CN1150876A - 电路仿真atm交换机中用于交换stm信元的方法和交换节点 - Google Patents

Abstract

使用分层协议模型在电路仿真ATM交换机中用于交换同步转移模式信元的一个方法。每个信元以面向帧为基础被传送到电路仿真ATM交换机，且每个这样的信元包括一个信头和一个有效负荷。信头包括关于信元细节的段。有效负荷包括承载用户数据的时隙。ATM交换机提供了设备，给在一物理媒介上传送的一个信元分配预先确定数量时隙。该信元，称为PR-PDU信元，可以具有(4，8，12，16，20，56和60)若干八位位组长度中任何一个大小。这降低了对信元打包的时间。

Description

电路仿真ATM交换机中用于交换 STM信元的方法和交换节点

技术领域

本发明涉及交换被分成可变长度微信元的消息的一个方法及关于相应的设备。背景技术

EP-A1-528 085涉及一个ATM和STM的组合网络，它使用标准的ATM信元以及非标准短信元用于信息传输。使用短信元是为了降低打包以及拆包的时间。通过降低打包以及拆包的时间，回路时延降低，因而就不需要回波消除器。只要通过一个使用标准ATM传输协议的中间ATM交换机从一个STM交换机到一个ATM交换机建立一条连接，就要使用包括53个八位位组的标准ATM信元。为了在所说的后者即中间ATM交换机内降低信息信元的打包、拆包的时间，只要在一个STM交换机和另一个STM交换机间通过一个ATM交换机建立连接，就要使用短信元，它包括的八位位组数是标准ATM信元的一个分数，约1/3。

在这个已知的系统中，传输容量，即带宽效率，也即信元的信头八位位组的数量与信元的有效负荷八位位组的数量之间的系数，约25％，假如所有的有效负荷八位位组用作信息传递，这是相当好的。如果例如一半的八位位组是空的，打包、拆包的时间将是一样的，带宽效率也将是一样的，但打包度，即信头八位位组的数量与有效负荷中装载信息的八位位组的商，要降低。如果少量的信息以不规则间隔发送，这个已知的设备将提供低的打包度，这原则上意味着对现存的带宽使用不好。本发明的公开

本发明的目标是提供一个电信网络和具有灵活可变的信元大小的网络实体，适应要发送的信息的类型而同时提供小的打包、拆包时延，高带宽效率和最优打包度。

本发明的另一个目标是提供一个电信网络和网络实体，因而容许信元大小在运行时间中可以改变。

本发明的再一个目标是通过提供一个新的协议分层结构，包括一个物理路由层(PR层)、一个虚通道层(VP层)、一个虚信道层(VC层)和一个电路连接层(CC层)。在该协议模型中使用一个物理路由层将容许在物理路由层使用空分ATM交换。

本发明的再一个目标是通过提供一个新方法把若干VC-PDU信元放到一个较大的PR-PDU信元的VP-PDU部分，降低信元的抖动。所说的VC-PDU信元或具有同样的虚通道VP，或在交换ATM信元的情况下，具有同样的虚通道和同样的虚连接。

本发明的再一个目标是提供电信系统和系统实体，按照本发明其中使用交换机和支持协议的映射单元。

本发明的这些及其它目标将要在下面连同包括的图详细地描述。

对图的简短的描述

图1是ATM和STM混合电信网络的概要。

图2是表示图1的混合网络中一个ATM节点的方块图。

图3是一个表示电路仿真原则的简化的时序图。

图4表示图1的一个ATM交换机节点的方块图。

图5用作解释微信元装配，并表示各种波形和一个时间轴。

图6表示按照本发明的一个第一类微信元。

图7表示按照本发明的一个第二类微信元。

图8以面向帧的方式表示微信元的一个时序图。

图9按照本发明表示协议分层模型的图。

图10一张表，表示图11中所示的信元的标志分配。

图11在图4所示的各种网络实体中按照本发明表示微信元的一个时序图。

图12在图4所示的一个交换机实体中用于解释微信元抖动的时序图。

图13按照本发明表示图12所示的抖动如何降低的时序图。

图14A说明了在物理路由层(PR-层)的PR-PDU微信元的一般结构。

图14B说明了图14A的PR-PDU信元的进一步实现。

图14C说明了在有效负荷内包括一个标准ATM信元的一个PR-PDU信元。

图15表示虚通道层(VP-层)的一个VP-PDU信元。

图16表示虚信道层(VC-层)的一个VC-PDU信元。

图17是一个按照本发明表示一个接入单元的方块图。

图18是用作说明如何以面向帧为基础产生时隙的一个方块图和时间轴。

图19是表示图17的连接数据记录和控制模块的一个方块图。

图20表示时隙存储器的图，连接数据记录和控制模块以及图19的复用器，通过该复用器信元信头和有效负荷部分复用在一起。

图21表示在PR层的一个微信元。

图22表示在VP层图21的微信元。

图23表示在VC层图21的微信元。

图24A表示放在一个PR-PDU信元中的若干VC-PDU。

图24B表示一个ATM信元，若干VC-PDU已经放在它的用户数据部分，按照本发明所说的ATM信元形成一个PR-PDU信元的一部分。

图25表示在VP层图24A的较大信元。

图26表示在VC层图25的微信元。

图27表示图4的中央交换机的一个简化的方块图，具体地说是用以支持空分交换机的设备。

图28表示用在图4的每个网络实体的地址空间的结构的方块图。

图29表示图4的映射器单元MU1的方块图。

图30-32表示图29的映射器单元的操作的一个流程图。

图33表示图4的映射器单元MU4的图。

图34表示图4中连接到接入交换机AS4的接入单元AU1的接收部分的图。

图35、36表示图34的接入单元的操作的流程图。对本发明可取的实现方案的描述

标准的TDM(时分复用)交换要求定时信息隐含地随时隙一起传送。具体地是帧中的时隙位置提供这个定时信息，即与该时隙关联的连接。TDM技术用作承载对时延敏感的信息，例如64kbps(每秒千比特)数字化语音。对一个64kbps的连接，一个时隙每125微秒传递一次。125微秒的时间间隔被称为一帧。

承载信息通过电信网的一个新技术是使用ATM(异步转移模式)。ATM技术通过使用在对时延不敏感的应用象数据通信中使用过剩的和动态未使用的带宽，具有潜力有效地使用网络资源。ATM的另一个好处是需要STM(同步传递模式)交换机所需的几分之一的硬件就可以构造紧凑、高效的交换机。在下面的描述中，STM这个词等于TDM，因此将使用它。ATM技术也比较简单，因为它不需要定时信息。

目前的ATM标准要求用户数据放在包括多达48个八位位组的信元中。ATM信元可以承载对时间敏感的应用，例如语音。该技术称为ATM上的电路仿真。ATM上的电路仿真要求STM的定时信息在ATM网络的边缘被恢复。

一个支持电路仿真的标准业务被CCITT称为AAL1。AAL1标准定义为：一个包括48个八位位组的信元有效负荷的47个八位位组用作时隙。如果AAL1用作承载一个64kbps的连接的时隙，它将导致约6毫秒(47×125秒)的打包时延。这将增加到12毫秒的回路时延。打包时延可能因此要求使用回波消除器。在ATM和STM的混合网络中回波消除器在话音连接中肯定是必须的。在每个从ATM到STM及从STM回到ATM的转换中将分别导致过量的拆包和打包而产生的额外时延。

对现存的电信网络将最可能发生演进式的改变。对今天的网络向ATM作快速改变的革命是不太可能的，因为在现存的STM技术中已经作了巨大的投资。

在一个ATM和STM混合网络中ATM电路仿真用作64kbps的连接，存在于ATM电路仿真中，由重复的打包和拆包产生的回路时延，从质量的角度看将最可能导致不可接受的时延。

在图1中是一个混合的ATM和STM的电信网络1，包括若干ATM节点2和若干STM节点3。每一个节点2包括一个ATM交换机，每一个节点3包括一个STM交换机。节点2、3用所标的实线代表的干线互相连接。每一个节点2、3连接着若干用户。在图1中，具有电话4和数据终端5的用户A从左边在ATM节点2接入网络1，而第二个具有电话的用户B在最右边的ATM节点2接入同样的网络。在每个ATM到STM转接的打包和拆包中导致的6毫秒时延已经在上面的STM节点3处标出了。如果用户A通过电话与用户B说话，用户A的语音将被延迟24毫秒。在大型的网络中，可能发生多次转接，将导致不可接受的长时延。

图2是一个方块图，图中表示了用户A所连接的图1的ATM节点2。参考点“a”是一个STM输入端口，它每125微秒即以帧为基础，接收若干循环重复的时隙。参考点“d”是一个STM输出端口，以帧为基础发送同样的时隙。参考点“a”和“d”已经在图1中标出了。图2的ATM节点包括一个交换机构7、一个信元装配单元8和一个时隙恢复单元9。

下面，将要参考图2和3描述电路仿真的原则。假定用户A和B互相连接。图3是一个简化的定时图，参考图2表示电路仿真的原则。第一个时间轴10说明参考点“a”处的时钟，时间轴11表示参考点“d”处的时钟。“a”处的时钟与“d”处的时钟不同步。然而“a”处的时隙的定时在参考点“d”处要恢复，如同由图2中虚线上所示的箭头12和图3中的时间轴10、11所说明的。时间轴10、11上的每个间隔T0、T1、T2……代表125微秒。在每个这样的间隔中，产生预先确定数量的时隙。这预先确定的数量对不同的帧是相同的。每个这样的时隙以一个垂直的小标记代表。这些时隙顺序编号，并以帧为基础重复。在参考点“a”处的时隙2与在参考点“d”处的时隙5间建立电路。在图2中该电路以双头虚箭号13代表。在“a”处的每个时隙号2被放在包含一个虚信道号的一个STM信元中。在图2中该虚信道以双头箭号14代表。这在信元装配单元8中完成。当输入线闲的时候，在参考点“b”处STM信元被发送到交换机构7。输入线可能被其他具有别的目的地的信元占有。在图3中，在参考点“b”处STM信元被标作15。在交换机构7中，在电路建立时建立一个虚信道路由。交换机构单元7然后将给STM信元选定路由到达参考点“c”。所有的路由信息通过虚信道号包含在STM信元中。

在交换机构7内，STM信元被异步传递。这意味着该信元穿过交换机构所花费的时间依赖于各种参数，例如交换机构的内部速率、交换机构的业务量负荷。STM信元15在参考点“c”离开交换机构7。从参考点“b”到“c”的传递时间由于以上所指的参数对属于相同连接的不同信元可能不同。

在参考点“c”，STM信元15已经穿过了交换机区段，时隙的定时信息被时隙恢复单元9处使用的时钟恢复。在参考点“d”处，时隙号2在时隙号5的位置被插入到时隙流中。在没有画出的信道到电路转换表中，该虚信道与时隙5关联。

