專利名稱：采用異步轉(zhuǎn)移模式交換機(jī)的動態(tài)電路仿真的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明與電信有關(guān)，具體地說，與電話交換局中交換設(shè)備有關(guān)。
電信網(wǎng)通常包括交換局。一般，主叫方連接到始發(fā)交換局，該交換局可能通過一個或多個轉(zhuǎn)接交換局連接到服務(wù)于被叫方的目的交換局。電信網(wǎng)的交換局通常包括用來為用戶之間的連接選擇路由的一個或多個交換機(jī)。交換局通常包括交換機(jī)構(gòu)(或核心)、以及第一組端口和第二組端口。第一組中的某端口接收來自上游交換局的電話數(shù)據(jù)并且預(yù)備電話數(shù)據(jù)，以便通過交換機(jī)構(gòu)傳輸?shù)降诙M端口中適當(dāng)?shù)囊粋€端口。第二組中某端口預(yù)備從交換機(jī)構(gòu)獲得的電話數(shù)據(jù)，以供進(jìn)一步傳輸，例如傳輸?shù)接忠粋€[下游]交換局。
一種現(xiàn)有技術(shù)的電路交換機(jī)包括例如AXE-10群接線器，如圖8所示。圖8示出可以把多達(dá)16種設(shè)備820-1，...820-16安置在一般設(shè)備箱822中。各個設(shè)備820通過DL2接口826與數(shù)字鏈路(DL)復(fù)用器、即DL-MUX 824連接。各個DL2接口826包括31個用戶時隙。在上下文中，時隙對應(yīng)于64千比特/秒(每125∶s重復(fù)8比特數(shù)據(jù))。DL-MUX 824將來自各個DL2接口826的時隙復(fù)用到DL3接口828中。DL3接口828容納496個用戶時隙。大量的一般設(shè)備箱822-1，...822-n可以連接到群接線器830，對設(shè)備箱822的這種數(shù)目的限制因素僅僅是群接線器830的容量。
圖1的群接線器30可以是時間-空間-時間(TST)、時間-空間(TS)或任何其他基于電路的體系結(jié)構(gòu)，這些都是本領(lǐng)域的技術(shù)人員眾所周知的。
如上所述，對增加用于電信交換局的端口數(shù)目的需求源于提供分組業(yè)務(wù)，特別是例如住宅用戶對因特網(wǎng)的使用。住宅因特網(wǎng)用戶具有與其他電話業(yè)務(wù)的用戶相比、完全不同的業(yè)務(wù)量特征。例如，典型電話業(yè)務(wù)量具有平均約2分鐘的呼叫持續(xù)時間。另一方面，采用撥號接入方式的因特網(wǎng)用戶通常具有20分鐘或更長的使用持續(xù)時間。當(dāng)然，這種增加的呼叫持續(xù)時間對本地交換局的負(fù)載有顯著影響。對因特網(wǎng)接入不斷增長的需求以及隨之而來的增加的呼叫持續(xù)時間，需要更大帶寬和交換局的交換機(jī)中有更多端口。據(jù)估計，如果現(xiàn)有的普通老式電話業(yè)務(wù)(POTS)要與這種數(shù)據(jù)分組應(yīng)用保留在一起，則電信交換局可能需要數(shù)量為先前兩倍的端口。
因此，存在對升級現(xiàn)有已安裝的電話交換局的明顯需求，以便支持利用“幾乎永久”的因特網(wǎng)接入的數(shù)據(jù)通信，做到這一點而不影響現(xiàn)有的POTS/ISDN(綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng))業(yè)務(wù)。一種選擇是更換交換局的整個電路交換組件，這是必須例如更換交換局的所有軟件的成本高的選擇。另一種可能的解決方案是僅僅更換交換機(jī)構(gòu)(不用整個地更換本地交換局)。而在僅更換機(jī)構(gòu)的解決方案中，新的交換機(jī)構(gòu)應(yīng)該能夠同時支持老式PSTN/ISDN和分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)(例如，因特網(wǎng)業(yè)務(wù)流量)。
在上述方面，已經(jīng)提出更換整個交換機(jī)構(gòu)，使得交換機(jī)構(gòu)不再是電路交換機(jī)構(gòu)，而是信元交換結(jié)構(gòu)(MPSR)，它能夠完成信元交換以及電路交換的仿真。參見1995年4月“International SwitchingSymposium”卷1中Deloddere的“窄帶交換局向?qū)拵У难葑儭薄＿z憾的是，這種建議有嚴(yán)重缺陷。例如，電路交換的仿真需要非常大的總開銷。在這點上，對于各個64千比特/秒(kbps)樣本，內(nèi)部需要544kbps，對應(yīng)于750％的總開銷。目前，最大的交換局可能需要128千個端口的交換機(jī)構(gòu)規(guī)模。所建議的交換機(jī)制可用于這種大交換機(jī)構(gòu)的仿真，但是導(dǎo)致約70吉比特/秒(Gbps)用于ATM(異步轉(zhuǎn)移模式)的交換機(jī)構(gòu)。這樣的規(guī)模是相當(dāng)巨大的，因為目前大多數(shù)ATM交換機(jī)構(gòu)具有大約20Gbps的規(guī)模。這種建議的仿真交換機(jī)構(gòu)所需的絕對規(guī)?？赡茏璧K其有效實現(xiàn)。
例如，上述建議中提到的ATM是一種面向分組的傳遞方式，它采用異步時分多路復(fù)用技術(shù)。分組稱為信元并且通常有固定的大小。常規(guī)的ATM信元包括53個八位字節(jié)，其中5個構(gòu)成首標(biāo)，48個構(gòu)成“凈荷”或信元的信息部分。ATM信元的首標(biāo)包括兩個用于標(biāo)識ATM網(wǎng)絡(luò)中通過它來傳送信元的連接的參數(shù)，具體來講，即VPI(虛通路標(biāo)識符)和VCI(虛信道標(biāo)識符)。一般，虛通路是在網(wǎng)絡(luò)的兩個交換節(jié)點之間定義的主要路徑；虛信道是各個主要通路上的一個特定連接。
一般，各種ATM適配層已經(jīng)被標(biāo)準(zhǔn)化，專用于承載某種類型的業(yè)務(wù)量。例如，稱為AAL1(國際電信聯(lián)盟標(biāo)準(zhǔn)化的)的ATM適配層針對在網(wǎng)絡(luò)層的仿真電路交換數(shù)據(jù)(例如語音)。但是利用AAL1仿真TDM(時分多路復(fù)用)網(wǎng)絡(luò)中的單個電路交換在獲得高帶寬利用與低延遲方面存在問題。下面將描述用于克服此問題的兩種眾所周知的技術(shù)(單用戶和組合填充)以及各自的優(yōu)缺點。
第一種技術(shù)出現(xiàn)在將AAL1用于單用戶的電路仿真時。如果ATM連接用于單個64kbps信道，則單向分組延遲大約為6ms。(47×125∶s)。如果采用次速率，則延遲會更加嚴(yán)重。對于16kbps，單向延遲約為24ms，而且對電路交換的單向延遲要求是每64kbps的連接大約0.5ms。對這種延遲問題的已知解決方案是部分地填充ATM信元。但是部分信元填充解決方案會導(dǎo)致巨大的帶寬浪費(為了滿足0.5ms延遲，要求各個ATM信元中僅放入4個時隙)。在本實例中的帶寬浪費是采用784kbps來承載64kbps，即每500∶s發(fā)送53(ATM信元大小)中的4個有用的八位字節(jié)。
解決上述帶寬浪費問題的第二種技術(shù)是提供用于組合用戶、即組合填充的電路仿真。第二種技術(shù)用于例如其中每個時隙具有其給定位置的E1或T1(一次群速率傳輸系統(tǒng))的結(jié)構(gòu)化電路仿真。然后，每個時隙可依次構(gòu)成一個64kbps的連接。ATM信元內(nèi)部是以這樣的方式構(gòu)成的不同的64kbps電路連接復(fù)用到相同的ATM連接中。每個連接具有其給定的位置。這個解決方案將低延遲與高帶寬利用組合起來。這種解決方案適合于兩端點之間有效連接的數(shù)目是恒定的、或者帶寬無論是否被使用都可用的情況。典型的實例是集群，其中兩節(jié)點之間的租用E1可以承載三十個64kbps連接而不管它們是否被使用。
但是，在交換機(jī)中(其中始終在轉(zhuǎn)接各連接的流量)，組合填充解決方案可能會破碎。ATM信元凈荷中分配的時隙必須在呼叫持續(xù)時間里保持。例如，考慮圖9所示的情況，其中交換系統(tǒng)840有四個端口842A、842B、842C和842D通過ATM交換機(jī)844互連。每個至交換機(jī)的端口842可以處理對應(yīng)于496個時隙的負(fù)載、另加ATM信元首標(biāo)的總開銷。
