專利名稱：用于ip轉(zhuǎn)發(fā)和atm交換的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及交換結(jié)點，尤其是涉及一個用于IP轉(zhuǎn)發(fā)和ATM交換的單個設(shè)備。
背景技術(shù)：
在傳統(tǒng)的系統(tǒng)中，計算機網(wǎng)絡(luò)一般被看成可劃分為幾層。開放系統(tǒng)互聯(lián)(OSI)參考模型由國際標準組織(ISO)建立。OSI參考模型定義一個計算機網(wǎng)絡(luò)有七層，從一個物理層到一個應(yīng)用層。許多不同的協(xié)議在一個計算機網(wǎng)絡(luò)的各自的層上開發(fā)使用。異步傳輸方式(ATM)協(xié)議是一個層2協(xié)議。層2是數(shù)據(jù)鏈路層并且負責在一個數(shù)據(jù)鏈路上傳輸信息塊?；ヂ?lián)網(wǎng)協(xié)議(IP)是一個層3協(xié)議的一個例子。層3是網(wǎng)絡(luò)層，負責使在計算機網(wǎng)絡(luò)中的任一對系統(tǒng)能夠互相通信。
在傳統(tǒng)的系統(tǒng)中，ATM網(wǎng)絡(luò)被看成與IP網(wǎng)絡(luò)獨立的空間。ATM網(wǎng)絡(luò)對于部分服務(wù)工作良好，而IP網(wǎng)絡(luò)對于另一部分服務(wù)工作良好。既然IP或者ATM都不能提供一個完整的多服務(wù)方案，許多服務(wù)提供者選擇使用雙網(wǎng)絡(luò)。IP網(wǎng)絡(luò)支持例如互聯(lián)網(wǎng)訪問以及虛擬專用網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，而ATM網(wǎng)絡(luò)支持幀中繼、虛擬專用網(wǎng)絡(luò)、通路模擬、專用分支交換(PBX)以及其他其可靠性和服務(wù)質(zhì)量(QOS)是優(yōu)先的應(yīng)用。
發(fā)明概述本發(fā)明提供一個設(shè)備，不僅可以進行IP包轉(zhuǎn)發(fā)和路由，而且可以進行ATM交換和路由。本發(fā)明的設(shè)備允許一個網(wǎng)絡(luò)開發(fā)者不專門針對一個單個協(xié)議；而且本發(fā)明的設(shè)備允許開發(fā)者在一個單個設(shè)備內(nèi)支持許多不同的協(xié)議。本發(fā)明的設(shè)備提供了一個真正的多源能力。設(shè)備能夠在SONET上處理ATM、IP包，并且在ATM上路由IP包。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，一個用于把輸入數(shù)據(jù)導(dǎo)向目的地址的設(shè)備包含一個IP包轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備用于轉(zhuǎn)發(fā)輸入數(shù)據(jù)中的IP包到它們的目的地址。設(shè)備還包含一個ATM信元交換設(shè)備用于交換輸入數(shù)據(jù)中的ATM信元到它們的目的地址。輸入數(shù)據(jù)可能包含同步光纖網(wǎng)絡(luò)(SONET)幀。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，一個用于把輸入導(dǎo)向目的地址的裝置包含用于接收輸入的輸入端口以及用于輸出數(shù)據(jù)的輸出端口。裝置還包含一個耦合到一個選中輸入端口的導(dǎo)向器，用于把輸入導(dǎo)向輸出端口?；谠趯?數(shù)據(jù)單元中的地址信息，導(dǎo)向器把由OSI層2協(xié)議封裝的層2數(shù)據(jù)單元導(dǎo)向輸出端口?；谠趯?數(shù)據(jù)單元中的地址信息，導(dǎo)向器還把由OSI層3協(xié)議封裝的層3數(shù)據(jù)單元導(dǎo)向輸出端口。層2協(xié)議可能是ATM協(xié)議，而層3協(xié)議可能是IP。
根據(jù)本發(fā)明的一個進一步的方面，在設(shè)備中一個方法被用來把輸入端口上的輸入數(shù)據(jù)通信導(dǎo)向輸出端口。一個IP查找被提供來識別向何處導(dǎo)向一個從一個選中輸入端口接收的IP包。一個ATM查找被提供來識別向何處導(dǎo)向一個從一個選中輸入端口接收的ATM信元。一個單位的輸入數(shù)據(jù)由一個選中的輸入端口接收。如果該單位數(shù)據(jù)是一個ATM信元，ATM查找被用來識別向哪個輸出端口導(dǎo)向該單位數(shù)據(jù)。當該單位數(shù)據(jù)是一個IP包，IP查找被用來識別向哪個輸出端口導(dǎo)向該單位數(shù)據(jù)。
根據(jù)本發(fā)明的一個進一步方面，一個設(shè)備被提供來把包含標識目的地址的地址信息的IP包以及包含標識目的地址的地址信息的ATM信元導(dǎo)向到它們的目的地址。設(shè)備包含用于接收輸入數(shù)據(jù)流的輸入端口以及用于輸出數(shù)據(jù)流的輸出端口。設(shè)備還包含用于把在輸入端口接收的輸入數(shù)據(jù)導(dǎo)向到輸出端口的線路卡。每個線路卡包含一個基于IP包中包含的地址信息把輸入數(shù)據(jù)中的IP包導(dǎo)向到輸出端口的IP包轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備。另外，每個線路卡包含一個基于ATM信元中包含的地址信息把輸入數(shù)據(jù)中的ATM信元導(dǎo)向到輸出端口的ATM信元轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備。設(shè)備可以包含一個用于互聯(lián)線路卡來便于在線路卡之間通信的互聯(lián)。一個多路復(fù)用器可以放在選中輸入端口之前來多路傳輸數(shù)據(jù)流到一個單輸入數(shù)據(jù)流。輸入數(shù)據(jù)可以作為一個OC-48數(shù)據(jù)流接收。


依照后面的附圖，本發(fā)明的一個說明性實施方案將在以下進行描述。
圖1描述一個用于本發(fā)明的說明性實施方案的一個交換架。
圖2描述說明性實施方案的一個具體實現(xiàn)，其中使用了多個交換架。
圖3描述在說明性實施方案中使用的信道化SONET方案。
圖4描述多路復(fù)用器以及一個有四個線路卡的交換架。
圖5更詳細地描述一個線路卡的部件。
圖6描述在輸入通信時執(zhí)行的三個主要處理階段。
圖7是功能框圖用于描述在數(shù)據(jù)通信時執(zhí)行的步驟。
圖8是一個流程圖用于描述在輸入處理時執(zhí)行的步驟。
圖9是一個功能框圖用于描述在輸入處理時執(zhí)行的功能步驟。
圖10是圖5中接收ASIC70的一個更詳細的方框圖。
圖11描述一個SONET STS-1幀的邏輯格式。
圖12描述一個DS-3PLCP幀的邏輯格式。
圖13描述一個PPP幀的邏輯格式。
圖14描述一個幀中繼幀的邏輯格式。
圖15描述一個AAL5IDU的邏輯格式。
圖16是一個流程圖用于描述在ATM信元輸入處理時所執(zhí)行的步驟。
圖17描述一個ATM信元的邏輯格式。
圖18描述一個內(nèi)部單元的邏輯格式。
圖19是一個方框圖用于描述在說明性實施方案中的ATM查找圖20是一個流程圖用于描述在IP輸入處理時所執(zhí)行的步驟。
圖21描述在IP查找時使用的頭數(shù)據(jù)的邏輯格式。
圖22描述在IP查找時采用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和表格。