因为STM信元的传递时间可能变化，时隙恢复单元9必须具有一个足够大的时隙缓冲器以容纳时延的变化，它也称为抖动。如果不这样，可能会产生时隙的损失。在交换机构7的输入输出端口，即分别在参考点“b”和“c”，也会产生信元时延。在时隙恢复单元9，需要一个不同的时钟用以恢复“d”处的时隙。然而，没有必要在信元中承载帧同步信息。需要时钟只是用来提供时隙同步，这样避免时隙的损失。应该注意到在参考点“b”和“c”间信元被异步传送，而不用相对于帧的定时关系。然而，信元包括若干时隙，每个时隙是一个八位位组。

在图3中，用以组合一个信元15及把它发送走所花费的时间，叫做打包时间，在第一个帧T0-T1中由双头箭号16，在第二个帧T1-T2中由双头箭号17，在第三个帧T2-T3中由双头箭号18标出。因为交换机构7是一个ATM型的交换机，信元将异步穿过交换机构，不能有规律地到达参考点“c”。而是，信元15将具有不同程度的时延、抖动到达参考点“c”，就象分别被双头箭号19、20、21扼要地标出的那样。

为了保持信元到达时隙恢复单元9的时间顺序，在时隙恢复单元9提供足够的缓冲容量是重要的。在从紧接着的帧而来的信元的解组合后，从先前的帧而来的信元将不能解组合为时隙。

因此，单个帧之间的时间关系必不能颠倒。这摆出了一个问题，以后将要提到。

在图4中是一个ATM交换机节点2的拓扑结构。该节点包括4个记作AS1-AS4的接入交换机和一个中央交换机CS1。接入交换机AS1-AS4和中央交换机CS1间的互连由映射器单元MU1-MU4来处理。每个接入交换机包括5个接入单元AU1-AU5。对每个接入单元，电话机T1-Tn，n为整数，连接到该接入单元。例如，接入交换机AS1是一个扩展模块ATM交换机，它服务一个具有多个公寓的大楼。接入单元的数量，在说明的例子中为5，只是举例子，对不同的接入交换机可能不同。连接到一个接入单元的电话机的数量一般可能是24个。接入到中央交换机的接入交换机的数量，在说明的例子中为4，只是举例子，可能不同。最好是，中央交换机CS1是我在1993年1月29日提出的美国申请08/011378中所描述的那一类型交换机。中央控制器500监督节点中的业务量，或为了在两个用户之间建立一个连接或控制用以建立连接的信令单元，执行信令功能；监督节点中的业务量，以及以运行时间为基础判定用于单个连接的信元的类型和信元的大小，所说的判定基于业务量分析、用户要求和其他的标准如该ATM节点中的一个交换机单元的地理位置。

在图4中AS1的AU3处的电话机T5已经建立了一条到AS4的接入单元AU1处电话机T4的电路。电路用“摘机”电话符号表示。该电路可以定义为：

T5×AU3×AS1－T4×AU1×AS4此外，接入交换机AS1的AU4处的电话机T6已经建立了一条到接入交换机AS4的AU1处电话机T8的电路。电路用“摘机”阴影电话符号表示。该电路可以定义为：

T6×AU4×AS1－T8×AU1×AS4

看一下节点拓扑结构模型，很明显两个电路部分地穿过了相同的距离。

每个接入单元产生每帧n个时隙，分配给电话机T1-Tn中的每个一个时隙。可能4个不同的电话机同时都忙。每个电话机的语音信号以每秒8000次抽样。如果量化失真要求每个时隙以8比特表示，比特率必是64kbps。按照标准的TDM交换，一个抽样每125微秒发送一次。因此，每个抽样储存在一个时隙中，该时隙有8个比特，所谓的八位位组。就传递语音的情况，比特率为64kbps。在其他应用中如数据通信，使用其他更高速率比特流。不依赖于使用哪种比特流，125微秒的时间周期称为一帧。

在图4中举例的ATM交换节点，每个接入单元产生每帧n个时隙。对时隙顺序编号，时隙T1分配给电话机T1，时隙T2分配给电话机T2等。

如果交换机构7是标准ATM交换机构，ATM信元有效负荷包括48个抽样。假定仅一部电话机忙而且语音信号每125微秒抽样一次。将花费48×125微秒填充，即对ATM信元打包。如上所讨论的，在ATM和STM混合网络中如此长的打包时间是不能接受的。再假定使用标准ATM信元而且在一个接入单元中仅有一部电话机忙，缩短打包时间的一个方法是只要产生一个取样就发送一个ATM信元。而不填充随后的47个取样。因此，标准ATM信元的47个八位位组将空着发送出去。然而，该建议的办法就带宽浪费来说是不可接受的，因为该情况下的比特率将是64kbps×53＝约3.4Mbps(假定应每125微秒发送53个时隙)。

因此，需要使打包时间越短越好，而同时要避免带宽的浪费。如果打包时间降低，带宽的浪费增加，而另一方面，如果打包时间低，带宽将被最大程度地使用。按照本发明，建议每信元的时隙数量应从一个标准ATM信元的53个时隙降低到下列的大小：4、8、12、16和20个八位位组中的任何一个。这样的短信元称为微信元。按照本发明及联系图12和13解释的原因，也可能使用更大的信元大小，可取的是下列信元大小中的任一个：56和60八位位组。这样的大信元不能称为微信元。作为一个通用的名称，对具有所列的信元大小(4、8、12、16、20、56和60八位位组)中的任一个，被称为PR-PDU信元。任一个这些大小的PR-PDU信元或它们的组合，可能在相同的时间被交换，穿过同一个的ATM节点2。按照该发明，信元大小在接入单元被中央控制器500设置，并且可能在一个映射单元被改变，这样与上面提到的低打包时间和有效带宽使用之间的折中一致。

在图5中按照本发明表示一个微信元C。该信元的信头包括4个八位位组，该信元的有效负荷P包括4个时隙，这样微信元的大小为8个八位位组。在时间轴上每个长而细的垂直标号代表一个帧，每个小而粗的垂直标号代表一个微信元。电话机T1、T3、T5，都属于相同的接入单元，它们的语音波形在图的上部表示出。波形上的圈代表对语音进行抽样的不同时间。在所说明的例中4个微信元间隔125微秒发送一次。微信元被编号为1、2、3和4。1号信元属于电话机T1，2号信元属于电话机T3，3号信元属于电话机T5，4号信元属于电话机T7。因为每个这样的微信元的有效负荷包括4个时隙，要花费4×125微秒填充满1号信元。因此，打包时间是0.5毫秒。也将要花费0.5毫秒填充2号信元、3号信元和4号信元。增加的回路时延，与STM比较，在该情况下为1毫秒，而不是对ATM的12毫秒。1号信元的结构在图6中表示出。该信元具有一个信头H和4个时隙，4个抽样存放在时隙中。这些时隙属于同一个电话机T1。因此，一个信元承载一个连接。因此，将需要4帧才能把该信元填充满。按照图7中所示的本发明的另一个实现方案，电话机T1在1号信元中被分配时隙1，电话机T3在相同的1号信元中被分配时隙2，电话机T5在相同的1号信元中被分配实时隙3，电话机T7在1号信元中被分配时隙4。在图8所示的下一帧的1号信元中，电话机T1仍然被分配时隙1，电话机T3仍然被分配时隙2，电话机T5仍然被分配时隙3，电话机T7仍然被分配时隙4。对不同的帧时隙的顺序保持相同。在这种情况下，4个不同的用户共享一个相同信元。和图6所示的实现方案比较，打包时间将缩短4倍。因此，回路时延也将缩短4倍，即250微秒。

为了降低图6中的1号微信元的打包时间，如果要花费4帧填充满该微信元，有可能一旦接收到第一个抽样就发送该微信元，并让剩下的时隙空着。这在图8中表示出。这降低了打包的密度并增加了带宽的浪费。

从上知，很明显微信元越小，打包时延越短。然而信元越小，相对于信头的长度对信元的利用率越低。如果有效负荷部分包括4倍的时隙(4个八位位组)，信头是4个八位位组，那么该信元仅有50％被有效利用。在图8所示的实现方案中，仅该信元的12％被有效利用。因此，为了缩短打包的时间，有一个值使具有较大的信元同时有一个值保持有效负荷的长度小。按照本发明这是为什么在ATM节点2的不同的部分使用不同的信元大小的原因。可取的是，在到ATM节点的接入点使用小的信元而在中央ATM节点使用较大的信元。中央控制器500决定应该使用哪种大小的信元。

考虑上述情况，在可接受的带宽浪费、信元的有效利用和可接受的打包时延之间应该有一个折中。按照本发明被PR-PDU信元所使用的指定信元长度代表一个相当好的妥协。

为了降低抖动所导致的时延，按照本发明，基于与关于层与层间的接口及对等实体间的通信的CCITT-OSI模型相同的原则，提供一个新的协议模型。按照本发明，CCITT-OSI术语用于描述协议。首先，在图9所示的交换机节点中标出了4个不同的层，即：

1.物理路由层(PR-层)

2.虚通道层(VP-层)

3.虚信道层(VC-层)

4.与用户应用接口的电路连接层(CC-层)

虽然图9是结合电话机进行描述的，很明显其他非电话的应用是可以想得到的，如移动电话、计算机之间的数据传输、视频网络等。所以，下面将使用更一般的术语用户，而不是电话机。

该分层模型的优点是较低的层(PR-层和VP-层)多多少少可以半永久地建立。如果该原则被最大程度地使用，仅在网络的边缘操作就可以建立一条电路。从管理的角度看，建立一条电路所需的时间，因此大大地较低了。

穿过所有的层所建立的一条电路被定义为电路连接24。

应用上述的分层结构并引入对协议数据单元PDU完全确立的定义，对每一层，这意味着一个STM信元包括：

1.与前面定义的STM信元相似的PR-PDU信元。

注意：STM信元已经被重新定义，对一个被装配的信元来说，现在是一个一般性的术语。

2.VP-PDU信元，它是PR-PDU信元的用户数据。

3.VC-PDU信元，它是VP-PDU信元的用户数据。

4.CC-PDU信元，它是VP-PDU或VC-PDU信元的用户数据。CC-PDU包括一个或多个时隙。

PR层、VP层和CC层仅在交换机节点内有效。CC层是来自节点的用户的用户数据。该用户数据被承载通过该节点。

交换机控制的PDU具有一个协议控制信息PCI和用户数据。PCI基本上包括一个标志，它使装配和解装配协议成为可能。在各种协议层中的微信元将在图21-26中详细地描述。

然后，按照上述的时隙模型，将要描述来自电话机T5的时隙如何穿过ATM节点2到达电话机T4。该连接与图4所示的相同。

图4中来自电话机T5的时隙被送到接入单元AU3。在图9中的协议堆栈的顶端是电路连接层22。用户把该时隙作为SDU，业务数据单元，连同指明图9中点线所示的电路连接24的接口控制信息一起送到VC层23。在这个具体的例子中所说的信息是帧中的时隙号，时隙2。

