專利名稱：異步傳輸模式通信網(wǎng)絡(luò)中連發(fā)信元方法及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字信息的傳輸，尤其涉及異步傳輸模式通信網(wǎng)絡(luò)中的信元傳輸，特別涉及其中的信元結(jié)構(gòu)，以及該結(jié)構(gòu)信元的產(chǎn)生、交換轉(zhuǎn)接和接收。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)ATM(異步傳輸模式)通信網(wǎng)絡(luò)中，以固定長度的信元作為傳輸和交換單元。網(wǎng)絡(luò)中包括一定數(shù)量的用戶端接入設(shè)備和信元交換網(wǎng)絡(luò)。信元交換網(wǎng)絡(luò)包括信元交換轉(zhuǎn)接設(shè)備，如ATM交換機、集線器等。用戶端接入設(shè)備和信元交換轉(zhuǎn)接設(shè)備之間，不同的信元交換轉(zhuǎn)接設(shè)備之間都采用ATM信元流互連，所謂信元流是指在傳輸線路上或設(shè)備中各模塊間連線上一個接一個不間斷流過信元。信元流發(fā)端如果有需要發(fā)送的信元就把這些信元發(fā)出，如果沒有需要發(fā)送的信元就發(fā)空信元。信元流收端丟棄空信元，將需要轉(zhuǎn)發(fā)的包含有用數(shù)據(jù)的信元根據(jù)信元頭的虛通道和虛信道標(biāo)識，交換到相應(yīng)路由方向上信元流的發(fā)端，并對信元頭進行網(wǎng)絡(luò)規(guī)定的操作；將發(fā)給自身設(shè)備的信元截留下來做相應(yīng)的處理。
在ATM網(wǎng)絡(luò)中進行的一次單向的數(shù)據(jù)包傳送，發(fā)出數(shù)據(jù)包的設(shè)備稱為源端設(shè)備，接收該數(shù)據(jù)包的設(shè)備稱為目的端設(shè)備。源端設(shè)備將要發(fā)送的數(shù)據(jù)拆分封裝成一個個ATM信元，插入信元流中發(fā)出。這些包含數(shù)據(jù)內(nèi)容的信元可能會經(jīng)過幾個信元交換轉(zhuǎn)接設(shè)備的路由轉(zhuǎn)換，最后送達目的端設(shè)備。目的端設(shè)備將收到的信元還原重組為原來發(fā)出的數(shù)據(jù)。
ATM網(wǎng)絡(luò)中所有的數(shù)據(jù)或信令傳輸，都可以分解為一系列從源端設(shè)備到目的端設(shè)備的單向數(shù)據(jù)包傳輸。需要注意的是，在一次數(shù)據(jù)包傳輸中，源端設(shè)備發(fā)出的包含數(shù)據(jù)的每一個信元都包含一樣的信頭，而信元交換轉(zhuǎn)接設(shè)備對每個信元的處理都是獨立的，信元路由選擇完全由其自身信頭所決定而不受它之前或之后信元的影響。
在目前標(biāo)準(zhǔn)的ATM通信網(wǎng)絡(luò)中采用了兩種信元結(jié)構(gòu)，用于UNI接口(ATM用戶端接入設(shè)備和ATM交換機之間的接口)的信元結(jié)構(gòu)如下表所示


用于NNI接口(不同ATM交換機之間的接口)的信元結(jié)構(gòu)如下表所示

上述兩種信元結(jié)構(gòu)的長度都為53個字節(jié)包括5個字節(jié)的信元頭和48個字節(jié)的凈載數(shù)據(jù)，現(xiàn)有信元結(jié)構(gòu)存在一個問題ATM通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)目的是為了傳輸用戶數(shù)據(jù)，而信元頭承載的是網(wǎng)絡(luò)本身運行所需要的管理及控制信息，信元頭在信元結(jié)構(gòu)中所占的比例越大，網(wǎng)絡(luò)的傳輸效率就越低，現(xiàn)有的傳輸效率為48/53，不到91％，這不是一個令人滿意的百分比，也使得標(biāo)準(zhǔn)ATM技術(shù)常遭人非議。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于降低信元頭在信元結(jié)構(gòu)中的比例，以提高ATM通信網(wǎng)絡(luò)的傳輸效率，所述ATM通信網(wǎng)絡(luò)以固定長度的信元為傳輸和交換單元。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是，提出一種異步傳輸模式通信網(wǎng)絡(luò)中連發(fā)信元方法a、源端設(shè)備將要發(fā)送的數(shù)據(jù)根據(jù)其數(shù)據(jù)量大小拆分封裝成一個或多于一個連發(fā)信元組，插入信元流中發(fā)向信元交換轉(zhuǎn)接設(shè)備；每個連發(fā)信元組包括一個或多于一個時間上連續(xù)的信元，其中第一個信元稱為首發(fā)信元，其余稱為后續(xù)信元；在一個連發(fā)信元組中，首發(fā)信元包括完整的信元頭，而后續(xù)信元共享其首發(fā)信元的全部或大部分信元頭信息，其本身沒有或只有簡短的信元頭；b、信元交換轉(zhuǎn)接設(shè)備接收連發(fā)信元組，根據(jù)連發(fā)信元組中首發(fā)信元的信元頭信息，將該連發(fā)信元組中所有信元交換到首發(fā)信元應(yīng)去的輸出路由上；c、目的端設(shè)備把接收到的連發(fā)信元組還原重組出源端設(shè)備發(fā)送的數(shù)據(jù)；d、網(wǎng)絡(luò)中各設(shè)備采用統(tǒng)一的連發(fā)信元組標(biāo)識方法，對所述連發(fā)信元組標(biāo)識方法有適用性要求，即源端設(shè)備和信元交換轉(zhuǎn)接設(shè)備，能夠發(fā)送符合此連發(fā)信元組標(biāo)識方法要求的信元流；信元交換轉(zhuǎn)接設(shè)備和目的端設(shè)備能夠根據(jù)此連發(fā)信元組標(biāo)識方法，從輸入的信元流中識別出不同的連發(fā)信元組、確定每個連發(fā)信元組中包含的信元；
e、在信元的發(fā)送、交換轉(zhuǎn)接、傳輸和接收過程中，對所述信元有連發(fā)信元組完整性要求，即同一個連發(fā)信元組中的信元保持連續(xù)狀態(tài)和順序不變，不允許其中插入其它信元或順序倒錯或信元丟失。
網(wǎng)絡(luò)可以選擇任何一種滿足適用性要求的連發(fā)信元組標(biāo)識方法，本發(fā)明提出以下四種連發(fā)信元組標(biāo)識方法①每個信元中固定位置用一個或多于一個比特表示本信元是首發(fā)信元還是后續(xù)信元，如果是首發(fā)信元就表示一個新的連發(fā)信元組開始，如果是后續(xù)信元就表示它和它之前最近一個首發(fā)信元屬于同一個連發(fā)信元組，這種標(biāo)識方法稱為本元指示；②每個信元的固定位置上用一個或多于一個比特表示在本信元之后的那個信元是否后續(xù)信元，這種標(biāo)識方法稱為后向指示；③首發(fā)信元信頭中包含有連發(fā)信元組中的信元數(shù)目，后續(xù)信元不需要信頭，這種標(biāo)識方法稱為首元指示；④預(yù)定連發(fā)信元組長度，在連發(fā)信元組傳輸前其長度已由某種方式預(yù)先確定。在首發(fā)信元之后的預(yù)定長度內(nèi)的信元都屬于一個連發(fā)信元組，在空信元或其它連發(fā)信元組之后的那個非空信元即為下個連發(fā)信元組的首發(fā)信元。后續(xù)信元不需要信頭。預(yù)先確定連發(fā)信元組長度的方式，可以是在全網(wǎng)所有除空信元外所有連發(fā)信元組采用同一長度，或按數(shù)據(jù)類型、用戶群等方式劃分長度，或者每一次采用連接方式傳送時由信令交換單獨確定長度。這種標(biāo)識方法稱為預(yù)定長度。