圖9的情況說明帶寬浪費最小的第一現(xiàn)有技術(shù)的組合填充仿真實例。圖9的實例說明496個時隙(即64kbps的連接)是如何從端口842A到端口842B互連的。在端口842C和端口842D之間，另一組的496個時隙互連。從端口842A到端口842C或者從端口842B到端口842D，沒有業(yè)務(wù)量。建立11個ATM信元的幀。幀的前10個ATM信元被完全填充，而該幀的第11個信元被半填充。該幀每125∶s重復(fù)一次。第一個ATM信元保存關(guān)于連接的1-47的數(shù)據(jù)；下一個ATM信元保存關(guān)于連接48-94的數(shù)據(jù)；依此類推。每個分配的時隙映射到由AAL1幀中編號所定義的連接。
圖10的情況說明帶寬浪費最小的第一現(xiàn)有技術(shù)的組合填充仿真實例。如果每個ATM信元中除第一個連接(連接1、48、95......)以外的所有64kbps連接都被清除，直到幀中的最后一個ATM信元，則顯然在AAL1幀中會有許多空洞。但是，盡管用到其余連接上的帶寬變?yōu)閮H僅一小部分，帶寬也不會減小。如果端口842C現(xiàn)在要建立至端口842B的連接，則由于從端口842A到端口842B的ATM信元流中的空洞而導(dǎo)致無帶寬可用。無法提供端口842C至端口842B之間的任何新連接。再者，由于同樣的原因，端口842A無法建立至端口842D的任何連接。
因此，如果完全填充，則單個信道到ATM信元中的電路仿真會產(chǎn)生許多延遲，或者如果部分填充，則太多帶寬浪費。另一方面，用來自許多用戶的信道組合填充的電路仿真可能導(dǎo)致分片。
除AAL1外，新發(fā)展的AAL2也可用來仿真電路交換的數(shù)據(jù)。AAL2提供將多達(dá)248個連接復(fù)用到一個ATM連接中的方法。AAL2針對每個連接的單個用戶，但是也可以承載組合用戶，盡管沒有象針對AAL1中所出現(xiàn)的那樣定義的標(biāo)準(zhǔn)。AAL2提供具有自己的連接標(biāo)識符的獨立的可變長度的分組。分組的首標(biāo)是三個八位字節(jié)。在單用戶的AAL1解決方案中規(guī)定如果要保持0.5us最大值的單向延遲特性，就不能在ATM信元中設(shè)置3個以上的時隙(64kbps)。該限制同樣適用于AAL2，這導(dǎo)致約50％的帶寬浪費(AAL2分組首標(biāo)是3個八位字節(jié)而凈荷為3個八位字節(jié)[注意ATM總開銷并不包括在這些百分比中])。對于次速率(即8和16kbps)，在同樣的延遲約束下總開銷將更嚴(yán)重。
因此，所需要的以及本發(fā)明的目的是升級電信網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)有的電路交換節(jié)點的方法。
為了升級電信交換局的現(xiàn)有電路交換機(jī)，用ATM交換機(jī)代替TST結(jié)構(gòu)的電路交換機(jī)中的空間交換機(jī)，并且采用動態(tài)結(jié)構(gòu)化仿真法來實現(xiàn)低延遲和高利用率。所述交換機(jī)采用連接在發(fā)送端口和接收端口之間的ATM交換機(jī)構(gòu)或核心。在ATM交換機(jī)中，對于每個發(fā)送端口/接收端口的組合，需要至少一個ATM-VCC(虛信道連接)，每125μs發(fā)送ATM-VCC的ATM信元結(jié)構(gòu)的幀。用于該ATM-VCC的幀中ATM信元的數(shù)目隨著當(dāng)前負(fù)載情況、即在兩端口之間選擇路由的窄帶連接的數(shù)目而變化(例如從1到64個ATM信元)。本發(fā)明使通過交換機(jī)的窄帶連接可以從ATM信元幀結(jié)構(gòu)中動態(tài)地添加或刪除。
根據(jù)本發(fā)明的實施例的電信交換局所用的交換機(jī)根據(jù)預(yù)定的ATM-VCC使入局TDM幀中的時隙適合于ATM幀，還根據(jù)通過交換局的ATM交換機(jī)構(gòu)承載的連接的變化數(shù)目動態(tài)地改變用于預(yù)定ATM-VCC的ATM幀中ATM信元的數(shù)目。交換局包括ATM交換機(jī)構(gòu)；發(fā)送端口；以及接收端口。帶內(nèi)同步信號是在通過ATM交換機(jī)構(gòu)選擇從發(fā)送端口到接收端口的路由的ATM幀中被載送的，以便根據(jù)連接的變化數(shù)目調(diào)整發(fā)送端口和接收端口之間的變化幀結(jié)構(gòu)。根據(jù)一個實例的實現(xiàn)，用于預(yù)定ATM-VCC的ATM幀中ATM信元的數(shù)目在1和64之間變化，用于預(yù)定ATM-VCC的ATM幀中的一個ATM信元運送11個時隙。
發(fā)送端口和接收端口都包含一對映射表。在各端口中，在任何給定的時間，這些映射表其中之一會作為活動映射表，而另一個映射表則作為非活動映射表。在發(fā)送端口中，活動映射表被用來為預(yù)定ATM-VCC上的現(xiàn)有業(yè)務(wù)量情況準(zhǔn)備ATM幀，而在接收端口中，活動映射表被用來對用于預(yù)定ATM-VCC上現(xiàn)有業(yè)務(wù)量情況的ATM幀進(jìn)行解碼。在發(fā)送端口中，非活動映射表被用來為預(yù)定ATM-VCC上變化的業(yè)務(wù)量情況準(zhǔn)備ATM幀，而在接收端口中，非活動映射表被用來對用于預(yù)定ATM-VCC上變化的業(yè)務(wù)量情況的ATM幀進(jìn)行解碼。響應(yīng)來自控制單元、指示發(fā)送端口與接收端口之間通過交換機(jī)構(gòu)承載的連接的數(shù)目上的改變(例如幀結(jié)構(gòu)的改變)的信號，發(fā)送端口第一映射表和發(fā)送端口第二映射表的作用是交換的或者顛倒的。一旦發(fā)送端口中發(fā)生顛倒，發(fā)送端口就向接收端口發(fā)出帶內(nèi)同步信號。響應(yīng)來自發(fā)送端口的帶內(nèi)同步信號，交換接收端口第一映射表和接收端口第二映射表的作用。
在本發(fā)明的一種模式中，來自發(fā)送端口的帶內(nèi)信號包括ATM幀中所包含的八位字節(jié)，所述八位字節(jié)具有表位域，用于協(xié)調(diào)變化的幀結(jié)構(gòu)(例如，用于指示接收端口第一映射表和接收端口第二映射表交換其作用)。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施例的交換節(jié)點的示各部分的示意圖。
圖2是圖1的交換節(jié)點的發(fā)送端口的邏輯的示意圖。
圖3是圖1的交換節(jié)點的接收端口的邏輯的示意圖。
圖4是圖1的交換節(jié)點的信號發(fā)送順序的示意圖。
圖5是圖1的交換節(jié)點所采用的ATM信元幀的示意圖。
圖6是圖5的ATM信元幀中所包含的DCE(動態(tài)電路仿真)控制八位字節(jié)的示意圖。
圖7是根據(jù)本發(fā)明的一種模式的圖1的交換節(jié)點中幀的發(fā)送和接收的定時示意圖。
圖8是現(xiàn)有技術(shù)的電路交換機(jī)的示意圖。
圖9是具有較小帶寬浪費的現(xiàn)有技術(shù)的電路仿真方案的示意圖。
圖10是具有較大帶寬浪費的現(xiàn)有技術(shù)的電路仿真方案的示意圖。
附圖的詳細(xì)描述在下列描述中，為了說明而非限制的目的，提出了特定的細(xì)節(jié)，諸如具體的體系結(jié)構(gòu)、接口、技術(shù)等，以便提供對本發(fā)明的透徹理解。但是，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員，顯然可以在脫離這些特定細(xì)節(jié)的其他實施例中實施本發(fā)明。在其他實例中，省略對眾所周知的設(shè)備、電路和方法的詳細(xì)描述，以免不必要的細(xì)節(jié)使本發(fā)明的描述難以理解。
圖1示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的交換節(jié)點10。交換節(jié)點10包括交換控制單元12以及通過ATM交換機(jī)44連接的多個端口42。雖然圖1中僅示出四個端口、具體來講即端口42A-42D，但是，應(yīng)該理解，這種圖解說明僅僅是代表性的，交換節(jié)點10中可能會采用比圖示多得多的端口。每個端口42分別通過相應(yīng)的TDM傳輸鏈路(這種TDM傳輸鏈路是本領(lǐng)域中眾所周知的)52A-52D連接到窄帶網(wǎng)絡(luò)。圖1還示出分別通過ATM傳輸鏈路54A-54D連接到ATM交換機(jī)44的各個端口42A-42D。交換控制單元12分別通過控制線路56A-56D連接到各個端口42。