VC层23在这个具体的情况中没有使用，因此直接短路往下连到VP层。VC层在VP层中隐含地表达。VP层又增加了VPI作为PCI协议控制信息并把VP-SDU连同表示物理路由的接口控制信息一起送到PR层。

在PR层增加了物理路由标志PCI并把协议数据单元(信元)传递到AS1中的对等实体。AS1作为该信元到物理路由标志PCI所指出的物理路由的桥梁。物理路由标志也从一个路径端点汇标志也要改变成一个路径端点源标志。

在映射单元MU1内的对等实体之间该规程就接入单元AU3来说以相反的顺序重复。在VP层作一个桥连接到发送VC层一边。该VP-VC桥接由图9中的线段31表示。VC层把一个VCI附加到信元的信头，作为VP-SDU把现在产生的VC-PDU往下传到VP层。重复如同接入单元AU3中的同样的规程；VC-PDU在VP层中封装，VP-PDU在PR层中封装，目前是PR-PDU信元的信元现在被发送到中央交换机CS1。

在中央交换机CS1执行和接入交换机AS1中相似的规程。

在映射单元MU4，唯一发生的是在VP层的桥接。到来的VPI和PRI唯一地定义了新的物理路由。VPI通常要改变，但在这种情况下，该VPI保持不变。

在接受接入单元AU1，穿过所有的层直到用户，在这儿仅时隙保留。该时隙被送到电话机T4。

图4中所示的其他电路连接T6-T8。在映射器单元MU1与接入单元AU1间共享相同的VP-PDU。这是可能的，因为它们共享相同的虚通道VP。

如图9所示，某些系统实体仅提供数据的桥接。为了区别SDU被传递到或来自的相邻更高层的一个端点和一个桥接点，使用术语“路径”和“链路”连接(LC)。该术语在CCITT G803标准中定义。

在两个端点，源和汇间，建立一条路径。一条路径包括一条或多条链路连接。

给穿过一条链路连接的PDU分配标志。该标志使PDU和它们各自的路径关联成为可能。

在图10中，是一个包含被分配给穿过图4中的节点的信元的标志的表，在所说的图中用于两个连接。图10中表示的表被映射单元MU1-MU4用作把一个到来的信元的信头中所指出的PRI、VPI和VCI标志翻译成在一个特定的映射器单元被放在离开的信元的信头中的新的PRI、VPI和VCI标志。图10中的标志分配表按照人所共知的原则，由控制信头500建立。在该例中，VC-PDU被用于AU3-MU1和AU4-MU1的连接。多亏协议模型，有可能这么做，因为VC层可以省略，而使用PR和VP层。然而，应该注意到分配VC-PDU和关联的VCI是可能的。

从表中的VPI列看出，很明显相同的VPI，即VPI＝2，用作两条链路连接T5-T4和T6-T8。当把SDU传送到VP层，这样做是可能的，因为其他连接资格标志VPI和PRI是不同的。可以同样好地给两个连接分配不同的VPI而限制使用物理路由标志PRI。然而，使用物理路由标志PRI作为识别的一个部分，虚通道标志VPI和虚连接标志VCI可以与物理路由具有相同范围的局部管理。这样的局部管理意味着只有图10所示的转换表的部分需要在映射单元使用。因此，没有必要每个映射单元包括如同由控制系统500建立的所有连接的完全映射表。这将参考图28、29和33更详细地解释。

然而，为了识别更高一层的连接或路径，必须存在一个关键的标志或关键的标志的组合。关键的标志在所示的例的表中以粗体标出。

当然，图4和图10所示的例仅指两个连接。仅考虑这两个连接要明白该发明的优点也许很困难。然而。当考虑到同时有数千个连接处于忙，容易明白为每条链路连接发现一个唯一的标志组合将是容易的。

在图11中表示，当从起始接入单元AU3和AU4到共同的终止接入单元AU1穿过图4的ATM节点时，组成图4所示的两条连接的PR-PDU信元。在图11中表示3个数据轴25、26和27。时间轴25代表在接入单元AU3的时间，时间轴26代表在接入单元AU4的时间，时间轴27代表在终止接入单元AU1的时间。垂直标号T0、T1、T3……代表间隔125微秒的时间。图11相当复杂，但我们要努力给出STM交换原则的实质。时隙TS#5用作CC路径T5-T4，在图9中记作24，在接入单元AU3产生的每一帧，被放入小PR-PDU信元。这些小PR-PDU信元记作28/1，28/2，28/3……它们分别在第一、第二和第三帧产生。当从AU3走到AS1，PR-PDU信元28/1具有所指的PRI和VPI标志PRI#1和PRI#2。当小PR-PDU信元28/1l离开AS1，映射器单元把PRI#从1改变为2。VPI保持不变。以相似的方式，在接入单元AU3产生的每一帧，时隙TS#6被装入PR-PDU信元29/1，29/2，29/3……小PR-PDU信元继续从AU3前进到AS1，在这过程中，一个PRI等于1，一个PRI等于2。当到达接入单元AS1，如同在PR-PDU信元29’/1，29’/2……所表示的，PRI从1改变为3。

在映射器单元MU1，产生一个VC-PCU用于时隙TS#5，产生另一个VC-PCU用于时隙TS#6。这两个VC-PDU都放入一个VP-PDU信元的用户部分，按照该例子它对这两条VC链路具有一条共同的VC路径。具有两个VC-PDU的VP-PDU信元又被放入一个新的大VP-PDU信元30/1。因此，对每个时隙产生一个VC-PDU。在这个具体的例子中，VC#1分配给时隙TS#5，VCI#2分配给TS#6。这个VC-PDU组装的过程以每一帧间隔重复，如同在PR-PDU信元30/2和30/3所表明的。

从图9的MU1所示的协议层，很明显一个VC-PDU应该被加到PR和VP层。在图9中，这已经由桥接VP和VC层的线段31指明。按照该发明，VC-PDU没有放入PR-PDU信元30的信头32，但放入了它的有效负荷33。可能这样做是因为一个VCI识别它承载的时隙。在PR-PDU信元30/1，30/2……时隙TS#5和TS#6以逆顺序出现。这依据于时隙TS#6先于时隙TS#5到达映射器单元MU1的事实。一个信元的到达时间可以依据ATM节点中的其他业务量而变化。这种变化的到达时间是一个非同步ATM交换机的特征。通过产生VC-PDU信元并把VC-PDU放入另一个VC-PDU，然后它在时隙TS#6和TS#5分别到达MU1的时间，被立即放入一个PR-PDU信元，这两个时隙在MU1的时延将被降低，这后面要解释。把两个或多个VC-PDU放入一个共同的PR-PDU的VP-PDU的用户数据在下面称为两个或多个VC-PDU连接。

从映射器单元MU1，PR-PDU信元30/1仅以少量重映射传送到远端AU4。具体地PR-PDU信元30到达中央交换机CS1，其中它的PRI从PRI＝1改变成PR＝2。这已经在图11在PR-PDU30’/1信元以粗体指明。撇号表明该PR-PDU信元与PR-PDU信元30相同。为了得到虚通道标志的一个局部分配，PR-PDU信元30’传送到映射单元MU4，在MU4，PRI从PRI＝2改变成PRI＝1。在图11，该PR-PDU信元现在记作30”/1。PR-PDU信元30”在离开接入交换机AS4到达终止接入单元AU1的路由上，物理路由标志从PRI＝1改变成PR＝2。当到达AU1，PR-PDU信元记作30，它的PRI从PRI＝1改变成PR＝2。在接入单元AU1，PR-PDU信元30解装配，单个时隙TS#6和TS#5被放入在接入单元AU1产生的面向帧的比特流。具体地，时隙TS#6被放入如同在CC路径建立时达成协议的时隙。因此，30中的时隙TS#5被放入分配给电话机T4的时隙，时隙TS#4被放入分配给电话机T8的时隙，就象箭头34和35分别标出的。这个过程在接入单元AU1以帧为基础循环重复。

图11某种程度上被简化了，小PR-PDU信元28和29表示出在有效负荷内仅包含一个时隙。该信元的时隙一旦填充满用户数据就被发送。如同结合图5所解释的，一个信元的有效负荷的大小在呼叫建立时由中央控制器500决定。基于在每个接入单元的业务量分析，控制器500可能发现若干连接应由同一个信元承载，就象图7，然后控制器将选择合适的信元类型和信元大小。这是如何完成的，将结合图19描述。不管怎样，图11表示使用不同信元大小的PR-PDU信元，具体的说是PR-PDU信元28和29具有某个信元大小，而PR-PDU信元30具有另一个，较大的信元大小，在这个具体的情况下，为信元29和30的VC-PDU大小的总和。

图11也说明了本发明的最重要特征，称为把VC-PDU用作VP-PDU信元用户数据中的VP-PDU用户数据。VC-PDU一般包括一个虚电路标志VCI和用户数据。在这个具体的应用中的用户数据包括以预先安排和确定的顺序的一个或多个时隙。

VC-PDU在ATM节点2内产生，就象结合图9所描述的，或可以依据当前的状况在接入节点产生。为产生不必要的VC-PDU，要花费额外的带宽。

使用VC-PDU提供了一个用作执行非同步映射的工具。进行非同步映射是为了降低一个信元的传送时延。可以用两种映射方法，一种使用非同步VC-PDU，另一种不用作任何VC-PDU。这两种方法间有一个折中。没有VC-PDU的映射使带宽浪费最小，但增加了时延。而使用VC-PDU的映射降低了时延但增加了带宽需求。

对两种方法，要有下列共同的先决条件：在一个映射器单元例如MU1，有若干虚通道VP终止于映射单元。属于一个虚通道VP的一个到来PR-PDU占据一个时隙。这些PR-PDU，每个属于一个单独的虚通道VP，就时间来说随机到达-映射器单元。因此，所有的PR-PDU信元将在一个帧间隔内到达，但PR-PDU信元到达的顺序对不同的帧间隔会不同。

应该注意到，帧没有实际的意义，因为在节点的内部是非同步的。使用帧仅仅是为了表示在ATM节点边缘的时隙的规律性，并且表示这种PR-PDU信元在起始接入单元被发送的规律性。

在图4的例子中，所有属于不同虚通道的时隙选定路由到单个的出虚通道，它穿过同样的部分到达下一个VP-VC终止实体AU2。使用该虚通道的原因是降低开销(与信元管理有关的数据)而保持低时延。一个共同的PR-PDU信元的信头32在名称上被许多时隙使用，在该例中为2个时隙。