上述第①、②、④三種標(biāo)識方法對連發(fā)信元組長度沒有限制，第③種標(biāo)識方法對連發(fā)信元組長度的限制來自信頭中用來表示信元數(shù)目的位數(shù)。但過長的連發(fā)信元組會要求網(wǎng)絡(luò)中的各設(shè)備更大的緩存長度，增加了傳輸延遲，阻塞其它信元的交換和傳輸，對傳輸效率的提高已不明顯。上述連發(fā)信元組標(biāo)識方法，單個網(wǎng)絡(luò)中可規(guī)定采用其中一種，或者規(guī)定同時采用其中任意兩種、三種甚至四種，這就要求源端設(shè)備發(fā)出的連發(fā)信元組符合所有規(guī)定選用的標(biāo)識方法，而信元交換轉(zhuǎn)接設(shè)備和目的端設(shè)備只需采用所規(guī)定選用的方法中的一種。
在設(shè)計采用連發(fā)信元方法網(wǎng)絡(luò)中的信元結(jié)構(gòu)時，還必須考慮信元定界問題，即信元流接收設(shè)備能夠確定信元邊界，正確地切分出一個一個信元，而不能發(fā)生錯位。本發(fā)明提出下述幾種可和連發(fā)信元技術(shù)配合使用的信元定界方法①首發(fā)信元信頭檢錯定界法。
首發(fā)信元信頭中包含有可以對信頭進行檢錯或/和糾錯的位。這是和目前標(biāo)準(zhǔn)的ATM通信網(wǎng)絡(luò)中采用的定界方法類似。標(biāo)準(zhǔn)ATM信元信頭中包含HEC(信頭差錯控制)字節(jié)，用于對信頭進行檢錯或/和糾錯。在接收信元流時如果檢出大量信頭錯誤，就說明信元定界不正確，就將定界挪動一比特位置再檢錯，就這樣搜索下去，直到基本不發(fā)生信頭錯誤時定界算正確。
在連發(fā)信元技術(shù)中，由于后續(xù)信元和首發(fā)信元的結(jié)構(gòu)不一樣，若按首發(fā)信元信頭格式檢錯，后續(xù)信元會報出許多虛假的信頭錯誤，影響定界對錯判斷。為此在檢出大量的首發(fā)信元信頭錯誤時通知發(fā)送端只能發(fā)空信元，直到定界正確后，才通知發(fā)送端可以發(fā)正常的連發(fā)信元組，并且此后的定界判斷信頭檢錯只對首發(fā)信元的信頭進行。
②固定位串同步定界法這種方法在通信中最簡單常用。在每個信元的固定位置插入相同的位串，如“01101”等。接收端在信元流中搜索以信元長度周期出現(xiàn)的位串，發(fā)現(xiàn)這樣周期性的位串就能對信元正常定界。
③特征位串同步定界法在每個信元的固定位置有特征位串，特征位串中位之間的保持某種特定關(guān)系，例如每個信元的第一個字節(jié)中1的個數(shù)為偶數(shù)，或者每個信元的第一個字節(jié)中末3位是前5位的CRC校驗和；接收端在信元流中搜索以信元長度周期出現(xiàn)的特征位串，發(fā)現(xiàn)這樣周期性的位串就能對信元正常定界。特征位串中可以包含有連發(fā)信元組標(biāo)識及其它內(nèi)容。在正確定界后對信元流的接收過程中，特征位串中位之間的特定關(guān)系能用來對特征位串檢錯或/和糾錯。這和目前標(biāo)準(zhǔn)的ATM通信網(wǎng)絡(luò)中采用的信頭檢錯定界方法類似；區(qū)別在于后續(xù)信元信頭很短，要在每個信元中置入特征位串，首發(fā)信元中的特征位串就不能整個信頭進行檢錯或/和糾錯。因而首發(fā)信元要對特征位串內(nèi)容之外的信頭內(nèi)容進行檢錯或/和糾錯只能另加HEC校驗位。結(jié)果出現(xiàn)首發(fā)信元信頭由特征位串和特征位串內(nèi)容之外的信頭內(nèi)容組成，這兩部分需要獨立進行檢錯或/和糾錯；后續(xù)信元可以只包含特征位串。
相對于上述將連發(fā)信元組中的信元捆綁在一起處理的作法，目前ATM中使用的信元可稱為定長獨立信元，即信元長度固定，信元交換轉(zhuǎn)接設(shè)備對每個信元處理都只根據(jù)其信元頭的內(nèi)容而不參照它之前或之后的信元。
由于連發(fā)信元組中的信元捆綁在一起進行交換和傳輸，不可分割，看起來就象一個信元，因此也可以換下述另一種說法來表達連發(fā)信元方法①網(wǎng)絡(luò)采用半固定長度信元為傳輸和交換單元，信元長度是某一長度L的整數(shù)倍，其中L稱為基本信元長度。以長度L等分信元，每個長度為L的信元部分稱為信元段，第一段稱為首段，其余段稱為續(xù)段；
②源端設(shè)備將要發(fā)送的數(shù)據(jù)根據(jù)其數(shù)據(jù)量大小拆分封裝成一個或多于一個半固定長度的信元，插入信元流中發(fā)向信元交換轉(zhuǎn)接設(shè)備；③信元交換轉(zhuǎn)接設(shè)備對接收到的半固定長度信元進行交換；④目的端設(shè)備把接收到的半固定長度信元還原重組出源端設(shè)備發(fā)送的數(shù)據(jù)；⑤網(wǎng)絡(luò)中各設(shè)備采用統(tǒng)一的信元長度標(biāo)識方法。對信元長度標(biāo)識方法有適用性要求源端設(shè)備和信元交換轉(zhuǎn)接設(shè)備，能夠發(fā)送符合此信元長度標(biāo)識方法要求的信元流；信元交換轉(zhuǎn)接設(shè)備和目的端設(shè)備能夠根據(jù)此信元長度標(biāo)識方法，從輸入的信元流中識別出不同的信元、確定每個信元中包含的信元段；⑥信頭內(nèi)容不一定連續(xù)集中在信元首段，而取決于不同的信元長度標(biāo)識方法。
為了在異步傳輸模式通信網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)連發(fā)信元方法，本發(fā)明提出以下設(shè)備功能模塊(1)連發(fā)信元組構(gòu)建模塊將源端要發(fā)送的數(shù)據(jù)，根據(jù)其數(shù)據(jù)量大小、網(wǎng)絡(luò)對連發(fā)信元組長度限制、首發(fā)信元和后續(xù)信元中凈載數(shù)據(jù)的容量等因素，拆分成一個或多于一個連發(fā)信元組的首發(fā)信元和后續(xù)信元的凈載數(shù)據(jù)塊，然后插入連發(fā)信元組標(biāo)識和其它一些網(wǎng)絡(luò)指定的信元頭內(nèi)容，如虛通道標(biāo)識符等，其內(nèi)容建立由網(wǎng)絡(luò)其它模塊和協(xié)議實現(xiàn)，放入緩存中等待發(fā)送。如果源端要發(fā)送的數(shù)據(jù)量并不正好填滿所分配的凈載數(shù)據(jù)塊，就在數(shù)據(jù)開頭或末尾加入規(guī)定的填充字符，補足凈載數(shù)據(jù)塊長度。
(2)連發(fā)信元組發(fā)送模塊在要發(fā)出的連發(fā)信元組的信頭中填入其它網(wǎng)絡(luò)規(guī)定的內(nèi)容(如果有的話)，插入信元流中發(fā)出，信元流符合功能模塊所在網(wǎng)絡(luò)規(guī)定的連發(fā)信元組標(biāo)識方法的要求和連發(fā)信元組的完整性要求。
(3)連發(fā)信元組接收模塊根據(jù)功能模塊所在網(wǎng)絡(luò)規(guī)定的連發(fā)信元組標(biāo)識方法，從輸入路由接收的信元流中識別出不同的連發(fā)信元組、確定每個連發(fā)信元組中包含的信元；這里所述的信元流已經(jīng)由其它功能模塊完成了位同步、正確定界和信頭糾錯。
(4)連發(fā)信元組解構(gòu)模塊把接收到的連發(fā)信元組還原重組出源端發(fā)送的數(shù)據(jù)。
(5)連發(fā)信元組交換模塊將每個接收到的連發(fā)信元組中所有信元交換到首發(fā)信元應(yīng)去的輸出路由上。首發(fā)信元應(yīng)去的路由，由設(shè)備中其它功能模塊確定。要實現(xiàn)連發(fā)信元組交換功能，共有以下兩大類方案①重疊式連發(fā)信元組交換，它在原定長獨立信元交換模塊的信元輸入和輸出口上，加上連發(fā)信元組和定長獨立信元轉(zhuǎn)換模塊組成，能最大限度地利用目前對定長獨立信元的交換的技術(shù)成果。
