CN1012606B - 通信交换网络及其间的交换部件 - Google Patents

Abstract

通信交换部件用于把M个信号输入端[I(1)至I(M)]转接到N个信号输出端[O(1)]的任一个输出端，包括MN个缓冲器[Q(11)至Q(MN)]，这些缓冲器安排成M行和N列的一个矩阵。在缓冲器从相关的输入端向相关的输出端发送期间，每个缓冲器用来存储信息单元。

Description

本发明涉及一种通信交换网络，它至少包括一个用于把来自多个所述网络的信号输入端并以信息单元分组的数字信号，通过组成所述交换部件一部份并编成多个第一组的缓冲器装置，转发到多个信号输出端。其中，每个信号输入端通过上述缓冲器装置中的一些特定的缓冲器装置永久地连接到每个信号输出端。所述交换部件还包括多个优先电路，每个优先电路连接相应的一个所述第一组，并允许从上述一个第一组的缓冲器装置中每次进行一个上述转发。这样一种通信交换网络已经人所共知的技术，例如，可从在1986年4月24公布的国际专利申请WO86/02510中可了解到。这种已知的通信交换网络的缺点在于，例如当在一个特定的信号输入端和一个特定的信号输出端之间的有一个高的信息单元通信量时，则相应的缓冲器装置的充填比腾空要快。而当所有的信息单元有相同优先权和同一个第一组缓冲器装置于是依次腾空时，则快充填的缓冲器装置可能迅速溢出，从而可能使某些信息单元丢失。当信息单元具有不同级别的优先权时及例如当大多数具有低优先权级别的信息单元被装载到高通信量缓冲器装置时，则信息单元丢失的风险会甚至更大。

本发明的目的是为了提供一种现有这种类型的通信交换网络，但其中的优先电路可克服上述缺点。

根据本发明，由于每个所述第一组的缓冲器装置与所述信号输出端的一特定输出端共同相连，而每个优先电路是由一个令牌环构成的，因此可以达到上述目的。

采用这种方法，一个由令牌环产生的令牌信号可连续地传送到一个第一组不同的缓冲器装置，以便使得接收该令牌信号的缓冲装置在把令牌信号传送到该第一组的其它缓冲器装置之前将包含其中的至少一个信息单元转发到与第一组相关的公共信号输出端。于是，腾空缓冲器的次序不仅由与每个信息单元相关的可能的优先权级别确定，而且也适用于特定的环境。例如，当某些缓冲器装置有溢出的危险时，它被优先给于令牌信号。

为此，每个所述令牌环包括用来检测相关的第一组的缓冲器装置充填度的装置。

依靠这些检测装置，令牌信号可优先传送到具有最高充填度的缓冲装置。

要注意的是，下面将不再更详细地考虑具有不同优先权级别的信息单元的情形。

本发明的交换网络的特有特征在于：所述缓冲器也编成多个第二组，每个所述第二组的缓冲装置通过一个公共输出数据总线和一个选择总线连接到所述信号输入端中的一个特定输入端。

用这种方法，当同一第二组的不同缓冲装置通过选择总线选择时，一个出现在公共输入数据总线的信息单元被同时装入每个被选择的缓冲器装置。结果，可以用简单的方式实现点对多点的传输。

在结合附图阅读了本发明的实施例的描述之后，读者将会对本发明的上述提到的和其它的目的将会更明白，而对本发明本身也会有更好的理解。

图1为本发明的包括一个通信交换部件SE的通信交换网络的图解说明;