如果不使用VC-PDU：PR-PDU信元的VP-PDU用户数据部分将仅包含时隙，它们必须以预先确定的顺序排列。如果时隙被安排的顺序相反、改变或颠倒，每个时隙的源将丢失。如果源丟失，则不能把起呼用户和合适的被呼用户连接起来。因为有效负荷仅包括时隙，PR-PDU信元不能被发送，直到所有的组成该信元的时隙已经到达。如果PR-PDU信元，象图11中的PR-PDU信元30，由两个或多个小PR-PDU信元组成，大PR-PDU信元30不能被发送直到包含一个或多个时隙的最后一个小PR-PDU信元例如PR-PDU信元28’已经到达。因为小PR-PDU信元随机到达，由于交换机的非同步本质及交换机的行为，对大PR-PDU信元30的等待时间是不确定的，但将至少比一个帧间隔要短。另一方面。组合的大PR-PDU信元的有效负荷完全被利用。

如果使用VC-PDU：在该情况中，一个虚连接标志VCI附加到一个到来的VP-PDU的时隙，因此将形成一个VC-PDU。该VCI和附加到它的一个时隙或多个时隙被放入一个大PR-PDU信元的有效负荷或ATM信元的有效负荷。下面，VCI和它附加的一个时隙或多个时隙现在被称为VC-PDU，该VC-PDU现在是一个能被放在离开的PR-PDU信元中的任何地方的独立单元。离开的大PR-PDU一旦被填充满或某个预先确定量的时间过后就被发送。在该发送发生后，一个属于相同的虚通道的新的PR-PDU就准备为一个新集合的VC-PDU做好准备。以这种方式，PR-PDU信元一被填充满就被发送，或不管它的有效负荷被填充的程度，以规则的时间间隔发送。如果PR-PDU以规则的时间间隔发送，可能在信元被发送的时候确定信元的大小。另一方面，如果仅当PR-PDU已经被填充满才被发送，可以使用一个预先确定的信元大小。这种VC-PDU信元放在有效负荷内的方法降低了等待时间，因此还有时延。如果到来时隙的数量大于或远大于离开的PR-PDU信元中的VC-PDU的数量，可取的是使用包括56或60个八位位组的大PR-PDU信元。

上述的两个方法在图12和13中进行了描述。一个到来的PR-PDU信元流到达一个映射器单元例如MU1，在图12中记作36，在图13中记作37。在两条信元流中，从不同的虚通道来的PR-PDU信元组成了所说明的比特流。在映射器单元，单个PR-PDU信元应该组织成一个出发的信元，它可能是一个大PR-PDU信元或一个ATM信元，也可以说是合适大小的PR-PDU信元。该PR-PDU信元在图12中记作38’，38”，在图13中记作39’，39”。如果PR-PDU信元36的有效负荷中没有用VC-PDU，将有必要从虚通道中采集信元的有效负荷，并以预先定义的顺序放入PR-PDU信元38’。这种采集需要时间。时隙以随机的顺序到达映射器单元。它们必须以预先确定的顺序放入等待出发的PR-PDU信元中。也可以说，时隙必须排序进入在等待的PR-PDU中它们预先确定的位置。等待信元不能被发送直到所有的时隙放入它们各自的时隙。另外，这种采集时间从一个等待信元到下一个等待信元是不同的。因此，出发的PR-PDU信元被无规律地发送。这被称为抖动。当PR-PDU信元38’被填充满后，它被转送，该过程被重复，即从虚通道来的信元内的有效负荷(＝时隙)在同一个PR-PDU信元被采集到，该信元当被填充满后，就被发送。因此，每个PR-PDU信元38’，38”……以一个未定义的时延被发送，这分别由两个双头箭号40和41说明。在映射器单元对一个PR-PDU信元38的等待时间原则上不依赖于PR-PDU信元38的大小。

图13说明了当PR-PDU信元37的有效负荷包括一个VC-PDU的情况。一个VC-PDU包括VCI和CC用户数据(时隙)。在该情况，映射器单元不需要在出发PR-PDU信元以预先确定的顺序为到来的PR-PDU信元的有效负荷排序。而是这样，映射器单元从每个到来的PR-PDU信元的信头中读虚通道，读它的目的地址，由虚通道标志表示，并且采集具有同一个虚通道作为目的地址的所有信元的有效负荷放入较大的PR-PDU信元39’。当较大的PR-PDU信元39’被填充满，它就被发送。在这种情况下映射器单元立即把到来的PR-PDU信元的VC-PDU映射到等待的PR-PDU信元39’。因此，时延相当程度地被降低。时延和等待时间在该情况下依据于PR-PDU信元的大小。PR-PDU信元越小，时延越短。

图14A说明了按照本发明在一个PR-PDU信元的信头中的PR-PDU。该PR-PDU被划分成一个PR-PDU部分和一个PR用户数据部分PR-SDU。PR-PCI部分包含下列段：包括物理路由标志PCI的第一个段42，包括一个信元格式指示器CFI的第二个段43，和包括一个优先级比特的第三个段44。PRI段42包括5个比特。

信元格式指示器CFI，43可以取值0和1。信元格式指示器1表明下一个八位位组(图14A中八位位组2)属于信元信头并且它包括4个段M、CTF、FREE和SBP，在图14B中表示出。

在图14B，段M取一个比特，它用作表示PR-PDU的多点广播是否完成。段CTF取4个比特，按照下面的编码(十进制)用作表示信元的有效负荷的大小

CTF    总的信元大小    有效负荷

 1          8             6

 2          12            10

 3          16            14

 4          20            18

 5          56            53    ATM信元被交换

 6          60            53    ATM信元被交换

图14B的SBP比特是一个奇偶校验比特。FREE段中的比特可以被用作不同的目的，例如在一个ATM信元被交换的时候，表示业务等级。

在图14C，是一个PR-PDU信元的一般结构，在它的有效负荷内包括一个标准的ATM信元，而它又包括通常的53个八位位组。因为包含ATM信元的信元是一个大信元，它将不被称为微信元。而是，它将被称为PR-PDU信元。如前面所解释的，术语PR-PDU信元也包括在PR层中的微信元。

在图15中，说明了按照本发明在VP层的一个信元的VP-PDU的结构。VP-PDU被划分成VP-PCI部分和一个用户数据部分VP-SDU。VP-PCI包括下面的段：包括虚通道标志VPI的第一个段46，包括一个与VPI段46有关的奇偶校验比特的第二个段47。第一个段46包括7个比特。第一个段和第二个段46、47一起组成一个八位位组。包括2、5、9、13或17个八位位组的用户数据存储在标作48的VP-SDU部分。该大小是由PR-SDU隐含决定。因此，VP-PDU大小将是3、6、10、14和18。

段46中的虚通道标志(VPI)的范围从0到127。VPI从一个低值开始并按顺序分配。采用下面的VPI范围对应关系：

0-1保留用作管理

2-127有效的用户编号

段49中的虚信道标志VCI的范围从0到127。VCI从一个低值开始并按顺序分配。采用下面的VCI范围对应关系：

0-1保留用作管理

2-126有效的用户编号

127表示虚设的VC-PDU，不包含有用的有效负荷。

在图16中表示一个VC-PDU信元的结构。VC-PDU被划分为一个VC-PCI部分和一个VC-SDU部分。VC-PCI部分包括一个包含虚信道标志(VCI)的第一段49和一个与VCI有关的奇偶校验比特的第二段50。第一个段和第二个段49、50一起组成一个八位位组。包括1、4、8、12和16个八位位组的用户数据存储在标作51的VC-SDU部分。用户数据可以为任何大小，只要它能装进PR-PDU信元。对所定义的PR-PDU信元，定义下列大小的用户数据：1、4、8、12、16字节。该大小由PR-PDU信元内和分配的VP连接的PRI的大小隐含表示的。

整个VC-PDU可以和其他的VC-PDU一起放入VC-PDU用户数据或ATM信元有效负荷。在后一情况下，VC-PDU可以是任何合适的大小。

图17是一个图4所示的一个接入例如接入单元AU1的方块图。该接入单元包括一个A/D变换器54，一个时隙定时器55，一个时隙储存器56，一个连接和控制单元57和一个信元装配复用器58。按照上述的电路仿真原则接入单元把时隙封装在一个PR-PDU信元。到来的时隙可以作为VP-PDU用户数据以任何组合被储存在PR-PDU信元内。一组时隙或单个时隙可以被放在一个PR-PDU信元内。信元的大小按照将要被放入PR-PDU信元有效负荷的时隙的数目来选择。这通过中央控制单元500完成。用户数据也可以如图16所指出的和VC-PDU一起混合。

图18是一个表示图17中的A/D转换器的详细的方块图。用户线58，每个可以连接到各自的用户T1-Tn，被连接到各自的A/D转换器59，它把语音转换为数字形式。A/D转换器59每125微秒对语音信号取样一次，并把取样值储存在一个存储器60。取样的数字化值被并行地转送到串行寄存器61。在每一并行到串行寄存器61，在每125微秒的间隔内提供一个包括8比特的取样。每个寄存器61具有一个连接到一个复用器62的输出，复用器62把n个音频信号以严格的时序从A/D转换器54复用到一个输出线63。复用器62可以在概念上被认为包括一个旋转臂64扫描每个从寄存器61来的输出。假定一个抽样包含在包括8比特的一个八位位组内并且假定每125微秒取样一次，臂64以速率512KHz旋转，得到顺序流的速率为64kbps。寄存器61的输出被扫描的顺序不变。电话机T1的数字化抽样被放入时隙#1，来自电话机T2的抽样被放入时隙#2，来自电话机T3的抽样被放入时隙#3等，一直到来自电话机Tn的最后一个抽样被放入时隙#n。该过程在下一个125微秒间隔内被重复，如图18的底部所示。图18所示的每个时隙因此代表n个比特。图18的箭头65代表一个时钟信号，保证每个寄存器60取样的时间。在电话机T1该时间在每个顺序的125微秒间隔内的同一个时刻发生。在电话机T1这在时隙TS#1发生，在电话机T2这在时隙TS#2发生等，就如图18所示。来自A/D转换器的时隙流存储在一个时隙储存器56。每个时隙TS#1、TS#2……TS#n存储在一个在帧内对应它的编号的位置。在时隙储存器的位置由时隙计数器55决定的写地址寻址，对每个新时隙增加一个步长。时隙计数器当一个新的帧开始时从0开始。如果来自多于一个帧的时隙将被放入信元(参考图7)，要使用一个多帧计数器。时隙计数器和时隙存储器的大小等于到来的时隙流的时隙的数量。

时隙存储器器56包括若干位置，每个和一个资格标志66和一个索引地址67关联。这已经在图19中标出。连接和控制模块57保有一个对PR-PDU信元的描述。该信元描述包括一个信元信头68和一个读出地址69。读出地址表明时隙存储器56中的地址，在该存储器被放入VP-PDU用户数据的时隙应该被取出。如果用户数据包含VP-PDU，虚通路标志也在连接控制模块57中被发现。信元资格标志66表明是否该时隙将被放入VP-PDU信元的用户数据部分。在图4的例子的情况下，属于电话机T5和T6的时隙应该被放入VP-PDU信元的用户数据部分而属于其他所示的电话机的时隙不该有资格插入。

