專利名稱：用于atm交換機的vc合并的制作方法
本申請涉及以下文獻(此處包含的所有文獻都供參考用)美國專利申請第08/_，_(代理人文檔號1410-322)，題為“ABR服務(wù)器”，1997年7月11日提交；美國專利申請第08/_，_(代理人文檔1410-323)，題為“處理ATM多址傳播信元”，1997年7月11日提交；美國專利申請第08/_，_(代理人文檔號1410-324)，題為“用于ATM業(yè)務(wù)的一種數(shù)據(jù)成形器”，1997年7月11日提交；美國專利申請第08/_，_(代理人文檔1410-326)，題為“VP/VC查值功能”，1997年7月11日提交。
背景1.發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及電信，特別是異步傳送方式下工作的電信網(wǎng)交換節(jié)點中的信元處理。
2.相關(guān)技術(shù)和其他考慮對于諸如多媒體應(yīng)用、點播電視、可視電話和電視會議等高帶寬業(yè)務(wù)日益增長的需求促進了寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)(B-ISDN)的發(fā)展。B-ISDN以被稱為異步傳送方式(ATM)的技術(shù)為基礎(chǔ)，極大地拓展了通信能力。
ATM是一種面向分組、使用異步時分復(fù)用技術(shù)的傳送方式。分組被稱為信元，具有固定長度。一個ATM信元包括53個字節(jié)，其中的5個字節(jié)構(gòu)成信頭，另外48個字節(jié)組成一個“凈荷”或信元的信息部分。ATM信元的頭包括兩個參數(shù)，用于識別ATM網(wǎng)中傳送信元的連接，具體就是VPI(虛通道標志)和VCI(虛通路標志)。通常，虛通路是在網(wǎng)絡(luò)兩個交換節(jié)點之間定義的主通道；虛通路是各主通道上的一條特定連接。
在端接點上，ATM網(wǎng)與終端設(shè)備(例如ATM網(wǎng)絡(luò)用戶)連接。在ATM網(wǎng)絡(luò)端接點之間是一組通過物理傳輸通道或鏈路連接端口的交換節(jié)點。在從始發(fā)終端設(shè)備到目的終端設(shè)備的傳遞中，構(gòu)成一條消息的ATM信元可能要通過幾個交換節(jié)點。
一個交換節(jié)點帶有一組端口，每個端口通過一條鏈接電路和一條鏈路與另一節(jié)點相連。鏈接電路根據(jù)鏈路所使用的特定協(xié)議對信元進行打包。輸入一個交換節(jié)點的信元可能在第一端口處進入交換節(jié)點，并從通過鏈接電路與另一節(jié)點連接的第二端口輸出。每條鏈路可以為一組連接傳送信元，每條連接都是在一個主叫用戶或主叫方和被叫用戶或被叫方之間的一條傳輸通道。
每個交換節(jié)點通常有幾個功能模塊，其中主要的一個模塊是交換核心。交換核心實際上類似于交換端口之間的交叉連接。交換核心的內(nèi)部通道受到有選擇的控制，使得特定的交換機端口被連接在一起，以允許一條消息最終從交換機的輸入端到達交換機的輸出端，并最終從始發(fā)終端設(shè)備到達目的終端設(shè)備。


圖1表示一種現(xiàn)有技術(shù)的ATM交換設(shè)備10，它具有一個交換核心12、一組輸入端口14(1)-14(3)和一個示范性輸出端16。圖1用虛線表示了在三條信道上輸入交換機10的信元，具體為到端口14(1)的第一信道VC-1、到端口14(2)的第二信道VC-2和到端口14(3)的第三信道VC-3。同一信道上的所有信元具有相同的VC或VCI，例如所有在第一信道上的信元都具有表示為VC-1的第一VC。
在圖1的說明中，在從VC-1到VC-3的所有信道上的輸入信元正好都要通過交換核心12交換到同一輸出端口16，以最終輸出到信道VC-4。在輸出端口16上，所有信元都被分配了一個新的VPI/VCI碼。幾條輸入VC信道交換到同一條輸出VC信道上被稱為“VC合并”。VC合并的目的是把要送給同一目的地的分組收集到單條虛通路上，而不是使用源和目的地之間的獨立VC。這能減小ATM網(wǎng)所需的虛通路數(shù)目。