假定信元交換設(shè)備有M條輸入路由和N條輸出路由。每條輸入路由上都連接一個連發(fā)信元組接收功能模塊和一個交換適配模塊。連發(fā)信元組接收功能模塊從接收的信元流中識別出不同的連發(fā)信元組、確定每個連發(fā)信元組中包含的信元，然后交給交換適配模塊。交換適配模塊負責(zé)把每個連發(fā)信元組轉(zhuǎn)換成定長獨立信元，處理方法如下a.將首發(fā)信元信頭中的涉及路由轉(zhuǎn)換部分的位置上內(nèi)容，如虛通道和虛信道標(biāo)識等復(fù)制插入到后續(xù)信元的相同位置，原有的內(nèi)容順序移位；b.后續(xù)信元由于插入內(nèi)容而使信元長度增加，在首發(fā)信元中插入無效數(shù)據(jù)使信元長度一樣；c.在信元中固定位置上插入輸入路由編號，原有的內(nèi)容順序移位。
經(jīng)過交換適配模塊處理后，連發(fā)信元組中的信元都有了包含路由信息的信頭，只是信元長度有所增加，可作為送入定長獨立信元交換模塊的輸入端口。在送入輸入端口時要符合連發(fā)信元組的完整性要求。如果交換模塊交換速率不夠快，在信元輸入端口上可能會造成阻塞，較多的信元等待進入交換模塊。為此在交換適配模塊之前或之后進行交換適配緩存。如果擁塞嚴重需要丟棄某些信元時，就將可丟棄的連發(fā)信元組整個丟棄。
每個定長獨立信元交換模塊的輸出端口上都連接著一個傳輸適配模塊，它進行的是交換適配模塊的反變換，負責(zé)把定長獨立信元交換模塊的輸出的定長獨立信元恢復(fù)為連發(fā)信元組，處理方法如下a.對應(yīng)每個輸入路由方向分別開設(shè)緩存，這種緩存稱為傳輸適配緩存。有M條輸入路由就需要M個傳輸適配緩存，接收到的每個定長獨立信元根據(jù)信元中插入的輸入路由編號，按順序放入對應(yīng)傳輸適配緩存中；b.根據(jù)連發(fā)信元組標(biāo)識方法，檢查每個傳輸適配緩存是否接收到了完整連發(fā)信元組；c.若發(fā)現(xiàn)收到了完整的連發(fā)信元組，就進行連發(fā)信元組恢復(fù)將每個定長獨立信元中交換適配模塊插入的內(nèi)容去除，經(jīng)交換適配模塊移位的內(nèi)容恢復(fù)原來的位置，也恢復(fù)原來的信元長度。
d.將已恢復(fù)的連發(fā)信元組交給連發(fā)信元組發(fā)送功能模塊發(fā)送。
對連發(fā)信元組恢復(fù)也可以放在將定長獨立信元寫入對應(yīng)傳輸適配緩存時進行。
②半固定長度信元交換，把連發(fā)信元組直接當(dāng)作半固定長度信元進行交換。
下面分析兩種典型的信元路由轉(zhuǎn)換操作a.信元集線，該操作是將兩條或兩條以上的輸入路由上的信元流匯聚到一條輸出路由上。設(shè)備中進行信元集線操作位置稱為信元集線點。包括這種情況看起來是多條輸出路由，但實際上是廣播式輸出，每條路由上輸出的內(nèi)容是一樣的。
信元集線要解決的問題是信元競爭。當(dāng)多于一條輸入路由上同時有信元要輸出時就要有判決準(zhǔn)則來裁決哪一路輸出，另外的路要緩存。目前已有各種準(zhǔn)則來裁決信元競爭。對于連發(fā)信元組的清況，如果發(fā)生競爭的信元都是首發(fā)信元，則可以采用已有準(zhǔn)則來裁決。但如果發(fā)生競爭的信元有一個是后續(xù)信元時，為了保證輸出路由上的連發(fā)信元組的完整性，必須使后續(xù)信元輸出，而不管原有的準(zhǔn)則如何。這條準(zhǔn)則稱為后續(xù)信元優(yōu)先準(zhǔn)則。
信元集線點的各輸入路由上都有緩存，用于緩存未能競爭到輸出權(quán)的信元。如果發(fā)生嚴重擁塞、緩存溢出時，就將可丟棄的連發(fā)信元組整個丟棄。另外如果信元集線點信元輸出速率高于某輸入路由的信元輸入速率時，輸入路由接收緩存一定要等到一個連發(fā)信元組接收完整后再去競爭輸出，否則會使連發(fā)信元組各信元輸出時脫節(jié)。
b.信元分路，該操作是將一條輸入路由上的信元流按各信元的路由標(biāo)識分發(fā)到兩條或兩條以上輸出路由上。設(shè)備中進行信元分路操作位置稱為信元分路點。包括這種情況有一條輸出路由是廢棄的，其輸出信元到該路由意味著把信元丟棄。
信元分路要解決的問題是信元路由選擇。對于定長獨立信元，這不是個問題，因為信頭中已包含路徑標(biāo)識，如VCI/VPI。但對于連發(fā)信元組的清況，由于后續(xù)信元需要共享首發(fā)信元的信頭，這要求信元分路點每收到一個首發(fā)信元，除了根據(jù)其信頭內(nèi)容把它輸出到適當(dāng)?shù)穆酚缮贤?，還要記錄當(dāng)前信頭中的涉及路徑選擇有關(guān)的內(nèi)容。一旦收到后續(xù)信元，就用以前記錄的內(nèi)容進行路由選擇。若再收到首發(fā)信元，以前記錄的內(nèi)容作廢，重新記錄。這種信元分路點記錄最近一個首發(fā)信元路徑，供后續(xù)信元路由選擇的功能稱為首發(fā)信元路徑記憶。
信元分路點并不需要記錄首發(fā)信元信頭中的全部內(nèi)容。假如是一入兩出，只需要路徑標(biāo)識中的一位就能決定信元出向，信元分路點就只需要記錄一位的內(nèi)容。
目前定長獨立信元的交換方法，或稱交換織構(gòu)(the switching fabric)為三類(1)時分交換，其中又分為共享存儲器交換和共享媒體交換；(2)縱橫交換；(3)banyan和delta交換。正如所有的計算機軟件都是“0”、“1”兩種字符的排列組合一樣，所有的定長獨立信元交換方法實際上都可看成是信元集線點和分路點互連的結(jié)果。方法不同，在于它們包含的信元集線點和分路點的數(shù)目和互連方法不同。只要在這些方法中識別出它們的信元集線點和分路點，在信元集線點的信元競爭裁決準(zhǔn)則中加入后續(xù)信元優(yōu)先準(zhǔn)則，在信元分路點上實現(xiàn)首發(fā)信元路徑記憶功能，就能對連發(fā)信元組進行正常交換。例如，共享媒體交換方法中各個輸入路由的信元都來競爭一條總線，總線把獲得輸出權(quán)的信元發(fā)送到各個輸出路由的地址濾波器(AF)，由各地址濾波器判斷信元地址和本路由要輸出的地址是否相符，若相符則輸出，否則丟掉。這種結(jié)構(gòu)只有一個信元集線點，即總線，而信元分路點在于每個輸出路由的地址濾波器(AF)上。
在BANYAN交換方法中，其中的每個Delta單元(2*2)，每根入線上都有一個1分2的信元分路點，每根出線上都有一個2合1的信元集線點。本發(fā)明還提出一系列實現(xiàn)上述異步傳輸模式通信網(wǎng)絡(luò)中連發(fā)信元方法的設(shè)備①用戶端設(shè)備，除了包括源端鏈路層處理、目的端鏈路層處理、用戶接口信令處理、信頭生成、定時同步等這些定長獨立信元網(wǎng)絡(luò)中通用的功能模塊外，還包括上述的連發(fā)信元組構(gòu)建模塊、連發(fā)信元組發(fā)送模塊、連發(fā)信元組接收模塊和連發(fā)信元組解構(gòu)模塊。源端鏈路層功能處理器是對原始數(shù)據(jù)包進行封裝，例如插入了數(shù)據(jù)包開始和結(jié)束標(biāo)志、轉(zhuǎn)義字符、糾錯等，使得目的端鏈路層處理模塊接收時，不同的數(shù)據(jù)包之間可以區(qū)分、數(shù)據(jù)包長度可以確定、填充字符可以識別去除等。