圖5提供對ATM幀60的圖解說明，ATM幀60從端口42中一個發(fā)送端口發(fā)送，并且通過ATM交換機(jī)44到達(dá)端口42中一個接收端口。在圖1中，情況是這樣的，發(fā)送端口是端口42A而接收端口是端口42B。因此，端口組合是端口42A/端口42B，對于該組合，需要至少一個ATM-VCC(虛信道連接)。根據(jù)本發(fā)明，用于發(fā)送端口/接收端口組合的ATM-VCC的幀中所承載的ATM信元62的數(shù)目隨著當(dāng)前的負(fù)載情況(即發(fā)送端口和接收端口之間承載的窄帶連接的數(shù)目)而變化。也就是說，在交換機(jī)的任何兩個給定端口之間選擇路由的窄帶連接所用的幀中ATM信元的數(shù)目適應(yīng)于這種有效窄帶連接的實際需求。在最佳實施例中，用于發(fā)送端口/接收端口組合的ATM-VCC所用的幀中承載的ATM信元62的數(shù)目可在1至64個ATM信元的范圍內(nèi)變動，圖5表示具有11個ATM信元62-1-62-11的實施例。
因為用于發(fā)送端口/接收端口組合的ATM-VCC所用的幀中承載的ATM信元的數(shù)目隨著當(dāng)前的負(fù)載情況而改變，所以本發(fā)明必須根據(jù)窄帶連接的添加或拆除來動態(tài)地重新配置幀。因此，如下面更詳細(xì)說明的，本發(fā)明的端口42必須均具有兩側(cè)緩沖器，這些緩沖器的第一側(cè)和第二側(cè)輪流起到以下作用(1)作為用來組裝要發(fā)送的幀的寫緩沖器；(2)作為用于讀出組裝幀的讀緩沖器。同樣地，各個端口42必須具有用來將各個窄帶連接與幀中的ATM信元/時隙相關(guān)的兩個映射表，具體來講，即活動映射表和非活動映射表。活動映射表被用于例如在寫緩沖器中為現(xiàn)有窄帶連接準(zhǔn)備幀。當(dāng)對窄帶連接的數(shù)目作出變更(例如，添加或拆除)時，預(yù)期到該變更，非活動映射表被用于準(zhǔn)備幀。當(dāng)實際發(fā)生變更(通過信令來提示)時，活動映射表和非活動映射表的作用互換。所提供的信令向端口42指示何時會發(fā)生幀的改變，使得端口42可以協(xié)調(diào)的方式調(diào)換第一和第二映射表的作用，以便反映用于發(fā)送端口/接收端口組合的ATM-VCC的窄帶連接中的變化。
圖1的交換節(jié)點10的各個端口42既具有發(fā)送側(cè)，也具有接收側(cè)。如此處所用的，“發(fā)送”和“接收”是從交換節(jié)點10的ATM交換機(jī)44的角度而言的。也就是說，端口42的發(fā)送側(cè)在與該端口連接的TDM傳輸鏈路52上接收入局的基于TDM的幀，并且向ATM交換機(jī)44發(fā)送ATM信元的幀。端口42的接收側(cè)接收通過ATM交換機(jī)44轉(zhuǎn)發(fā)的ATM信元的幀，并且與出局TDM傳輸鏈路52連接。圖2表示用于交換節(jié)點10的端口42的發(fā)送側(cè)的邏輯，為方便起見，此處稱為“發(fā)送端口”。同樣地，圖3表示用于交換節(jié)點10的端口42的接收側(cè)的邏輯，此處稱為“發(fā)送端口”。
實例的發(fā)送端口100的邏輯在圖2中表示為接收TDM傳輸鏈路52上的TDM幀，并將這些幀的時隙加到時隙計數(shù)器單元102和ATM-VCC選擇器104。ATM-VCC選擇器104用來為入局TDM幀的時隙選擇到多個ATM-VCC板106-1至106-n其中之一的路由。時隙計數(shù)器單元102將入局TDM幀上的時隙加到映射表索引選擇器108。映射表索引選擇器108為時隙選擇路由，以用作第一映射表110(映射表0)和第二映射表112(映射表1)其中之一的索引。各映射表110和112是由發(fā)送端口100的發(fā)送控制單元114來配置的。映射表索引選擇器108所加的索引用于從當(dāng)前作為活動映射表的第一映射表110和第二映射表112中任何一個中獲取入口。映射表輸出選擇器116選擇活動映射表(或者第一映射表110或者第二映射表112)，使得輸出的入口可以例如被發(fā)送控制單元114用來控制發(fā)送端口100的其他要素，從而配置出局活動幀以及(在需要時)非活動幀。在此方面，ATM-VCC選擇器104受到控制，使得TDM幀的入局時隙加至ATM-VCC板106-1至106-n其中之一。各個ATM-VCC板106具有幀緩沖器120，包括第一側(cè)幀緩沖器122和第二側(cè)幀緩沖器124。無論是第一側(cè)幀緩沖器122還是第二側(cè)幀緩沖器124作為活動寫緩沖器，均通過發(fā)送控制單元114與幀緩沖器饋送選擇器126通信。當(dāng)?shù)竭_(dá)從活動幀緩沖器讀出幀的時間，幀緩沖器讀出選擇器128在輸出控制單元130控制下選擇第一側(cè)幀緩沖器122和第二側(cè)幀緩沖器124中正確的一個，并且將幀加至FIFO(先進(jìn)先出)單元132。FIFO單元132包括復(fù)用器134和由各個ATM-VCC板106-1至160-n饋送的FIFO寄存器136-1至136-n。
圖3所示的實例接收端口200的邏輯基本上與圖2的發(fā)送端口100相反。在圖3中，接收端口200被表示為從ATM交換機(jī)44接收ATM傳輸鏈路54上的各幀ATM信元。以與發(fā)送端口100類似的方式，接收端口200具有時隙計數(shù)單元202；ATM-VCC選擇器204；多個ATM-VCC板206-1至206-n；映射表索引選擇器208；第一映射表210；第二映射表212；以及接收控制單元214。各個ATM-VCC這些板206具有幀緩沖器220，其中包括幀緩沖器第一側(cè)222；幀緩沖器第二側(cè)224；幀緩沖器饋送選擇器226；幀緩沖器讀出選擇器228；以及輸入控制單元230。接收端口200還具有FIFO輸入單元232，后者包括FIFO寄存器236和ATM-VCC選擇器238。ATM-VCC選擇器204具有連接到多個ATM-VCC板206-1至206-n的幀緩沖器讀出選擇器228的輸出端的輸入端。ATM-VCC選擇器204的輸出端連接到TDM幀發(fā)生器240。
把連接的變化(例如，建立或拆除一個或多個連接)在IAM(初始地址消息)信令線路13上通知給交換控制單元12(見圖1)。正如下面所說明的，根據(jù)本發(fā)明的動態(tài)電路仿真，無論何時幀構(gòu)成發(fā)生變化(例如添加或拆除連接)，該變化會首先被交換控制單元12(在各個信令線路56上)作為信號發(fā)送到發(fā)送端口100的發(fā)送控制單元114和接收端口200的接收控制單元214，使得可以在發(fā)送端口100和接收端口200的非活動映射表中實施該變更。此后，把帶內(nèi)同步信號(例如在通過ATM交換機(jī)44發(fā)送的ATM信元中)從發(fā)送端口100提供給接收端口200，通知接收端口200發(fā)生變更的確切時間。一旦同步，發(fā)送端口100和接收端口200的映射表變換作用，使得發(fā)送端口100和接收端口200中以前是非活動映射表的(先前用于處理預(yù)期的變更)變成活動映射表。
下面描述的是圖1的交換節(jié)點10的端口42A作為發(fā)送端口100而端口42B作為接收端口200的情況。參考圖5所示的ATM幀60的實例幀結(jié)構(gòu)，只需要一個ATM信元62-1(幀的第一個ATM信元)在端口42A和端口42B之間輸送用于ATM-VCC的11個時隙(代替圖10的情況中需要的11個ATM信元)。ATM幀60中的空帶寬空間被空閑信元所填充(空閑信元的使用對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言是眾所周知的)。
工作時，圖1所示的交換節(jié)點10的交換控制單元12知道何時需要控制連接的建立/釋放。交換控制是使交換機(jī)在例如N-ISUP(窄帶ISDN用戶部分)網(wǎng)絡(luò)中工作所需的現(xiàn)有技術(shù)功能。交換控制單元12終接N-ISUP信令，提取相關(guān)信息并將其轉(zhuǎn)換成用于操作交換節(jié)點10的端口42的節(jié)點內(nèi)部格式。入局連接的建立或連接釋放導(dǎo)致控制信號從交換控制單元12發(fā)到相關(guān)的端口42。本領(lǐng)域的技術(shù)人員都明白交換控制單元12如何處理和分發(fā)相關(guān)的控制信號。下面參考圖4，詳細(xì)說明根據(jù)本發(fā)明實施例的實例控制信號發(fā)送方案。以熟悉ATM技術(shù)的人員所理解的方式，本發(fā)明采用在交換節(jié)點10中各端口42之間預(yù)先建立的ATM連接。
