Brevet FR2767242A1 — publié le 19990212

Dispositif et procédé de commutation de cellules ATM à groupes de connexions, et fonctions terminales d'entrée et de sortie correspondantes. Le domaine de l'invention est celui de la transmission de données numériques. Plus précisément, l'invention concerne la commutation de cellules ATM ("Asynchronous Transmission Mode", ou Mode de Transmission Asynchrone) entre une pluralité de voies entrantes et une pluralité de voies sortantes. Le principe général de la transmission ATM est bien connu, et de nombreuses techniques et architectures de commutation ont été présentées. Classiquement, un noeud de commutation ATM comprend: - un étage d'entrée, comprenant plusieurs fonctions terminales d'entrée, recevant chacune des données de communications (cellules) sur plusieurs voies entrantes; - un ou plusieurs étages de commutation, formés de matrices de commutation; un étage de sortie, comprenant plusieurs fonctions terminales de sortie, distribuant chacune des cellules sur plusieurs voies sortantes, le tout étant organisé de façon que toute cellule reçue sur l'une des voies entrantes puisse être dirigée vers toute voie sortante. En général, la gestion de la commutation, c'est-à-dire le transfert, ou routage, des cellules vers la voie sortante voulue se fait "par connexion". En d'autres termes, pour chaque connexion, on définit et on repère un chemin de transfert dans les étages de commutation. A chaque point de connexion, on prévoit un marquage, qui indique le chemin à suivre pour chaque cellule, identifiée par ses données de connexion. Ces données de connexion sont classiquement le chemin virtuel ("VP", pour "virtual path") et/ou le circuit virtuel ("VC", pour "virtual circuit"). D'autres informations de routage peuvent également être utilisées pour les connexions ATM internes aux dispositifs de commutation. La gestion de ces marquages met en oeuvre des opérations relativement complexes, à chaque nouvelle connexion et à chaque déconnexion. Ainsi, une connexion nouvelle suppose de rechercher un chemin disponible vers la voie sortante voulue, puis de marquer chaque intersection du chemin identifié des informations - permettant de reconnaître l'origine et la destination de chaque cellule (VPNC). De plus, elle suppose la présence de moyens de mémorisation importants à chaque intersection, pour associer les données de routage à chaque connexion. Par ailleurs, les normes actuelles prévoient la distinction entre plusieurs capacités de transfert ATM ("ATC", pour "ATM transfert capability") et entre plusieurs qualités de service ""QoS", pour "Quality of Service"). L'utilisateur peut choisir, dans son "contrat de trafic", I"'ATC" et le "QoS" qu'il désire. Cette variété conduit, dans les noeuds de commutation actuel, à la mise en oeuvre de moyens spécifiques. Plus précisément, il est prévu de: - séparer et commuter les différents trafics "ATC & QoS" dans des plans différents; - séparer et commuter les différents trafics "ATC & QoS" dans les mémoires tampons ("buffers") différents à chaque étage de commutation; ou utiliser des protocoles internes, entre les points de commutation internes, basés sur des algorithmes et des paramètres différents. Il apparaît clairement que ces différentes solutions sont complexes, tant sur le plan matériel que sur le plan logiciel. Elles sont donc coûteuses, en temps de traitement, en mémoire,... L'invention a notanmment pour objectif de pallier ces différents inconvénients de la technique antérieure. Plus précisément, un premier objectif de l'invention est de fournir un dispositif et un procédé de commutation ATM qui limitent le nombre d'opérations à effectuer lors de l'établissement d'une connexion, notamment en ce qui concerne le marquage du chemin à l'intérieur du réseau de commutation. Un autre objectif de l'invention est de fournir une telle technique, qui permette de réduire la quantité de mémoire nécessaire, notamment dans les étages de commutation. L'invention a également pour objectif de fournir une telle technique, qui optimise le routage des cellules, et qui permette, en cas de défaut par exemple, un re- routage aisé. Encore un autre objectif de l'invention est de fournir une telle technique, qui