圖23描述一個DANET結(jié)構(gòu)的的一個邏輯格式。
圖24是一個流程圖用于描述在IP查找時所執(zhí)行的步驟。
圖25是一個方框圖用于描述在IP查找中的一個查找數(shù)組的索引。
圖26是一個例子用來描述在IP查找中的查找數(shù)組和DANET結(jié)構(gòu)的關(guān)系。
圖27是一個流程圖用于描述在交換階段所執(zhí)行的步驟。
圖28是一個功能框圖用于描述在輸出處理時執(zhí)行的功能步驟。
圖29是圖5中傳送ASIC64的一個更詳細的方框圖。
圖30描述在傳送ASIC64中采用的傳輸隊列。
圖31描述在把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到傳輸隊列中采用的邏輯。
發(fā)明詳述本發(fā)明的說明性實施方案提供了一個單個設(shè)備用于進行互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(IP)轉(zhuǎn)發(fā)/路由以及異步傳輸方式(ATM)交換/路由。單個設(shè)備包含一個IP包轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備以及一個ATM交換設(shè)備。在文中，″轉(zhuǎn)發(fā)″指的是在一個通信結(jié)點中包在一個源端口和一個或多個目的端口之間的傳遞，其中通信結(jié)點是例如一個交換器、一個路由器或者一個交換/路由器?！迓酚伞逯傅氖怯梢粋€通信結(jié)點向一個轉(zhuǎn)發(fā)表或者類似的結(jié)構(gòu)提供信息的拓撲信息積累，其中通信結(jié)點被用來把輸入數(shù)據(jù)導(dǎo)向到一個目的地址?！褰粨Q″指的是在一個面向連接的環(huán)境中，通過中間交換結(jié)點導(dǎo)向包或者其他模塊化信息來連接一個發(fā)送端和一個接收端。
說明性實施方案消除了獨立交換器和路由器的需要。說明性實施方案中采用的設(shè)備可以在一個單個設(shè)備中處理ATM信元和IP包，并且也可以處理載在ATM信元上的IP包。設(shè)備可以在IP網(wǎng)絡(luò)中采用，例如互聯(lián)網(wǎng)、企業(yè)網(wǎng)或者外部企業(yè)網(wǎng)，或者在更傳統(tǒng)的交換環(huán)境中使用，例如虛擬專用網(wǎng)(VPNs)，專用數(shù)據(jù)網(wǎng)。設(shè)備支持在一個SONET(同步光纖網(wǎng)絡(luò))上的IP包的路由，在ATM上的IP包的路由以及純ATM交換。更一般地說，說明性實施方案消除了在層2設(shè)備和層3設(shè)備之間的分隔從而使得層2數(shù)據(jù)信元和層3數(shù)據(jù)單元可以被一個單個設(shè)備導(dǎo)向到它們的目的地址。
說明性實施方案在一個通信網(wǎng)絡(luò)中采用了一個適于使用的交換器/路由器，其中通信網(wǎng)絡(luò)例如一個計算機網(wǎng)絡(luò)或者一個電話網(wǎng)絡(luò)。交換器/路由器包含用于接收輸入數(shù)據(jù)通信的輸入端口以及用于把輸入數(shù)據(jù)通信導(dǎo)向到目的地址的輸出端口。每個輸入數(shù)據(jù)端口連到一條通信線，例如一條光纖。同樣，每個輸入數(shù)據(jù)端口連到一條類似的通信線(例如一條光纖)。一個ATM信元轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備以及一個IP包轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備提供給每個輸入端口。ATM信元轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備為每個由輸入端口接收的ATM信元確定使用哪個輸出端口輸出ATM信元。IP包轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備為每個由輸入端口接收的IP包確定使用哪個輸出端口輸出IP包。因此，每個輸入端口可以接收ATM信元和IP包，并且交換器/路由器將會恰當?shù)貙?dǎo)向ATM信元和IP包。
下面的討論總結(jié)了說明性實施方案中的交換/路由設(shè)備的結(jié)構(gòu)以及運行。
圖1描述一個適用于本發(fā)明的說明性實施方案中交換/路由設(shè)備的一個交換架10。交換架10為設(shè)備提供了核心交換功能性。下面將會進行更加詳細地解釋，設(shè)備可以包含多個交換架來增加設(shè)備的交換能力。交換功能性的模塊化使得網(wǎng)絡(luò)提供者可以選擇適合于網(wǎng)絡(luò)提供者需要的交換能力。交換架1O包含一個機柜12用于固定交換架組件，包括八個線路卡14。八個線路卡14是包含接收和傳送數(shù)據(jù)智能的印刷電路板。每個線路卡14被設(shè)計成接收/傳送一個OC-48輸入流，相應(yīng)于2,488千兆比特每秒(Gbps)。SONET是一個定義了一系列便于多個銷售商傳輸產(chǎn)品之間互聯(lián)的光纖傳輸速率的標準。SDH是一個技術(shù)上和SONET一致的標準。光纖傳輸速率被定為光纖載送(OC)率。SONET/SDH OC速率被如下定義OC級別 線路速率 能力OC-1 51.84Mbps 28DS1s或1DS3OC-3 155.52Mbps 84DS1s或3DS3sOC-9 466.56Mbps 252DS1s或9DS3sOC-12 622.08Mbps 336DS1s或12DS3sOC-18 933.12Mbps 504DS1s或18DS3sOC-24 1.244Gbps 672DS1s或24DS3sOC-36 1.866Gbps 1008DS1s或36DS3sOC-48 2.488Gbps 1344DS1s或48DS3sOC-96 4.976Gbps 2688DS1s或96DS3sOC-192 9.953Gbps 5376DS1s或192DS3s在上面的標識表中，OC-48是規(guī)定的線路速率之一。在表格的能力欄，以DS-1和DS-3速率作為參照。SONET/SDH能力用數(shù)字信號速率的近序時數(shù)字層次(PDH)的線路速率表示，其用來對線路或者干線能力進行分級。在DS層次中，基本速度級別是DS-0，相當于64千字節(jié)每秒。DS-1相當于1.54兆字節(jié)每秒，而DS-3相當于44.736mbps。
交換架10還包含占用3個插槽的交換模塊卡18。交換模塊卡18是印刷電路板，用來提供便于線路卡之間通信的交換能力。交換模塊卡18形成″互聯(lián)″的核心，其將在下面進行更加詳細地描述。交換資源模塊16占用交換架10中剩余的兩個插槽。這些模塊16為交換架10管理板級別的狀態(tài)信息。
上面提到，附加交換架10可以用于設(shè)備來增加設(shè)備的交換能力。圖2顯示了一個采用八個交換架10的例子。訪問架20也在設(shè)備中采用。每個訪問架20有一對線性終端多路復(fù)用器，其產(chǎn)生一個結(jié)構(gòu)化的OC-48數(shù)據(jù)流體OC-12/STM4、OC-2/STM1、DS-3且/或E3支流。在圖2描述的例子中，八個訪問架20被采用。一個訪問架20提供給一個相應(yīng)的交換架10。設(shè)備還包含許多控制架24。每個控制架24包含一對雙冗余控制處理器。擴展架22是一個160Gbps交換器，用于最多8個交換架10的互聯(lián)。擴展架22允許一個輸入數(shù)據(jù)流在一個交換架10的一個線路卡接收而在第二個交換架的一個線路卡輸出。