圖4說明通過圖1的交換節(jié)點10建立新窄帶信元的實例信號發(fā)送過程。為簡化起見，圖4的信號發(fā)送方案局限于在該順序中僅有一次建立或拆除操作，而且僅示出一個發(fā)送和接收端口。
信號4-1說明根據(jù)眾所周知的N-ISUP的現(xiàn)有技術(shù)的簡化呼叫建立。IAM信號基本上提供了通過交換節(jié)點10建立窄帶連接所需的所有信息。交換控制單元12處理入局呼叫建立并且確定該呼叫的發(fā)送和接收端口(例如圖1所示的實例中，發(fā)送端口為發(fā)送端口100而接收端口為接收端口200)。
從交換控制單元12發(fā)到接收端口200的信號4-2為ATM幀60的變化準(zhǔn)備接收端口200。交換控制單元12以信號通知將要發(fā)生的確切變化，例如要在ATM信元幀60中何處設(shè)置新時隙。本領(lǐng)域的技術(shù)人員會明白如何用眾所周知的N-ISUP(窄帶ISDN用戶部分)在兩個端口之間建立ATM連接。
信號4-3是從接收端口200發(fā)到交換控制單元12的確認(rèn)信號，它提示接收端口200已經(jīng)為ATM幀60中的預(yù)期變更作了準(zhǔn)備。作為為預(yù)期變更所作準(zhǔn)備的一部分，接收端口200根據(jù)信號4-2中通知的變更更新它的非活動映射表。接收端口200現(xiàn)在就處于等待帶內(nèi)同步信號的狀態(tài)。在此等待狀態(tài)中，接收端口200拒絕類型4-2的新信號。該端口會保持此等待狀態(tài)，直到向它發(fā)送類型4-5的信號(而且交換控制單元12已經(jīng)發(fā)出信號4-7)。
交換控制單元12將信號4-4發(fā)到接收端口100，通知發(fā)送端口100對ATM幀60預(yù)期的變更與以前(通過信號4-2)發(fā)送到接收端口200的相同。發(fā)送端口100準(zhǔn)備其內(nèi)部邏輯(例如，它的非活動映射表，參見圖2)，以便反映交換控制單元12所通知的變更。
發(fā)送端口100一為這些變更準(zhǔn)備好它的內(nèi)部邏輯，發(fā)送端口100就向接收端口200發(fā)送信號4-5。信號4-5是帶內(nèi)信號，這意味著該信號是經(jīng)由ATM幀60中的ATM信元來傳達(dá)并通過ATM交換機(jī)44來發(fā)送的。帶內(nèi)從發(fā)送端口100發(fā)送到接收端口200的信號4-5具有使發(fā)送端口100和接收端口200同步的功能。在所考慮的實例中，信號4-5所映新窄帶信道已添加到圖5的ATM信元幀結(jié)構(gòu)中的事實。
因此，本發(fā)明涉及發(fā)送端口100和接收端口200之間的帶內(nèi)信令。此上下文中的帶內(nèi)信令意味著兩個端口之間的ATM信元幀中添加了附加信息(參見圖4)。傳達(dá)的帶內(nèi)信令指明幀結(jié)構(gòu)的變更，即無變更、或者是否添加或拆除新窄帶信道。需要帶內(nèi)信令來使發(fā)送端口和接收端口同步。
信號4-6從接收端口200被發(fā)送到交換控制單元12，向交換控制單元12指示所述兩個端口(即發(fā)送端口100和接收端口200)之間操作已完成。換言之，信號4-6通知接收端口200已經(jīng)檢測到帶內(nèi)同步信號(信號4-5)，并且已相應(yīng)地采取行動。交換控制單元12現(xiàn)在能夠開始從任何其他端口到接收端口200的新的建立/拆除操作，即改變到同一端口的另一個ATM-VCC中的ATM信元幀結(jié)構(gòu)。只要交換控制單元12可以并行處理信號方案程序，去往其他接收端口的其他ATM-VCC所用的幀結(jié)構(gòu)可以很好地被同時變更。
從交換控制單元12發(fā)出的信號4-7確認(rèn)兩個目標(biāo)端口(所述實例中的發(fā)送端口100和接收端口200)之間的ATM-VCC所用的處理過程已完成。交換控制現(xiàn)在可以將IAM(例如，經(jīng)IAM信令線路14[參見圖1])傳播到網(wǎng)絡(luò)中的下一個節(jié)點，指示在網(wǎng)絡(luò)的這個節(jié)點(具有交換節(jié)點10的節(jié)點)上建立了連接。
上面描述了當(dāng)建立連接時在交換節(jié)點10內(nèi)執(zhí)行的信令。讀者會理解基本相同類型的信令序列會在拆除連接時發(fā)生。
正如從上述內(nèi)容應(yīng)當(dāng)理解的，本發(fā)明不局限于一次只執(zhí)行一個變更。換言之，幀結(jié)構(gòu)可以包含大量的變更。也就是說，當(dāng)依據(jù)信號4-5的傳達(dá)切換到的新幀格式時，此后發(fā)送的幀可包括多個與切換之前發(fā)送的幀相關(guān)的連接變更。
正如上面聯(lián)系信號4-6簡短地提及的，在信號處理過程中只可以改變到特定接收端口的ATM-VCC之一。為了改變到同一端口的另一個ATM-VCC中的連接，需要交換控制單元12等到接收到信號4-6為止。
在此討論的示例實施例中，圖8的DL-MUX 824被替換為端口42，該端口42使成批的入局DL2線路(下文稱為TDM幀)與ATM-VCC配合，每個端口組合有一個ATM-VCC。當(dāng)然，本發(fā)明不限于包括16條DL2的TDM幀。TDM幀可以很好地包括2000條有用的窄帶信道的整個STM(同步傳送模塊)-1。重要的問題是，按照ATM信元幀結(jié)構(gòu)中添加或拆除的窄帶信道，連接變更的同步。這種變更或切換必須在不干擾未受影響的其他窄帶連接的前提下完成。
在一種模式中，本發(fā)明利用每個ATM-VCC、即ATM信元幀結(jié)構(gòu)所用的一組的兩個映射表。在這點上，如圖2所示，發(fā)送端口100具有第一映射表110和第二映射表112，同樣地接收端口200具有第一映射表210和第二映射表212。在任何給定的時間，用于每個ATM-VCC的表之一是活動的，并且與所傳輸?shù)腁TM信元幀結(jié)構(gòu)中的實際凈荷一致。ATM-VCC的另一個(非活動的)表用于構(gòu)建新的ATM信元幀結(jié)構(gòu)。當(dāng)完成非活動表中的變更時，這兩個表輪換了它們的作用。帶內(nèi)信號(信號4-5[參見圖4])關(guān)于要用哪個表(第一映射表210或第二映射表212)作為活動表提示接收端口200。
在根據(jù)本發(fā)明交換窄帶連接的所有端口之間，建立ATM-VCC。每個組合需要至少一個ATM-VCC。每個ATM-VCC的帶寬要求動態(tài)地根據(jù)所建立的窄帶連接的實際數(shù)目而變化。ATM信元幀60(見圖5)用于承載窄帶信道。在ATM-VCC中，ATM信元幀60每125∶s重復(fù)一次。如果在端口之間沒有建立的窄帶信道連接(ATM-VCC)，則完全不需要發(fā)送ATM信元幀60。ATM信元幀60的結(jié)構(gòu)是邏輯地連接在一起的多達(dá)64個ATM信元。幀中的每個ATM信元62可以容納47個窄帶(即64kbps)連接。幀中的ATM信元的數(shù)目對應(yīng)于為用于發(fā)送端口/接收端口組合的ATM-VCC建立的窄帶連接的數(shù)目。對于每個47信道的邊界，必須添加新的ATM信元到幀中。根據(jù)本發(fā)明，ATM信元幀60具有根據(jù)ATM-VCC當(dāng)前的負(fù)載情況動態(tài)地改變幀中用于發(fā)送端口/接收端口組合的ATM-VCC的ATM信元62的數(shù)目的特性。這種動態(tài)改變是利用帶內(nèi)信令協(xié)議(用于信號4-5[見圖4])、以及分別聯(lián)系圖2和圖3描述的專用發(fā)送和接收端口邏輯來實現(xiàn)的。
圖6表示以上討論的同步信號4-5(見圖4)所采用的帶內(nèi)信令的實例格式。帶內(nèi)信令由幀60中各個ATM信元62中位于開頭的“動態(tài)電路仿真”控制八位字節(jié)DCE來支持。如上所述，ATM幀60是在兩個端口42之間半永久地建立的ATM-VCC中運送的。ATM幀60每125μs發(fā)送一次。
圖6的DCE控制八位字節(jié)被劃分為三個域，具體為域6-1、域6-2和域6-3。域6-1也稱為幀位或表位，其值或者為0或者為1。域6-1的表位為0值，表示在發(fā)送端口100中第一映射表110是活動的，而在接收端口200中第一映射表210是活動的。反過來，域6-1的表位為1值，表示在發(fā)送端口100中第二映射表112是活動的，而在接收端口200中第二映射表212是活動的。