图2示出了一个把图1中的交换部件SE用作为一个16×16交换网络的模块的例子，及

图3更详细地示出了一个图1的接收器端口RP（M）。

图1中所示的通信交换部件SE是通信交换网络的一部分，其中多个这样的部件以模块方式互连，后面将介绍一个例子。每个交换部件SE能够交换固定长度的数字信号的信息包或信息单元，它们根据异步转发方式（ATM），以前称为异步时分（ATD）传送的，这是从多个M信号输入端I（l）至I（M）到多个N信号输出O（l）至O（N）的技术，多个M信号输入端是经过各个接收器端口RP（l）至RP（M）连接的，该部件是经过各个总线终端电路BT（l）至BT（N）连接到信号输出端的。接收器端口的结构及其工作情况的说明，假定RP（m）中的m是l与M之间的一个整数，将参考图3在后面进行说明。任何总线终端电路，假定BT（n）中的n是1与N之间的一个整数，执行缓冲功能，而且如果需要的话，给它提供信息单元的并行一串行变换。每个信息单元例如包括35个字节，其中3字节用作信息头，包括2字节或16比特构成虚电路号，5比特用于差错检测与校正，还有3个备用比特，其中剩余的32字 节构成一个信息字段。

交换部件SE包括MXN缓冲器装置或安排成矩阵的队列：M行Q（11）至Q（1N）;…;Q（m1）至Q（mN）;…;Q（M1）至Q（MN）和N列Q（11）至Q（M1）;…Q（1n）至Q（Mn）;…;Q（1N）至Q（MN）。这些队列Q（11）至Q（MN）中的每列例如是由先进先出（FIFO）存储器构成的，例如能存储10个35字节的信息单元。M个接收器端口RP（1）/（M）中的每个端口，如RP（m）是接到各自的第m行，这一行包括N队列的组Q（m1）至Q（mN），连接是通过一条相关的8线的公共输入数据总线IB（m）和一条相关的N线的选择总线SB（m），这N线中的每一线与队列的N列的特殊的一列有关，N列中的每一列，假定是第n列，包括一个M队列的组Q（1n）至Q（Mn），並通过一条相关的线的公共输出数据总线OB（n）连接到各自的总线终端电路BT（n）。接收器端口RP（m）是与第m行的N队列的组有关，它能够把接收的信息单元，例如在它的信号输入端I（m）的串行方式变换为连续的並行字节，並经过相关的输入数据总线IB（m）把它们加到该第m行的组的N队列的任何一列。一个信息单元必须被加载入的一个或多个队列是通过分别与这些队列所属列的组相关的选择总线SB（m）的各条线选择的。因此，当只选择一列，即一个队列时，可进行点对点传输，而当选择多列，即同一行的多个队列时，可进行点对多点传输，也称为多点输出，在后面将会更清楚。另一方面，当由不同的选择总线选择同一列的几个队列时，可以进行多点对点的传输，也称为集中传输。

通过由令牌线TL（n）构成的优先电路，相同的第n列的组的 所有队列Q（1n）至Q（Mn）进一步互连起来，令牌线是连接成一环，其中令牌信号根据后面介绍的一种算法在互连的队列之间传送，並指明该队列具有传输的优先性以及信息单元的数目，这个队列可经过输出数据总线OB（n）传送到相应的总线终端电路BT（n）。

由于该交换部件SE的模块性，所以相同的第m行的所有队列Q（m1）至Q（mN）或相同的第n列的所有的队列Q（1n）至Q（Mn）例如可安排在同一块集成电路芯片上，而且这些芯片或模块可以很容易互连。因此，一个现有的M×N交换网络的信号输入端的数目M只要通过增加队列的行就可以增加。类似的，一个现有的M×N交换网络的信号输出端的数目N可通过增加队列的列就可以增加。对后一种情况的唯一限制是构成选择总线SB的选择线路的数目。当然，如上所述，一行的每一队列是与这条选择总线SB的不同线有关的。

图2中表示了一个16×16交换网络的例子，其中使用多个交换部件SE，每个交换部件包括4×4队列，分在同一芯片上。这个交换网络包括4行的四个这样的交换部件SE（11）至SE（14）;…;SE（41）至SE（44）。图2的左侧表示16个接收器端口RP（1）至RP（16）经过双向总线ADP全部端口都接到处理器PR，並有各自的信号输入端I（1）至I（16）。对于每个接收器端口，输入数据总线和选择总线一起以单条线表示。例如，SB（1）+IB（1）是与接收器端口RP（1）有关。连接到各总线终端电路BT（1）至BT（16）的输出数据总线OB（1）至OB（16）同样也各用单条线表示。每一列的交换部件SE（11）至SE（41）;…;SE（14）至SE（44）经过各 自的令牌线TL（1）;…;TL（4）互连。这些令牌线的每条线连成一环，即下部的一个交换部件如SE（41）的令牌线的输出接到上部的一个交换部件如SE（11）的令牌线输入。