說明性實施方案的設(shè)備提供了一個運行的信道SONET/SDH模式，這樣每個OC-48線路卡模塊可以配置成DS-3、OC-3以及OC-12或者OC-48支流結(jié)構(gòu)。圖3顯示了這種信道的一個例子。一個單OC-48輸入流30有包括SONET支流32上的一個OC-12C包以及一個OC-12ATM支流34。支流38劃分成四個OC-3支流，包括SONET支流44上的OC-3C包以及一個OC-3ATM支流46。支流47劃分成三個DS-3支流，包括一個ATM HEC描繪的支流40、一個DS-3ATM PLCP描繪的支流41以及一個在DS-3支流42上的PPP。在線路卡模塊14上的每個多路分解OC-48輸入流到特定的支流并且然后在支流(即″信道″)上獨自運行。支流的配置是軟件控制的并且可以動態(tài)改變。
圖4為說明性實施方案的設(shè)備描述了功能布局部分的一個例子。設(shè)備包含耦合到輸入通信線的線路卡53、55、57和59。線路卡53、55、57和59中每個都通過一個輸入端口接收一個單物理OC-48數(shù)據(jù)流。圖5更加詳細地描述了一些在線路卡59中的附加組件。其它線路卡53、55、和57中每個都設(shè)為有一個相似的布局。線路卡59包含一個微處理器72以及一個存儲器74。存儲器74可以有許多不同形式，包括隨機存儲器(RAM)或者只讀存儲器(ROM)。線路卡59包含應(yīng)用專用的集成電路(ASICs)，包括一個接收ASIC70以及一個傳輸ASIC64。接收ASIC70負責接收輸入數(shù)據(jù)并且處理數(shù)據(jù)從而數(shù)據(jù)適于在互聯(lián)62上傳送。傳輸ASIC64接收來自互聯(lián)62的數(shù)據(jù)并把數(shù)據(jù)在一個輸出端口上轉(zhuǎn)發(fā)到一條輸出線。上面提到，線路卡53、55、和57中每個都有一個圖5中描述的相似布局。因此，線路卡53包含ASIC54、線路卡55包含ASIC56而線路卡59包含ASIC58。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解圖5中顯示的線路卡59的描述只是說明性的，而不是本發(fā)明的限制。其它線路卡配置可以在本發(fā)明的實際應(yīng)用中使用。還有，線路卡提供的功能型不需要在一個線路卡本身實現(xiàn)，而是可以在一個不同方式或者通過一個不同電路配置實現(xiàn)。另外，接收ASIC70以及傳輸ASIC64不需要作為兩個單獨的ASICs來實現(xiàn)，而可以作為兩個以上ASICs或者一個單ASIC來實現(xiàn)。
線路卡53可以有SONET多路復(fù)用器，例如多路復(fù)用器50和52為線路卡放在輸入端口的輸入處來多路復(fù)用輸入支流數(shù)據(jù)流到OC-48數(shù)據(jù)流。在圖4描述的例子中，SONET多路復(fù)用器50多路復(fù)用4個OC-12數(shù)據(jù)流到一個OC-48數(shù)據(jù)流?？刂铺幚砥?4控制監(jiān)視線路卡53、55、57以及59和互聯(lián)62的運行。多路分解器50和52放在輸出端口的供給來接收線路卡的OC-48輸出并且把它分到組成的支流，例如OC-12、OC-3或者DS-3支流。
一個例子有助于說明數(shù)據(jù)在圖4的組件中流動。假定四個OC-12數(shù)據(jù)流在線路卡59的輸入端口被多路復(fù)用到一個單OC-48輸入數(shù)據(jù)流。在線路卡59上的接收ASIC70確定如何導(dǎo)向輸入數(shù)據(jù)流中的ATM信元以及/或者IP包。數(shù)據(jù)通過互聯(lián)62傳到一個目的線路卡，例如線路卡53。在線路卡53上的傳輸ASIC64用適用于目的地址的格式把數(shù)據(jù)打包(即封裝)。然后數(shù)據(jù)在輸出端口上送出。一個多路復(fù)用器50可以多路復(fù)用來自從線路卡輸出的OC-48流的輸出數(shù)據(jù)到一個物理OC-12端口。
圖6描述了設(shè)備在處理一個輸入數(shù)據(jù)流中的三個主要階段。最初，輸入處理80被執(zhí)行。如下將進行更詳細的描述，輸入處理80在輸入數(shù)據(jù)流中定位ATM信元和IP包，并且解開封裝并分段輸入包數(shù)據(jù)。輸入處理80把數(shù)據(jù)放入一個合適的格式從而在互聯(lián)62上導(dǎo)向數(shù)據(jù)。IP轉(zhuǎn)發(fā)和ATM交換查找作為輸入處理80的部分被執(zhí)行。互聯(lián)階段82在互聯(lián)62上把輸入數(shù)據(jù)導(dǎo)向到合適的輸出線路卡。輸出處理84包含把在互聯(lián)上接收的數(shù)據(jù)封裝并把數(shù)據(jù)導(dǎo)出到合適的輸出端口從而使輸出數(shù)據(jù)到達指定的目的地址。下面的討論將更詳細地描述這些階段。
圖7提供了一個功能方框圖，顯示在說明性實施方案中對于一個給定的數(shù)據(jù)流從輸入到輸出的處理總時間。OC-48輸入數(shù)據(jù)流90首先被多路分解92到單獨支流(也稱作″信道″)。每個信道中的數(shù)據(jù)被解開封裝94從而除去來自SONET幀和層2幀的數(shù)據(jù)。ATM輸入處理96在輸入數(shù)據(jù)中的ATM信元上執(zhí)行，而IP輸入處理98在輸入數(shù)據(jù)中的IP包上執(zhí)行。數(shù)據(jù)在互聯(lián)62上傳到一個輸出線路卡。輸出線路卡執(zhí)行輸出處理102，它包含隊列和通信成形102。封裝104在數(shù)據(jù)上執(zhí)行并且各個支流被多路復(fù)用106產(chǎn)生一個OC-48輸出數(shù)據(jù)流108。
說明性實施方案調(diào)整SONET/SDH的底層結(jié)構(gòu)來支持多個數(shù)據(jù)封裝。假定輸入數(shù)據(jù)用一個SONET格式編碼。圖8是一個流程圖用于描述在說明性實施方案中輸入處理時執(zhí)行的步驟。最初，輸入數(shù)據(jù)必須被多路分解到各個SONET/SDH支流(圖8中的步驟110)。輸入處理實際在所有支流上同時被執(zhí)行。圖9描述一個輸入處理的功能框圖，比圖7中的方框圖更加詳細。OC-48數(shù)據(jù)流90顯示為邏輯上被SONET多路分解器92多路分解。
在各個支流中的結(jié)果數(shù)據(jù)可以是許多不同格式中的任何一種。接收ASIC70描繪這些數(shù)據(jù)(圖8中的步驟112)來獲得對其所載的ATM信元、PPP幀或者FR幀的訪問(見圖7中的94)。每個IP包可以由多個ATM信元組成或者可以包含在一個PPP幀或者FR幀中。
圖11描述一個SONET STS-1幀200的格式。其他SONET幀格式可以被用來支持OC-3、OC-12以及OC-48。SONET幀200包含9行，每行包含90個八位二進制數(shù)的位組(即90個8位字節(jié))。SONET幀200的有效負載被包含在同步有效負載封裝(SPE)202中。SPE202包含用于路徑開銷(OH)208的9個字節(jié)。SONET幀200還包含節(jié)OH204和線路OH206。節(jié)OH204和線路OH206是SONET傳輸開銷的一部分。在文中，″開銷″指的是提供來被計算機網(wǎng)絡(luò)各層使用的頭信息。
