專利名稱：在多主總線atm信元交換中傳送atm信元的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域的ATM交換技術(shù)，特別是涉及多主總線方式的ATM信元交換技術(shù)。
ATM是異步轉(zhuǎn)移模式(Asynchronous Transfer Mode)的簡稱。信元(Cell)，或稱ATM信元，是一種固定長度的數(shù)據(jù)分組。一個ATM信元長53個字節(jié)(Byte)，前面5個字節(jié)稱為信頭(Header)，后面48個字節(jié)稱作信息域(InformationField)。信頭中是關(guān)于這個信元的路徑信息和一些其他的控制信息，信息域中則是用戶要經(jīng)過電信網(wǎng)傳送的信息。
多主總線方式的ATM交換屬于ATM交換技術(shù)的一種，多主總線方式的總線仲裁屬共享總線仲裁機制。各個接口模塊掛接在總線上，當(dāng)一個模塊有信元要交換時，首先由該模塊發(fā)出總線申請，由總線仲裁機制決定是否允許占用總線，若允許，該模塊就將信元廣播到總線上，總線上所有接口模塊都檢查總線上信元所攜帶的路由信息，發(fā)現(xiàn)目的地址包括本模塊就將該信元從總線上拷貝下來，從而完成信元的交換。
現(xiàn)有技術(shù)中有一種由transwitch公司提出的CellBus總線結(jié)構(gòu)，其為一種多主總線ATM交換方式。在總線上的設(shè)備中有一個設(shè)備必須配置有總線仲裁功能，其它設(shè)備向它發(fā)出申請，仲裁器根據(jù)一定的機制發(fā)出允許。同一時間只能有一個仲裁。在CellBus上的設(shè)備配置有地址字段(5bits)。該地址用來發(fā)出發(fā)送申請，以及用來鑒別CellBus上的信元。CellBus可以配置成16用戶或32用戶。如

圖1所示，在16用戶時，16個設(shè)備在每幀的第一個時鐘發(fā)出發(fā)送申請；如圖2所示，32用戶時，同步信號每兩幀才有一個，設(shè)備0～15在偶幀發(fā)出發(fā)送申請，而16～31設(shè)備在奇幀發(fā)出該申請。
圖1示出了作為現(xiàn)有技術(shù)的CellBus的在16用戶模式下的幀結(jié)構(gòu)。如圖1所示，CellBus的幀有申請、總線信元、允許三個部分。
在第0時鐘周期(Cycle0)中，CellBus設(shè)備在總線上發(fā)出申請，可以稱之為申請字。第1至第14時鐘周期(Cycle1～14)，為信元部分。在第15時鐘周期(Cycle15)，允許部分決定下一個幀由哪個設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)，同時，還有一個由發(fā)送設(shè)備產(chǎn)生的奇偶字段。
在申請字段中，每個設(shè)備對應(yīng)32位總線上的兩位，其中一位用作優(yōu)先權(quán)設(shè)置。
在信元總體中，包含ATM信元的52個字節(jié)，但把ATM信元中的HEC字段刪除了。在接收端，再把信元輸出到UTOPIA接口前產(chǎn)生HEC字段并插入。
對CellBus設(shè)備來說，輸入的信元有廣播，組廣播，單地址。在開始接收信元前，接收器對路由頭(routing header)的4比特的CEC-4字段進(jìn)行校驗，同時也對比特校驗-8(BIP-8)字段進(jìn)行檢驗。無論哪一個有問題，該信元被丟棄。
圖2示出了作為現(xiàn)有技術(shù)的CellBus的在32個用戶模式下的幀結(jié)構(gòu)。在32用戶的情況下，同步信號每兩幀才有一個，設(shè)備0～15在偶幀發(fā)出發(fā)送申請，而16～31設(shè)備在奇幀發(fā)出申請。