为了在PR-PDU信元和时隙间建立一种关系，连接控制模块57被时隙计数器55寻址。连接控制模块57控制装配PR-PDU信元的信元装配复用器58。该信元装配复用器58也包括用于产生奇偶校验3和在VP-PCI中的一个比特交织奇偶校验的设备。PR-PCI中的奇偶校验1和奇偶校验2被预先计算好了，直接存储在连接数据记录里。

在图19是表示连接和控制模块57的一个方块图。一个连接数据记录70包括一个索引表71和一个信元描述表72，它又包括若干位置73，其中一个位置在图19中已表示出。连接和控制模块54进一步又包括排队设备74用作对到来的索引地址排队，一个信元地址计数器75和序列更新设备76。还有一个资格标志译码器77控制一个复用器78的操作。

下面参考图20描述连接和控制模块57的操作。由A/D转换器54产生的时隙应该装配成一个微信元。在时隙计数器55的控制下，时隙存储在时隙存储器56中。如果信元资格标志等于0，这表示在PR-PDU信元被转送之前，更多的时隙要被存储。如果信元资格标志66等于1，这表示PR-PDU信元已经被填充满，准备发送。如果PR-PDU信元仅包括一个时隙，则包括该时隙的PR-PDU信元一旦有一个时隙已经存储在时隙存储器，应被发送。如果一个PR-PDU信元包括多于一个时隙，该时隙资格标志66被用作表示当PR-PDU信元的最后一个时隙已经被写进了时隙存储器55。时隙恢复器56也包括一个索引地址表67，它包括若干位置，每个位置各自对应一个时隙。对应PR-PDU信元的最后一个时隙的索引地址位置包括一个到索引表71的索引地址，在该地址存储着一个指针，该指针指向信元描述表72中的信元开始的地址。信元描述表72中，存储着指向信元描述器73的指针。信元描述器的数量等于被接入单元所支持的虚通道的数量。信元描述器73与PR-PDU信元有同样的大小。信元描述器73是PR-PDU信元它自己的一个图象。具有用作信元信头68和VP-PDU用户数据的存储器位置。然而，用户数据不包含在信元描述器73内。而是这样，指向组成这种用户数据的时隙的指针在那儿存储。该指针指向时隙存储器中的地址，在时隙存储器存储着组成一个时隙的数字化的值。以这种方式，信元描述器对顺序帧中发送的所有PR-PDU信元是通用。然而，信元描述器对不同的PR-PDU信元大小是不同的。在所示的例子中，信元描述器73包括一个信元信头68和4个指针，它们当中指针^*TS1指向TS#1的位置，指针^*TS2指向时隙56中的TS#2的地址等。因为4个虚通道是可以想得到的，表示出了4个这样的信元描述器73，每个这样的描述器各自关于一个虚通道。信元描述器包括一个控制资格标志79，它表示信元描述器是关于信元信头还是有效负荷。在前一种情况控制资格标志等于1，在后一种情况控制资格标志等于0。该信息在控制复用器78的资格标志译码其77中被译码。

一般地，信元装配过程按照下面的步骤：顺序帧的抽样存储在时隙存储器56，直到PR-PDU信元的最后一个时隙被填充满。当最后一个时隙被填充满，这通过设置信元资格标志66为1表示。采用对应的信元描述器73时，在时隙存储器56内使用索引地址。现在是发送PR-PDU信元的时间了。该传送由信元装配复用器58控制，信元装配复用器受控制资格标志79控制。只要一个控制资格标志79等于1，复用器的臂80在图17和20所示的上部位置，信元信头68被放入出发的信元流81。当控制资格标志79切换到一个信元描述器的0内容，指针69以对应的时隙存储器位置的内容交换，因而把对应的时隙输出到紧跟信头的信元流81。以这种方式，信元以受内部时钟信号65控制的频率产生。索引表71用作组织信元描述器，并提供一个发现将被发送的信元的设备。如图20所表明，n个不同的信元，每个各自对应一个虚通路，是可以想得到的。索引表包含到将被发送的信元的地址。信元发送是非同步的。假定一个PR-PDU信元正在被发送，因此若干时隙应该输出。当这发生后，下一个信元的第一个时隙进入时隙存储器。该信元的索引地址现在在排队设备74处排队，这类存储器为先进先出型。因此，下一个信元必须等待直到前一个信元的最后一个时隙已经被发送。不到前一个信元的最后一个时隙已经被发送，信元装配复用器58的臂80回到它的上一个位置，被存储在排队设备的索引地址所指向的下一个信元的信元信头被发送。

信元地址计数器75在一个信元信头的起始开始地址计数，所说的起始地址在信元描述表72内被表示出。信元地址计数器然后计每个信元描述器的位置，而信元被输出到信元流。当执行计数时，信元地址计数器75监视信元资格标志66。当信元资格标志66等于1，信元地址计数器75停止计数，为了得到下一个信元的索引地址，转到排队设备74。因此，信元的大小不存储在信元计数器75内。为进一步控制信元装配，信元描述器73中的控制资格标志79具有下列功能：

1.信元信头八位位组#1到信元装配复用器58。增加信元地址计数器75。

2.信元信头八位位组#2到信元装配复用器58。重新写回更新的序列号。增加信元地址计数器。

3.信元信头八位位组#3到信元装配复用器58。插入产生的奇偶校验3。增加信元地址计数器75。

4.虚信道和序列号到信元装配复用器58。重新写下更新的序列号。增加信元地址计数器75。

5.用户数据。把读出地址送到时隙存贮器56。增加信元地址计数器75。

6.上一个用户数据。把读出地址送到时隙存贮器56。增加信元地址计数器75。在排队设备74取到下一个索引地址并读信元起始索引。

7.信元的结束。指出比特交织奇偶校验应该放入信元流。以前面得到的用于下一个信元的信元起始索引装载进信元计数器。

上面列出的资格标志的功能与支持功能一起足够支持信元装配过程。

信元信头数据被放入信元流中。当进入VP-PDU用户数据部分，数据可以是一个指向时隙存储器的指针或具有序列号的虚信道标志。是那一种可能性由资格标志决定。如果是一个指向时隙存储器的指针，得到被选择的时隙，作为VP-PDU用户数据放入PR-PDU信元。如果是一个虚信道标志VCI，标志本身作为VP-PDU用户数据被放入PR-PDU信元。对每个字节，重复上述过程，直到VP-PDU用户数据的结束并完成上述过程。

如果没有用户数据可以放入一个信元，为了维持信元流必须提供某种信元设备发送空的信元。

从硬件的角度看，时隙存储器56、索引表71、信元描述表72和信元描述器73使用相同的存储器。然而，如果某种原因的需求例如为了维持足够的数据流，所说的那些存储器在物理上可能是分离。

在图20，时隙存储器56具有与连接到接入单元AU3的电话机一样多的位置。一般地，32个电话机连接到一个接入单元，因此，时隙56包括32个位置，一个位置对应一个时隙。

在图21，表示PR层中的一个PR-PDU信元的结构。信元信头包括PRI、VPI、和VCI标志，有效负荷包括若干时隙TS1……TSn。在图21，已经表示出了PR-PDU、PR-PCI和PR-SDU。

当图21的信元从PR层被桥接到VP层，它的PR-PCI被去掉，信元现在将具有图22所具有的结构。在图22信元的信头包括VPI和VCI标志，有效负荷和图21中的一样。在图22表示VP-PDU、VP-PCI和VP-SDU的定义。在图21信元的用户数据是PR-SDU，而在图22信元的用户数据是VP-SDU。

如果图22所示的信元被桥接到VC层，它的VPI被剥掉，信元结构将是图23中所示的那个。表示出了VC-PDU、VC-PCI和VC-SDU的定义。信元的VC-SDU部分是信元的用户数据。在图21、23，时隙TS1-TSn属于不同的连接。然而，它们可能属于同一个连接，如图6所解释的。在这两种方法间也有可能是它们的混合，即某些时隙可能属于一个连接，而其他的属于一个第二甚至第三连接。是哪种情况由中央控制单元500决定。

在图24A，表示包括若干VC-PDU的一个PR-PDU信元。一个这种类型的PR-PDU信元可能包括两个或多个VC-PDU。在图24，表示3个这样的VC-PDU。每个VC-PDU84代表一个VC-PDU信元，即VC层的一个微信元，它已经被放入一个PR-PDU信元85，并且提供对所有的VC-PDU信元共同的一个PRI和一个VPI标志。PR-PDU信元85仍然被称为微信元。图24的每个PR-PDU信元84要前往由PRI和VPI值所指明的目的地。该目的地是VC-PDU信元所共有的路由的最后一点。在图4的例中，该点对应接入交换机AS4内的接入单元AU1。VC-PDU信元84的VCI值可能对PR-PDU信元85内的不同的VC-PDU是不同的。图24A所示的VCI标志不属于VP-PDU信元85的信头，但形成部分的用户数据。这是本发明的一个重要特点。把若干VC-PDU84填充到一个PR-PDU信元85，把信元从源转发到目的地的时延降低。通过下面的比喻这能清楚些：假定PR-PDU信元85是辆前往纽约(对应那些VC-PDU84走的共同路程最后一点)的火车。单个VC-PDU前往纽约以外的不同的城市。一旦VC-PDU填充满了PR-PDU信元85，该PR-PDU信元，即去纽约的火车，被发送。在纽约，VC-PDU84离开这辆纽约火车，各自乘火车去它们各自的城市。因此，在出发的车站等待的时间将降低为装满纽约火车(组成纽约火车的VC-PDU信元的数量)的时间，与每个目的地城市使用一个不同的火车84，(PR-PDU信元)相比是短的。这些不同的火车必须完全装满前往某个城市的乘客(时隙)采能离开它的始发站。