如果根據(jù)所有信元到達交換核心12的順序發(fā)送它們，就無法在信道VC-4的終點分離它們。為此，VC合并用于傳送AAL-5分組的信道時，只能通過在輸出端口處存儲完整的分組，并逐個分組地發(fā)送它們，即在分組這一級進行復(fù)用。
因此，我們所需要的以及本發(fā)明的目的是一種能有效地進行VC合并操作的方法和裝置。
發(fā)明概要異步傳送方式(ATM)交換設(shè)備有一個與多個輸入VC信道相連的交換核心和一個與之連接以接收來自交換核心的信元的輸出端口。輸出端口有多個預(yù)合并VC隊列和多個合并VC隊列。從交換核心接收的信元根據(jù)其輸入VC信道而被存儲在其中的一條預(yù)合并VC隊列中。合并控制器確定其中的一條預(yù)合并VC隊列何時具有一個完整的信元分組，并把該信元分組送入其中的一條合適的合并VC隊列中去。
在一個實施例中，多個預(yù)合并VC隊列和合并VC隊列都作為獨立的鏈接表而被存儲在公共存儲區(qū)中。合并控制器通過把存儲分組的預(yù)合并鏈接表鏈接到構(gòu)成合并VC隊列的鏈接表中，從而實現(xiàn)把完整的信元分組送入合適的一條合并VC隊列中。
附圖簡述從以下根據(jù)附圖對優(yōu)選實施例所作的更具體描述中，顯然可以看到發(fā)明的上述和其他目的、特點以及優(yōu)點，附圖中的參考符號代表各種描述角度下的同一部分。附圖不一定成比例，而是著重于說明發(fā)明的原理。
圖1是一臺原有技術(shù)ATM交換設(shè)備的示意圖。
圖2符合本發(fā)明一個實施例的ATM交換設(shè)備示意圖。
圖3是描述圖3A和圖3B關(guān)系的示意圖。
圖3A和圖3B是描述在圖2 ATM交換設(shè)備的輸出端口中根據(jù)一個預(yù)合并隊列所作操作的流程圖。
圖4A-圖4F是圖2 ATM交換設(shè)備的輸出端口示意圖，描述了一條合并后隊列和預(yù)合并隊列根據(jù)一種示范方案的信元分布。
圖5A-圖5F是圖2 ATM交換設(shè)備的輸出端口存儲區(qū)示意圖，描述了與對應(yīng)圖4A-圖4F所述示范方案相符的信元分布。
附圖的詳細描述在以下描述中，提出了一些用于說明而不是限制的特定細節(jié)，例如特定結(jié)構(gòu)、接口、技術(shù)等等，以提供對本發(fā)明的全面闡述。不過，本領(lǐng)域中的技術(shù)人員顯然能夠看出本發(fā)明可以應(yīng)用在脫離這些特定細節(jié)的其他實施例中。另外，這里省略了對眾所熟知的設(shè)備、電路和方法的詳細描述，以免由于不必要的細節(jié)干擾了對本發(fā)明的描述。
圖2是符合本發(fā)明一個實施例的ATM交換設(shè)備示意圖，該設(shè)備也被簡稱為ATM交換機。ATM交換機有一個與多個輸入端口114(1)-114(3)和輸出端口116相連的交換核心112。為了簡化說明，圖中只畫出了三個輸入端口114和一個輸出端口116，不過應(yīng)當懂得實際會有輸入端口和輸出端口。
采用與圖1類似的方式，圖2用虛線表示在三條信道上輸入交換機100的信元，具體是到端口114(1)的第一信道VC-1、到端口114(2)的第二信道VC-2和到端口114(3)的第三信道VC-3。同一信道上的所有信元具有相同的VC或VCI，例如所有在第一信道上的信元都具有表示為VC-1的第一VC。
交換核心112向許多輸出端口傳送信元，其中輸出端口116作為一個實例給出。輸出端口116通過一個沒有標明的鏈路接口電路與輸出鏈路120連接。在圖2所示的特定實施例中，輸出端口116包括一個存儲器130和一個合并控制器132。
存儲器130可以是任意合適的存儲裝置，例如隨機存取存儲器(RAM)。在圖2的例子中，合并控制器132是一個微處理器。