②一種信元交換轉(zhuǎn)接設(shè)備，采用上述的重疊式連發(fā)信元組交換方案，除了包括定時同步、信元分界判斷、定長獨立信元交換等這些定長獨立信元網(wǎng)絡(luò)中通用的功能模塊外，還包括上述的連發(fā)信元組接收模塊、交換適配模塊、傳輸適配模塊和連發(fā)信元組發(fā)送模塊；③另一種信元交換轉(zhuǎn)接設(shè)備，采用上述的半固定長度信元交換方案，除了包括定時同步、用戶/網(wǎng)內(nèi)協(xié)議處理、信元分界判斷等這些定長獨立信元網(wǎng)絡(luò)中通用的功能模塊外，還包括上述的連發(fā)信元組接收模塊、采用半固定長度信元交換方案的連發(fā)信元組交換模塊和連發(fā)信元組發(fā)送模塊。采用半固定長度信元交換方案的連發(fā)信元組交換模塊是由信元集線點和/或分路點互連而成，在信元集線點上的信元競爭裁決準(zhǔn)則中包含后續(xù)信元優(yōu)先準(zhǔn)則，信元分路點具有首發(fā)信元路徑記憶功能。
同現(xiàn)有技術(shù)相比，采用本發(fā)明異步傳輸模式通信網(wǎng)絡(luò)中連發(fā)信元方法及設(shè)備，可以降低信元頭在信元結(jié)構(gòu)中所占的比例，有效提高ATM通信網(wǎng)絡(luò)的傳輸效率。


圖1為本發(fā)明異步傳輸模式通信網(wǎng)絡(luò)中連發(fā)信元用戶端設(shè)備實施例組成示意圖。
圖2為采用所述重疊式連發(fā)信元組交換方案的信元交換轉(zhuǎn)接設(shè)備組成示意圖。
圖3A為信元集線點設(shè)備組成示意圖。
圖3B為信元分路點設(shè)備組成示意圖。
具體實施例方式
以下對本發(fā)明予以詳盡說明。
本發(fā)明異步傳輸模式通信網(wǎng)絡(luò)中連發(fā)信元方法a、源端設(shè)備將要發(fā)送的數(shù)據(jù)根據(jù)其數(shù)據(jù)量大小拆分封裝成一個或多于一個連發(fā)信元組，插入信元流中發(fā)向信元交換轉(zhuǎn)接設(shè)備；每個連發(fā)信元組包括一個或多于一個時間上連續(xù)的信元，其中第一個信元稱為首發(fā)信元，其余稱為后續(xù)信元；只有一個首發(fā)信元而無后續(xù)信元的連發(fā)信元組稱為單發(fā)信元；空信元可作為單發(fā)信元，或者單獨作為一類予以標(biāo)識，即網(wǎng)絡(luò)中傳輸信元類型為空信元、首發(fā)信元和后續(xù)信元；在一個連發(fā)信元組中，首發(fā)信元包括完整的信元頭，而后續(xù)信元共享其首發(fā)信元的全部或大部分信元頭信息，其本身沒有或只有簡短的信元頭；b、信元交換轉(zhuǎn)接設(shè)備接收連發(fā)信元組，根據(jù)連發(fā)信元組中首發(fā)信元的信元頭信息，將該連發(fā)信元組中所有信元交換到首發(fā)信元應(yīng)去的輸出路由上；c、目的端設(shè)備把接收到的連發(fā)信元組還原重組出源端設(shè)備發(fā)送的數(shù)據(jù)；d、網(wǎng)絡(luò)中各設(shè)備采用統(tǒng)一的連發(fā)信元組標(biāo)識方法，對所述連發(fā)信元組標(biāo)識方法有適用性要求，即源端設(shè)備和信元交換轉(zhuǎn)接設(shè)備，能夠發(fā)送符合此連發(fā)信元組標(biāo)識方法要求的信元流；信元交換轉(zhuǎn)接設(shè)備和目的端設(shè)備能夠根據(jù)此連發(fā)信元組標(biāo)識方法，從輸入的信元流中識別出不同的連發(fā)信元組、確定每個連發(fā)信元組中包含的信元；e、在信元的發(fā)送、交換轉(zhuǎn)接、傳輸和接收過程中，對所述信元有連發(fā)信元組完整性要求，即同一個連發(fā)信元組中的信元保持連續(xù)狀態(tài)和順序不變，不允許其中插入其它信元或順序倒錯或信元丟失。
網(wǎng)絡(luò)可以選擇任何一種滿足適用性要求的連發(fā)信元組標(biāo)識方法。本發(fā)明提出以下四種連發(fā)信元組標(biāo)識方法①每個信元中固定位置用一個或多于一個比特表示本信元是首發(fā)信元還是后續(xù)信元，如果是首發(fā)信元就表示一個新的連發(fā)信元組開始，如果是后續(xù)信元就表示它和它之前最近一個首發(fā)信元屬于同一個連發(fā)信元組，這種標(biāo)識方法稱為本元指示；
②每個信元的固定位置上用一個或多于一個比特表示在本信元之后的那個信元是否后續(xù)信元，這種標(biāo)識方法稱為后向指示；③首發(fā)信元信頭中包含有連發(fā)信元組中的信元數(shù)目，后續(xù)信元不需要信頭，這種標(biāo)識方法稱為首元指示；④預(yù)定連發(fā)信元組長度，在連發(fā)信元組傳輸前其長度已由某種方式預(yù)先確定。在首發(fā)信元之后的預(yù)定長度內(nèi)的信元都屬于一個連發(fā)信元組，在空信元或其它連發(fā)信元組之后的那個非空信元即為下個連發(fā)信元組的首發(fā)信元。后續(xù)信元不需要信頭。預(yù)先確定連發(fā)信元組長度的方式，可以是在全網(wǎng)所有除空信元外所有連發(fā)信元組采用同一長度，或按數(shù)據(jù)類型、用戶群等方式劃分長度，或者每一次采用連接方式傳送時由信令交換單獨確定長度。這種標(biāo)識方法稱為預(yù)定長度。
上述第①、②、④三種標(biāo)識方法對連發(fā)信元組長度沒有限制，第③種標(biāo)識方法對連發(fā)信元組長度的限制來自信頭中用來表示信元數(shù)目的位數(shù)。但過長的連發(fā)信元組會要求網(wǎng)絡(luò)中的各設(shè)備更大的緩存長度，增加了傳輸延遲，阻塞其它信元的交換和傳輸，對傳輸效率的提高已不明顯。
本發(fā)明提出下述幾種可和連發(fā)信元技術(shù)配合使用的信元定界方法①首發(fā)信元信頭檢錯定界法。
首發(fā)信元信頭中包含有可以對信頭進行檢錯或/和糾錯的位。這是和目前標(biāo)準(zhǔn)的ATM通信網(wǎng)絡(luò)中采用的定界方法類似。標(biāo)準(zhǔn)ATM信元信頭中包含HEC(信頭差錯控制)字節(jié)，用于對信頭進行檢錯或/和糾錯。在接收信元流時如果檢出大量信頭錯誤，就說明信元定界不正確，就將定界挪動一比特位置再檢錯，就這樣搜索下去，直到基本不發(fā)生信頭錯誤時定界算正確。
在連發(fā)信元技術(shù)中，由于后續(xù)信元和首發(fā)信元的結(jié)構(gòu)不一樣，若按首發(fā)信元信頭格式檢錯，后續(xù)信元會報出許多虛假的信頭錯誤，影響定界對錯判斷。為此在檢出大量的首發(fā)信元信頭錯誤時通知發(fā)送端只能發(fā)空信元，直到定界正確后，才通知發(fā)送端可以發(fā)正常的連發(fā)信元組，并且此后的定界判斷信頭檢錯只對首發(fā)信元的信頭進行。
②固定位串同步定界法這種方法在通信中最簡單常用。在每個信元的固定位置插入相同的位串，如“01101”等。接收端在信元流中搜索以信元長度周期出現(xiàn)的位串，發(fā)現(xiàn)這樣周期性的位串就能對信元正常定界。
③特征位串同步定界法在每個信元的固定位置有特征位串，特征位串中位之間的保持某種特定關(guān)系，例如每個信元的第一個字節(jié)中1的個數(shù)為偶數(shù)，或者每個信元的第一個字節(jié)中末3位是前5位的CRC校驗和；接收端在信元流中搜索以信元長度周期出現(xiàn)的特征位串，發(fā)現(xiàn)這樣周期性的位串就能對信元正常定界。特征位串中可以包含有連發(fā)信元組標(biāo)識及其它內(nèi)容。在正確定界后對信元流的接收過程中，特征位串中位之間的特定關(guān)系能用來對特征位串檢錯或/和糾錯。這和目前標(biāo)準(zhǔn)的ATM通信網(wǎng)絡(luò)中采用的信頭檢錯定界方法類似；區(qū)別在于后續(xù)信元信頭很短，要在每個信元中置入特征位串，首發(fā)信元中的特征位串就不能整個信頭進行檢錯或/和糾錯。因而首發(fā)信元要對特征位串內(nèi)容之外的信頭內(nèi)容進行檢錯或/和糾錯只能另加HEC校驗位。結(jié)果出現(xiàn)首發(fā)信元信頭由特征位串和特征位串內(nèi)容之外的信頭內(nèi)容組成，這兩部分需要獨立進行檢錯或/和糾錯；后續(xù)信元可以只包含特征位串。