permette une vitesse et un rythme de délivrance des cellules optimisés, se rapprochant de la périodicité nominale de ces cellules. Un autre objectif de l'invention est encore de simplifier les traitements spécifiques imposés par les différents "ATC" et "QoS". Ces objectifs, ainsi que d'autres qui apparaîtront plus clairement par la suite, sont atteints à l'aide d'un dispositif de commutation de cellules ATM, du type comprenant des moyens de commutation interconnectant une pluralité de fonctions terminales d'entrée avec une pluralité de fonctions terminales de sortie, comprenant des moyens de création de groupes de connexions, l'ensemble des connexions d'un groupe de connexions étant issues d'une même fonction terminale d'entrée et étant destinées à au moins une même fonction terminale de sortie, chacune des cellules des connexions d'un groupe de connexions étant affectée du même identifiant de groupe de connexions pour le routage des cellules dans lesdits moyens de commutation. Ainsi, selon l'invention, on définit des groupes de connexions (GoC), de façon à traiter de la même façon, dans les moyens de commutation, plusieurs connexions distinctes, dès lors qu'elles doivent être dirigées vers la (ou les) même fonction terminale de sortie. De cette façon, le marquage dans les étages de commutation est très simplifié, et établi une fois pour toute lors de l'établissement du "GoC". L'invention propose donc l'introduction d'un nouveau niveau d'identification qui, au prix d'une augmentation légère de la complexité à chaque extrémité, permet de simplifier le routage. De façon préférentielle, lesdites connexions correspondent à des connexions ATM internes et/ou à des connexions ATM externes, caractérisées par un chemin virtuel (VP) et/ou à un circuit virtuel (VC). Avantageusement, lesdits moyens de création de groupes de connexion allouent à chaque groupe.de connexions une bande passante supérieure à la bande passante strictement nécessaire audit groupe de connexions, lors de sa création. Cela permet de simplifier, voire de rendre transparent, la prise en compte d'une nouvelle connexion. En d'autres termes, lesdits moyens de création de groupes de connexions comprennent des moyens de marquage du chemin et/ou de réservation d'une bande passante nécessaire dans lesdits moyens de commutation, mis en oeuvre une seule fois pour chaque groupe de connexion, lors de la création de ce dernier, et une nouvelle connexion peut être ajoutée à tout moment à un groupe de connexions, sans marquage de chemin ni réservation de bande passante spécifique. Selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention, chacune desdites fonctions terminales d'entrée comprend des moyens de création de groupes de connexions et des moyens d'affectation à chaque cellule qu'il reçoit d'un identifiant de groupe de connexions, et chacune desdites fonctions terminales de sortie comprend des moyens de traitement des cellules reçues d'un groupe de connexions, de façon à associer à chaque cellule des informations nécessaires à la suite de son routage. Ainsi, la gestion des "GoC" est transparente pour les moyens de commutation. Ces derniers ne prennent en compte que les identifiants de groupe de connexions (IGoC). De façon avantageuse, chacune desdites fonctions terminales d'entrée et desdites fonctions terminales de sortie comprend, pour chacun desdits groupes de connexions, des moyens d'espacement, rétablissant la périodicité nominale des cellules de chacune desdites connexions. Cette technique, connue en soi, mais classiquement appliquée à chaque connexion, s'avère ici beaucoup plus efficace, du fait du nombre important de cellules prises en compte dans chaque groupe de connexions. Préférentiellement, lesdits moyens de création de groupe de connexions regroupent dans un groupe de connexions des connexions présentant une même qualité de service (QoS) et/ou une même capacité de transfert ATM (ATC). A nouveau, le fait que le nombre de "GoC" soit réduit, par rapport au nombre de connexions, permet d'optimiser la prise en compte des différents paramètres. L'invention concerne également le procédé de commutation mis en oeuvre notamment par un dispositif tel que décrit ci-dessus. Un tel