根据应用情况，可以用不同的算法来控制令牌线。

最直接了当的一种方法包括把令牌信号依次通过同一列的所有队列：

-当接收该令牌信号时，如果一队列不空，它有优先性把一信息单元传送到相关的输出数据总线並在这信息单元传输期间保持该令牌信号;

-如果该队列是空的，该令牌信号立即传到该列的下一队列，使得没有时间消耗掉。

上述方法的一种变型是决定信息单元的数目，通过由这个队列存储程度决定的优先性可允许传输的信息单元数目。这个方法减少了由队列溢出引起的信息单元丢失的危险。

在另一种解决方案中，令牌环是由一个状态线路环（图中未示出）构成的，状态线路环把同一列的所有队列互连起来並指出具有最大的存储程度的队列。为了减少信息单元丢失的危险，令牌信号按优先性给与这个队列，该队列存储信息单元的最高数目。

图3中详细地表示了接收器端口RP（m）和它的信号输入端I（m），它的输入数据总线IB（m）及其N线选择总线SB（m）。它包括一个同步电路INC，该电路有信号输入端I（m），並通过一条数据总线B1接到复用器MXI的第一输入端，並通过一条控制线L1接到一个控制器CT。如果数据总线如总线B1的内部带宽比输线的带宽更宽，INC是通过该输入线接到信号输入端 I（m），INC也能够进行串行-並行变换，即，如上面所述，当这些信息单元在这个信号输入端I（m）以串行方式被接收时。该复用器M×I的输出经数据总线B2接到单个的信息单元缓冲器SCB，该缓冲器本身与信息头检验与校正电路HC串联被接到路由选择电路RO。该路由选择电路通过一条双向总线B3接到一个复用器/分路器MDC的第一终端。这个复用器/分路器MDC的第二终端经过一条双向总线B4接到一个路由选择表RT，而MDC的第三终端经过一条双向总线B5接到另一个复用器/分路器MDP的第一终端。MDC的复用部分具有由上述第一和第三终端构成的输入端和由上述第二终端构成的一个输出端，而MDC的分路部分具有由第二终端构成的一个输入端和由第一与第三终端构成的输出端。单个信息单元的缓冲器SCB经一条总线B6接到一个分路器D^XO的输入端，它的第一输出端接到输入数据总线IB（m），而路由选择电路RO直接接到选择总线SB（m），並经过一条控制线L2控制这个分路器DXO的选择输入。控制器CT经过一条线路CK接收一个时钟信号和从串行-並行变换器与从同步电路INC经线路L1来的及从一个处理器PR（图2中未示出）经一条选择线CS（芯线选择）来的控制信号。这个控制器CT经过各自的选择线L3、L4和L5控制上述复用器MXI和复用器/分路器MDC与MDP的工作。如图2中所示，处理器PR通过一条双向数据与地址总线ADP接到交换网络的所有的接收器端口，ADP接到复用器/分路器MDP的第二终端。MDP有一个第三终端，经总线B7接到一个输入信息单元缓冲器CBI，该缓冲器经过一条总线B8接到复用器MXI的第二输入端。分路器DXO的第二输出经过一条总线B9接到一个输出信息单 元缓冲器CBO，这个输出信息单元缓冲器CBO经过一条总线B1O接到复用器/分路器MDP的第四终端。MDP的复用部分有上述第一和第四终端构成的输入端和由上述第二终端构成的一个输出端，而MDP的分路部分有由这个第二终端构成的一个输入端和由第一与第三终端构成的输出端。