綜上，按照現(xiàn)有技術(shù)的CellBus傳輸方式，傳送ATM信元的每一幀均包含一個申請字時鐘周期，以供設(shè)備對下一幀的總線提出申請，并且每一幀還包含一個允許字時鐘周期，以供仲裁器向設(shè)備發(fā)放下一幀的仲裁允許信息。由于每一幀都要拿出兩個時鐘周期分別用于申請字和允許字，這樣就降低了總線傳送ATM信元的效率。總線的位寬越寬，這種效率的降低就越明顯。尤其在更高總線位寬的情況下，例如在總線位寬為128位的情況下，傳送一個ATM信元的有效荷載只需要4個時鐘周期，此時，如果在每一幀中再拿出兩個時鐘周期專門用于申請字和允許字的話，傳輸效率(即有效時鐘占總時鐘的比例)僅為4/6＝2/3，將極大的限制ATM信元的傳送效率。
本發(fā)明的目的在于提出一種在多主總線ATM信元交換中傳送ATM信元的方法，其可在多主總線ATM信元交換中實現(xiàn)高效率的ATM信元傳送，并且能夠更好地適應(yīng)更高位寬的總線傳輸。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的一種在多主總線ATM信元交換中傳送ATM信元的方法，其特征在于，將傳送ATM信元的幀分為初始幀和與之相應(yīng)的不少于一個數(shù)據(jù)幀，對與該初始幀相應(yīng)的數(shù)據(jù)幀和下一個初始幀的總線申請均設(shè)置在該初始幀的一個專用于申請的時鐘周期中；并且將仲裁允許信息設(shè)置在該初始幀中，為與該初始幀相應(yīng)的數(shù)據(jù)幀和下一個初始幀提供允許信息，或者將仲裁允許信息分散設(shè)置在各幀中，僅為其下一幀提供允許信息。
在將仲裁允許信息分散設(shè)置在各幀中，僅為其下一幀提供允許信息的情況下，所述的仲裁允許信息設(shè)置于一個長字的任意位置，該長字的其他位置用以填充數(shù)據(jù)。
在將仲裁允許信息分散設(shè)置在各幀中，僅為其下一幀提供允許信息的情況下，所述的仲裁允許信息設(shè)置于一個長字的任意位置，該長字的其他位置用以填充比特校驗或者保留不用。
所述的專用于申請的時鐘周期位于初始幀的幀頭。
所述的各幀均用以傳送一個ATM信元。
設(shè)置在初始幀中的仲裁允許信息，位于所述的專用于申請的時鐘周期后的一個時鐘周期中。
設(shè)置在初始幀中的仲裁允許信息，位于該初始幀的最后一個時鐘周期中。
仲裁允許信息和比特校驗可以合并放入一個時鐘周期，也可以分別占用不同的時鐘周期。
所述的總線位寬為(32+8×N)，其中N為自然數(shù)。
本發(fā)明的方法，將總線上掛接的設(shè)備對若干個幀(一個初始幀加不少于一個數(shù)據(jù)幀)的申請集中設(shè)置在一個初始幀中，免除了數(shù)據(jù)幀中的申請字時鐘周期，從而可以高效率的實現(xiàn)ATM信元傳送，并且總線位寬越寬，本發(fā)明越能夠更好地適應(yīng)，相較于現(xiàn)有技術(shù)其傳輸效率高的的優(yōu)點越突出。
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下舉實施例，并結(jié)合附圖，對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。其中圖1示出了作為現(xiàn)有技術(shù)的CellBus的在16用戶模式下的幀結(jié)構(gòu)；圖2示出了作為現(xiàn)有技術(shù)的CellBus的在32用戶模式下的幀結(jié)構(gòu)；圖3示出了依照本發(fā)明第一較佳實施例的“I+D”幀結(jié)構(gòu)；圖4示出了依照本發(fā)明第一較佳實施例的“I+2D”幀結(jié)構(gòu)；圖5示出了依照本發(fā)明第一較佳實施例的“I+3D”幀結(jié)構(gòu)；圖6示出了在本發(fā)明的第一較佳實施例中的總線接口示意圖；圖7示出了在本發(fā)明的第一較佳實施例中的總線接口信號時序圖；圖8示出了在本發(fā)明的第一較佳實施例中的總線幀同步信號位置示意圖；圖9示出了依照本發(fā)明第一較佳實施例的各種幀結(jié)構(gòu)及其性能；圖10示出了依照本發(fā)明第二較佳實施例的“I+D”幀結(jié)構(gòu)；圖11示出了依照本發(fā)明第二較佳實施例的“I+2D”幀結(jié)構(gòu)；圖12示出了依照本發(fā)明第二較佳實施例的“I+3D”幀結(jié)構(gòu)；圖13示出了依照本發(fā)明第二較佳實施例的分散仲裁允許字的結(jié)構(gòu)示意；圖14示出了依照本發(fā)明第二較佳實施例的各種幀結(jié)構(gòu)及其性能。