procédé assure la création de groupes de connexions, l'ensemble des connexions d'un groupe de connexions étant issues d'une même fonction terminale d'entrée et étant destinées à au moins une même fonction terminale de sortie, chacune des cellules des connexions d'un groupe de connexions étant affectée du même identifiant de groupe de connexions pour le routage des cellules dans lesdits moyens de commutation. De façon avantageuse, ce procédé comprend les étapes suivantes: - dans chacun desdites fonctions terminales d'entrée: - création de groupes de connexions; - affectation à chaque cellule reçue d'un identifiant de groupe de connexions; - dans chacune desdites fonctions terminales de sortie: - traitement des cellules reçues d'un groupe de connexions, de façon à associer à chaque cellule des informations nécessaires à la suite de son routage. Préférentiellement, le procédé comprend une étape de marquage du chemin et/ou de réservation d'un bande passante nécessaire dans lesdits moyens de commutation, mise en oeuvre une seule fois pour chaque groupe de connexion, lors de la création de ce dernier, de façon qu'une nouvelle connexion puisse être ajoutée à tout moment à un groupe de connexions, sans marquage de chemin ni réservation de bande passante spécifique. L'invention concerne encore les fonctions termnninales d'entrée et de sortie d'un dispositif de commutation ATM, comprenant les éléments nécessaires à la mise en oeuvre de l'invention. Ainsi, une fonction terminale d'entrée comprend notamment des moyens de création de groupes de connexions, l'ensemble des connexions d'un groupe de connexions étant issues d'une même fonction terminale d'entrée et étant destinées à au moins une même fonction terminale de sortie, chacune des cellules des connexions d'un groupe de connexions étant affectée du même identifiant de groupe de connexions pour le routage des cellules dans lesdits moyens de commutation. Une fonction terminale de sortie comprend en particulier quant à elle des moyens de traitement des cellules reçues d'un groupe de connexions, de façon à associer à chaque cellule des informations nécessaires à la suite de la communication. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation préférentiel, donné à titre de simple exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés, dans lesquels: - la figure 1 présente le principe fonctionnel d'un dispositif selon l'invention; - la figure 2 illustre les traductions effectuées pour le transfert des cellules dans un dispositif de commutation, d'une part selon l'art antérieur ("VP" ou "VC"), et d'autre part selon la technique de l'invention. Comme déjà indiqué, l'invention repose sur la mise en oeuvre de groupes de connexions, dans un réseau de commutation ATM. Schématiquement, un groupe de connexion peut être considéré comme un "tuyau" défini dans le réseau de commutation entre une fonction terminale d'entrée et une, ou plusieurs, fonction terminale de sortie. Ce "tuyau" est défini de façon unique, par un marquage, dans le réseau de commutation. Un groupe de connexion (GoC) peut correspondre à un ensemble de connexions ATM internes ou externes. n est caractérisé par: - ses points d'extrémité (fonction terminale d'entrée et fonction terminale de sortie); - l'ensemble de connexions qu'il regroupe caractérisé par exemple par les "VCC" et/ou "VPC", ou de ses références de connexions internes ATM, ainsi que par ses caractéristiques de qualité de service (QoS) et sa capacité de transfert ATM (ATC); - son mode de routage: mono-chemin, multi- chemin, et les techniques de sélection de chemins correspondante. Pour mettre en oeuvre l'invention, il est donc nécessaire de définir un nouveau - niveau d'identification des cellules, utilisées d'une part dans les liens internes du noeud ATM, entre les fonctions terminales, et d'autre part à la construction des liens des réseaux de communication externes, ou le multiplexage a lieu, pour les partages des chemins virtuels. Ce nouveau niveau d'identification nécessite: - dans la fonction terminale d'entrée: une traduction des identifiants de chemins et de circuits virtuels entrants en un identifiant de groupe de connexion interne: VCI-in VPI-in --> IGoCI; - dans la fonction