以串行方式加到串行-並行变换器与同步电路INC的信息单元被变换为例如8个並行比特的组，然后经过复用器MXI传送並锁存在单个信息单元缓冲器SCB中。当由串行-並行变换器与同步电路INC检测到来的信息单元同步差错时，经过线路L1把一个信号发送到该控制器CT，该控制器能够执行适当的动作。当一个信息单元被存在SCB中时，其信息头被送到信息头检验与校正电路HC以检测其有效性並用于校正某些类型可校正的差错。这个信息头然后经过复用器/分路器MDC传送到路由选择表RT，路由选择表包括一个表，信息单元的信息头和有关的路由选择信息存储在该表中。在路由选择表RT中，来的信息头起着这个表的指示字的作用，並被翻译为一个出的信息头，它又与路由选择信息一起返回到路由选择电路RO。出的信息头直接被传送到单个信息单元缓冲器SCB，它代替来的信息头，更新的信息单元然后经过分路器DXO在输入数据总线IB（m）上传送。同时，路由选择信息例如是由N比特的二进制字构成的，就被传送到路由选择电路RO，该电路把该信息以每线一比特输入到N线选择总线SB（m），並在同时起动分路器DXO的选择线L2，分路器接着选择它的第一输出。选择总线SB的每条线是接到一个特殊的队列，在这条线上传送的比特值表明用于接收该单元然后在输入数据总线IB（m）的相应队列是选到了（比特＝1）或没有选到（比特＝0）。

路由选择表的内容可以通过处理器PR更新，该处理器经过总线ADP，B5和B4以及复用器/分路器MDP与MDC直接存取路由选择表。另外，处理器PR可以在输入数据总线IB（m）上发送一个信息单元或经过信号输入端I（m）接收一个信息单元，下面将说明。在由处理器PR把一个信息单元发送到输入数据总线IB（m）的情况下，这个信息单元由PR经过总线ADP，复用器/分路器MDP和总线B7加载入输入信息单元缓冲器CBI。一旦在总线B1上不再通过並行-串行变换器与同步电路INC传送信息单元时，存储在输入信息单元缓冲器CBI中的信息单元就经过总线B8与B2和复用器MXI传送到单个信息单元缓冲器SCB。这个信息单元从那里沿着与从输入端I（m）来的信息单元相同的路由传送。另一方面，指定给处理器PR的信息单元沿着与到输入数据总线IB（m）相同的路由传送，但是在分路器DXO中，它是经过总线B9发送到输出信息单元缓冲器CBO。这个信息单元从输出信息单元缓冲器CBO经过复用器/分路器MDP和总线B10与A^DP被传送到该处理器PR。

信息单元的点对多点的传输通过该交换部件SE及其有关的接收器端口RP（1）至RP（M）的结构是很方便的。特别是，与交换部件相反，其中点对多点传输只有通过对被传送信息单元的复制和改变这些复制信息单元的信息头以访问相应的信号输出端才可能，现用的部件SE是一种不同的方式工作的。当然，信息单元的信息头在这里不是直接用于访问信号输出端，以致于对参与多点传输的每个信号输出端来说，这个信息头不需要改变。相反，在这个交换部件SE中，正确的信号输出端O（1）至O（M）只通过选择总线SB的各 自有关的线路选择。当选择了有关的信号输出端，这些线路启动了（比特＝1），反之则不启动。因此，在输入数据总线IB（m）上通过接收器端口RP（m）传送的每个信息单元被复制到所有的选择的队列Q（mI）/（mN）中，並从这里到所有选择的信号输出端O（1）/（N）。

当在上面结合具体的装置说明了本发明的原理时，已清楚地了解了这个说明只是通过例子进行的，而且不是对本发明的范围的一个限制。

Claims (12)

1、一种通信交换网络，该交换网络包括至少一个交换部件(SE)，该交换部件通过作为上述交换部件的组成并编排成多个(N)第一组的缓冲装置Q(11)-Q(MN)转发来自上述网络的多个信号输入端(I(1)-I(M)的、以信息单元分组的数字信号，每个信号输入端I(M)通过所述缓冲器装置Q(11)-Q(MN)中几个的特定缓冲器装置Q(mn)永久地与每个信号输出端o(n)相连，所述交换部件(SE)还包括多个优先电路TL(1)-TL(N)，每个优先电路TL(n)连接各自有关的(第n个)组的缓冲器装置Q(In)-Q(Mn)，并允许从上述有关组的缓冲器装置Q(In)至Q(Mn)每次进行一个上述转发，