圖6的DCE控制八位字節(jié)的域6-2是6位二進(jìn)制計數(shù)器(統(tǒng)計包含的從0到63的值)。域6-2的計數(shù)器的目的在于在邏輯上將ATM幀60連接在一起。在幀60中的第一個ATM信元62-1中，域6-2的計數(shù)器被設(shè)置為零，在幀的下一個ATM信元62-2中，域6-2的計數(shù)器被設(shè)置為1，依此類推。因此在所述實施例中，幀中ATM信元的最大允許數(shù)目是64，相當(dāng)于每個ATM-VCC最多有64×47＝3008個窄帶信道。如果兩個端口之間需要更多的窄帶信道，則必須建立新的ATM-VCC，實現(xiàn)多達(dá)3008個附加的窄帶信道。順便提一下，3008個窄帶信道(即64kbps)超過這種鏈路的現(xiàn)今技術(shù)狀態(tài)下的155MbpsTDM鏈路中能容納的數(shù)目。域6-2的計數(shù)器用于檢測幀邊界和ATM信元的丟失。由于幀是重復(fù)的，所以不需要任何針對丟失的ATM信元的特定預(yù)防措施。在接收側(cè)，來自前一幀的舊值可以保留在表中。(每隔一幀的間隔，這些值被更新一次)。
圖6的DCE控制八位字節(jié)的域6-3是奇偶校驗位，它保護(hù)DCE八位字節(jié)的完整性。接收端口200可以檢測誤碼的奇數(shù)。借助奇偶校驗保護(hù)域或八位字節(jié)對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是眾所周知的。
現(xiàn)在描述圖2的發(fā)送端口100的工作方式。發(fā)送端口100接收每125μs重復(fù)一次的基于TDM(時分多路復(fù)用)的幀。TDM幀可以具有PDH(準(zhǔn)同步數(shù)字體系)或SDH(同步數(shù)字體系)結(jié)構(gòu)，或者二者兼有。幀的實例是針對PDH E1和T1(E1大多用于歐洲而T1大多用于美國)。對于SDH，STM-1(同步轉(zhuǎn)移模式)大多用于窄帶連接。在此上下文中，STM-1對于歐洲和美國是同樣的。本領(lǐng)域的技術(shù)人員都理解如何使TDM幀與125∶s的重復(fù)率同步。
發(fā)送端口100的時隙計數(shù)器單元102在每個125μs的時間間隔開始處啟動。時隙計數(shù)器單元102按TDM幀中每個時隙遞增一個值。時隙計數(shù)器單元102以每時隙一個入口的方式對映射表編址(或者第一映射表110或者第二映射表112)。映射表中的數(shù)據(jù)包含有關(guān)如何處理正涉及的入局時隙的信息。第一映射表110和第二映射表112其中之一處于活動狀態(tài)，而另一個處于非活動狀態(tài)。
利用從活動映射表中獲得的入口，發(fā)送控制單元114能夠?qū)⒚總€時隙引導(dǎo)到它的預(yù)定ATM-VCC(例如到各ATM-VCC板106中適當(dāng)?shù)囊粋€)，并且知道應(yīng)當(dāng)把該時隙放在它的ATM信元結(jié)構(gòu)的凈荷中何處(例如，寫入幀緩沖器中的位置)?；顒佑成浔肀４鎻乃婕暗陌l(fā)送端口100到所有接收端口200的實際窄帶連接表。
非活動映射表用于為來自所涉及的發(fā)送端口100的窄帶連接的變更作準(zhǔn)備。發(fā)送控制單元114根據(jù)信號4-4所提供的信息準(zhǔn)備非活動映射表。當(dāng)作出變更時，活動和非活動映射表互換作用，即活動映射表變成非活動映射表，而非活動映射表變成活動映射表。該互換操作必須與時隙計數(shù)器單元102同步，即該互換操作必須在時隙計數(shù)器單元102返回并再次從零開始時進(jìn)行。發(fā)送端口100中映射表的互換還與適當(dāng)?shù)腁TM-VCC板106中的輸出控制單元130同步，所以一個125μs周期之后，在兩個幀緩沖器122和124之間將發(fā)生變更。等待125μs是必需的，因為這正是填充與新連接情況相關(guān)的新幀緩沖器所用的時間。
對于每個入局時隙，映射表具有一個入口，它保存用于發(fā)送該入局時隙的信息。在這點上，映射表入口用于將時隙引導(dǎo)到預(yù)先指定的ATM-VCC。該預(yù)先指定的ATM-VCC是將時隙從發(fā)送端口100送到接收端口200的VCC。將入局時隙引導(dǎo)到適當(dāng)?shù)念A(yù)先指定的ATM-VCC是在發(fā)送控制單元114的控制下由ATM-VCC選擇器104來執(zhí)行的。ATM-VCC選擇器104具有可以加到任何ATM-VCC板106的輸出，使得入局時隙可以被引到預(yù)先指定的ATM-VCC。在這點上，必須為每個端口組合預(yù)先指定至少一個VCC。ATM信元中的VCI被ATM交換機(jī)44用來將信元交換到它的接收端口200。如何建立VCC和分配VCI是ATM團(tuán)體中眾所周知的技術(shù)。
映射表入口還告知發(fā)送控制單元114寫入側(cè)的幀緩沖器的位置(例如，第一側(cè)幀緩沖器122和第二側(cè)幀緩沖器124中任何一個為寫緩沖器)。連接建立時，入局時隙存儲在緩沖器中給定的位置。ATM信元結(jié)構(gòu)中時隙的順序可以完全由映射表來控制。
因此，通過查詢映射表110和112中活動的一個，在發(fā)送端口100中，可以將任何一個入局時隙引導(dǎo)到它的ATM-VCC和每125∶s重復(fù)一次和運行時的ATM信元結(jié)構(gòu)中的位置。在圖2中，幀緩沖器120具有兩側(cè)122和124。在任何給定的時刻，這兩個幀緩沖器側(cè)122和124其中之一被用作寫入側(cè)緩沖器而另一個則作為讀取側(cè)緩沖器。幀緩沖器讀出選擇器128用于選擇第一側(cè)幀緩沖器122和第二側(cè)幀緩沖器124中哪個作為讀取側(cè)幀緩沖器。當(dāng)完成新幀結(jié)構(gòu)并且已發(fā)生同步時，執(zhí)行移位或切換，使得第一側(cè)幀緩沖器122和第二側(cè)幀緩沖器124改變作用。第一側(cè)幀緩沖器122和第二側(cè)幀緩沖器124彼此獨立地工作。沒有這種獨立性，某些時隙可能會延遲超過125μs，而另一些僅延遲幾個μs。為了避免這種有差異的延遲，幀緩沖器必須是成雙的。在125μs周期中，在第一側(cè)幀緩沖器122和第二側(cè)幀緩沖器124之一中寫入而從另一個中進(jìn)行讀取。在下一個周期中，第一側(cè)幀緩沖器122和第二側(cè)幀緩沖器124互換作用。
ATM-VCC板106的輸出控制單元130從地址0到最后存儲的ATM信元的尾部(例如所述實施例中多達(dá)63個信元)依次清空活動幀緩沖器。ATM信元幀的大小(即多少個ATM信元)必須由發(fā)送控制單元114存儲在輸出控制單元130中。在運行時，輸出控制單元130為結(jié)構(gòu)中每個ATM信元生成ATM信元首標(biāo)和DCE八位字節(jié)。ATM信元首標(biāo)始終不變，而DCE八位字節(jié)可以改變幀緩沖器指示(域6-1)，并且域6-2的計數(shù)器必須遞增(見圖6)。在125μs時間間隔內(nèi)卸載具有ATM信元首標(biāo)和DCE八位字節(jié)的完整幀結(jié)構(gòu)。
FIFO寄存器136-1至136-n，每個活動ATM-VCC對應(yīng)一個，提供給ATM交換機(jī)44。本來ATM交換機(jī)一般要求不間斷地傳遞ATM信元。當(dāng)完整的ATM信元被存儲在FIFO 136時，會通知ATM交換機(jī)44。ATM交換機(jī)44則卸載該信元，并根據(jù)ATM信元首標(biāo)中的VCI將其送到接收端口200。在爭用的情況下，以循環(huán)的方式清空FIFO寄存器136-1至136-n。
現(xiàn)在描述圖3的接收端口200的工作方式。接收端口200的操作基本上是發(fā)送端口100的逆操作。來自ATM交換機(jī)44的入局ATM信元被存儲在FIFO寄存器236中。當(dāng)FIFO寄存器236的輸出中存在一個完整的ATM信元時，就提取該信元。FIFO寄存器236的輸出處的邏輯檢查該信元屬于什么ATM-VCC(由ATM信元首標(biāo)中的VCI給定)。根據(jù)信元的ATM-VCC，ATM-VCC選擇器238把信元引到ATM-VCC板206-1至206-n中適當(dāng)?shù)囊粋€。