图25揭示了图24A的PR-PDU信元，它正在VP层传送。在图26A，PR-PDU信元85的单个VC-PDU表示的方式似乎是在VC层传送。

在图24A所示的举例的PR-PDU信元85中，虽然如同省略点所暗示的，可能包括更多这样的VC-PDU，仅有3个VC-PDU表示出了。

在图26A，表示一个包括一个有53个字节大小的标准ATM信元的PR-PDU。PR-PDU为56个字节。ATM信元的用户数据已经以若干VC-PDU信元填充满。

在图27，是一个交换机的简化方块图，它提供了支持本发明的特定特点的设备。所示的交换机是图4中的交换机AS1-AS4或CS1的任何一个。一个通常的纵横制ATM交换机86具有若干输入线87-1……87-n和若干输出线88-1……88-n。在该方面可取的实现方案中，这种类型的ATM交换机86在1993年1月28日提出的我美国申请已有，这儿仅以参考文献列出。每个输入线87连接到各自的接入单元AU。对每个输入线，连接着一个信元大小和路由设备89。信元大小和路由设备89-1连接到输入线87-1等，直到信元大小和路由设备89-n。举例说明，输入线87-1连接到AU3，而输入线87-n连接到AU4。在每个输出线88-1……88-n，各自连接着一个信元大小译码设备90-1……90-m。因为信元大小和路由设备89是相同的，仅描述信元大小和路由设备89-1。它包括一个复用器91、控制设备92、一个PRI转换表93和信元大小计数器94。复用器91具有两个输入线，一个是输入线81用作信元流，另一个记作97来自PRI转换表93。复用器98具有一个臂98在两个输入线81和97之间移动，连接到纵横制交换机86的输入线87-1。该信元大小和路由设备89的主要功能是确定到来的信元具有那种信元大小，根据它的PRI为到来的信元选定路由并把到来的信元的PRI值改变为一个新的PRI值，它表示该信元的源。该路由选定过程使用PRI转换表93以常规的方式完成。从到来的信元流81，包含大小编码的段即格式指示器和CTF段被信元大小解码器解码，并被装载进信元大小计数器94。信元大小计数器和控制设备92为了跟踪每个到来的信元，分析到来的信元流，以及一旦一个信元被识别，它的PRI值被提取出来。被提取出的PRI值用作寻址PRI转换表93。到来的信元的PRI值指明信元的目的地或PR路径的汇。该值被切换到一个新的PRI值，它从PRI转换表中取出，表明PRI路径的源，该情况下为电话机T5。以这种方式，端点汇在分析了PRI值后将得到关于发送者的信息。当信元的信头被识别，臂98移动到输入线97，并且新的PRI值，即发起单元的PRI值，被插入到信元的信头，因此臂98又移回到输入线81，信元将被传送到输入线87-1。虽然没有描述，纵横制交换机86包括输入缓冲器和在每个交换机的交叉点处的缓冲器以及输出排队缓冲器。

在每个输出线处，有扫描单元，没画出，它扫描各自的输出线，看看是否有一个信元在某个输入线87-1……87-n处，它要前往它的输出线。如果是这样，相应的扫描单元激活一个信元提取单元，已画出但是笼统的，它提取信元。因为信元大小解码设备90是相同的，仅描述信元大小设备90-1。每个信元大小设备90-1的主要功能是为了信元定帧，跟踪各种PR-PDU的大小。即要知道信元大小，以及知道多少八位位组应该通过纵横制交换机被转送。信元大小解码设备包括一个信元大小解码器95，与在输入处的相似，和一个信元大小计数器96。

在图28是用在一个ATM节点2的每个单元的地址结构。因此，该地址结构被用在接入单元、接入交换机A1、在映射器单元M和中央交换机CS。有一个物理路由表即PR表140，它具有若干条目0-23。对每个条目，有一个虚通道表141关联。每个VP表具有若干条目0-255。每个这样的VP表条目各自有一个虚连接表VC表142关联。每个VC表依次有若干条目0-255。PR表中的每个条目对应一个物理路由。因为在PR表140有24个条目，有24个VP表141。对每个VP表141，有24个VC表142的集合关联，每个这样的集合包括256个VC表142。PRI标志，即PR表140的条目中的指针指出将被使用的VP表。VPI标志，即在一个VP表的条目的指针指出256个VC表中哪一个应该被使用。VCI指针又指出在使用的VC表中的位置。因此，有1×24×256×256个地址可以被寻址，即24×64k个地址可用。不是对各种表中的地址以图8所示的方式打包，可能使用一个包含24×64k个地址的长线性阵列。其他地址结构也是可能的。

下面将参考图29描述映射器单元MU1-MU4。因为这些单元是相同的，将仅描述MU1。映射器单元MU1包括设备100用作处理PR层的信元，设备101用作处理VP层的信元，设备102用作处理VC层的信元。用作在VC层处理VC层的信元设备102将提供把VC-PDU放入PR-PDU信元以及提供信元解装配。映射器单元也具有一个输入fifo103和输出fifo104。一个fifo是一个先进先出型的寄存器，其中信元的每个八位位组的比特按顺序存储。信元处理设备100包括一个PR表105和一个具有两个输入线107和108的复用器106，一个可移动臂109和一个输出线110。PR表105包括若干由水平线说明的条目。每个条目存储一个VP指针或一个新的PRI值。对每个条目，有一个资格标志Q1关联。该资格标志Q1用作识别存储在它的关联条目的值的意义。如果例如Q1＝1，存储在该条目的值是一个新的PRI值。如果Q1＝0存储在该条目的值是一个VP指针，它指向将被用作这个特定条目的VP表。

信元处理设备101包括若干VP表110、一个具有一个输入线112的复用器111、一个输入线113、一个可移动臂114和一个输出线115。每个VP表110包括若干条目。在每个条目，存储着一个VC指针或一个新的VPI或信元的大小。对每个条目有一个资格标志Q2关联。Q2表明存储在它关联的条目的信息是一个VC指针、一个新的VPI值或一个信元大小。如果例如Q2＝0，则存储在对应的条目的值是新的PRI和新的VPI值。如果Q2＝1，则它关联的条目存储一个VC指针即一个指向与特定的VP表的条目关联的VC表的指针。信元处理设备102包括若干VC表116、一个具有两个输入线118和119的复用器117、一个可移动臂120和一个输出线121。每个VC表包括若干条目。对每个条目有一个资格标志Q3。存储在一个VC表的特定的条目的信息是新的VPI、PRI和VCI值，或一条把两个或多个VC-PDU信元放入一个PR-PDU信元指令，或在映射器单元结束电路的指令。存储在该条目的信息的意义由Q3决定。如果例如Q3＝00，则能提供新的VPI、PRI和VCI值，如果Q3＝01则存储在该条目的信息是一条把若干VC-PDU信元放入一个PR-PDU信元指令，如果Q3＝11则存储在该条目的信息是在映射器单元结束电路的指令。信元处理设备102也包括若干VCU-PDU fifo121-1……122-n，其中n代表可以被放入一个PR-PDU信元的VC-PDU的最大的数量。一个复用器123具有一个可移动的臂124，它连接到输出线121。复用器123具有若干输出线，在125中扼要地表示了。每个输出线125连接到各自的VC-PDU fifo122。信元处理设备102也包括一个具有若干输入线127的复用器126、一个可移动臂128和一个输出线129。每个输入线127与各自的VC-PDU fifo122关联。

映射器单元业包括一个具有4个输入的主复用器130、一个可移动臂131和一个输出线132。输入分别连接到输出线110、129、115和121，输出线132连接到输出fifo104。映射器单元还包括一个信元大小计数器133、一个VC-PDU大小计数器134，它们共同操作用于鉴别信元信头和信元有效负荷以及鉴别一个PR-PDU信元的各种VC-PDU和PR-PDU信元的信头。

映射器单元的操作下面将联系图30、31、32所示的流程图描述。信元随机达到输入缓冲器103，在这儿它们被暂时存储。输入缓冲器103内的信元的PRI值被分析，方块140。然后对应这个PRI值的条目在PR表104被数入，方块141。在图129，这以箭头137指明。然后在所引用的条目的资格标志被分析，方块142。如果Q1＝0，则信元应该被映射器单元桥接，即老的PRI值应该被去掉，应该被一个新的PRI值代替。如果Q1＝1，则在PR层不进行桥接，该信元被进一步处理。如果Q1＝0，即在在判定方块143的另一种“是”，则复用器106的臂109移到指定的位置，新的PRI值从该条目得到，并且沿输出线110，通过已经被选择器控制135选择到指定位置的主复用器130，被转送到输出fifo104。该过程在方块144被指明。然后输入fifo103中的信元的PR-SDU应该从输入fifo通过输入线108和输出线110、132被转送到到输出fifo104，在这儿它被加到存储在这儿的新的PRI值。比较方块145。输出fifo104内的信元现在已被发送，方块146，并且输入fifo103是空的。一旦一个新的信元到达映射器单元，它将被存储在输入fifo103。

如果资格标志Q1＝1，则存储在对应的条目的值代表一个指针，具体地是一个VP指针，它指出在一个被使用的VP表110中的具体的VP表。这由箭头138指明，在图30由方块147代表。然后VPI从输入fifo103中的信元得到。在图29这由箭头139指明。然后为了发现存储在由VCI指定的条目的信息的意义，检查资格标志Q2。输入fifo中的信元应该在VP层被桥接吗或它应该在协议的更高层被进一步处理吗？在图31的判定方块150作出该决定。如上所述的相似的过程现在将要发生。如果资格标志Q2＝0，则桥接应该发生，那是应该从输入fifo103被转送到输出fifo105的信元，它的老PRI和VPI值应该被去掉，被存储在由箭头139指出的条目的新的PRI和VPI值代替。这由复用器111完成。它的臂114位于图29所示的位置，新的VPI值从条目取到，并且通过输出线115被转送。主复用器130被设置到输出线115所连接的输入，新的VPI值被存储在输出fifo104。这由方块151代表。下面臂114被设置到输入线113，存储在输入fifo103的其他的数据，包括任何VCI，被转送到输出fifo104。臂114然后回到图29所示的位置。如上所述，臂114和131的运动被选择器控制135所控制。在由箭头139所指出的条目，也有关于信元大小的可用信息被输出。在输入fifo103的信元的大小被信元计数器取到，信元计数器读输入fifo的信元的PSC段。当被信元大小计数器133取到的大小等于存储在VP表中的条目的大小值时，从输入fifo103不该读更多的八位位组，因为输出fifo的信元是现在完整的。为了控制臂114的运动，选择器控制135正在利用这个事实。因为输出fifo的信元现在是完整的，它将被发送，方块153。

如果在被选择的VP表在由箭头139所指出的条目对Q2的分析表明Q2＝1，存储在该条目的值表示一个指针，具体的是一个VC指针，它指出了在VC表116中，将被用作输入fifo103的具体的信元的VC表。在图29这由箭头160及在图31由方块154代表。然后，输入fifo内的信元的VCI应该被取到。这由方块155代表。该VCI值也是在被选择的VC表内被使用的条目的数量。这在图29由箭头161及在图31由方块156代表。一旦该条目被选择，与该条目关联的资格标志Q3被检验，方块157。

资格标志Q3根据输入fifo103内的信元哪个VP-PDU用户数据内容应该被处理，可以启动三个进程中的一个。该进程或是从一个VP路径到另一个的VC-PDU桥接、VC-PDU终止，或是把VC-PDU填充进一个PR-PDU信元。如果Q3＝00，VC-PDU桥接发生。该进程对应在图9的协议堆栈所示的VC-PDU点线。如果Q3指出应该进行桥接，则对应的条目包含新的VPI、PRI和PCI值，将被附加到输入fifo的信元的VC-PDU。这个新的值从被选择的VC表中由箭头161指出的条目被取到，并出现到复用器117的输入线118，其中复用器117的臂120已经被选择到被选择器控制135所示的位置。这些新的值从输出线121被转送到对应的主复用器130的输入，其中主复用器130的臂131已经由选择器控制135被设置到对应输入线171的位置。新的VPI、PRI和VCI值被存储在输出fifo104。在图32这在方块159被表明。然后，臂120被移到对应于线119的位置，输入fifo103内的信元的其他的数据通过输入线119、输入线121、臂131和输出线132被转发到输出fifo104。臂120然后回到图29所示的位置。这由图29的方块160指出。输出fifo104内的PR-PDU信元选择是完整的，并被发送，方块161。

