrat associé de trafic par la connexion. L'organe d'organisation peut être commandé par un logiciel extérieur permettant la desserte du trafic aux fréquences de bits disponibles (ABR), qui est une norme qui apparaît dans le Forum ATM, ainsi que les services actuel- lement définis à fréquence de bits constante (CBR) et à fréquence de bits variable (VBR). Plus précisément, l'organe d'organisation de transmis- sion crée un organigramme des cellules de données de trans- mission référencées par identificateur de connexion et présente les identificateurs de connexion (CONNID) des cellules sortantes à la logique DMA de transmission qui gère le transfert réel des données. La logique de l'organe d'organisation de transmission conserve deux organigrammes dans une mémoire à accès direct embarquée locale (une mémoire SRAM statique de 32 k x 16 appelée TSRAM), un organigramme de remise à jour et un organigramme actif. Chaque organigramme est formé de 1 024 écritures et chaque écriture est un identificateur de connexion ou un identificateur nul. Un identificateur de connexion indique qu'une cellule unique de 48 octets de données provenant de cette connexion particulière doit être récupérée dans la mémoire hâte par la logique DMA de trans- mission. Un identificateur nul indique qu'aucun transfert n'est organisé à ce moment. L'organigramme de remise à jour est utilisé pour effec- tuer les modifications d'organigramme pendant que l'orga- nigramme actif est celui qui est utilisé pour la transmis- sion des identificateurs de connexion à la logique DMA de transmission. De cette manière, la logique de l'organe d'organisation de transmission peut modifier l'organigramme de remise à jour sans affecter la distribution équilibrée d'identificateurs de connexion de l'organigramme actif. Lorsque la fin de l'organigramme actif est atteinte, les deux organigrammes peuvent être commutés, lorsque l'organigramme de remise à jour n'est pas en cours de traitement d'une requête d'organisation. Les tranches de l'organigramme actif sont demandées successivement à la suite d'une requête provenant de la logique DMA de transmission (habituellement pour chaque période de cellule de 682/2 728 ns à une fréquence de 622/155 Mb/s, dans l'hypothèse o la cellule contient 53 octets). Le contenu de la tranche de l'organigramme actif est transmise à la logique DMA de transmission. Si les données récupérées de la tranche de l'organi- gramme actif sont sous forme d'un identificateur nul, celui- ci est ignoré par la logique DMA de transmission. Si les données récupérées de la tranche d'organigramme actif forment un identificateur de connexion, la logique DMA de transmission tente de transférer une cellule de données pour cette connexion de la mémoire hôte aux files de transmission qui sont embarquées. Si la logique DMA de transmission est occupée par un autre transfert de données au moment o arrive une nouvelle requête de transfert, il existe deux possibilités d'action. La première option est l'abandon de l'identificateur de connexion reçu. Aucune donnée n'est perdue dans cette opération, mais la logique DMA de trans- mission ne peut pas essayer de transmettre une cellule de données de cette connexion particulière jusqu'à ce que son identificateur de connexion apparaisse à nouveau dans l'organigramme actif. La seconde option est de conserver les identificateurs de connexion reçus dans un circuit tampon par arrêt d'interrogation des tranches d'organigramme actif jusqu'à ce que des ressources de la logique DMA de trans- mission deviennent disponibles. La logique d'organisation elle-même est responsable de l'acceptation des affectations et désaffectations des connexions de transmission provenant du circuit de pilotage du dispositif hôte par l'intermédiaire de la logique d'interface asservie et de la manipulation de l'organigramme de remise à jour qui peut être nécessaire pour la réduction au minimum de la capacité à former des salves pour une connexion déterminée. Les informations fondamentales trans- mises par l'hôte à la logique d'organisation sont consti- tuées d'un identificateur de connexion à 10 bits (CONNID), d'un facteur de largeur de bande à 5 bits (BWF), et d'un indicateur d'affectationdésaffectation (champ d'un bit). Il n'existe que dix facteurs permis de largeur de bande, et ils correspondent à 1/2n (avec n = 1-10) exprimé en pourcentage de la largeur de bande disponible totale pour la transmis- sion. Ceci correspond à 1 024/2n entrées dans la liste réelle d'organisation des identificateurs de connexion, comme indiqué ci-dessous. n largeur de entrées dans entrées dans bande % organigramme liste BWF 1 50 512 2 2 25 256 4 3 12,5 128 8 30.. ......... 0,098 1 1024 Le circuit logique d'organe d'organisation contient dix listes de mémoires embarquées locales à accès direct RAM, correspondant chacune à un facteur spécifique BWF. Lors- qu'une requête d'affectation de connexion de transmission est créée, la logique de l'organe d'organisation balaye les dix listes en commençant par la liste n = 1 (50 %) (2 entrées) et en terminant par la liste n = 10 (0,098 %) (1 024 entrées). L'identificateur CONNID de la nouvelle con- nexion est placé dans le premier espace vide disponible de la liste convenable. Un espace vide est désigné par un indicateur nul. Lorsqu'une requête de désaffectation de con- nexion de transmission est créée, la logique de l'organe d'organisation lit les listes comme indiqué précédemment, et remplace la valeur CONNID convenable de la liste convenable par un indicateur nul. Il est important de noter que la logique de l'organe d'organisation balaye toutes les écritures des dix listes, soit 2 046 entrées (2 + 4 + 8 +... + 256 + 512 + 1 024), bien que 1 024 entrées au plus contiennent un identificateur CONNID. Comme les connexions de transmission sont affectées ou désaffectées, la logique de l'organe d'organisation remet à jour l'organigramme de travail comme décrit dans les paragraphes qui suivent. Lorsqu'un identificateur CONNID est trouvé dans les listes, la logique de l'organe d'organisation fait progres- ser successivement un compteur de dimensions variables d'un certain nombre de valeurs égal au nombre d'entrées dans l'organigramme (voir le tableau précédent) propre à la liste dans