由于連發(fā)信元組中的信元捆綁在一起進行交換和傳輸，不可分割，看起來就象一個信元，因此也可以換下述另一種說法來表達連發(fā)信元方法①網(wǎng)絡(luò)采用半固定長度信元為傳輸和交換單元，信元長度是某一長度L的整數(shù)倍，其中L稱為基本信元長度。以長度L等分信元，每個長度為L的信元部分稱為信元段，第一段稱為首段，其余段稱為續(xù)段；②源端設(shè)備將要發(fā)送的數(shù)據(jù)根據(jù)其數(shù)據(jù)量大小拆分封裝成一個或多于一個半固定長度的信元，插入信元流中發(fā)向信元交換轉(zhuǎn)接設(shè)備；③信元交換轉(zhuǎn)接設(shè)備對接收到的半固定長度信元進行交換；④目的端設(shè)備把接收到的半固定長度信元還原重組出源端設(shè)備發(fā)送的數(shù)據(jù)；⑤網(wǎng)絡(luò)中各設(shè)備采用統(tǒng)一的信元長度標(biāo)識方法。對信元長度標(biāo)識方法有適用性要求源端設(shè)備和信元交換轉(zhuǎn)接設(shè)備，能夠發(fā)送符合此信元長度標(biāo)識方法要求的信元流；信元交換轉(zhuǎn)接設(shè)備和目的端設(shè)備能夠根據(jù)此信元長度標(biāo)識方法，從輸入的信元流中識別出不同的信元、確定每個信元中包含的信元段；⑥信頭內(nèi)容不一定連續(xù)集中在信元首段，而取決于不同的信元長度標(biāo)識方法。
要在現(xiàn)有ATM通信網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)上述的連發(fā)信元方法，需要對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的信元處理方式作更改，將原有對單個信元的處理改為對連發(fā)信元組的處理，本發(fā)明提出以下設(shè)備功能模塊(1)連發(fā)信元組構(gòu)建模塊將源端要發(fā)送的數(shù)據(jù)，根據(jù)其數(shù)據(jù)量大小、網(wǎng)絡(luò)對連發(fā)信元組長度限制、首發(fā)信元和后續(xù)信元中凈載數(shù)據(jù)的容量等因素，拆分成一個或多于一個連發(fā)信元組的首發(fā)信元和后續(xù)信元的凈載數(shù)據(jù)塊，然后插入連發(fā)信元組標(biāo)識和其它一些網(wǎng)絡(luò)指定的信元頭內(nèi)容，如虛通道標(biāo)識符等，其內(nèi)容建立由網(wǎng)絡(luò)其它模塊和協(xié)議實現(xiàn)，放入緩存中等待發(fā)送。如果源端要發(fā)送的數(shù)據(jù)量并不正好填滿所分配的凈載數(shù)據(jù)塊，就在數(shù)據(jù)開頭或末尾加入規(guī)定的填充字符，補足凈載數(shù)據(jù)塊長度。
(2)連發(fā)信元組發(fā)送模塊在要發(fā)出的連發(fā)信元組的信頭中填入網(wǎng)絡(luò)規(guī)定的內(nèi)容，如果有的話，插入信元流中發(fā)出，信元流符合功能模塊所在網(wǎng)絡(luò)規(guī)定的連發(fā)信元組標(biāo)識方法的要求和連發(fā)信元組的完整性要求。
(3)連發(fā)信元組接收模塊根據(jù)功能模塊所在網(wǎng)絡(luò)規(guī)定的連發(fā)信元組標(biāo)識方法，從輸入路由接收的信元流中識別出不同的連發(fā)信元組、確定每個連發(fā)信元組中包含的信元；這里所述的信元流已經(jīng)由其它功能模塊完成了位同步、正確定界和信頭糾錯。
(4)連發(fā)信元組解構(gòu)模塊把接收到的連發(fā)信元組還原重組出源端發(fā)送的數(shù)據(jù)。
(5)連發(fā)信元組交換模塊將每個接收到的連發(fā)信元組中所有信元交換到首發(fā)信元應(yīng)去的輸出路由上。首發(fā)信元應(yīng)去的路由，由設(shè)備中其它功能模塊確定。要實現(xiàn)連發(fā)信元組交換功能，共有以下兩大類方案①重疊式連發(fā)信元組交換，它在原定長獨立信元交換模塊的信元輸入和輸出口上，加上連發(fā)信元組和定長獨立信元轉(zhuǎn)換模塊組成，能最大限度地利用目前對定長獨立信元的交換的技術(shù)成果。
假定信元交換設(shè)備有M條輸入路由和N條輸出路由。每條輸入路由上都連接一個連發(fā)信元組接收功能模塊和一個交換適配模塊。連發(fā)信元組接收功能模塊從接收的信元流中識別出不同的連發(fā)信元組、確定每個連發(fā)信元組中包含的信元，然后交給交換適配模塊。交換適配模塊負責(zé)把每個連發(fā)信元組轉(zhuǎn)換成定長獨立信元，處理方法如下a.將首發(fā)信元信頭中的涉及路由轉(zhuǎn)換部分的位置上內(nèi)容，如虛通道和虛信道標(biāo)識等復(fù)制插入到后續(xù)信元的相同位置，原有的內(nèi)容順序移位；b.后續(xù)信元由于插入內(nèi)容而使信元長度增加，在首發(fā)信元中插入無效數(shù)據(jù)使信元長度一樣；c.在信元中固定位置上插入輸入路由編號，原有的內(nèi)容順序移位。
經(jīng)過交換適配模塊處理后，連發(fā)信元組中的信元都有了包含路由信息的信頭，只是信元長度有所增加，可作為送入定長獨立信元交換模塊的輸入端口。在送入輸入端口時要符合連發(fā)信元組的完整性要求。如果交換模塊交換速率不夠快，在信元輸入端口上可能會造成阻塞，較多的信元等待進入交換模塊。為此在交換適配模塊之前或之后進行交換適配緩存。如果擁塞嚴重需要丟棄某些信元時，就將可丟棄的連發(fā)信元組整個丟棄。
每個定長獨立信元交換模塊的輸出端口上都連接著一個傳輸適配模塊，它進行的是交換適配模塊的反變換，負責(zé)把定長獨立信元交換模塊的輸出的定長獨立信元恢復(fù)為連發(fā)信元組，處理方法如下a.對應(yīng)每個輸入路由方向分別開設(shè)緩存，這種緩存稱為傳輸適配緩存。有M條輸入路由就需要M個傳輸適配緩存，接收到的每個定長獨立信元根據(jù)信元中插入的輸入路由編號，按順序放入對應(yīng)傳輸適配緩存中；b.根據(jù)連發(fā)信元組標(biāo)識方法，檢查每個傳輸適配緩存是否接收到了完整連發(fā)信元組；c.若發(fā)現(xiàn)收到了完整的連發(fā)信元組，就進行連發(fā)信元組恢復(fù)將每個定長獨立信元中交換適配模塊插入的內(nèi)容去除，經(jīng)交換適配模塊移位的內(nèi)容恢復(fù)原來的位置，也恢復(fù)原來的信元長度。
d.將已恢復(fù)的連發(fā)信元組交給連發(fā)信元組發(fā)送功能模塊發(fā)送。
對連發(fā)信元組恢復(fù)也可以放在將定長獨立信元寫入對應(yīng)傳輸適配緩存時進行。
②半固定長度信元交換，把連發(fā)信元組直接當(dāng)作半固定長度信元進行交換。
下面分析兩種典型的信元路由轉(zhuǎn)換操作a.信元集線，該操作是將兩條或兩條以上的輸入路由上的信元流匯聚到一條輸出路由上。設(shè)備中進行信元集線操作位置稱為信元集線點。包括這種情況看起來是多條輸出路由，但實際上是廣播式輸出，每條路由上輸出的內(nèi)容是一樣的。
信元集線要解決的問題是信元競爭。當(dāng)多于一條輸入路由上同時有信元要輸出時就要有判決準(zhǔn)則來裁決哪一路輸出，另外的路要緩存。目前已有各種準(zhǔn)則來裁決信元競爭。對于連發(fā)信元組的清況，如果發(fā)生競爭的信元都是首發(fā)信元，則可以采用已有準(zhǔn)則來裁決。但如果發(fā)生競爭的信元有一個是后續(xù)信元時，為了保證輸出路由上的連發(fā)信元組的完整性，必須使后續(xù)信元輸出，而不管原有的準(zhǔn)則如何。這條準(zhǔn)則稱為后續(xù)信元優(yōu)先準(zhǔn)則。如附圖中3A所示。