圖10更詳細地描述了接收ASIC70的組成部分。接收ASIC70包括一個接收輸入數(shù)據(jù)的SONET解幀器140。SONET解幀器140從SONET幀200中除去SPE202的內(nèi)容。結(jié)果有效載荷可以包含額外的幀，這將在下面進行更詳細地描述。一個可能性是SONET幀200的有效載荷包含一個或多個DS-3PLCP(物理層集中協(xié)議)幀。這樣一個幀持有一個在把ATM信元映射到DS-3設(shè)備中使用的有效載荷。幀十二行象圖12中顯示的行210。每行包括PLCP幀指示八位二進制數(shù)的位組用來標識所使用的幀模板。路徑開銷指示器(POI)214索引相鄰的路徑開銷(POH)八位二進制數(shù)的位組216，并標識POH八位二進制數(shù)的位組的編碼。ATM信元218持有對于幀210的數(shù)據(jù)內(nèi)容，并且?guī)膊堪胱止?jié)(即4字節(jié))220。
數(shù)據(jù)還可以被封裝成一個點到點協(xié)議(PPP)幀222，如圖13中所示。PPP是一個層2協(xié)議，建立在標準高級數(shù)據(jù)鏈路控制(HDLC)協(xié)議的一個限定性子集之上。PPP幀222由標志223和231定界。每個PPP幀222包含一個地址224和一個用于保存流控制信息的控制域226。PPP幀222包含一個信息節(jié)228和一個PPP有效載荷。CRC域230標識幀中所用的各種循環(huán)冗余校驗。
數(shù)據(jù)還可以封裝成一個幀中繼(FR)幀232(圖14)。每個(FR)幀232在FR幀頭部包含一個字節(jié)的標志信息234和一個地址域236。幀中繼幀232還包含一個信息域238，其保存一個有效載荷和一個幀校驗序列八位二進制數(shù)的位組240，其保存用于檢查幀是否被正確接收的信息。最后，幀中繼幀232在末尾有一個標志八位二進制數(shù)的位組242。
一旦ATM信元被定位，ATM信元輸入處理必須在每個ATM信元上執(zhí)行(見圖8中的步驟114和116)。ATM信元頭303和輸入端口信息一起被送到ATM查找引擎150(圖16中的步驟260)。ATM信元的剩余48字節(jié)被送到接收FIFO152(圖16中的步驟262)。圖17描述一個ATM信元290的格式。每個ATM信元是53字節(jié)長，其中48字節(jié)的有效載荷310和5字節(jié)的頭303。ATM信元290還包含一個虛擬路徑標識(VPI)294，為ATM信元標識虛擬路徑。ATM信元290包含一個虛擬信道標識(VCI)298，為單元標識虛擬信道。ATM信元使用VCIs和VPIs來指定一個單元的處理。一個VC(虛擬信道)是在兩個通信ATM實體之間的一個連接。一個VP(虛擬路徑)是在兩個點之間載送的一組VCs。VPs為指向同一目的地址的打捆通信提供一個方便技術(shù)。在一些例子中，一個交換結(jié)點只需要檢查一個VPI來續(xù)傳通信而不要檢查一個更完整的地址。
一種有效載荷類型304被包含在頭303中并包含一個用來指示單元是否包含用戶信息或者包含相關(guān)層管理信息的三位域。一個單元丟失優(yōu)先級位306允許為單元指定明確的丟失優(yōu)先級。ATM信元290的頭303還包含一個被網(wǎng)絡(luò)物理層為單元頭位錯誤使用的頭錯誤控制域308。
上面提到，ATM信元頭303被送到ATM查找引擎150(圖16中的步驟260)。有效載荷310被送到接收FIFO152(圖16中的步驟262)。ATM查找引擎115使用一個ATM表154進行一個查找來確定向哪里導(dǎo)向ATM信元(圖16中的步驟264)。ATM查找引擎在策略(見圖9中的126)和查找功能(見圖9中的128)起到一定作用。應(yīng)該意識到被送到ATM查找150的信元頭不包含HEC域308。還應(yīng)該意識到當數(shù)據(jù)的48字節(jié)被存到接收FIFO152(圖16中的步驟262)時ATM查找引擎150執(zhí)行一個查找(圖16中的步驟264)。
下面的討論首先集中在ATM查找的執(zhí)行(圖16中的步驟264)，然后簡要地討論由ATM查找引擎150執(zhí)行的策略。策略測量通信速率，并且輸入通信對使用一個雙漏桶算法的通信協(xié)議有效。
如圖19所示，一個輸入ATM信元通過一個三階段的查找。第一階段包含訪問端口查找表(PLUT)。PLUT320包含49個入口，其中48個入口提供給可能的48個不同環(huán)境，而一個49th入口相應(yīng)于線路卡處理器(LCP)72。PLUT320中的每個入口指向一個VP查找表(VPLUT)322的一個入口，其構(gòu)成了查找的第二個階段。VPLUT的每個入口和一個特定的虛擬路徑相關(guān)聯(lián)。因此，VPLUT中的一個入口指向和入口環(huán)境相關(guān)聯(lián)的虛擬路徑。每個VPLUT入口322指向一個VC查找表(VCLUT)，它持有每一特定虛擬通路的信息。每個入口包含一個128字節(jié)的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)標識信元被路由或者交換的虛擬通路，或者指示通路在LCP上終止。
每個VCLUT入口324、326、或者328包含一個目的句柄和其它交換信息，包含在執(zhí)行策略時有用的信息。一個目的句柄是一個混合數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)保存關(guān)于一個信元將被導(dǎo)向到何處的有用信息，從而信元被正確地朝所期望的目的地址輸出。如下將被更詳細地解釋，目的句柄被傳輸ASIC64使用來確定往哪里發(fā)送輸出(即，哪個輸出端口將被使用)。ATM查找的結(jié)果通常是一個目的句柄。
上面提到，ATM查找引擎150也執(zhí)行某個策略行為。對于ATM信元，單獨策略器被實現(xiàn)來監(jiān)視高峰信元速率(PCR)以及持續(xù)信元速率(SCR)，根據(jù)對于VC或者VP的通信協(xié)議。每個策略器實現(xiàn)通用信元速率算法(GCRA)，它在UNI4.0規(guī)范中定義。PCR漏桶算法監(jiān)視最大信元速率在由信元延遲容差(CDVT)允許的容差范圍內(nèi)。SCR漏桶算法監(jiān)視在一段時期的信元到達平均速率在由最大突發(fā)大小(MBS)和CDVT允許的突發(fā)大小范圍內(nèi)。SCR應(yīng)用到VBR和UBR連接并且一直小于PCR。通信協(xié)議依照ATM形式通信管理4.0規(guī)范定義。超出通信協(xié)議的ATM信元受策略支配，它可能包括標記或者丟棄不好的信元。
策略和QOS在相應(yīng)的名為″用于在一個通信結(jié)點中運行的一個互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)″[AGM-006]的申請中有更詳細地描述，它被指定為一個公共代理并且在本文參考中明確包括。
查找150(即目的句柄)的結(jié)果被送到CRC模塊152(圖16中的步驟266)。ATM查找150可以決定是否丟棄，一個信元或者不是作為策略的一部分(見圖16中的步驟268)。然后適當?shù)男旁粊G棄(圖16中的步驟270)。如果信元不將被丟棄，一個標簽從標簽主管162請求得到(圖16中的步驟274)。標簽是一個指針指向在一個接收數(shù)據(jù)保存160中的位置(圖10)。接收數(shù)據(jù)保存160是一個在執(zhí)行處理時用來存放數(shù)據(jù)的地方。標簽可以被拿回而從由標簽標識的位置取出數(shù)據(jù)。響應(yīng)請求，標簽主管162發(fā)出一個標簽并且把標簽送到ATM查找引擎150(圖16中的步驟276)。然后，信元的包含數(shù)據(jù)的48個字節(jié)從接收FIFO152被送到接收數(shù)據(jù)保存160。數(shù)據(jù)被存在由發(fā)送的標簽標識的位置(圖16中的步驟278)。進行檢查ATM信元是否包含一個IP包的一部分(圖16中的步驟279)。如果包含，IP輸入處理必須在圖18中的步驟412開始被執(zhí)行(下面描述)。否則，接收數(shù)據(jù)保存160中保存的信元的48字節(jié)部分和標簽以及目的頭部一起被送到互聯(lián)62(圖16中的步驟280)。具體而言，一個圖18描述格式的內(nèi)部信元被構(gòu)造。內(nèi)部信元312包含數(shù)據(jù)318以及用于信元的目的句柄316。互聯(lián)頭314持有被互聯(lián)62使用的頭部信息。