terminale de sortie: - une traduction: IGoCI ---> VCI-out, VPI-out, pour terminer le GoC interne; une fonction de traduction VCI-out, VPI-out ---> identifiant de GoC externe (EGoCI), pour le partage de trafic sur les liens externes. Bien sûr, l'invention peut n'être mise en oeuvre que sur des liens internes, ou que sur des liens externes. Selon l'invention, dans l'étage d'entrée du commutateur ATM, on ajoute donc un identifiant de Goc interne (IGoCI) à l'en-tête de connexion. Cet IGoCI est utilisé comme identifiant de connexion: - dans des moyens d'espacement, avant d'être introduits dans les moyens de commutation proprement dits; - dans chaque étage de commutation des moyens de commutation. Cette technique présente notamment l'avantage que le trafic entrant de toute connexion est espacé à l'aide de moyens d'espacement, qui permettent de rétablir les cellules dans leur périodicité nominale. On optimise ainsi l'utilisation des ressources de matrices. L'espacement, réalisé soit par GoC interne soit individuellement par connexion, permet de considérer que le trafic est un trafic à débit binaire déterministe (DBR), défmi par un débit de cellules de pic (PCR). Dans ce cas de petites mémoires-tampons (buffers) peuvent être utilisées à tous les étages de commutation. De plus, l'espacement d'un groupe de connexions internes est plus facile à mettre en oeuvre, du fait que le débit d'espacements est faible, et proche du débit de cellules moyen. Le rapport du débit de cellules moyen sur la déviation standard augmente avec les nombres de connexions. Au niveau de la commutation, un ensemble de connexions individuel est remplacé par un "tuyau" ATM unique. En conséquence, le nombre de connexions individuel à commuter devient indépendant de la capacité de commutation du noeud ATM. En effet, ce dernier ne "voit" que les groupes de connexions. En cas de défaillance interne, un re-routage interne rapide est possible, puisque seul le groupe de connexion est à re-router, et non un ensemble de connexions individuelles. Par ailleurs, le contrat de trafic interne peut être réglé de façon globale, pour toutes les connexions appartenant à un groupe de connexions, et non plus connexion par connexion. Cela permet d'obtenir un temps de réaction de contrôle du trafic optimisé. Par exemple, dans une fonction terminale d'entrée (TU) seulement 512 groupes de connexions internes par ATC devron être gérés, dans la configuration large, alors qu'elle doit prendre en compte, selon les techniques classiques, jusqu'à 64 000 connexions. La figure 1 illustre l'architecture fonctionnelle d'un dispositif selon l'invention. Ce dispositif comprend des moyens de commutation 300 classiques en eux- mêmes, mais adaptés pour les transferts des groupes de connexions. Ces moyens de connexion 300 interconnectent une pluralité de fonctions terminales d'entrée 100 avec une pluralité de fonctions terminales de sortie 200. Chaque fonction terminale d'entrée est alimentée par plusieurs entrées VP/VC 140. Des moyens 110 de traduction ajoutent à chaque cellule un identifiant de groupe de connexions internes (IGoCI) à l'en-tête de chaque cellule. Un ensemble de moyens d'espacement 120 assure l'espacement des cellules, pour chaque groupe de connexions internes, afin de régulariser le débit de cellules de chaque connexion, de façon à délivrer ces cellules à un débit proche de leur débit nominal. Ce moyen d'espacement délivre les cellules à des moyens 130 de multiplexage de cellules sur un ou plusieurs liens des moyens de commutation 300. Symétriquement, les cellules sont reçues dans les fonctions terminales de sortie , dans des moyens de traduction 210, qui assurent d'une part la traduction de l'identifiant de groupe de connexions internes en un identifiant de chemins et de circuits virtuels (VPI et VCI), et d'autre part la traduction en un identifiant de groupe de connexions externes. Des moyens 220 d'espacement assurent l'homogénéisation du débit pour chaque GoC externe. Ils alimentent respectivement des moyens de multiplexage 230 ou délivrent les flux correspondant au groupe de connexions externes sur les liens ATM de sortie 240. De facçon avantageuse, N groupes de connexions internes sont définis entre chaque