信元集線點的各輸入路由上都有緩存，用于緩存未能竟?fàn)幍捷敵鰴?quán)的信元。如果發(fā)生嚴重擁塞、緩存溢出時，就將可丟棄的連發(fā)信元組整個丟棄。另外如果信元集線點信元輸出速率高于某輸入路由的信元輸入速率時，輸入路由接收緩存一定要等到一個連發(fā)信元組接收完整后再去競爭輸出，否則會使連發(fā)信元組各信元輸出時脫節(jié)。
b.信元分路，該操作是將一條輸入路由上的信元流按各信元的路由標(biāo)識分發(fā)到兩條或兩條以上輸出路由上。設(shè)備中進行信元分路操作位置稱為信元分路點。包括這種情況有一條輸出路由是廢棄的，其輸出信元到該路由意味著把信元丟棄。
信元分路要解決的問題是信元路由選擇。對于定長獨立信元，這不是個問題，因為信頭中已包含路徑標(biāo)識，如VCI/VPI。但對于連發(fā)信元組的清況，由于后續(xù)信元需要共享首發(fā)信元的信頭，這要求信元分路點每收到一個首發(fā)信元，除了根據(jù)其信頭內(nèi)容把它輸出到適當(dāng)?shù)穆酚缮贤猓€要記錄當(dāng)前信頭中的涉及路徑選擇有關(guān)的內(nèi)容。一旦收到后續(xù)信元，就用以前記錄的內(nèi)容進行路由選擇。若再收到首發(fā)信元，以前記錄的內(nèi)容作廢，重新記錄。這種信元分路點記錄最近一個首發(fā)信元路徑，供后續(xù)信元路由選擇的功能稱為首發(fā)信元路徑記憶。如附圖中3B所示。
信元分路點并不需要記錄首發(fā)信元信頭中的全部內(nèi)容。假如是一入兩出，只需要路徑標(biāo)識中的一位就能決定信元出向，信元分路點就只需要記錄一位的內(nèi)容。
目前定長獨立信元的交換方法，或稱交換織構(gòu)(the switching fabric)為三類(1)時分交換，其中又分為共享存儲器交換和共享媒體交換；(2)縱橫交換；(3)banyan和delta交換。正如所有的計算機軟件都是“0”、“1”兩種字符的排列組合一樣，所有的定長獨立信元交換方法實際上都可看成是信元集線點和分路點互連的結(jié)果。方法不同，在于它們包含的信元集線點和分路點的數(shù)目和互連方法不同。只要在這些方法中識別出它們的信元集線點和分路點，在信元集線點的信元競爭裁決準(zhǔn)則中加入后續(xù)信元優(yōu)先準(zhǔn)則，在信元分路點上實現(xiàn)首發(fā)信元路徑記憶功能，就能對連發(fā)信元組進行正常交換。
例如，共享媒體交換方法中各個輸入路由的信元都來競爭一條總線，總線把獲得輸出權(quán)的信元發(fā)送到各個輸出路由的地址濾波器(AF)，由各地址濾波器判斷信元地址和本路由要輸出的地址是否相符，若相符則輸出，否則丟掉。這種結(jié)構(gòu)只有一個信元集線點，即總線，而信元分路點在于每個輸出路由的地址濾波器(AF)上。
在BANYAN交換方法中，其中的每個Delta單元(2*2)，每根入線上都有一個1分2的信元分路點，每根出線上都有一個2合1的信元集線點。
本發(fā)明還提出一系列實現(xiàn)上述異步傳輸模式通信網(wǎng)絡(luò)中連發(fā)信元方法的設(shè)備①用戶端設(shè)備，如附圖1中所示，除了包括源端鏈路層處理、目的端鏈路層處理、用戶接口信令處理、信頭生成、定時同步等這些定長獨立信元網(wǎng)絡(luò)中通用的功能模塊外，還包括上述的連發(fā)信元組構(gòu)建模塊、連發(fā)信元組發(fā)送模塊、連發(fā)信元組接收模塊和連發(fā)信元組解構(gòu)模塊。源端鏈路層功能處理器是對原始數(shù)據(jù)包進行封裝，例如插入了數(shù)據(jù)包開始和結(jié)束標(biāo)志、轉(zhuǎn)義字符、糾錯等，使得目的端鏈路層處理模塊接收時，不同的數(shù)據(jù)包之間可以區(qū)分、數(shù)據(jù)包長度可以確定、填充字符可以識別去除等。
②一種信元交換轉(zhuǎn)接設(shè)備，采用上述的重疊式連發(fā)信元組交換方案，如附圖2中所示，除了包括定時同步、信元分界判斷、定長獨立信元交換等這些定長獨立信元網(wǎng)絡(luò)中通用的功能模塊外，還包括上述的連發(fā)信元組接收模塊、交換適配模塊、傳輸適配模塊和連發(fā)信元組發(fā)送模塊；③另一種信元交換轉(zhuǎn)接設(shè)備，采用上述的半固定長度信元交換方案，除了包括定時同步、用戶/網(wǎng)內(nèi)協(xié)議處理、信元分界判斷等這些定長獨立信元網(wǎng)絡(luò)中通用的功能模塊外，還包括上述的連發(fā)信元組接收模塊、采用半固定長度信元交換方案的連發(fā)信元組交換模塊和連發(fā)信元組發(fā)送模塊。采用半固定長度信元交換方案的連發(fā)信元組交換模塊是由信元集線點和/或分路點互連而成，在信元集線點上的信元競爭裁決準(zhǔn)則中包含后續(xù)信元優(yōu)先準(zhǔn)則，信元分路點具有首發(fā)信元路徑記憶功能。
現(xiàn)假定要在當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)的ATM上實現(xiàn)連發(fā)信元技術(shù)，選擇上述第①種連發(fā)信元組標(biāo)識方法，參照現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)ATM的信元結(jié)構(gòu)，我們在信元頭前再加一個字節(jié)信元頭，取第一位作為連發(fā)信元組標(biāo)識，稱為CM位。該位為1表示首發(fā)信元或空信元，該位為0表示是后續(xù)信元。其它位空閑。為了保持53個字節(jié)的信元長度，將凈載數(shù)據(jù)減去一個字節(jié)。結(jié)果首發(fā)信元結(jié)構(gòu)如下表所示

后續(xù)信元結(jié)構(gòu)如下表所示


采用這種結(jié)構(gòu)在不同連發(fā)信元組長度時的傳輸效率如下表所示。

從上表可以看出，單發(fā)信元由于信頭多加一個字節(jié)，其傳輸效率還低于當(dāng)前的91％，這是由于當(dāng)前ATM信頭中的各位都已有定義，只有再加一個字節(jié)以包含CM位，盡管該字節(jié)只用了一位。但傳輸效率很快隨連發(fā)信元組長度的增大而提高，只是長度越大傳輸效率對長度的變化率就越小。
現(xiàn)在假定源端設(shè)備A采用連發(fā)信元技術(shù)把一個數(shù)據(jù)包DP發(fā)向目的端B，該數(shù)據(jù)包是由256個字節(jié)組成，數(shù)據(jù)內(nèi)容為(0，1，2，3，......，254，255)這樣的遞增序列。而且通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)定連發(fā)信元組的長度不能超過4個信元。同時也假定A到B之間的傳輸路由已建立，A填入網(wǎng)絡(luò)規(guī)定的首發(fā)信元信頭內(nèi)容，網(wǎng)絡(luò)就能把連發(fā)信元組送到B。
A要把DP傳送到B端會經(jīng)過以下步驟1、源端連發(fā)信元組構(gòu)建，將要發(fā)送的數(shù)據(jù)根據(jù)其數(shù)據(jù)量大小拆分封裝成一個或多于一個連發(fā)信元組，由A的連發(fā)信元組構(gòu)建功能模塊完成。