如果若干VC-PDU将被放入图25所示的这种类型的PR-PDU信元的VP-PDU部分，这将由资格标志Q3指出。在该情况下不应该进行桥接，而是，被存储在输入fifo103的PR-PDU的PRI和VPI的值应该被分析，方块162。每个VC-PDU fifo122-1……122-n与应该出发的VP路径关联。基于对这个VPI值的分析，对应的VC-PDU fifo122被选择器控制135选择，它把复用器123的臂124移到被选择的VC-PDU fifo。为了当它被填充满VC-PDU时能发送一个完整的信元，每个VC-PDU fifo已经在哪儿预先存储一个新的PRI值和一个新的VPI值。当该VC-PDU已经被存储在它对应的fifo122，它驻留在那儿并等待另一个前往由新的PRI和VPI值所指出的相同的目的地的VC-PDU。输入fifo103是空的，准备接收一个新的到来的信元。这在方块164中被指明。联系图30、31和32，上述的进程被重复。每个VC-PDU的状态被监督，一旦一个fifo满了，该PR-PDU信元被发送。这通过把复用器126的臂128移到与填充满的VC-PDU fifo122关联的输入线127来实现。PR-PDU信元通过输出线129被发送到主复用器130，复用器的臂已经被选择器控制135移到对应的输入线129。PR-PDU信元在输出fifo104没有进一步的时延立即被发送。因为PR-PDU比较长，把它完全发送将要花费一些时间，在这段时间信元处理设备100、101和102是空的。同时，新的信元被存储在输入缓冲器103。VC-PDU fifo监督设备，图中没画出，也监督一个VC-PDU被存储在每个VC-PDU fifo122的时间。如果该时间超过一个预先确定的时间，被称为定时器到时限，存储在一个fifo的VC-PDU被发送。VP-SDU剩下的部分将被一个虚设的VC-PDU填充满。一个虚设VC-PDU通过设置VCI-127指明。因此，发送VC-PDU的时延受到控制。没有VC-PDU将被“忘掉”，即将不会保持在映射器单元不发送。参考图4给出的例子并参照图10，图11的PR-PDU信元28’/1和29’/1在图29的左边示出，PR-PDU信元30’/1在图29的右边示出。PR-PDU信元29’/1第一个到达输入fifo103。它的PRI指向PR表的条目号3，资格标志Q1指向一个VP表，信元的VPI值指向所选择的VP表的条目号2。在该条目的资格标志Q2表明VC-PDU应该被放入一个PR-PDU信元，时隙TS#6和它的VCI值作为VC-PDU被存储在对应于与VPI#2关联的VP路径的VC-PDU fifo。在该fifo预先存储着一个PRI值1和一个PRI值2。输入fifo103现在是空的，接收下一个信元，信元29’/1，它以相似的方式被分析。它的时隙TS#6以及一个VCI值2被存储与在前面所描述的TS#5相同的fifo。VC-PDU大小计数器现在已经计到2个VC-PDU，VC-PDU fifo准备发送，它的内容作为一个新的较大PR-PDU信元在信头内包括PRI#1、PRI#2，在有效负荷内包括2个VC-PDU84。在MU1发生的VC-PDU填充过程由图9的协议堆栈内的线31表明。

已经描述了两个信元的VC-PDU如何被放入映射器单元MU1内的另一个信元的VP-PDU，该信元被映射器单元MU4处理的方式下面将联系图33描述。衔接的信元30’/1被暂时存储在输入fifo103。在PR表105的第二个条目的资格标志Q1表明应该选择一个VP表，在选择的VP表的第二个条目的资格标志Q2表明应该进行VP桥接。PRI和VPI值从该条目被取到，被存储在输出fifo104。老的PRI和VPI值被抛弃。在输入fifo 103的其他信元通过复用器115被传递到输出fifo106，从这儿信元130’/1被抛弃。包括VC-PDU的信元的VC部分再不激活。

在图34，表示一个接入单元的接收部分。因为接收单元对所有的接入单元是相同的，仅连接到图4的AS4的接入单元AU1的接收单元将详细描述。在接收接入单元，信元进行解装配。信元解装配将作一般性描述以及具体地对于PR-PDU信元30进行描述。在图34，接入单元的接收部分包括一个物理路由PR表105，若干VP表110，若干VC表116，一个时隙存储175，一个时隙计数器176和一个信元大小计数器133，一个VC-PDU大小计数器134和一个控制单元136。这些单元虽然物理上它们是不同的，与那些联系图29描述的单元相似，具有相同的参考数码，因为它们位于不同的单元。在接入单元的接收部分，已经穿过ATM节点2的单个时隙之间的时间关系，即帧里的单个时隙的位置，应该被存储。到这一端，有一个时隙存储器175和一个时隙计数器176。时隙计数器从一个接入单元的本地时钟，未画出，接收一个帧同步信号。该时钟不需与STM节点3的时钟同步。每个VC表116具有若干条目。条目的数量等于一帧内的时隙的数量。时隙存储器175包括若干位置，所说的数量也对应离开接入单元AU1的时隙流的一帧中的时隙的数量。在该情况下，出发的时隙流由一条电话机T1-Tn连接的本地线路承载。

接收部分的操作下面将就图34和35描述。到来的PR-PDU信元被存储在输入fifo103内。然后输入fifo内的PR-PDU信元的PRI值被取到，方块190。PRI值指明在PR表105内应该与这个具体的信元一起被使用的条目。这在方块191指出。该条目包含应该指向在VP表110中被选择的VP表的指针。该选择在图34由箭头138，在图35由方块192代表。然后，输入fifo103内的PR-PDU信元的VCI值被取到。VCI值表明在选择的VP表被使用的条目。这在图34由箭头137，在图35由方块193代表。如上所述，每个条目于一与资格标志关联。在这个具体的情况下，标作Q4的资格标志表明该信元是一单微信元还是一个包含若干VC-PDU的信元。如果它是单微信元，则Q4表明存储在所选择的条目的值是一个写地址，表示到来的PR-PDU信元的时隙应该存储在时隙存储器175的哪个位置。这在图35在方块195指明。因为输入fifo103内的PR-PDU信元可能包含若干时隙，即该信元可能是图6和7中所示的任何一种，然后该VP表包含若干额外的写地址；每个这样的额外的写地址指出关联的时隙应该被存储在时隙存储器中的那个地址。因此，在选择的VP表的条目是否有额外的写地址要作分析。该分析由判决方块196代表。每个这样的额外的地址被存储在时隙存储器175。这个过程被重复直到输入fifo103再内没有时隙剩下。最后，存储在时隙存储器175的时隙通过时隙计数器176被读出。时隙计数器对出发的STM时隙流的每个125微秒帧从0开始。计数器176计数到包含在帧中的时隙的数量，这对每个帧循环地完成。在时隙计数器176的每次计数，包含在时隙存储器的对应位置的时隙内的数据被取到。例如，如果该帧包含24个时隙，则时隙存储器内的位置1对应该帧内的时隙号1，位置2对应该帧内的时隙号2等，直到时隙存储器内的位置24，它对应该帧内的时隙号24。该帧内的时隙1可能被分配到电话机单元1，时隙2被分配到电话机单元2等。存储在时隙恢复器175的时隙读出在图35的方块197中指明。

如果资格标志Q4＝1，存储在被选择的VP表的条目的值的意义是一个指针，它指向在输入fifo103内和具体的微信元一起被使用的VC表116。因此，选择一个VC表。这在图34由箭头170表示，在图35由方块198表示。被选择的VC表包含和输入fifo103的PR-PDU信元中的时隙有一样多的写地址。然后，输入fifo中的PR-PDU信元的VCI值被取到。这由图34中的箭头177和图35中的方块199代表。该被取到的VCI值指出在选择的VC表被使用的条目。这在方块200内表明。在该条目存储着一个指针，具体地说一个指向时隙存储器175中的位置的指针，输入fifo103中的信元存储在该时隙恢复器。因此，在该VC表中的指针是一个写地址，它指出该时隙应该被存储的时隙恢复器中的位置。该写地址和它所指向的位置在图34已经用箭头178表示。在输入fifo的信元的时隙被传递到这个写地址由图34中的箭头179表示。在图35的方块201，表示最后两个规程。

如果包括在输入fifo103的VC-PDU信元包括多于一个VC-PDU，则在上面的段落中所描述的进程被重复直到所有的VC-PDU已经被处理。时隙计数器176连续运行，每125微秒时隙存储器被倒空一次。

图34的PR表和前面所描述的PR表不同之处在于没有任何和一个条目关联的资格标志。这是因为所有到达一个接入单元的接收部分的PR-PDU信元将在接入单元被终止。

对图34的左上部所示的信元30采用上面的规程，一个PRI值2表示PR表105的第二个条目和信元30关联。在该第二个条目，某个与该信元关联的VP表应该被指出。然后，VPI值被取到，这个值是2，意思是被选择的VP表的第二个条目应该被寻址。在这第二个条目，资格标志被分析，并且在这个具体的情况发现Q4＝1，它意思是在输入fifo103的信元包含VC-PDU。因此，存储在VP表的条目的值表示一个具体的VC表。该VC表被选择，该信元的第一个VCI在输入fifo103被取到。该VCI等于3，因此被选择的VC表的第三个条目被寻址。存储在该第三个条目的值是4。因此，在时隙计数器被选择的位置是位置号4，在这儿存储着时隙TS#6。该VC表再一次被分析，发现在输入fifo的信元有一第二个VCI；这第二个VCI等于2。因此，在被选择的VC表的第二个时隙被寻址。在这第二个条目，存储着写地址“8”。因此，在时隙存储器的位置8应该被寻址，TS#5通过箭头179指明的线路被传递到第8个位置。这由箭头178指明。在被选择的VC表不再发现VCI，因此输入fifo是空的。当时隙计数器启动一个新的帧，在时隙存储中从一个位置跨到另一个位置，它将得到时隙在位置号4的TS#5，将在出发的信元流中把这个TS#5放入时隙号4。然后，时隙计数器到达位置号5，什么也没发现，跨到位置6，也没发现什么，等等，最后在位置8它将发现时隙TS#6，将把它取出并把它放入出发的时隙流中的时隙号8。以这种方式电话机T4将与电话机T5在AU3具有一条连接，电话机单元T8将在AU4与电话机单元T6具有一条连接。

Claims (26)