在幀緩沖器的寫入側(cè)，ATM信元凈荷(47個八位字節(jié))存儲在所選擇的ATM-VCC板206的幀緩沖器單元120中、在DCE八位字節(jié)中計數(shù)值給定的位置。每個幀緩沖器單元220具有兩個緩沖器側(cè)，具體為緩沖器側(cè)222和緩沖器側(cè)224。每隔125μs，緩沖器側(cè)222和224輪流起到寫緩沖器或讀緩沖器的作用。當(dāng)緩沖器側(cè)222或224作為讀取側(cè)緩沖器時，從其中逐個時隙地卸載先前125μs時間間隔內(nèi)存儲的ATM信元幀結(jié)構(gòu)的凈荷。從讀取側(cè)緩沖器讀取是由活動映射表控制的(即第一和第二映射表210和212之一作為活動映射表)?；顒佑成浔肀４嬗嘘P(guān)應(yīng)當(dāng)如何把來自所有ATM-VCC的存儲在幀緩沖器220中的時隙映射到TDM幀中的信息。時隙計數(shù)器單元202對活動映射表尋址，并且對TDM幀中每一個新時隙遞增。卸載取決于幀緩沖器220能夠保存哪種標(biāo)準(zhǔn)類型的TDM幀，例如E1中32個時隙而STM-1中2430個。在達(dá)到TDM幀中的最大時隙數(shù)時，時隙計數(shù)器單元202復(fù)位并從頭開始計數(shù)。TDM幀發(fā)生器240是需要的，因為TDM幀中某些位置包含不同于直通連接時隙的其他信息(例如同步信息)。
因此，在接收端口200(同發(fā)送端口100一樣)，有一個活動映射表和一個非活動映射表。當(dāng)非活動映射表用于為新變更作準(zhǔn)備時，活動映射表用于控制所有ATM-VCC的卸載。映射表的變更由來自交換控制的信號4-2(見圖4)控制，信號4-2包含將非活動映射表變更到新情況的所有信息。當(dāng)非活動映射表變更時，接收控制將確認(rèn)信號(信號4-3[參見圖4])發(fā)送回接收控制單元214，并進(jìn)入“等待帶內(nèi)同步信號”狀態(tài)。它還為可預(yù)期DCE域中幀代碼的變更的所涉及的ATM-VCC準(zhǔn)備輸入控制單元230。當(dāng)所涉及的ATM-VCC的輸入控制單元230檢測到幀代碼的變化(例如，域6-1[參見圖6]中的不同值)時，向接收控制單元214發(fā)出通知。接收控制單元214就變更這些映射表(例如活動映射表變?yōu)榉腔顒拥?，反之亦?。該變更必須與時隙計數(shù)器單元202的復(fù)位同步，而且與存儲了完整的新ATM信元幀(以及執(zhí)行幀緩沖器從寫入側(cè)緩沖器到讀取側(cè)緩沖器的互換)的時間同時進(jìn)行。此后，接收控制單元214將信號4-6(參見圖4)發(fā)送回交換控制單元12，指示“任務(wù)完成”。接收控制單元214現(xiàn)在可以進(jìn)入“空閑”狀態(tài)，等待下一次呼叫建立，即新的信號4-2。
圖7是表示根據(jù)本發(fā)明的ATM幀7-A的處理的簡化時序圖，具體描述交換節(jié)點10針對ATM幀7-A的操作，該操作始于接收TDM幀，在幀緩沖器中進(jìn)行寫和讀，一般來講是ATM幀60從發(fā)送端口100到接收端口200的移動過程。
圖7表示實例幀的瞬像，其中包括經(jīng)歷五個125μs連續(xù)的幀時間、具體為幀時間7-1到7-5的幀7-A。圖7的左邊欄被劃分為發(fā)送端口100的框和接收端口200的框。發(fā)送端口100的框具有標(biāo)為“TDM幀”、“FB寫”、“FB讀”以及“FIFO”的四個垂直排列的部分，它們分別對應(yīng)于入局TDM幀、幀緩沖器122和124中任意一個作為寫入側(cè)幀緩沖器、幀緩沖器122和124中隨意一個作為讀取側(cè)幀緩沖器以及FIFO單元132。同樣地，接收端口200的框也具有標(biāo)為“FIFO”、“FB寫”、“FB讀”以及“TDM幀”的四個垂直排列的部分，分別對應(yīng)于FIFO寄存器236、幀緩沖器222或224中任意一個作為寫入側(cè)緩沖器、幀緩沖器222或224中任意一個作為讀取側(cè)緩沖器、以及從TDM幀發(fā)生器240輸出的出局TDM幀。在圖7，圖形信息在水平方向上與垂直列出的各個部分對齊，反映本發(fā)明的交換節(jié)點10在幀時間7-1至7-5期間有關(guān)各個部分的操作。下面關(guān)于圖7描述的各個過程每125μs重復(fù)一次。
在圖7中，TDM幀中的時隙每125μs幀時間重復(fù)一次。時隙的內(nèi)容可逐幀地改變，因為它們包含PCM(脈沖編碼調(diào)制)語音。主流程占用五個幀時間，即幀時間7-1至7-5。圖7中虛線所示的每個過程表示這種重復(fù)性，下文將不予描述。幀緩沖器并非實際按圖7中時間概念來說明。在圖7中，幀緩沖器被當(dāng)作臨時占位符。在整個125μs時間間隔期間，可以從幀緩沖器讀取和寫入時隙，因為它們包含每125μs幀輪換一次的寫入和讀取側(cè)。
在幀時間7-1，對于幀7-A，發(fā)送端口100的活動映射表(參見圖2)從TDM幀中取出指定的時隙，以便在發(fā)送控制單元114的控制下，把幀7-A的幀內(nèi)容寫到屬于所涉及的ATM-VCC板106的幀緩沖器122或124(任意一個作為寫入側(cè)緩沖器)中。把到達(dá)的時隙寫入到寫入側(cè)幀緩沖器中由活動映射表給定的位置上。在寫操作之后，(在最佳實施例中)幀緩沖器122或124包含整個ATM信元幀。下方被遮住的幀緩沖器表示它屬于發(fā)往另一個接收側(cè)的另一個ATM-VCC。(映射表還存儲了125μs周期期間從TDM幀到該緩沖器的時隙。)圖7的幀時間7-2說明第一.側(cè)幀緩沖器122以及第一側(cè)幀緩沖器122切換狀態(tài)，使得就幀7-A而言，在幀時間7-1期間寫入時隙的幀緩沖器現(xiàn)在處于讀狀態(tài)。剛剛切換到讀狀態(tài)的幀緩沖器現(xiàn)在含有完整的ATM信元結(jié)構(gòu)(在圖7所示的實例中，僅有若干時隙被卸載并放入FIFO單元132，并且隨后輸入ATM交換機(jī)44。因此，在此情況中僅一個ATM信元就足夠了)。圖7的被擋住的幀緩沖器執(zhí)行相同的操作，即，將其內(nèi)容以ATM信元結(jié)構(gòu)的形式卸載到FIFO。
在幀時間7-3，幀7-A的ATM信元被傳送到ATM-VCC所給定的接收端口200。在接收端口200接收的信元被存儲在FIFO寄存器236中。為了說明圖7，假定125μs是ATM信元足以選擇路由通過ATM交換機(jī)44的時間。但是，本發(fā)明當(dāng)然不限于經(jīng)過ATM交換機(jī)44的信元的任何特定時間。FIFO寄存器236以易于通過現(xiàn)有技術(shù)來理解的方式(例如讓平均等待時間為125μs時間間隔的倍數(shù))將延遲變化與重復(fù)的125μs邊界對齊。
在幀時間7-4，F(xiàn)IFO寄存器236中的幀7-A的ATM信元凈荷內(nèi)容被寫入到給定ATM-VCC的幀緩沖器220。在圖7中，被遮住的ATM信元表示來自另一個發(fā)送端口的另一個ATM-VCC。
在幀時間7-5，幀緩沖器220正在移位，使得其中寫入幀7-A的幀緩沖器第一側(cè)222和幀緩沖器第二側(cè)224其中之一現(xiàn)在將狀態(tài)切換到讀狀態(tài)。接收端口200的活動映射表(參見圖3)在時隙將要被放入出局TDM幀的時刻從幀緩沖器220取出時隙?？梢詮膶儆诓煌珹TM-VCC的所有幀緩沖器220中的所有位置讀取映射表。這樣，就可以由TDM幀發(fā)生器240來組裝出局TDM幀。
如上所述，圖2和圖3分別表示用于發(fā)送端口100和接收端口200的重復(fù)的映射表。當(dāng)從活動映射表中的入口提取數(shù)據(jù)時，運行期間，另一個映射表(非活動映射表)則用于準(zhǔn)備變更。一旦變更準(zhǔn)備就緒，就會發(fā)生映射表作用的互換。這種互換必須在兩個125μs幀之間、即時隙計數(shù)器繞回時進(jìn)行。
考慮如下情況，映射表的互換發(fā)生在幀時間7-1和幀時間7-2之間的邊界處。因此，在幀時間7-2內(nèi)從入局TDM幀、即幀7-B取出的時隙由新映射表控制，而且不同于前一個幀(即幀7-B)中的時隙。但是，它不會干擾從幀緩沖器讀取幀7-A，因為幀7-A的那些時隙存儲在前一個TDM幀中，而且在物理上的另一個幀緩沖器中。
在幀時間7-3，當(dāng)影響幀7-B的新連接情況傳播到幀緩沖器讀取側(cè)(圖7中未示出)時，發(fā)送端口100的輸出控制單元130會生成指示該幀已變更的DCE八位字節(jié)(參見圖6)。
在幀時間7-5期間，新的連接情況(例如幀7-B)會到達(dá)接收端口200中幀緩沖器單元220的寫入側(cè)幀緩沖器?，F(xiàn)在DCE八位字節(jié)告知接收端口200的映射表新的連接情況(即幀7-B中的信元)。然后，接收端口200利用映射表相應(yīng)地在幀緩沖器中寫入。接收端口200將利用舊映射表從幀緩沖器中讀取。因此，它不會變更前一個連接情況(對于幀7-A)，因為它是從物理上分開的幀緩沖器的讀取側(cè)取出的，并且在前一個幀時間7-4期間被寫入幀緩沖器。在隨后的幀時間7-6(圖7中未示出)，新的映射表也將用于處理幀7-B的讀取側(cè)。這樣，新連接情況(由幀7-B代表)就可以通過交換機(jī)傳播，而舊的連接(例如幀7-A)中不會有任何時隙的丟失或重復(fù)。