解封模塊182有一個解封表184，它確定數(shù)據(jù)從接收數(shù)據(jù)包提取的數(shù)據(jù)如何封裝成內(nèi)部信元(即規(guī)范格式)。對于原始ATM信元，ATM信元有效載荷和頭部信息以及目的句柄結(jié)合來創(chuàng)建在互聯(lián)62上傳送的內(nèi)部信元。
在圖8中的步驟118中，可以確定輸入數(shù)據(jù)不僅是一個ATM信元而是一個IP包的一步分。例如，一個ATM信元可以包含一個IP包的一部分，IP輸入處理被執(zhí)行(圖8中的步驟120)。IP包可以被封裝成一個PPP幀或者一個幀中繼幀。上面提到，解幀器144解開PPP幀和幀中繼幀。IP包可以被封裝成一個AAL5(ATM適應(yīng)層5)幀。換句話說，IP包可以在ATM上傳輸。圖15描述了一個AAL5幀245的格式。幀245包含一個有效載荷246以及一個尾部248。幀245可以任意長度。尾部248包含用戶到用戶(UU)域250，它持有在用戶之間透明傳送的數(shù)據(jù)。一個公共部分指示器(CPI)域252在總的位流中對齊尾部。長度域254指示總的幀有效載荷246的長度。一個循環(huán)冗余校驗(CRC)域256被用來僅在尾部的錯誤檢查糾正。包含在幀245中的整套數(shù)據(jù)被分段成48個八位二進制數(shù)的位組的有效載荷，前面添加一個5個八位二進制數(shù)的位組的頭部來形成53個八位二進制數(shù)的位組的ATM信元。
圖20是一個流程圖用于描述在IP輸入處理時所執(zhí)行的步驟。如果必要，IP包由AAL5分段器148劃分成偽ATM信元(圖20中的步驟400)。對于在ATM上的包輸入的情況，IP包可以被持在一個ATM信元或者可以被持在多個ATM信元。來自每個偽ATM信元的頭信息被送到ATM查找引擎150(圖20中的步驟402)。一個標簽從標簽主管162請求得到(圖20中的步驟404)。標簽主管響應(yīng)請求發(fā)出一個標簽(圖20中的步驟406)。信元的48個字節(jié)從信元送到數(shù)據(jù)保存(圖20中的步驟408)。ATM查找引擎150把信元識別為包含IP包數(shù)據(jù)并且把信元標簽放到待處理信元隊列166(圖20中的步驟410)。如果必要，待處理信元隊列166累積構(gòu)成一個單個包的信元使得一個包的所有信元在互聯(lián)62上被傳送到同一個目的地址。
為了理解如何處理收入，考慮下面這一個情況是有幫助的，其中PPP幀包含一個IP包。在這個例子中，接收ASIC70把PPP幀中的IP包零散為偽ATM信元并且把頭送到ATM查找引擎150，同時把數(shù)據(jù)48字節(jié)送到接收FIFO152。PPP幀化名為ATM信元從而ATM查找引擎150能夠處理它們。明確地講，在一個PPP環(huán)境上來的通信有一個帶一個預(yù)配置的值0/1的VPI/VCI。這個值插入由于AAL5分段148產(chǎn)生的內(nèi)部信元的頭部。對于PPP環(huán)境的VPI/VCI的值0/1被配置為一條路由的鏈路。對于幀中繼幀，VPI/VCI根據(jù)輸入DLCI的值加一設(shè)置。當處理輸入頭部數(shù)據(jù)，ATM查找引擎150返回一個目的句柄或者一個占位符目的句柄。占位符目的句柄是一個指示，說明輸入頭是用于一個IP包并且需要進一步IP處理。占位符目的句柄輸出的存在導(dǎo)致頭信息被放在待處理信元隊列166。
ATM查找150確定信元是否是用于一個IP包的第一個信元(圖20中的步驟412)。如果信元不是第一個，不需要進一步輸入處理。但是，如果確定信元是用于一個IP包的第一個信元，IP頭信息被定位在對第一個信元解封模塊170有效的第一個信元的有效載荷(圖20中的步驟414)。信元的48個字節(jié)數(shù)據(jù)也從接收FIFO空間152送到第一個信元解封模塊170(圖20中的步驟416)。第一個信元解封模塊170解封第一個信元中包含的信息是發(fā)送適當信息到IP查找模塊174的有效載荷，并且數(shù)據(jù)被送到保存(圖20中的步驟418)。第一個信元解封模塊170使用一個解封表171來識別如何解封信元。IP查找模塊174為IP包執(zhí)行轉(zhuǎn)發(fā)查找132(圖9)以及策略130。數(shù)據(jù)從保存獲得(圖24中的步驟422)。IP查找模塊174返回一個目的句柄，該句柄標識把將在互聯(lián)62上發(fā)送的內(nèi)部信元送到何處(圖20中的步驟420)。規(guī)范幀在互聯(lián)62上發(fā)送(圖24中的步驟424)。除了被重新排列尾部字節(jié)，IP包被收集成有一個AAL5幀格式的規(guī)范幀。多個字節(jié)塊的集合被切成規(guī)范幀來增強通過互聯(lián)62傳送的效率。
圖21描述了由IP查找模塊174使用的IP頭數(shù)據(jù)430的格式。除了域456和458(圖21)，在頭數(shù)據(jù)430中的所有域從相關(guān)聯(lián)IP包的IP頭部被拷貝。域456和458從一個傳送頭拷貝。頭數(shù)據(jù)430包含一個持有關(guān)于所使用IP協(xié)議的版本信息的版本域432。對于版本4IP包，域432有一個值4。互聯(lián)網(wǎng)頭部長度(IHO)域434用多個4個八位二進制數(shù)的位組來標識來自IP包的頭部的長度。差別服務(wù)域436有一個標識對包的一個具體控制或者處理的值?？傞L度域438持有關(guān)于在任何分割發(fā)生前的包的總長度的信息。如果包后來被分割，標識域440為包提供了標識值可以用來將分割包和原始包相關(guān)聯(lián)。
頭數(shù)據(jù)430包含標志170，包含一個DF標志和一個MF標志。DF(″不要分割″)標志指示一個至少部分載在包上的數(shù)據(jù)報是否將被分割。MF(″更多分割″)標志標識是否有更多分割的段或者包是否持有數(shù)據(jù)報的最后一個分割段。段偏移域444持有一個偏移值標識段屬于重組包的何處。生存時間域446標識包的有效時期，并且在此之后包將被丟棄。協(xié)議域448持有一個值，其允許目的末端結(jié)點的網(wǎng)絡(luò)層知道運行在末端結(jié)點的哪個協(xié)議將接收包。一個頭部校驗和域450被提供。一個源地址域452以及一個目的地址域454各自被提供來持有包產(chǎn)生的源地址，以及一個包被轉(zhuǎn)發(fā)的目的地址。源端口域456標識一個源端口而目的端口域458位包標識一個目的端口。
IP查找模塊174使用多個表(見圖10中的路由表176)以及其它進行IP查找時的結(jié)構(gòu)。圖22描述所使用的多個最重要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和表格。一個接口(IF)結(jié)構(gòu)480提供來標識每個接收數(shù)據(jù)的接口(即環(huán)境)。接口結(jié)構(gòu)包含一個初始查找項，它在轉(zhuǎn)發(fā)查找開始時被使用。初始查找項是一組查找項，它包含一個對于IP包在轉(zhuǎn)發(fā)查找開始時被執(zhí)行的指令(下面將進行更加詳細描述)。