1.使用一个分层协议模型在一个电路仿真ATM交换机中用于交换同步转移模式信元的一个方法；每个这样的信元以面向帧为基础，被转送到电路仿真ATM交换机。并且每个这样的信元包括一个信头和一个有效负荷，信头包括由若干比特组成的段，它存储关于信元的详细资料，有效负荷包括若干时隙，每个时隙包括一个八位位组，用于承载用户数据，其特征在于，所说的交换机，为了降低信元的打包时间，被提供某种设备用于分配一个预先确定数量的时隙给一个被在一物理媒介上传送的信元，所说的信元称为PR-PDU信元，在一个数量集合中选择所说的数量。

2.按照权利要求1的一个方法，其特征在于，使用一个分层协议模型，将信无从它们的源传递到目的地，它从最低层到最高层包括一个包括所说的物理媒介的物理路由层(PR层)、一个通道层(VP层)、一个虚信道层(VC层)和一个电路连接层(CC层)，该信元在PR层包括一个PR协议数据单元(PR-PDU)，它又被划分为一个PR协议控制信息部分(VP-PCI简称PRI)，和一个用户数据部分，该信元在VP层包括一个VP协议数据单元(VP-PDU)，它又划分为一个VP协议控制信息部分(VP-PCI简称VPI)，和一个用户数据部分，该信元在VC层包括VC协议数据单元(VC-PDU)，它又划分为一个VC协议控制信息部分(VC-PCI简称VCI)，和一个用户数据部分，VP-PDU是在PR层的用户数据部分，在CC层的信元包括所说的时隙，它形成VP层的用户数据部分，所说的信元沿着在每个所说的PR、VP和VC层形成的虚通道被传递。

3.按照权利要求2的一个方法，其特征在于，PR-PDU的大小从包括4、8、12、16、20、56和60个八位位组的集合中被选择出来。

4.按照权利要求3的一个方法，其特征在于，VP-PDU的大小从包括3、6、10、14和18个八位位组的集合中被选择出来。

5.按照权利要求4的一个方法，其特征在于，VP-PDU的大小从包括2、5、13和17个八位位组的集合中被选择出来。

6.按照权利要求5的一个方法，其特征在于，CC-PDU的大小从包括1、4、8、12和16个八位位组的集合中被选择出来。

7.按照权利要求6的一个方法，其特征在于，在VP层共享相同通道的至少两个信元的VC-PDU被作为用户数据存储在一个VP-PDU信元中。

8.按照权利要求7的一个方法，其特征在于，VC-PDU信元的用户数据被作为用户数据存储在一个PR-PDU信元，它具有4、8、12、16和20个八位位组的任何一个大小。

9.按照权利要求8的一个方法，其特征在于，共享相同虚通道VP，或用作一个ATM连接的相同的VP/VC的至少两个信元的VC-PDU，被存储在一个ATM信元的48个八位位组有效负荷中。

10.按照权利要求9的一个方法，其特征在于，已经存储在那儿的所说的ATM信元VC-PDU又被作为用户数据存储在一个具有56或60个八位位组大小的PR-PDU信元中。

11.按照权利要求5的一个方法，其特征在于，在所说的共同VP层通道的远端，所说的VC-PDU从时隙中被提取出来，并被重新定向到它们各自的目的地。

12.用作执行按照权利要求1的方法的电路仿真ATM交换机节点，所说的交换机节点包括一个具有输入端口和输出端口的中央交换机(CS1)，本地接入交换机(AS1，AS2，AS3，AS4)，连接到每个本地接入交换机的本地接入单元(AU1-AU5)，和通过一条面向帧的时隙总线连接到每个本地接入单元的用户(T1-Tn)，每个用户与一个具有在连续的帧中有预先确定的位置的时隙(T)关联，所说的接入单元根据用于电路仿真的基本原则具有信元装配设备(54)用作在信元中封装从它连接的用户到来的时隙，和信元解装配设备用作解装配到来信元的时隙及恢复这些以面向帧为基础解装配的时隙的时间关系，其特征在于，在中央交换机和接入交换机间连接的映射单元(MU1-MU4)，每个所说的映射单元被提供设备从到来的信元中提取(a)时隙和(b)一个与单独的信元关联的标志，它识别它关联的时隙的源。

-从到来的信元中提取(a)时隙和(b)一个与单独的信元关联的标志，它识别它关联的时隙的源的设备

-用作把提取出的时隙与它们关联的标志放入一个比每个到来的信元大的新的信元的时隙，和

-用作发送这个较大信元的设备。

13.按照权利要求12的电路仿真ATM交换机，其中信元装配单元包括一个时隙计数器、一个包括和一帧内的时隙数一样多位置的时隙存储器，一个连接数据记录和控制模块，以及一个把到来的具有信头的时隙装配进一个出发的信元的复用器，其特征在于，时隙存储器的每个位置包括一个资格标志，它声明用户数据是否要被放入一个时隙以及是否应激活控制模块，以及其中连接数据记录和控制模块包括对该信元的描述，所说的描述至少表明信元的大小、时隙存储器的读地址和信元信头。

14.按照权利要求13的电路仿真ATM交换机，其特征在于，连接数据记录和控制模块包括一个信元描述表，它具有若干位置，每个位置具有要被装配的信元相同的大小并且包括两个主要部分，第一个部分包括信元信头数据、虚通道层协议数据单元，第二个部分包含一个用作要被放入时隙的用户数据的码型和一个值，它的意义由关联的资格标志决定。

15.按照权利要求14的电路仿真ATM交换机，其特征在于，存储在信元描述表所说的位置的用户数据部分的数据的意义或是一个指针，它指向时隙存储器的地址，所说的用户数据将被存储在该时隙存储器，或一个虚信道标志(VC-PCI)，在该情况下两个或多个信元将被放入一个PR-PDU信元，它的用户数据部分比包含所说的VC-PDU的每个信元的用户数据要大。

16.按照权利要求12的电路仿真ATM交换机，其中中央交换机是一空分交换机，其特征在于，具有根据包含在所说的PR-PCI部分它们的物理路由标志PRI为到来的信元选定路由的设备，用于区分不同信元的大小的设备，用作把所说的物理路由标志PRI改变成一个新的表示出发的信元的目的地的物理路由标志PRI的设备。

17.按照权利要求16的电路仿真ATM交换机，其特征在于，在中央交换机的每个输入和输出端口提供根据到来的信元的物理路由标志为它们选定路由的所说的设备，为到来的信元选择路由的设备包括一个信元大小计数器、一个物理路由转换表，控制设备和一个复用器，和在每个交换机的输出端口一个信元大小解码器和一个信元大小计数器。

18.按照权利要求17的电路仿真ATM交换机，其特征在于，用作鉴别不同的信元大小的所说的设备包括一个信元大小计数器，它从到来的信元的信头读取信元大小。

19.按照权利要求18的电路仿真ATM交换机，其特征在于，用作把所说的物理路由标志改变为一个新的表示出发的信元的物理路由标志的所说的设备，包括一个转换表，把一个到来的信元的物理路由标志转换为一个新的表示出发的信元的目的地的物理路由标志。

20.按照权利要求12的电路仿真ATM交换机，其特征在于，每个映射器单元包括：

-当一个输入信元的信头被分析时，用作暂时存储它的输入缓冲器设备

-用作在PR层桥接一个输入信元的设备

-用作在VP层桥接一个输入信元的设备

-用作在VC层桥接一个输入信元的设备，和

-用作从VP层桥接到VC层的设备

-主复用器设备

-复用器选择器控制设备，和

-用作暂时存储一个新信元直到它被发送的输出缓冲器设备，所说的新信元在输入缓冲器设备至少包括信元的用户数据。

21.按照权利要求20的电路仿真ATM交换机，其特征在于，用作在PR层桥接一个到来的信元的所说的设备包括PR表设备和一个PR层复用器设备，所说的PR表设备包括若干用来存储值的位置，每个位置与一个资格标志关联用于表明它关联的值的意义，该值或是一个新的PRI值，表示在PR层桥接，或是一个VP指针表示在一个更高的信元层对到来的信元的进一步处理。

22.按照权利要求21的电路仿真ATM交换机，其特征在于，用作在VP层桥接一个到来的信元的所说的设备包括VP表设备和一个VP层复用器设备，所说的VP表设备包括若干用来存储值的位置，每个位置与一个资格标志关联用于表明它关联的值的意义，该值或是一个新的VPI值，表示在VP层桥接，或是一个VC指针表示在VC层对到来的协议的进一步处理。

23.按照权利要求22的电路仿真ATM交换机，其特征在于，用作在VC层桥接一个到来的信元的所说的设备和从VP层到VC层的桥接的设备包括

-若干能够保留若干VC-PDU的fifo，每个这样的fifo在VP层与各自的出发虚通道关联，

-VC层复用器设备，和

-VC表设备，包括若干用于存储值的位置，每个位置与一个资格标志关联，用于表示它关联的值的意义，该值或是新的PRI、VPI和VCI值，代表在VC层的桥接，或是一个指针，它指向与到来的信元的PRI和VPI值关联的信元收集fifo，表示一个具有相同VPI值的预先定义的集合的若干VC-PDU，或已经存储在所说的fifo或将在较迟的时候到达输入fifo。

24.按照权利要求23的电路仿真ATM交换机，其特征在于，所说的映射器单元包括一个信元大小计数器，用作从一个暂时存储在所说的输入缓冲器设备的到来信元的信头读取，组成该到来信元的八位位组的数量，及用作对从所说的输入缓冲器设备被传递到所说输出缓冲器设备的八位位组的数量计数，这样可以跟踪到来信元的信头和用户数据部分以及给选择器控制提供控制信息，在PR、VP和VC层控制所说的复用器设备和主复用器设备，以及提供一个VC-PDU计数器用作对VC-PDU信元的数量计数。

25.按照权利要求24的电路仿真ATM交换机，其特征在于，每个本地接入单元包括一个信元解装配单元，用作剥掉一个信元的PRI、VPI和VCI值，用作把包含在一个到来信元的时隙的用户数据送到它各自的目的地用户，及以面向帧为基础恢复时隙序列。

26.按照权利要求25的电路仿真ATM交换机，其特征在于，信元解装配单元包括

-PR表设备

-VP表设备

-VC表设备

-时隙存储器设备，它包括若干位置，对应连接到接入单元的用户数目，和

-时隙计数器设备

所说的PR表设备包括若干位置，每个这样的位置存储一个指针指向与所说的位置关联的VP表设备，所说的VP表设备包括存储一个值的位置，每个这样的位置具有与之关联的一个资格标志，识别存储在它关联的位置的值的意义，所说的值或表示至少一个对时隙存储器的读地址，在该情况下在所说的输入缓冲器设备的信元包含VC层用户数据，或表示一个指针指向VC表设备，它与所说的VP表位置关联，在该情况下在输入缓冲器设备中的信元包括VC-PDU信元，所说的被指出的VC表设备包含若干位置，在每个位置存储着对时隙存储器的写地址，在输入缓冲器设备的信元的时隙用户数据被存在这些地址，所说的时隙计数器以面向帧为基础一个一个位置地读存储在时隙存储器中的用户数据。

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