因此，本發(fā)明提出一種替換整個交換機(jī)的經(jīng)濟(jì)的備選方案。本發(fā)明用此處所述的時分功能和新的動態(tài)電路仿真法替換DL-MUX824(參見圖8)。此外，本發(fā)明用標(biāo)準(zhǔn)ATM交換機(jī)代替群接線器830(見圖8)。或者，本發(fā)明用能夠切換比標(biāo)準(zhǔn)ATM信元小的信元的信元交換機(jī)構(gòu)代替群接線器。有利的是，本發(fā)明的技術(shù)可以應(yīng)用于大多數(shù)現(xiàn)有技術(shù)的ATM交換機(jī)。
本發(fā)明不限于只建立窄帶呼叫?？蛇m合于任何帶寬。此外，在同一信令處理過程中，可以建立或拆除若干個呼叫，只要它涉及同一個ATM-VCC即可。
因此，本發(fā)明對組合用戶采用電路仿真，但是讓這種仿真動態(tài)化，例如“動態(tài)電路仿真”。因此，本發(fā)明使窄帶連接能通過交換機(jī)添加到ATM信元幀結(jié)構(gòu)中或從其中拆除。在這點上，無論何時發(fā)生幀結(jié)構(gòu)上的變更(即添加或拆除連接)，首先都會用信號把該變更通知給ATM交換機(jī)44的各側(cè)上的兩個端口(發(fā)送端口100和接收端口200)。此后，在幀結(jié)構(gòu)中帶內(nèi)提供同步信號4-5，以便在接收端口(接收端口200)指示發(fā)生該變更的確切時間。
對照圖10所示的帶寬浪費的現(xiàn)有技術(shù)，利用本發(fā)明可以作出巨大節(jié)省。避免了分片，幀中ATM信元的數(shù)目適合于活動窄帶連接的實際需求。最大帶寬損失對應(yīng)于46個時隙(例如，如果只建立兩個端口之間的一個窄帶連接)。
按照對上述內(nèi)容的理解，如果只傳送一個窄帶信道，就浪費了ATM信元凈荷中其余46個有用八位字節(jié)。應(yīng)用相同的基本思想，但減少ATM信元凈荷的大小，例如減少到十個八位字節(jié)，在幀的最后的ATM信元中，可以提高粒度和進(jìn)一步減少浪費。利用更小的ATM信元、例如所謂的微型信元，可以進(jìn)一步減少帶寬浪費。例如，幀中最后一個信元可以被調(diào)整到時隙的實際使用數(shù)目(參見圖9)。這種技術(shù)對次速率處理會很重要，因為信道可以是每125∶s僅重復(fù)一比特?？梢杂弥醒胄旁粨Q機(jī)作為獨立功能來交換基于信元的業(yè)務(wù)量。最常見的基于信元的業(yè)務(wù)量是ATM信元，但是其他格式也是可行的，例如，比常規(guī)ATM信元小的微型信元。
話音傳輸是一種新出現(xiàn)的用于因特網(wǎng)的新業(yè)務(wù)。由于因特網(wǎng)業(yè)務(wù)量可用的帶寬有限，將利用話音壓縮來傳送話音。網(wǎng)間協(xié)議的話音交換機(jī)制必須得到優(yōu)化，以便用于比64kbits/s低得多的帶寬。上述的信元交換機(jī)結(jié)構(gòu)可以用靈活的信元大小來滿足這種需求。
在基于ATM的遠(yuǎn)程通信中，在延遲與帶寬增益之間存在折衷。如果每個窄帶連接采用一個ATM-VCC，則分組延遲是6ms。本發(fā)明說明如何以差粒度為代價、可以將此延遲降低到125∶s。如果不運用上述的微型信元方案，則在此情況下本發(fā)明會讓出3Mbps帶寬損失。而對于ATM-VCC中同一連接允許一定數(shù)量的連續(xù)時隙，可以提高粒度。例如，如果將5個時隙接續(xù)并允許用于同一個連接，則只發(fā)生0.5ms的延遲，而最壞情況下的帶寬浪費降低到512kbps。
本發(fā)明有利于經(jīng)濟(jì)地和有效地提高用于超過128k(千)個端口(例如，256k、512k等)的交換機(jī)構(gòu)規(guī)模的64千比特電路的數(shù)目，實現(xiàn)一般認(rèn)為無阻塞的大型電路交換機(jī)比同樣規(guī)模的無阻塞ATM交換機(jī)更為經(jīng)濟(jì)。
本發(fā)明允許利用ATM交換機(jī)構(gòu)的成本優(yōu)勢來實現(xiàn)用于電路交換業(yè)務(wù)的交換結(jié)構(gòu)。而且，本發(fā)明允許在證實確有業(yè)務(wù)量需求時進(jìn)行升級。
雖然本發(fā)明是聯(lián)系目前被認(rèn)為是最實用和最佳的實施例來說明的，但是應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明不限于所公開的實施例，相反，意在涵蓋所附權(quán)利要求書的精神和范圍內(nèi)包含的各種修改和等效方案。
權(quán)利要求
1.一種用于電信交換局的交換機(jī)，它根據(jù)預(yù)定ATM-VCC(異步轉(zhuǎn)移模式-虛信道連接)使入局TDM(時分多路復(fù)用)幀中的時隙適合于ATM幀，并且根據(jù)通過所述交換局的ATM交換機(jī)構(gòu)承載的連接的變化數(shù)目來動態(tài)地改變用于所述預(yù)定ATM-VCC的所述ATM幀中ATM信元的數(shù)目。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述交換局包括所述交換機(jī)構(gòu)；發(fā)送端口；以及接收端口；其中在通過所述ATM交換機(jī)構(gòu)選擇從所述發(fā)送端口到所述接收端口的路由的ATM幀中承載帶內(nèi)同步信號，用來根據(jù)所述連接的變化數(shù)目調(diào)整所述發(fā)送端口與所述接收端口之間變化的幀結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于來自所述發(fā)送端口的所述帶內(nèi)信號包括所述ATM幀中所含的八位字節(jié)，以及所述八位字節(jié)具有用于調(diào)節(jié)所述變化的幀結(jié)構(gòu)的表位域。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于用于所述預(yù)定ATM-VCC的所述ATM幀中ATM信元的數(shù)目在1到64之間變化。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于用于所述預(yù)定ATM-VCC的所述ATM幀中的一個ATM信元輸送11個時隙。
6.一種用于電信交換局的交換機(jī)，它包括發(fā)送端口；接收端口；連接在所述發(fā)送端口與所述接收端口中間的ATM交換機(jī)構(gòu)；其中對于經(jīng)所述ATM交換機(jī)構(gòu)選擇從所述發(fā)送端口到所述接收端口的路由的連接，所述發(fā)送端口根據(jù)預(yù)定ATM-VCC使入局TDM幀中的時隙適合于ATM幀；控制單元，它監(jiān)控所述發(fā)送端口和所述接收端口，以便根據(jù)經(jīng)所述交換機(jī)構(gòu)在所述發(fā)送端口與所述接收端口之間傳送的連接的數(shù)目、動態(tài)地改變用于所述預(yù)定ATM-VCC的所述ATM幀中ATM信元的數(shù)目。
7.如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于所述發(fā)送端口包括發(fā)送端口第一映射表和發(fā)送端口第二映射表，其中所述發(fā)送端口第一映射表和所述發(fā)送端口第二映射表交替起到發(fā)送端口活動映射表和發(fā)送端口非活動映射表的作用，所述發(fā)送端口活動映射表用于為所述預(yù)定ATM-VCC上的現(xiàn)有業(yè)務(wù)量情況準(zhǔn)備ATM幀；而所述發(fā)送端口非活動映射表被所述發(fā)送端口用于為所述預(yù)定ATM-VCC上變化后的業(yè)務(wù)量情況準(zhǔn)備ATM幀；以及響應(yīng)來自所述控制單元、指示經(jīng)所述交換機(jī)構(gòu)在所述發(fā)送端口與所述接收端口之間承載的連接的數(shù)目的變化的信號，切換所述發(fā)送端口第一映射表和所述發(fā)送端口第二映射表的作用。
8.如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于所述發(fā)送端口還包括發(fā)送端口幀緩沖器，它具有第一側(cè)和第二側(cè)，其中所述發(fā)送端口幀緩沖器的所述第一側(cè)和所述第二側(cè)交替起到在其中寫入ATM幀和從其中讀出ATM幀的作用。