IP查找模塊174使用包含查找項的查找數(shù)組482。IP查找模塊174還可以使用一個SANET484或者DANET486。SANET是一個持有用于各自源地址的多個結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它用于服務(wù)質(zhì)量(QOS)處理以及服務(wù)類型(TOS)處理。DANET 486持有包含關(guān)于目的地址信息的DANET結(jié)構(gòu)，它識別IP包的下一段轉(zhuǎn)發(fā)。圖23顯示一個DANET結(jié)構(gòu)486的基本格式。DANET結(jié)構(gòu)486的域490中有一個目的句柄、一個指向一個轉(zhuǎn)子的指針或者一個指向一個TOS數(shù)組的指針。一個轉(zhuǎn)子是一個包含一套目的句柄的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。一個轉(zhuǎn)子可以用來聚集多個低速鏈路到一個虛擬高速鏈路。一個TOS數(shù)組也是一個句柄數(shù)組，但是它由一個TOS參數(shù)值索引。一個TOS數(shù)組允許目的句柄有不同TOS。DANET結(jié)構(gòu)486還包含用于統(tǒng)計數(shù)據(jù)的計數(shù)器492并且還可以包含附加用途以及其它數(shù)據(jù)。
圖24提供了一個描述對于一個單一發(fā)送的IP包在IP查找時所執(zhí)行步驟的流程圖。IP查找確定如何把IP包朝目的地址向下一個轉(zhuǎn)發(fā)步驟發(fā)送(即最終，它確定使用哪個端口)。IP查找模塊174知道IP包到達的接口。用于相關(guān)接口的接口結(jié)構(gòu)被訪問而且IP查找模塊174處理初始包含在接口結(jié)構(gòu)中的查找項(圖24中的步驟460)。如圖25所示，接口項包含一個查找項498。查找項498包含一組地址500，以及一個用于查找數(shù)組的操作碼504。查找項498還包含一個頭部半字節(jié)選擇502用來識別在頭部的哪個4位半字節(jié)可以被用來產(chǎn)生一個對在查找數(shù)組510中的一個查找數(shù)組項的索引。數(shù)組地址結(jié)合被頭部半字節(jié)選擇502選中的半字節(jié)被用來訪問在查找數(shù)組510中的一個查找項509。在IP包506中包含的位508被結(jié)合來產(chǎn)生一個用于訪問查找項509的索引。
路由表176包含多個查找表。具體而言，一個查找數(shù)組樹被提供。樹的第一級是一個單個查找數(shù)組，被一個IP包目的IP地址的頭兩個字節(jié)索引。樹的第二級包含查找數(shù)組，被目的IP地址的第三個字節(jié)索引。樹的第三級包含查找數(shù)組，被目的IP地址的最后字節(jié)索引。通過使用這個樹結(jié)構(gòu)，說明性實施方案能夠減少所需的內(nèi)存訪問次數(shù)并且加快IP查找發(fā)生的速度。
當接口結(jié)構(gòu)中的指令被訪問后(見圖24中的步驟460)，在第一個查找數(shù)組中的一個入口被訪問并且被處理(圖24中的步驟462)。指令告訴IP查找模塊174下一步該做什么。例如，指令可以指導(dǎo)IP查找模塊174訪問在第二個查找表中的一個項。作為選擇的是，指令可以引導(dǎo)IP查找模塊174使用在一個特定DANET結(jié)構(gòu)中包含的一個目的句柄。如果在第一個查找數(shù)組的入口未完成(即識別一個DANET結(jié)構(gòu)被使用)處理(見圖24中的步驟464)，一個入口在第二個查找數(shù)組中被訪問并處理(圖24中的步驟466)。如果在第二個查找數(shù)組中的入口處理未完成查找(見圖24中的步驟468)，在第三個查找數(shù)組中的一個入口被訪問并處理(圖24中的步驟470)。如果查找數(shù)組中的指令在轉(zhuǎn)發(fā)包中引導(dǎo)一個標識的DANET結(jié)構(gòu)的使用，這個結(jié)構(gòu)被使用(圖24中的步驟472)。
圖28描述一個例子說明在連接時查找數(shù)組和DANET結(jié)構(gòu)如何被使用。在圖26描述的例子中，16位查找數(shù)組512包含用于前綴1.2/16的一個入口514。這個入口514建議使用8位查找數(shù)組516。然后，目的地址中的下一位用來定位一個入口，例如入口522或者入口524。入口522是用于IP目的地址1.2.129/24。DANET結(jié)構(gòu)526用于這個例子。對于1.2.128/17的IP目的地址，DANET結(jié)構(gòu)528被使用。
IP查找在相應(yīng)的名為″一個減少內(nèi)存訪問次數(shù)的網(wǎng)絡(luò)包轉(zhuǎn)發(fā)查找″的申請中有更詳細地描述。申請?zhí)?9/237,128，在1999年一月25號存檔，它被指定為一個本申請的公共代理并且在本文參考中明確包括。
IP包策略也在IP查找模塊174中發(fā)生(見圖9中的130)。IP包被分成三種綠色、琥珀色或者紅色。綠色意味著通信在通信限定內(nèi)。琥珀色意味著通信超過了通信限定但是在一個預(yù)定義的突發(fā)速率下，而紅色意味著通信超過了突發(fā)速率。策略可以被用來在IP頭部標記TOS位。另外，IP查找模塊174中的策略器產(chǎn)生在一個從一到四范圍的一個分布指示器的值，用在輸入到在傳輸ASIC64上的隨機早期丟棄(紅色)算法。每個流有一個相關(guān)的通信分布，設(shè)置了該流在多少限定上允許產(chǎn)生通信。流限定由一個令牌桶算法增強，它允許超過流限定的短時突發(fā)。令牌桶指定輸入通信為適當?shù)姆N類。這樣，IP查找引擎執(zhí)行策略功能130(圖9)以及IP轉(zhuǎn)發(fā)功能(圖9中的132)。
圖27是一個流程圖用于描述作為互聯(lián)階段82(圖6)的一部分由互聯(lián)所執(zhí)行的步驟?；ヂ?lián)拿回一個標簽來從接收數(shù)據(jù)保存160獲得數(shù)據(jù)(圖27中的步驟530)。然后，來自保存的數(shù)據(jù)在互聯(lián)62上傳送(圖27中的步驟532)。數(shù)據(jù)被送到適當?shù)膫鬏斁€路卡(圖27中的步驟534)。然后，標簽返回到在接收ASIC70上的標簽主管162(圖27中的步驟536)?；ヂ?lián)在相應(yīng)的名為″用于在一個通信結(jié)點內(nèi)運行的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)″的申請中有更詳細地描述，它被指定為本申請的一個公共代理并且在本文參考中明確包括。
互聯(lián)62把內(nèi)部信元遞交到傳輸ASIC64。傳輸ASIC負責進行輸出處理(見圖6中的84)，所以適當?shù)妮敵鰯?shù)據(jù)流在適當?shù)妮敵龆丝谏陷敵?。這一點可以在圖28中看到，從互聯(lián)62接收的輸出通信在傳輸保存546中緩存直到信元或者包被傳送到它。如果一個內(nèi)部信元作為一個IP包的一部分被接收，輸出處理通常被延遲直到包的所有信元已經(jīng)被接收。
圖29更詳細地描述了ASIC64。64個字節(jié)的內(nèi)部信元從互聯(lián)62中接收?；ヂ?lián)頭部314(圖18)被除去，并且內(nèi)部信元的數(shù)據(jù)部分318被送到傳輸數(shù)據(jù)保存546。傳輸數(shù)據(jù)保存546可以用一個SDRAM來實現(xiàn)。本領(lǐng)域的專業(yè)人員將會意識到傳輸數(shù)據(jù)保存546可以選擇性地用許多其他類型的存儲器設(shè)備實現(xiàn)。