把DP拆分封裝到連發(fā)信元組時必須考慮的問題是DP可能僅是A傳到B的許多數(shù)據(jù)包中的一個，不同的數(shù)據(jù)包在目的端接收時必須區(qū)分開。為此在數(shù)據(jù)包前加兩個字節(jié)(223，125)作為數(shù)據(jù)包的開始標(biāo)志，在數(shù)據(jù)包后加兩個字節(jié)(223，234)做為結(jié)束標(biāo)志。為了防止數(shù)據(jù)包中數(shù)據(jù)也出現(xiàn)和開始標(biāo)志或結(jié)束標(biāo)志一樣的字節(jié)組合，特地在數(shù)據(jù)包中作如下源端鏈路層處理如果數(shù)據(jù)包中出現(xiàn)字節(jié)223，就要在該字節(jié)后插入一個字節(jié)120。經(jīng)過這些處理后要傳送的數(shù)據(jù)包DP變成了數(shù)據(jù)包DPC
223，125，0，1，2，3，....，222，223，120，224，225，...，254，255，223，234，總共231個字節(jié)。
現(xiàn)在要把DPC拆分出連發(fā)信元組中每個信元要傳送的凈載數(shù)據(jù)。假定網(wǎng)絡(luò)傳輸會保證A發(fā)向B的連發(fā)信元組會按發(fā)出順序到達B端，而不會出現(xiàn)后發(fā)先到的清況(否則還需要A端在連發(fā)信元組加入發(fā)出的順序號，來保證接收B端恢復(fù)正確的連發(fā)信元組發(fā)出順序)。
由于4個信元的連發(fā)信元組最多能容納(47+3*52)＝203個凈載數(shù)據(jù)字節(jié)，要傳送DPC需要兩個連發(fā)信元組。拆分結(jié)果如下表

第二個信元連發(fā)信元組中的第二個信元，在數(shù)據(jù)包結(jié)束標(biāo)志之后填入的255稱為填充字符，為的是補足信元長度要求。
拆分后是封裝過程，首發(fā)信元凈載數(shù)據(jù)前插入網(wǎng)絡(luò)要求的信頭內(nèi)容和首發(fā)信元標(biāo)志(CM＝1)，后續(xù)信元凈載數(shù)據(jù)前插入后續(xù)信元標(biāo)志(CM＝0)，構(gòu)成完整的連發(fā)信元組，按順序把兩個連發(fā)信元組放入發(fā)送緩存中，等待連發(fā)信元組發(fā)送功能模塊的發(fā)送。
2、源端連發(fā)信元組發(fā)送，將連發(fā)信元組插入信元流中發(fā)出，信元流符合設(shè)備所在網(wǎng)絡(luò)規(guī)定的連發(fā)信元組標(biāo)識方法的要求和連發(fā)信元組的完整性要求，由A端的連發(fā)信元組發(fā)送功能模塊完成。
在沒有包含數(shù)據(jù)的連發(fā)信元組要發(fā)送的時候，連發(fā)信元組發(fā)送功能模塊發(fā)出的信元流中包含的都是空信元。當(dāng)發(fā)送緩存有連發(fā)信元組要發(fā)送時，該模塊就把這些連發(fā)信元組取出插入到信元流中。最后輸出的信元流可能會是
...，空信元，空信元，連發(fā)信元組1，連發(fā)信元組2，空信元，空信元，...
3、網(wǎng)內(nèi)連發(fā)信元組接收，根據(jù)設(shè)備所在網(wǎng)絡(luò)規(guī)定的連發(fā)信元組標(biāo)識方法，從輸入路由接收的信元流中識別出不同的連發(fā)信元組、確定每個連發(fā)信元組中包含的信元。由信元交換轉(zhuǎn)接設(shè)備中的連發(fā)信元組接收功能功能模塊完成。
該功能模塊收到A端發(fā)出的信元流，丟棄空信元，檢查信元的CM位，就能識別出連發(fā)信元組1和連發(fā)信元組2。
4、連發(fā)信元組交換，根據(jù)連發(fā)信元組中首發(fā)信元的信元頭信息，將該連發(fā)信元組中所有信元交換到首發(fā)信元應(yīng)去的輸出路由上，由信元交換轉(zhuǎn)接設(shè)備中的連發(fā)信元組交換功能模塊完成。
該功能模塊根據(jù)連發(fā)信元組1和連發(fā)信元組2的首發(fā)信元的信頭，完成網(wǎng)絡(luò)要求信元頭內(nèi)容改寫，把連發(fā)信元組1和連發(fā)信元組2交換到預(yù)定的輸出路由的發(fā)送緩存中。
5、網(wǎng)內(nèi)連發(fā)信元組發(fā)送，將連發(fā)信元組插入信元流中發(fā)出，信元流符合設(shè)備所在網(wǎng)絡(luò)規(guī)定的連發(fā)信元組標(biāo)識方法的要求和連發(fā)信元組的完整性要求，由信元交換轉(zhuǎn)接設(shè)備中的連發(fā)信元組發(fā)送功能模塊完成。
在沒有包含數(shù)據(jù)的連發(fā)信元組要發(fā)送的時候，連發(fā)信元組發(fā)送功能模塊發(fā)出的信元流中包含的都是空信元。當(dāng)發(fā)送緩存有連發(fā)信元組要發(fā)送時，該模塊就把這些連發(fā)信元組取出插入到信元流中。最后輸出的信元流可能會是...，空信元，空信元，連發(fā)信元組1，空信元，連發(fā)信元組2，空信元，空信元，...
如果從A到B的傳送路由經(jīng)過多個信元交換轉(zhuǎn)接設(shè)備，就重復(fù)多次3、4、5中的過程。
6、目的端連發(fā)信元組接收，根據(jù)設(shè)備所在網(wǎng)絡(luò)規(guī)定的連發(fā)信元組標(biāo)識方法，從輸入路由接收的信元流中識別出不同的連發(fā)信元組、確定每個連發(fā)信元組中包含的信元，由目的端B設(shè)備中的連發(fā)信元組接收功能功能模塊完成。
該功能模塊收到信元交換轉(zhuǎn)接設(shè)備發(fā)出的信元流，丟棄空信元，檢查信元的CM位，就能識別出連發(fā)信元組1和連發(fā)信元組2。
7、目的端連發(fā)信元組解構(gòu)，把接收到的連發(fā)信元組還原重組出源端設(shè)備發(fā)送的數(shù)據(jù)。由B端的連發(fā)信元組解構(gòu)功能模塊完成。
該功能模塊把接收到的連發(fā)信元組1和連發(fā)信元組2，拆掉各信元的信頭，把各信元的凈載數(shù)據(jù)按順序拼在一起，就交給目的端鏈路層處理在其中尋找數(shù)據(jù)包頭字節(jié)組合組(223，125)。發(fā)現(xiàn)(223，125)后就把其后的數(shù)據(jù)字節(jié)一個個寫入數(shù)據(jù)包存儲器中，寫的過程中發(fā)現(xiàn)字節(jié)組合(223，120)，就把字節(jié)120刪掉，只把字節(jié)223寫入數(shù)據(jù)包存儲器，并繼續(xù)把120后的數(shù)據(jù)字節(jié)寫入數(shù)據(jù)包存儲器，直到發(fā)現(xiàn)結(jié)束標(biāo)志(223，234)，丟棄結(jié)束標(biāo)志之后的填充字節(jié)255。此時數(shù)據(jù)包DP已接收完整。
本發(fā)明的適用范圍是符合異步傳輸模式通信網(wǎng)絡(luò)基本特征的通信網(wǎng)絡(luò)，即以固定長度的信元為傳輸和交換單元，信元中包含有信頭和凈載數(shù)據(jù)，信頭中包含網(wǎng)絡(luò)運行要求的信息；用戶端接入設(shè)備和信元交換機之間、信元交換機之間都采用信元流互連，并且假定這種通信網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)發(fā)展完備，能和當(dāng)前的標(biāo)準(zhǔn)的ATM網(wǎng)絡(luò)一樣能在用戶端之間傳送數(shù)據(jù)，但它其它方面的特征，如信元長度、信頭內(nèi)容、是連接的還是非連接的、信令系統(tǒng)等，可以和當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)的ATM網(wǎng)絡(luò)一樣，也可以不一樣。