由于作為現(xiàn)有技術(shù)的CellBus幀結(jié)構(gòu)在要求帶寬更寬、傳輸效率更高的應(yīng)用中存在缺陷，我們提出了本發(fā)明的高效率傳送ATM信元的方法。
考慮到增加總線位寬時，申請字字長增加可以允許更多的總線請求，這樣就可以將多個申請集中在一個申請字中以提高數(shù)據(jù)位寬利用率。同時數(shù)據(jù)位寬增加導(dǎo)致在與CellBus仲裁靈敏度接近的條件下，允許發(fā)生多幀的傳輸(為提高傳輸效率計，兩次申請間只傳送數(shù)據(jù)幀)，本發(fā)明即基于這種考慮而設(shè)計，從而有效地改善了ATM信元的傳輸效率。
本發(fā)明的核心思想是將對若干個幀的申請集中設(shè)置在一個幀(在此稱為初始幀或I幀)中，免除了其他幀(在此稱為數(shù)據(jù)幀或D幀)中的申請字時鐘周期，從而達(dá)到對ATM信元的高效率交換。至于仲裁允許信息，則可以集中設(shè)置在初始幀中，為與該初始幀相應(yīng)的數(shù)據(jù)幀和下一個初始幀提供允許信息，也可以將仲裁允許信息分散設(shè)置在初始幀和數(shù)據(jù)幀的各幀中，僅為該幀的下一幀提供允許信息。當(dāng)然無需更多說明的是，在時序上仲裁允許信息應(yīng)當(dāng)位于申請字之后，先申請然后才有仲裁。
圖3示出了依照本發(fā)明第一較佳實施例的“I+D”幀結(jié)構(gòu)，圖4示出了依照本發(fā)明第一較佳實施例的“I+2D”幀結(jié)構(gòu)，圖5示出了依照本發(fā)明第一較佳實施例的“I+3D”幀結(jié)構(gòu)。如圖1、圖2、圖3所示，其中申請字位于幀頭，是專用于設(shè)備提出總線申請的時鐘周期，其只存在于初始幀中。允許字為專用于發(fā)布仲裁結(jié)果的時鐘周期，其位于初始幀的幀尾，在本實施例中，初始幀中的一個允許字包含若干個幀的允許信息，這若干個幀是指相應(yīng)于本初始幀的數(shù)據(jù)幀以及下一個初始幀。當(dāng)然，也可以將比特校驗(BIT INTERLEAVE PARITY，簡稱BIP)和仲裁允許合并占用該專用于允許字的幀尾時鐘周期中。BIP也可以與仲裁允許占用不同的時鐘周期。
總線的位寬可以根據(jù)(32+8×N)確定，其中N為自然數(shù)。根據(jù)總線的不同位寬以及需要掛接的設(shè)備數(shù)量，采用不同數(shù)目的數(shù)據(jù)幀。一般來講，總線的位寬越寬、需要掛接的設(shè)備越少，初始幀后可以采用的數(shù)據(jù)幀就越多。
圖6示出了在本發(fā)明的第一較佳實施例中的總線接口示意圖。在本實施例中，接口邏輯使用“GTL+”標(biāo)準(zhǔn)接口。BTL(Backplane Transceiver Logic)/GTL+(Gunning Transceiver Logic)標(biāo)準(zhǔn)，是為克服TTL/CMOS信號在高速背板中傳輸時存在的反射和噪聲問題而提出的，BTL/GTL輸出電容最大5pf，比TTL/CMOS的典型值8～15pf為小，可以克服高頻環(huán)境下背板信號的反射和噪聲引入的信號畸變的問題，屬于低信號擺動(Low-signal-swing)邏輯。
本發(fā)明的方法與Cell Bus一樣，都適用于多主總線方式，總線仲裁屬共享總線仲裁機制。各個接口模塊掛接在總線上，當(dāng)一個模塊有信元要交換時，首先由該模塊發(fā)出總線請求，由總線仲裁機制決定是否允許占用總線，若允許，該模塊就將信元廣播到總線上，總線上所有接口模塊都檢查總線上信元所攜帶的路由信息，發(fā)現(xiàn)目的地址包括本模塊就將該信元從總線上拷貝下來，從而完成信元的交換。
與Cell Bus總線類似，根據(jù)本實施例設(shè)計的總線包括DATA信號(其傳送方式采用了本發(fā)明)，還包括(但不限于)總線讀時鐘、總線寫時鐘、總線幀同步、總線確認(rèn)和總線擁塞指示等控制信號。下面對接口時序約束條件進(jìn)行說明。