一個標簽管理552管理標簽的分發(fā)。標簽管理552訪問一個標簽空閑列表內(nèi)存556并且訪問內(nèi)存556來向互聯(lián)62提供一個在可用傳輸數(shù)據(jù)保存位置的空閑標簽池550。互聯(lián)62選擇空閑標簽中的一個并且把標簽放在標簽管理552?；ヂ?lián)62也請求被保存在傳輸數(shù)據(jù)保存546中由標簽標識的位置的數(shù)據(jù)。
標簽管理552被提供用于內(nèi)部信元的目的句柄(DH)，并且把DH傳給信元鏈管理558。信元鏈管理558累積信元鏈的包。在慣例中，信元鏈管理558保證IP包的所有組成部分(即一段段數(shù)據(jù))在IP包被傳送之前有效。也會有一個快捷的情況，其中這些約束被放松。
輸出隊列管理為實現(xiàn)QOS選項而提供調(diào)度。它管理各種輸出隊列，其將在下面被更詳細地描述。輸出隊列管理570和一個QOS表574以及一個日歷隊列572一起協(xié)作。
輸出數(shù)據(jù)流不需要是一個單一發(fā)送的數(shù)據(jù)流，而可以是一個多個發(fā)送的數(shù)據(jù)流，這樣同一個數(shù)據(jù)流被送到多個目的地址。圖29中的組成部分546負責把信元編入傳送隊列中并且執(zhí)行支持多個發(fā)送輸出所必需的步驟。多個發(fā)送包或者信元被組件546識別并且被給一個相應(yīng)于一個ATM或者IP多個發(fā)送組的標識。將被發(fā)送的包或者信元被組件546復(fù)制來產(chǎn)生和在一個多個發(fā)送別名表566中指定的目的地址一樣多的拷貝。復(fù)制數(shù)據(jù)被輸入到適當?shù)年犃小?br> 對于每個環(huán)境有八個隊列，象圖30中所描述的那些。對于一個信元的一個目的句柄指定往哪個隊列中放信元。中斷隊列620是最高優(yōu)先級的隊列并且被立即解隊。中斷隊列620用于特別緊急的數(shù)據(jù)，它不得不在其他信息之前傳送。優(yōu)先級隊列622、624、626、628和630用于不同優(yōu)先級的數(shù)據(jù)。這些優(yōu)先級隊列622、624、626、628和630根據(jù)一個權(quán)重輪轉(zhuǎn)法來被服務(wù)，其中在高優(yōu)先級隊列的數(shù)據(jù)(例如優(yōu)先級一隊列622)在低優(yōu)先級隊列(例如優(yōu)先級五隊列630)之前被服務(wù)。最努力隊列632是用于所有沒有遞交保證或者保障的通信。最不努力隊列634是用于標為和一個通信規(guī)范沖突并且如果沒有任何可用帶寬的話將被丟棄的數(shù)據(jù)。通常，在最不努力隊列634中的數(shù)據(jù)沒有希望被傳送除非有可用帶寬的話才會被傳送。
一個日歷隊列540被提供來成形或者速度限制通信。數(shù)據(jù)通過日歷隊列540被調(diào)整而放進隊列620、622、624、626、628、630、632和634。如果一個信元或者包被成形(即輸出到QOS處理)，那么信元或者包通過日歷隊列540傳送。當日歷隊列延遲輸出通信超出可配置的域值，通信被丟棄。在成形完成后，輸入隊列中的信元或者包被傳送到特定的輸出隊列。日歷隊列540是一個有相應(yīng)于將來時刻槽的環(huán)狀結(jié)構(gòu)。日歷隊列540有基于時間的入隊和出隊指針。出隊指針根據(jù)基于一個時間片和日歷環(huán)的寬度的一個時間調(diào)度而增加。入隊指針指向在出隊指針到達它之前可以被安全編隊的最后一個時間片。兩個指針一起增加。數(shù)據(jù)基于一個所期望的速率而編隊，這樣一個″將來時刻″為基于最后傳輸時刻而編隊的項來計算。這個″將來時刻″不能小于被入隊指針所指的時間片。日歷隊列540依賴QOS表524來為將被使用的QOS適當配置日歷隊列。
對于日歷隊列540的出隊處理相對于入隊處理是異步的。出隊處理為″當前時刻″時間片除去所有入口并且增加入隊和出隊指針。從″當前時刻″時間片除去的入口被放進由它們的QOS處理指定的隊列。這樣，如圖31中所示，不受支配的數(shù)據(jù)直接傳到輸出隊列620、622、624、626、628、630、632和634。將被編碼的數(shù)據(jù)被放進日歷隊列540直到出隊654。
一個隊列調(diào)度器544(在輸出隊列管理570中)負責從輸出隊列542中出隊數(shù)據(jù)。隊列調(diào)度器544在輸出隊列管理570內(nèi)被提供。調(diào)度器544實現(xiàn)優(yōu)先級隊列和權(quán)重輪轉(zhuǎn)隊列。一個可編程域值把優(yōu)先級隊列和權(quán)重輪轉(zhuǎn)隊列劃分開。調(diào)度器544先處理優(yōu)先級隊列，在嚴格的優(yōu)先級順序中傳輸通信。隊列的剩余部分在權(quán)重輪轉(zhuǎn)順序中處理。輸出隊列通常被指定成QOS級別，并且隊列權(quán)重上的優(yōu)先級相應(yīng)被配置。對于全部輸出隊列620、622、624、626、628、630、632和634，優(yōu)先級域值只能用來選擇只有優(yōu)先級隊列或者只有權(quán)重輪轉(zhuǎn)隊列。
輸出隊列管理570把一個標簽列表和一個目的句柄傳到封裝選擇器576。然后，封裝選擇器576從輸出隊列542接收適當?shù)臄?shù)據(jù)。封裝選擇器576為選中信元把目的句柄傳到目的描述管理器580。目的描述管理器580和封裝引擎590一起工作來確定如何適當?shù)胤庋b將被輸出的數(shù)據(jù)。目的描述管理器580訪問封裝RAM578來獲得關(guān)于對目的地址適當封裝的信息。目的描述管理器580對于輸出數(shù)據(jù)流的目的地址有一個目的描述器。目的句柄(它伴隨每個信元)被目的描述管理器580使用來定位一個目的描述器。目的描述器是一個在目的句柄內(nèi)的一個域，其中目的句柄包含為信元再次封裝的所有必要信息(包括部分循環(huán)冗余校驗和關(guān)于幀長度的信息)。封裝引擎590使用一個來自目的描述器的封裝標識來引用一個封裝描述器表592。封裝描述器包含一個將被插入到一個標識模板封裝的輸出幀開始的模板。
目的句柄和從適當封裝的傳輸數(shù)據(jù)保存546中獲得的數(shù)據(jù)為ATM輸出而收集。結(jié)果ATM信元被送到ATM輸出模塊594。ATM輸出模塊創(chuàng)建一個正確的AAL5尾部并且在信元中設(shè)置各個不同的位。OAM596可以被產(chǎn)生或者輸出OAM信元，它由LCP產(chǎn)生或者從接收ASIC70轉(zhuǎn)發(fā)，可能需要被格式化。結(jié)果數(shù)據(jù)被傳送到PLCP模塊598。如果不需要PLCP封裝，信元不經(jīng)修改直接傳到端口傳輸隊列600。否則，信元由PLCP模塊598封裝成PLCP幀。
IP包被傳送到PPP/FR輸出模塊604，其負責為封裝數(shù)據(jù)創(chuàng)建PPP幀或者FR幀。結(jié)果幀直接傳到端口傳輸隊列600。某些包需要送到LCP。LCP包輸出606經(jīng)過一個LCP緩存608并且最終傳到LCP。
一個SONET幀調(diào)節(jié)器/物理接口602被提供來把數(shù)據(jù)形成SONE幀并且來進行并行到串行的轉(zhuǎn)換。SONET幀調(diào)節(jié)器/物理接口602提供一個物理接口給輸出線路。結(jié)果數(shù)據(jù)被輸出到它的描述器。
雖然本發(fā)明參照一個它的說明性實施方案來描述，本領(lǐng)域的專業(yè)人員將意識到在形式和細節(jié)上的各種改變可以在不偏離如附加權(quán)利要求中本發(fā)明的指定范圍的情況下進行。
權(quán)利要求