laquelle a été trouvée l'identificateur CONNID, en commençant à 0. Par exemple, un identificateur CONNID trouvé dans la liste à 12,5 % remplit 128 entrées de l'organigramme et le compteur progresse de 0 à 127. En même temps, un compteur de décalage d'adresse d'organigramme à 10 bits peut aussi progresser depuis sa valeur actuelle du même nombre de valeurs que le compteur de dimensions variables. Le compteur de décalage d'adresse d'organigramme est remis à zéro chaque fois qu'une connexion est affectée ou désaffectée, si bien que l'organigramme de remise à jour est remis à jour. Le décalage d'adresse d'organigramme est utilisé comme pointeur sur l'organigramme de remise à jour. L'identificateur de connexion qui est organisé est écrit dans l'organigramme de remise à jour à l'adresse déterminée par l'inversion des bits du décalage d'adresse d'organigramme. De cette manière, l'organigramme de remise à jour peut être remis à jour lorsque les connexions de transmission sont affectées et désaffectées. Lorsque l'entrée finale de la dernière liste est lue et prise en compte, le compteur de décalage d'adresse d'organigramme avance le cas échéant pour terminer le cycle à toutes les adresses restantes de l'organigramme en les remplissant d'identificateurs nuls. Pour que les cellules d'une connexion de transmission particulière soient distribuées de manière aussi uniforme que possible dans l'organigramme de remise à jour à 1 024 entrées, les sorties d'adresse d'organigramme de comp- teur à 10 bits subissent une inversion de bits lors de l'adressage de l'organigramme de remise à jour. Une distribution régulière des cellules dépend aussi du parcours des listes de largeur de bande des grandes largeurs aux petites largeurs. Ceci est dû au fait que les connexions de plus grande largeur de bande doivent être alignées sur des limites plus sévères d'adresse d'orga- nigramme que les connexions à plus petite largeur de bande. Plus précisément, pour une valeur déterminée de n, les (10 - n) bits les moins significatifs de l'adresse initiale du décalage d'adresse de l'organigramme à 10 bits doivent être nuls. Par exemple, pour que les cellules soient réparties uniformément pour une connexion n = 1 (50 %), l'adresse de départ du compteur à 10 bits doit être la valeur binaire XOOOO000000000, qui constitue aussi l'adresse initiale de la connexion suivante puisque n1 correspond à un cycle sur 512 valeurs (nombre binaire 1000000000) du comp- teur d'adresses d'organigramme, alors qu'une connexion n = 10 (0,098 %) peut être alignée n'importe o. En consé- quence, une connexion ayant une certaine valeur de n est toujours alignée sur les limites d'adresse d'organigramme de connexion ayant des valeurs de n inférieures ou égales à sa propre valeur. En conséquence, le parcours des listes de largeur de bande depuis la grande largeur n jusqu'à la petite largeur N assure le respect des conditions d'alignement des limites d'adresses initiales si bien que les salves de connexion de transmission sont réduites au minimum dans l'organigramme donné. Il faut cependant noter qu'une capacité à créer des salves supplémentaires peut exister lorsque les organigrammes actif et de travail sont commutés. Une connexion peut être affectée plusieurs fois avec différents facteurs BWF si bien qu'une valeur de la largeur de bande agrégée qui peut être acceptée est obtenue. Dans ce cas cependant, il n'est pas possible de réduire au minimum la capacité de création de salves à la suite des multiples affectations indépendantes. La capacité à former des salves est réduite au minimum uniquement à chaque affectation d'après l'organigramme des cellules correspondant à cette affectation. Lors de la désaffectation d'une connexion réalisée avec plusieurs affectations indépendantes, chaque affectation indépendante de largeur de bande doit être désaffectée séparément. On a ainsi décrit un procédé perfectionné de program- mation de la transmission des cellules de données dans un réseau ATM lorsque les cellules ont différents facteurs de largeur de bande pendant l'utilisation du réseau ATM. Il est bien entendu que l'invention n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et qu'on pourra apporter toute équivalence technique dans ses éléments constitutifs sans pour autant sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1. Procédé d'organisation de transmission de cellules de données dans un réseau ATM, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: a) l'établissement de facteurs de largeur de bande pour des cellules qui doivent être transmises sous forme d'un pourcentage de la largeur de bande totale dans le réseau ATM, b) la conservation de listes de cellules à transmettre, chaque liste représentant un facteur de largeur de bande, c) l'affectation de la largeur de bande totale dans le réseau ATM à des tranches en fonction de facteurs de largeur de bande qui sont établis et avec des largeurs de bande différentes qui sont multiplexées sur la largeur de bande totale, et d) la sélection de cellules destinées à être transmises à partir des listes de cellules en fonction des tranches disponibles et des facteurs de largeur de bande corres- pondants. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape d) comprend le balayage des listes de cellules des plus grandes largeurs de bande aux plus petites largeurs de bande pour la sélection des cellules à transmettre. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une tranche temporelle disponible dans la largeur de bande totale est affectée aux cellules de plus grande lar- geur de bande contenues dans la largeur de bande de la tranche. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que plusieurs cellules sont affectées à une tranche dispo- nible lorsque la somme des largeurs de bande des cellules est inférieure à la largeur de bande de la tranche. 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape b) comprend la conservation d'un ensemble actif de listes destiné à être utilisé pour l'affectation des tranches temporelles et d'un ensemble remis à jour de listes destiné à remplacer les cellules transmises par des nouvelles cellules attendant la transmission, l'ensemble actif de listes et l'ensemble remis à jour de listes alter- nant périodiquement.