9.如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于所述接收端口包括接收端口第一映射表和接收端口第二映射表，其中所述接收端口第一映射表和所述接收端口第二映射表交替起到接收端口活動映射表和接收端口非活動映射表的作用，所述接收端口活動映射表被用來對用于所述預(yù)定ATM-VCC上現(xiàn)有業(yè)務(wù)量情況的ATM幀進(jìn)行解碼；所述接收端口非活動映射表被所述接收端口用來對用于所述預(yù)定ATM-VCC上變化的業(yè)務(wù)量情況的ATM幀進(jìn)行解碼；以及響應(yīng)來自發(fā)送端口的信號，交換所述接收端口第一映射表和所述接收端口第二映射表的作用。
10.如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于來自所述發(fā)送端口的所述信號是在經(jīng)所述ATM交換機(jī)構(gòu)選擇從所述發(fā)送端口到所述接收端口的路由的ATM幀中承載的帶內(nèi)信號。
11.如權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于來自所述發(fā)送端口的所述帶內(nèi)信號包含所述接收端口第一映射表和所述接收端口第二映射表要交換作用的指示。
12.如權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于來自所述發(fā)送端口的所述帶內(nèi)信號包括所述ATM幀中含有的八位字節(jié)，其中所述八位字節(jié)具有表位域，它指示所述接收端口第一映射表和所述接收端口第二映射表要交換作用。
13.如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于所述發(fā)送端口還包括具有第一側(cè)和第二側(cè)的接收端口幀緩沖器，其中所述接收端口幀緩沖器的所述第一側(cè)和所述第二側(cè)交替起到在其中寫入ATM幀和從其中讀出ATM幀的作用。
14.如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于用于所述預(yù)定ATM-VCC的ATM幀中ATM信元的數(shù)目在1到64之間變化。
15.如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于用于所述預(yù)定ATM-VCC的ATM幀中的一個ATM信元輸送11個時隙。
16.一種操作電信交換局中的交換機(jī)的方法，所述方法包括對于經(jīng)所述交換局的ATM交換機(jī)構(gòu)選擇路由的連接，根據(jù)預(yù)定ATM-VCC使入局TDM幀中的時隙適合于ATM幀；利用所述預(yù)定ATM-VCC，根據(jù)通過所述ATM交換機(jī)構(gòu)承載的連接的變化數(shù)目，動態(tài)地改變用于所述預(yù)定ATM-VCC的所述ATM幀中ATM信元的數(shù)目。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于所述交換機(jī)包括發(fā)送端口和接收端口，所述方法還包括在通過所述ATM交換機(jī)構(gòu)從所述發(fā)送端口到所述接收端口的ATM幀中發(fā)送帶內(nèi)同步信號，以便根據(jù)所述連接的變化數(shù)目調(diào)整所述發(fā)送端口與所述接收端口之間變化的幀結(jié)構(gòu)。
18.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于所述交換機(jī)包括發(fā)送端口和接收端口，以及所述方法還包括在所述發(fā)送端口中建立發(fā)送端口第一映射表和發(fā)送端口第二映射表；在所述發(fā)送端口第一映射表和所述發(fā)送端口第二映射表之間交替起到發(fā)送端口活動映射表和發(fā)送端口非活動映射表的作用；利用所述發(fā)送端口活動映射表來準(zhǔn)備用于所述預(yù)定ATM-VCC上現(xiàn)有的業(yè)務(wù)量情況的ATM幀；利用所述發(fā)送端口非活動映射表來準(zhǔn)備用于所述預(yù)定ATM-VCC上變化的業(yè)務(wù)量情況的ATM幀；以及響應(yīng)來自控制單元的信號，交換所述發(fā)送端口第一映射表和所述發(fā)送端口第二映射表的作用。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于還包括在所述發(fā)送端口中設(shè)置發(fā)送端口幀緩沖器，所述發(fā)送端口幀緩沖器具有第一側(cè)和第二側(cè)；以及在所述發(fā)送端口幀緩沖器的所述第一側(cè)和所述第二側(cè)之間輪流起到在其中寫入ATM幀和從其中讀出ATM幀的作用。
20.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于還包括在所述接收端口中建立接收端口第一映射表和接收端口第二映射表；在所述接收端口第一映射表和所述接收端口第二映射表之間輪流起到接收端口活動映射表和接收端口非活動映射表的作用；利用所述接收端口活動映射表對用于所述預(yù)定ATM-VCC上現(xiàn)有的業(yè)務(wù)量情況的ATM幀進(jìn)行解碼；利用所述接收端口非活動映射表對用于所述預(yù)定ATM-VCC上變化的業(yè)務(wù)量情況的ATM幀進(jìn)行解碼；以及響應(yīng)來自發(fā)送端口的信號，交換所述發(fā)送端口第一映射表和所述發(fā)送端口第二映射表的作用。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于來自所述發(fā)送端口的所述信號是在經(jīng)所述ATM交換機(jī)構(gòu)選擇從所述發(fā)送端口到所述接收端口的路由的ATM幀中承載的帶內(nèi)信號。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于來自所述發(fā)送端口的所述帶內(nèi)信號包含所述接收端口第一映射表和所述接收端口第二映射表要交換作用的指示。
23.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于來自所述發(fā)送端口的所述帶內(nèi)信號包括所述ATM幀中所含的八位字節(jié)，其中所述八位字節(jié)具有表位域，它指示所述接收端口第一映射表和所述接收端口第二映射表要交換作用。
24.如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于還包括在所述接收端口中設(shè)置具有第一側(cè)和第二側(cè)的接收端口幀緩沖器，其中所述接收端口幀緩沖器的所述第一側(cè)和所述第二側(cè)輪流起到在其中寫入ATM幀和從其中讀出ATM幀的作用。
25.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于還包括在1到64之間改變用于所述預(yù)定ATM-VCC的所述ATM幀中ATM信元的數(shù)目。
26.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于還包括在用于所述預(yù)定ATM-VCC的所述ATM幀中的一個ATM信元中包含11個時隙。
全文摘要
根據(jù)本發(fā)明實施例的電信交換局的交換機(jī)根據(jù)預(yù)定ATM－VCC(異步轉(zhuǎn)移模式－虛信道連接)使入局TDM(時分多路復(fù)用)幀中的時隙適合于ATM幀,并且根據(jù)經(jīng)由交換局的ATM交換機(jī)構(gòu)(40)承載的連接的變化數(shù)目、動態(tài)地改變用于預(yù)定ATM－VCC的ATM幀中ATM信元的數(shù)目。交換局包括ATM交換機(jī)構(gòu)、發(fā)送端口(100)以及接收端口(200)。在經(jīng)ATM交換機(jī)構(gòu)選擇從發(fā)送端口到接收端口的路由的ATM幀中承載帶內(nèi)同步信號,以便根據(jù)連接的變化數(shù)目調(diào)整發(fā)送端口與接收端口之間變化的幀結(jié)構(gòu)。根據(jù)一種實例實施方案,用于預(yù)定ATM－VCC的ATM幀中ATM信元的數(shù)目在1到64之間變化,而且用于預(yù)定ATM－VCC的ATM幀中的一個ATM信元輸送11個時隙。
文檔編號H04L12/54GK1390409SQ00815638
公開日2003年1月8日 申請日期2000年9月13日 優(yōu)先權(quán)日1999年9月16日
發(fā)明者H·弗洛林, E·弗里曼, L·G·彼得森 申請人:艾利森電話股份有限公司