1.一種用于把輸入數(shù)據(jù)導(dǎo)向到目的地址的設(shè)備，包含一個用于把輸入數(shù)據(jù)中的IP包轉(zhuǎn)發(fā)到它們的目的地址的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(IP)包轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備；和一個用于把輸入數(shù)據(jù)中的ATM信元交換到它們的目的地址的異步傳輸方式(ATM)單元交換設(shè)備。
2.如權(quán)利要求1中的設(shè)備，還包含一個放置IP包轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備和ATM信元交換設(shè)備的外殼。
3.如權(quán)利要求1中的設(shè)備，還包含一個應(yīng)用專用的集成電路(ASIC)，包含至少一部分的IP包轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備和ATM信元交換設(shè)備。
4.如權(quán)利要求1中的設(shè)備，還包含一個公共的輸入，IP包轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備和ATM信元交換設(shè)備從它接收輸入數(shù)據(jù)。
5.如權(quán)利要求1中的設(shè)備，其中輸入數(shù)據(jù)包含同步光纖網(wǎng)絡(luò)(SONET)幀并且設(shè)備還包含一個SONET解幀器用于解開輸入數(shù)據(jù)中的SONET幀。
6.如權(quán)利要求1中的設(shè)備，其中設(shè)備包含用于輸出數(shù)據(jù)的輸出端口，并且其中ATM信元交換設(shè)備還包含一個ATM信元查找用來基于ATM信元中包含的地址信息識別向哪個輸出端口導(dǎo)向輸入數(shù)據(jù)中的ATM信元。
7.如權(quán)利要求1中的設(shè)備，其中設(shè)備包含用于輸出數(shù)據(jù)的輸出端口，并且其中IP包轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備還包含一個IP包查找用來基于IP包中包含的地址信息識別向哪個輸出端口導(dǎo)向輸入數(shù)據(jù)中的IP包。
8.一種用于把數(shù)據(jù)導(dǎo)向?qū)康牡刂返难b置，包含用于接收輸入的數(shù)據(jù)端口；用于輸出數(shù)據(jù)的輸出端口；一個耦合到一個選中輸入端口的導(dǎo)向器，用于把在選中輸入端口接收的輸入導(dǎo)向到輸出端口，所述導(dǎo)向器把由一個OS1層2協(xié)議封裝的層2數(shù)據(jù)單元基于層2數(shù)據(jù)單元中的地址信息導(dǎo)向到輸出端口并且把由一個OS1層3協(xié)議封裝的層3數(shù)據(jù)單元基于層3數(shù)據(jù)單元中的地址信息導(dǎo)向到輸出端口。8.如權(quán)利要求8中的裝置，其中層2數(shù)據(jù)單元由異步傳輸方式(ATM)協(xié)議封裝。
9.如權(quán)利要求8中的裝置，其中層3數(shù)據(jù)單元由互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(IP)封裝。
10.在一個把在輸入端口接收的輸入數(shù)據(jù)通信導(dǎo)向到輸出端口的設(shè)備中，一種方法，包含下列步驟提供一個互聯(lián)網(wǎng)(IP)查找，用于識別向何處導(dǎo)向在一個選中輸入端口接收的一個IP包；提供一個異步傳輸方式(ATM)查找，用于識別向何處導(dǎo)向在一個選中輸入端口接收的一個ATM信元；在選中輸入端口接收一個輸入數(shù)據(jù)單元；當該單元數(shù)據(jù)是一個ATM信元，使用ATM查找來識別向哪個輸出端口導(dǎo)向該單元數(shù)據(jù)；以及當該單元數(shù)據(jù)是一個IP包，使用IP查找來識別向哪個輸出端口導(dǎo)向該單元數(shù)據(jù)。
11.如權(quán)利要求11中的方法，其中設(shè)備包含一個同步光纖網(wǎng)(SONET)解幀器并且其中SONET解幀器用來解開在選中輸入端口接收的輸入數(shù)據(jù)通信中的任何SONET幀。
12.如權(quán)利要求11中的方法，其中一個單獨的ATM查找和IP查找被提供給每個輸入端口。
13.一種裝置，用于把包含標識目的地址信息的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(IP)包以及包含標識目的地址信息的異步傳輸方式(ATM)單元導(dǎo)向到它們的目的地址，包含用于接收輸入數(shù)據(jù)流的輸入端口；用于輸出數(shù)據(jù)流的輸出端口；用于把在輸入端口接收的輸入數(shù)據(jù)導(dǎo)向到輸出端口的線路卡，每個所述的線路卡包含一個IP包轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備用于把輸入數(shù)據(jù)中的IP包根據(jù)包含在IP包中的地址信息導(dǎo)向到輸出端口；以及一個ATM信元轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備用于把輸入數(shù)據(jù)中的ATM信元根據(jù)包含在ATM信元中的地址信息導(dǎo)向到輸出端口。
14.如權(quán)利要求14中的設(shè)備，還包含一個用于互聯(lián)線路卡而在線路卡之間通信的互聯(lián)。
15.如權(quán)利要求14中的設(shè)備，還包含一個放在一個選中輸入端口之前的多路復(fù)用器，用來多路復(fù)用多個數(shù)據(jù)流到一個單輸入數(shù)據(jù)流。
16.如權(quán)利要求14中的設(shè)備，其中輸入數(shù)據(jù)作為一個OC-48數(shù)據(jù)流被接收。
17.如權(quán)利要求14中的設(shè)備，還包含一個放在一個選中輸出端口之前的多路復(fù)用器，用來多路復(fù)用多個數(shù)據(jù)支流到一個單輸出數(shù)據(jù)流。
18.如權(quán)利要求14中的設(shè)備，其中IP包轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備是一個應(yīng)用專用的集成電路(ASIC)的一部分。
19.如權(quán)利要求14中的設(shè)備，其中ATM信元轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備是一個應(yīng)用專用的集成電路(ASIC)的一部分。
全文摘要
一個通信結(jié)點包含用于把互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(IP)包和異步傳輸方式(ATM)信元導(dǎo)向到它們的目的地址的智能。ATM信元和IP包可以在一個公共數(shù)據(jù)流中接收。各自設(shè)備處理ATM信元和IP包從而把信元和包導(dǎo)向到它們的目的地址而到達適當?shù)妮敵龆丝?。設(shè)備能夠在ATM信元和IP包上進行策略和服務(wù)質(zhì)量(QOS)處理。
文檔編號H04J3/22GK1275299SQ99801401
公開日2000年11月29日 申請日期1999年6月18日 優(yōu)先權(quán)日1998年6月19日
發(fā)明者S·R·維利斯 申請人:尤尼斯菲爾解決方案公司