其特征在于：上述每个(第n)第一组的缓冲器装置Q(In)-Q(Mn)共同被连接到所述信号输出端o(I)-o(n)中的一个特定输入端o(n)；而所述优先电路的每个优先电路TL(n)是由一个令牌环TL(1)-TL(N)组成的。

2、根据权利要求1的通信交换网络，其特征在于：所述令牌环TL（1）-TL（N）的每环TL（n）包括检测有关第一组的缓冲器装置Q（ln）至Q（Mn）的存储程度的装置。

3、根据权利要求1的通信交换网络，其特征在于：所述缓冲器装置Q（11）-Q（MN）也编排成多个（M）第二组，所述每个（第m个）第二组的缓冲器装置Q（ml）-Q（mN）通过一条公共输入数据总线IB（m）和一条选择总线SB（m）与所述信号输入端I（l）-I（m）的一个特定信号输入端相连。

4、根据权利要求3所述的通信交换网络，其特征在于：所述第二组的每个缓冲器装置Q（ml）-Q（mN）也组成所述第一组的特定的一个缓冲器装置的一部份。

5、根据权利要求3的通信交换网络，其特征在于：缓冲器装置的上述第一组Q（1n）-Q（Mn）和第二组Q（ml）-Q（mN）编排成一个矩阵，它包括多个（MXN）缓冲器装置Q（ll）-Q（MN），其个数等于信号输入端I（1）至I（M）的数目（M）和信号输出端O（1）-O（N）的数目的乘积，上述数目中至少有一个是大于2。

6、根据权利要求1的通信交换网络，其特征在于：所述缓冲装置Q（1n）-Q（Mn）是由先进先出（FIFO）存储器构成的。

7、根据权利要求3的通信交换网络，其特征在于：它还包括多个接收装置RP（1）-RP（M），每个装置RP（M）把多自的信号输入端I（m）接到它相关的公共输入数据总线IB（m）和选择总线SB（m），上述接收装置能够把在上述信号输入端收到的上述信息单元转发到上述公共输入数据总线，并给上述选择总线加上一个信号，用来选择上述相关的第二（第m）组的上述缓冲器装置Q（m1）-Q（mN）中的至少一个缓冲器装置。

8、根据权利要求7的通信交换网络，其特征在于：所述接收机装置RP（1）-RP（M）包括交换装置INC，用来在把接收的信息单元传送到相应的输入数据总线IB（1）-IB（m）之前，把在串行输入端I（1）-I（m）收到的串行形式的信息单元变换为并行信号。

9、根据权利要求7的通信交换网络，其特征在于：上述接收器装置RP（1）-RP（m）的每个装置包括信息单元缓冲器装置SCB  用来从上述信号输入端I（m）接收带有其信息头的信息单元，并且接到一个路由选择表RT该表能在上述接收的信息头的功能中提供一个新的信息头，新的信息头将代替上述接收的信息头，然后，具有上述新的信息头的上述信息单元由上述信息单元缓冲器装置传送到上述输入数据总线IB（m）。

10、根据权利要求9的通信交换网络，其特征在于：上述接收器装置RP（1）-RP（M）的路由选择表RT经过B5，B4和ADP接到公共处理器装置PR，公用处理器装置能够更新上述路由选择表的工作。

11、根据权利要求10所述的通信交换网络，其特征在于：上述公共处理器装置PR接到上述接收器装置RP（1）-RP（M）的信息单元缓冲器装置SCB，以从上述公共处理器装置发送信息单元并预定到相应的输入数据总线IB（1）-IB（M）。

12、根据权利要求10所述的通信交换网络，其特征在于：所述接收机装置RP（1）-RP（M）的信息单元缓冲器装置SCB被接到所述公共处理器装置PR，用来发送从相应的信号输入I（1）-I（M）收到的信息单元。

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