圖7示出了在本發(fā)明的第一較佳實施例中的總線接口信號時序圖。如圖7所示，圖中BRC(總線讀時鐘)和BWC(總線寫時鐘)為接口輸入時鐘，tSU為BRC有效跳變沿(下降沿采樣有效)前的輸入數(shù)據(jù)建立時間，最小2.5ns；tH為BRC有效跳變沿(下降沿采樣有效)后的輸入數(shù)據(jù)保持時間，最小為2.5ns；tD為BWC有效跳變沿(下降沿采樣有效)后的輸出數(shù)據(jù)延時，最小5ns。
圖8示出了在本發(fā)明的第一較佳實施例中的總線幀同步信號位置示意圖。如圖8所示，BF(總線幀同步)信號僅在I幀(初始幀)啟始發(fā)生，作為特例，Cell Bus可以看作只有I幀，因此會有16用戶和32用戶的時序差異。適應(yīng)本發(fā)明方法而較佳設(shè)計的總線，則可以很好地克服該時序差異。即使采用類似的2bit表示申請，在申請字中也可以容許更多的用戶提出申請，特別是當(dāng)數(shù)據(jù)位寬達(dá)到64位以上時，可以在一個申請字內(nèi)容納32以上用戶的申請，突破了原CellBus的限制。
圖9示出了依照本發(fā)明第一較佳實施例的各種幀結(jié)構(gòu)及其性能。其中傳輸效率為有效時鐘占總時鐘的比例；包傳輸率為單位周期內(nèi)傳輸數(shù)據(jù)包數(shù)目；仲裁靈敏度相當(dāng)于兩次總線仲裁間隔時鐘周期數(shù)目。其中的總線位寬根據(jù)(32+8×N)確定，N為自然數(shù)。
在上述幀結(jié)構(gòu)中，由源端提供的BIP和仲裁器發(fā)送的允許字既可以合并放入一個周期，也可以分別占用不同的總線周期。圖9中加陰影部分表示在效率相同的條件下，可以利用更少的數(shù)據(jù)位寬實現(xiàn)。
作為特例，CellBus可以看作在32位總線下只有I幀的情況，即N＝0的情況，如圖9所示，傳輸一個完整的幀需要16個時鐘周期，其中有效數(shù)據(jù)占用14個時鐘周期，傳輸效率(即有效時鐘占總時鐘的比例)為14/16＝7/8；包傳輸率(相當(dāng)于單位周期內(nèi)傳輸數(shù)據(jù)包數(shù)目)為1/16；仲裁靈敏度(相當(dāng)于兩次總線仲裁間隔時鐘周期數(shù)目)為16。其主要指標(biāo)均低于采用本發(fā)明方法的幀結(jié)構(gòu)。
圖10示出了依照本發(fā)明第二較佳實施例的“I+D”幀結(jié)構(gòu)，圖11示出了依照本發(fā)明第二較佳實施例的“I+2D”幀結(jié)構(gòu)，圖12示出了依照本發(fā)明第二較佳實施例的“I+3D”幀結(jié)構(gòu)。如圖10、11、12所示，依照本發(fā)明的第二較佳實施例，將仲裁允許信息分散設(shè)置在各幀中，僅為其下一幀提供允許信息，并且該仲裁允許信息設(shè)置于一個長字的任意位置，該長字的其他位置用以填充數(shù)據(jù)。
由于傳送ATM信元的數(shù)據(jù)字(有效荷載時鐘周期)中包含的字節(jié)，往往大于ATM信元所需，因此在數(shù)據(jù)字中總會有一些空閑的字節(jié)。而對一幀的一個仲裁允許信息只需要占用一個字節(jié)(Byte)，因此就可以將該字節(jié)插入有效載荷時鐘周期的適當(dāng)位置。從而進(jìn)一步省略專用于允許的時鐘周期。該仲裁允許信息可安排在幀結(jié)構(gòu)任何適當(dāng)?shù)拈L字中，既可以在長字的頭部，也可以是尾部或中間位置。其中一種可行的方案是將允許字安排在長字尾部，如圖13所示。其結(jié)構(gòu)特點是只做下一幀(無論是I幀還是D幀)的仲裁允許，將其放置在一個長字中的任意位置(其余可以放數(shù)據(jù)、可以保留不用、也可以是BIP等)。就該長字在整個幀中的位置而言，不一定要在幀尾，只需安排在申請字后面使得仲裁機制產(chǎn)生仲裁結(jié)果即可。圖13中允許字節(jié)中各比特位的定義(如空位、GPR、GEN、GTN)可以與現(xiàn)有技術(shù)中CellBus對允許字的定義相同。