以上所述之最佳實施例意在具體說明本發(fā)明的思路在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)中引入連發(fā)信元組的概念，通過在連發(fā)信元組中后續(xù)信元共享首發(fā)信元的信元頭內(nèi)容，省去現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)中獨立傳送每個信元所要求的信元頭開銷，從而降低信元頭在信元結(jié)構(gòu)中所占的比例，有效提高ATM網(wǎng)絡(luò)的傳輸效率。本發(fā)明之實施，并不限于以上最佳實施例所公開的方式，凡基于本發(fā)明之設(shè)計思路，進行簡單推演與替換，得到的具體的ATM通信網(wǎng)絡(luò)中連發(fā)信元方法及設(shè)備，都屬于本發(fā)明的實施。
權(quán)利要求
1.一種異步傳輸模式通信網(wǎng)絡(luò)中連發(fā)信元方法，所述異步傳輸模式通信網(wǎng)絡(luò)以固定長度的信元為傳輸和交換單元，其特征在于a、源端設(shè)備將要發(fā)送的數(shù)據(jù)根據(jù)其數(shù)據(jù)量大小拆分封裝成一個或多于一個連發(fā)信元組，插入信元流中發(fā)向信元交換轉(zhuǎn)接設(shè)備；每個連發(fā)信元組包括一個或多于一個時間上連續(xù)的信元，其中第一個信元稱為首發(fā)信元，其余稱為后續(xù)信元；在一個連發(fā)信元組中，首發(fā)信元包括完整的信元頭，而后續(xù)信元共享其首發(fā)信元的全部或大部分信元頭信息，其本身沒有或只有簡短的信元頭；b、信元交換轉(zhuǎn)接設(shè)備接收連發(fā)信元組，根據(jù)連發(fā)信元組中首發(fā)信元的信元頭信息，將該連發(fā)信元組中所有信元交換到首發(fā)信元應(yīng)去的輸出路由上；c、目的端設(shè)備把接收到的連發(fā)信元組還原重組出源端設(shè)備發(fā)送的數(shù)據(jù)；d、網(wǎng)絡(luò)中各設(shè)備采用統(tǒng)一的連發(fā)信元組標(biāo)識方法，對所述連發(fā)信元組標(biāo)識方法有適用性要求，即源端設(shè)備和信元交換轉(zhuǎn)接設(shè)備，能夠發(fā)送符合此連發(fā)信元組標(biāo)識方法要求的信元流；信元交換轉(zhuǎn)接設(shè)備和目的端設(shè)備能夠根據(jù)此連發(fā)信元組標(biāo)識方法，從輸入的信元流中識別出不同的連發(fā)信元組、確定每個連發(fā)信元組中包含的信元；e、在信元的發(fā)送、交換轉(zhuǎn)接、傳輸和接收過程中，對所述信元有連發(fā)信元組完整性要求，即同一個連發(fā)信元組中的信元保持連續(xù)狀態(tài)和順序不變，不允許其中插入其它信元或順序倒錯或信元丟失。
2.如權(quán)利要求1所述的異步傳輸模式通信網(wǎng)絡(luò)中連發(fā)信元方法，其特征在于所述連發(fā)信元組標(biāo)識方法包括在每個連發(fā)信元組的每個信元中固定位置設(shè)置一個或多于一個比特的標(biāo)識位，用以指示該信元是首發(fā)信元還是后續(xù)信元。
3.如權(quán)利要求1所述的異步傳輸模式通信網(wǎng)絡(luò)中連發(fā)信元方法，其特征在于所述連發(fā)信元組標(biāo)識方法包括在每個連發(fā)信元組的每個信元中固定位置設(shè)置一個或多于一個比特的標(biāo)識位，用以指示該信元之后的那個信元是否后續(xù)信元。
4.如權(quán)利要求1所述的異步傳輸模式通信網(wǎng)絡(luò)中連發(fā)信元方法，其特征在于所述連發(fā)信元組標(biāo)識方法包括在每個連發(fā)信元組的首發(fā)信元頭中設(shè)置一個或多于一個比特的標(biāo)識位，用以指示該連發(fā)信元組中的信元數(shù)目。
5.如權(quán)利要求1所述的異步傳輸模式通信網(wǎng)絡(luò)中連發(fā)信元方法，其特征在于在信元流發(fā)送/接收過程中用于確定信元邊界的方法包括首發(fā)信元信頭檢錯定界法，或固定位串同步定界法，或特征位串同步定界法。
6.一種實現(xiàn)權(quán)利要求1所述連發(fā)信元方法的源端設(shè)備，包括鏈路層處理、用戶接口信令處理、信頭生成和定時同步功能模塊，其特征在于還包括連發(fā)信元組構(gòu)建模塊和連發(fā)信元組發(fā)送模塊。
7.一種實現(xiàn)權(quán)利要求1所述連發(fā)信元方法的目的端設(shè)備，包括鏈路層處理、用戶接口信令處理和定時同步功能模塊，其特征在于還包括連發(fā)信元組接收模塊和連發(fā)信元組解構(gòu)模塊。
8.一種實現(xiàn)權(quán)利要求1所述連發(fā)信元方法的信元交換轉(zhuǎn)接設(shè)備，包括定時同步、信元分界判斷和定長獨立信元交換功能模塊，其特征在于還包括連發(fā)信元組接收模塊、交換適配模塊、傳輸適配模塊和連發(fā)信元組發(fā)送模塊。
9.一種實現(xiàn)權(quán)利要求1所述連發(fā)信元方法的信元交換轉(zhuǎn)接設(shè)備，包括定時同步、用戶/網(wǎng)內(nèi)協(xié)議處理和信元分界判斷功能模塊，其特征在于還包括連發(fā)信元組接收模塊、采用半固定長度信元交換的連發(fā)信元組交換模塊和連發(fā)信元組發(fā)送模塊；所述采用半固定長度信元交換的連發(fā)信元組交換模塊是由信元集線點和/或分路點互連而成，在信元集線點上的信元競爭裁決準(zhǔn)則中包含后續(xù)信元優(yōu)先準(zhǔn)則，信元分路點具有首發(fā)信元路徑記憶功能。
10.一種異步傳輸模式通信網(wǎng)絡(luò)中連發(fā)信元方法，其特征在于a、網(wǎng)絡(luò)采用半固定長度信元為傳輸和交換單元，信元長度是某一長度L的整數(shù)倍，其中L稱為基本信元長度，以長度L等分信元，每個長度為L的信元部分稱為信元段，第一段稱為首段，其余段稱為續(xù)段；b、源端設(shè)備將要發(fā)送的數(shù)據(jù)根據(jù)其數(shù)據(jù)量大小拆分封裝成一個或多于一個半固定長度的信元，插入信元流中發(fā)向信元交換轉(zhuǎn)接設(shè)備；c、信元交換轉(zhuǎn)接設(shè)備對接收到的半固定長度信元進行交換；d、目的端設(shè)備把接收到的半固定長度信元還原重組出源端設(shè)備發(fā)送的數(shù)據(jù)；e、網(wǎng)絡(luò)中各設(shè)備采用統(tǒng)一的信元長度標(biāo)識方法。
全文摘要
一種異步傳輸模式通信網(wǎng)絡(luò)中連發(fā)信元方法源端設(shè)備將要發(fā)送的數(shù)據(jù)根據(jù)其數(shù)據(jù)量大小拆分封裝成一個或多于一個連發(fā)信元組插入信元流中發(fā)向信元交換轉(zhuǎn)接設(shè)備；在連發(fā)信元組中，首發(fā)信元包括完整的信元頭，而后續(xù)信元共享首發(fā)信元的全部或大部分信元頭信息，其本身沒有或只有簡短的信元頭；信元交換轉(zhuǎn)接設(shè)備根據(jù)收到的連發(fā)信元組中首發(fā)信元的信元頭信息，決定該連發(fā)信元組中所有信元的路由去向；目的端設(shè)備把從信元交換轉(zhuǎn)接設(shè)備接收到的連發(fā)信元組還原重組出源端發(fā)送的數(shù)據(jù)；網(wǎng)絡(luò)中各設(shè)備采用統(tǒng)一的連發(fā)信元組標(biāo)識方法，并且連發(fā)信元組滿足完整性要求。采用本發(fā)明方法及設(shè)備，能降低信元頭在信元結(jié)構(gòu)中所占的比例，提高ATM網(wǎng)絡(luò)的傳輸效率。
文檔編號H04L12/54GK1665216SQ20041001558
公開日2005年9月7日 申請日期2004年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月1日
發(fā)明者賈學(xué)卿 申請人:賈學(xué)卿