fonction terminale d'entrée et chaque fonction terminale de sortie, N étant égal au nombre de capacités de transfert ATM (ATC) internes requises pour répondre à l'ensemble des ATC et QoS disponibles. Ces N groupes de connexions internes peuvent être créés logiquement lors de l'initialisation du système. Le routage d'un groupe de connexions internes peut être défini sous la forme d'un ou plusieurs chemins physiques, avec la possibilité d'un choix en temps réel lors de l'initialisation de la connexion, par exemple en fonction de la commande d'admission d'appel (CAC) et/ou du mécanisme de gestion des blocages internes. La figure 2 donne un exemple d'implantation de l'invention, dans le cas d'un dispositif à 3 étages 301, 302 et 303 de commutation d'unités de transfert de circuit virtuel, et pour laquelle le champ VPI est utilisé pour la transmission de l'identifiant du groupe de connexions internes. On présente respectivement sur ce schéma quatre situations, correspondant pour le deux premières à l'art antérieur, et pour les deux dernières à la présente invention: 1. Cas d'une transmission classique par VPC: le VPI-in est traduit à chaque étage de commutation 301 à 303 en un identifiant de connexion interne ICI-1, ICI-2 puis ICI-3, puis en VPI-out dans l'étage de sortie. Le VCI-in est transmis de facon transparente, sans modification; 2. Cas d'une transmission classique par VCC: le VCI-in est traduit à chaque étage de commutation 301 à 303 en un identifiant de connexion interne ICI-1, ICI-2 puis ICI-3, puis en VCI-out dans l'étage de sortie. Le VPI-in est transformé en VPI-out (technique VPTTP); 3. Cas d'une transmission par VPC selon l'invention: le VPI-in est traduit pour l'ensemble des étages de commutation 301 à 303 en un identifiant unique de groupe de connexions interne IgoCI. Un VP-out est transmis en parallèle, pour donné le VPI-out dans l'étage de i1 sortie. Le VCI-in est transmis de façon transparente, sans modification; 4. Cas d'une transmission par VCC selon l'invention: le VCI-in est traduit pour l'ensemble des étages de commutation 301 à 303 en un identifiant unique de groupe de connexions interne IgoCI. Un VC-out est transmis en parallèle, pour donné le VCI-out dans l'étage de sortie. Le VPI-in est transformé en VPI-out (technique VPTTP). REVENDICATIONS 1. Dispositif de commutation de cellules ATM, du type comprenant des moyens (300) de commutation interconnectant une pluralité de fonctions terminales d'entrée (100) avec une pluralité de fonctions terminales de sortie (200), caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de création de groupes de connexions, l'ensemble des connexions d'un groupe de connexions étant issues d'une même fonction terminale d'entrée et étant destinées à au moins une même fonction terminale de sortie, chacune des cellules des connexions d'un groupe de connexions étant affectée (110) du même identifiant de groupe de connexions pour le routage des cellules dans lesdits moyens de commutation. 2. Dispositif de commutation selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites connexions correspondent à des connexions ATM internes et/ou à des connexions ATM externes caractérisées par un chemin virtuel (VP) et/ou à un circuit virtuel (VC). 3. Dispositif de commutation selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que lesdits moyens de création de groupes de connexions allouent à chaque groupe de connexions une bande passante supérieure à la bande passante strictement nécessaire audit groupe de connexions, lors de sa création. 4. Dispositif de commutation selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que lesdits moyens de création de groupes de connexions comprennent des moyens de marquage du chemin et/ou de réservation d'une bande passante nécessaire dans lesdits moyens de commutation, mis en oeuvre une seule fois pour chaque groupe de connexion, lors de la création de ce dernier, et en ce qu'une nouvelle connexion peut être ajoutée à tout moment à un groupe de connexions, sans marquage de chemin ni réservation de bande passante spécifique. 