在本實施例中，由源端提供的BIP和仲裁器發(fā)送的允許字既可以放入一個周期，也可以分別占用不同的總線周期。
圖14示出了依照本發(fā)明第二較佳實施例的各種幀結(jié)構(gòu)及其性能。圖中加陰影部分表示在效率相同的條件下，可以利用更少的數(shù)據(jù)位寬實現(xiàn)。
本發(fā)明的方法，可以高效率的實現(xiàn)ATM信元傳送，并且總線位寬越寬，本發(fā)明越能夠更好地適應(yīng)，相較于現(xiàn)有技術(shù)其傳輸效率高的的優(yōu)點越突出，其可以非常好的適應(yīng)寬帶ATM交換的要求，取得了本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員意想不到的結(jié)果。
最后所應(yīng)說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明而非限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種在多主總線ATM信元交換中傳送ATM信元的方法，其特征在于，將傳送ATM信元的幀分為初始幀和與之相應(yīng)的不少于一個數(shù)據(jù)幀，對與該初始幀相應(yīng)的數(shù)據(jù)幀和下一個初始幀的總線申請均設(shè)置在該初始幀的一個專用于申請的時鐘周期中；并且將仲裁允許信息設(shè)置在該初始幀中，為與該初始幀相應(yīng)的數(shù)據(jù)幀和下一個初始幀提供允許信息，或者將仲裁允許信息分散設(shè)置在各幀中，僅為其下一幀提供允許信息。
2.如權(quán)利要求1所述的傳送ATM信元的方法，其特征在于，在將仲裁允許信息分散設(shè)置在各幀中，僅為其下一幀提供允許信息的情況下，所述的仲裁允許信息設(shè)置于一個長字的任意位置，該長字的其他位置用以填充數(shù)據(jù)。
3.如權(quán)利要求1所述的傳送ATM信元的方法，其特征在于，在將仲裁允許信息分散設(shè)置在各幀中，僅為其下一幀提供允許信息的情況下，所述的仲裁允許信息設(shè)置于一個長字的任意位置，該長字的其他位置用以填充比特校驗或者保留不用。
4.如權(quán)利要求1所述的傳送ATM信元的方法，其特征在于，所述的專用于申請的時鐘周期位于初始幀的幀頭。
5.如權(quán)利要求1所述的傳送ATM信元的方法，其特征在于，所述的各幀均用以傳送一個ATM信元。
6.如權(quán)利要求1所述的傳送ATM信元的方法，其特征在于，設(shè)置在初始幀中的仲裁允許信息，位于所述的專用于申請的時鐘周期后的一個時鐘周期中。
7.如權(quán)利要求1所述的傳送ATM信元的方法，其特征在于，設(shè)置在初始幀中的仲裁允許信息，位于該初始幀的最后一個時鐘周期中。
8.如權(quán)利要求1所述的傳送ATM信元的方法，其特征在于，仲裁允許信息和比特校驗可以合并放入一個時鐘周期，也可以分別占用不同的時鐘周期。
9.如權(quán)利要求1所述的傳送ATM信元的方法，其特征在于，所述的總線位寬為(32+8×N)，其中N為自然數(shù)。
全文摘要
一種在多主總線ATM信元交換中傳送ATM信元的方法,將傳送ATM信元的幀分為初始幀和與之相應(yīng)的不少于一個數(shù)據(jù)幀,對與該初始幀相應(yīng)的數(shù)據(jù)幀和下一個初始幀的總線申請均設(shè)置在該初始幀的一個專用于申請的時鐘周期中;并且將仲裁允許信息設(shè)置在該初始幀中,為與該初始幀相應(yīng)的數(shù)據(jù)幀和下一個初始幀提供允許信息,或者將仲裁允許信息分散設(shè)置在各幀中,僅為其下一幀提供允許信息。
文檔編號H04Q3/00GK1351437SQ00130399
公開日2002年5月29日 申請日期2000年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2000年10月31日
發(fā)明者李振亞, 張明, 項能武, 謝壽波 申請人:華為技術(shù)有限公司