5. Dispositif de commutation selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que chacune desdites fonctions terminales d'entrée (100) comprend des moyens (110) de création de groupes de connexions et des moyens (110) d'affectation à chaque cellule qu'il reçoit d'un identifiant de groupe de connexions, et en ce que chacune desdites fonctions terminales de sortie (100) comprend des moyens (210) de traitement des cellules reçues d'un groupe de connexions, de façon à associer à chaque cellule des informations nécessaires à la suite de son routage. 6. Dispositif de commutation selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que chacune desdites fonctions terminales d'entrée (100) et desdites fonctions terminales de sortie (200) comprend, pour chacun desdits groupes de connexions, des moyens (120, 220) d'espacement, rétablissant la périodicité nominale des cellules de chacune desdites connexions. 7. Dispositif de commutation selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'on regroupe dans un groupe de connexions des connexions présentant une même qualité de service (QoS) et/ou une même capacité de transfert ATM (ATC). 8. Procédé de commutation de cellules ATM, du type permettant l'interconnexion entre une pluralité de fonctions terminales d'entrée (100) et une pluralité de fonctions terminales de sortie (200), par l'intermédiaire de moyens de commutation (300), caractérisé en ce qu'il assure la création de groupes de connexions, l'ensemble des connexions d'un groupe de connexions étant issues d'une même fonction terminale d'entrée et étant destinées à au moins une même fonction terminale de sortie, chacune des cellules des connexions d'un groupe de connexions étant affectée du même identifiant de groupe de connexions pour le routage des cellules dans lesdits moyens de commutation. 9. Procédé de commutation selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: - dans chacun desdites fonctions terminales d'entrée: - création de groupes de connexions; - affectation (110) à chaque cellule reçue d'un identifiant de groupe de connexions; dans chacune desdites fonctions terminales de sortie: - traitement (210) des cellules reçues d'un groupe de connexions, de façon à associer à chaque cellule des informations nécessaires à la suite de son routage. 10. Procédé de commutation selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de marquage du chemin et/ou de réservation d'une bande passante nécessaire dans lesdits moyens de commutation, mise en oeuvre une seule fois pour chaque groupe de connexion, lors de la création de ce dernier, et en ce qu'une nouvelle connexion peut être ajoutée à tout moment à un groupe de connexions, sans marquage de chemin ni réservation de bande passante spécifique. 1 1. Fonction terminale d'entrée d'un dispositif de commutation de cellules ATM, ledit dispositif de commutation comprenant des moyens de commutation interconnectant une pluralité de fonctions terminales d'entrée avec une pluralité de fonctions terminales de sortie, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens de création de groupes de connexions, l'ensemble des connexions d'un groupe de connexions étant issues d'une même fonctionterminale d'entrée et étant destinées à au moins une même fonction terminale de sortie, chacune des cellules des connexions d'un groupe de connexions étant affectée du même identifiant de groupe de connexions pour le routage des cellules dans lesdits moyens de commutation. 12. Fonction terminale de sortie d'un dispositif de commutation de cellules ATM, ledit dispositif de commutation comprenant des moyens de commutation interconnectant une pluralité de fonctions terminales d'entrée avec une pluralité de fonctions terminales de sortie, et des moyens de création de groupes de connexions, l'ensemble des connexions d'un groupe de connexions étant issues d'une même fonction terminale d'entrée et étant destinées à au moins une même fonction terminale de sortie, et chacune des cellules des connexions d'un groupe de connexions étant affectée du même identifiant de groupe de connexions pour le routage des cellules dans lesdits moyens de commutation, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens de traitement des cellules revues d'un groupe de connexions, de façon à associer à chaque cellule des informations nécessaires à la suite de la communication.