輸出端口116的存儲器130包括多個合并VC隊列和多個預(yù)合并VC隊列。為了簡化起見，圖中只畫出了一個合并VC隊列140和三個預(yù)合并VC隊列144(1)到144(3)。每個預(yù)合并VC隊列對應(yīng)一條與之配對的輸入VC信道。當輸出端口116收到來自交換核心112的一個信元時，合并控制器132根據(jù)信元的輸入VC把它傳送給預(yù)合并隊列144(1)到144(3)中的一個。例如，在信道VC-1上接收的信元被合并控制器132送到預(yù)合并隊列144(1)中；在信道VC-2上接收的信元被合并控制器132送到預(yù)合并隊列144(2)中；依此類推。
合并控制器132知道從交換核心112送至輸出端口116的信元的輸入VC信道。每個信元帶有一個信道標志，例如預(yù)先為實際ATM信元附加的16位比特。在這方面，輸入端口要為每個信元預(yù)先考慮路由選擇信息(例如信元應(yīng)當在交換核心中被交換到哪一輸出端口)和輸出端口用于識別信元的信道標志。信道標志從輸入信元的VPI和VCI區(qū)域獲取。
信元在各自對應(yīng)的預(yù)合并隊列144中被收集，直到合并控制器132確定在預(yù)合并隊列144中已組裝好整個分組。當一個完整的分組在一個預(yù)合并隊列144中組裝好時，該分組就被移入合并VC隊列140。
正如后面根據(jù)圖5A-5F所作的描述，合并后隊列140是存儲區(qū)130中的一個鏈接表，每個預(yù)合并VC隊列也都是存儲區(qū)130中獨立的鏈接表。通過把一條被選的預(yù)合并VC隊列144的鏈接表鏈接到構(gòu)成VC隊列140的鏈接表中，合并控制器132就把被選的預(yù)合并VC隊列144中的完整信元分組送入了合并VC隊列140。
每個預(yù)合并VC隊列144和VC隊列140都有一個與之對應(yīng)的控制字集合。如圖2所示，這些控制字也存儲在存儲區(qū)130中。例如，合并VC隊列140帶有控制字集合150，預(yù)合并VC隊列144(1)-144(3)帶有對應(yīng)的控制字集合154(1)-154(3)。表1解釋了用于每個預(yù)合并VC隊列144的集合154中包含的控制字。表2解釋了用于每個合并VC隊列140的集合150中包含的控制字。
表1用于預(yù)合并VC隊列的控制字
表2用于合并VC隊列的控制字
預(yù)合并VC隊列144和合并VC隊列140中的每個信元都有一個與之對應(yīng)的指針“NEXT(下一個)”。指針“NEXT”是指向?qū)?yīng)隊列中跟隨該信元的下一信元地址。
就上述方面而言，圖5A-圖5F表示了根據(jù)本發(fā)明操作的示范方案的存儲器130的一個部分在不同時間上的內(nèi)容。在圖5A-圖5F的每一個中，存儲器130被分段表示成信元存儲位置，例如第一信元存儲位置L0、第二信元存儲位置L1等等。在每個存儲位置的右下角給出了它所帶的對應(yīng)“NEXT”指針。圖5A中使用參考字母N表示存儲在位置L2處的信元C1的“NEXT”指針。信元C1的“NEXT”指針表明信元C1在鏈接表中后接位置L4上的信元，即信元C2。
圖3A和圖3B描述了由輸出端口116根據(jù)本發(fā)明執(zhí)行的基本步驟。步驟3-1表示輸出端口116從交換核心112獲得一個信元。當一個信元從交換核心112獲得時，該信元還包括一個關(guān)于其輸入信道號碼(例如是否是VC-1或VC-2等)以及該信元是否是分組的最后一個信元的指示。在步驟3-2，合并控制器132根據(jù)輸入信道號碼選擇一個合適的預(yù)合并VC隊列144。
根據(jù)步驟3-2所選的一個合適的預(yù)合并VC隊列144，在步驟3-3確定存儲區(qū)130中可以寫入該信元的一個空閑位置。存儲區(qū)130由所有隊列共用，所有未使用的空閑位置被鏈接到一個空閑隊列中。當一個信元到達時，它被放在這個空閑隊列的第一緩沖區(qū)內(nèi)，然后鏈接到正確的預(yù)合并VC隊列中(并從空閑隊列中脫離)。
在步驟3-4中，剛被寫入存儲區(qū)130中空閑位置的信元被鏈接到所選預(yù)合并隊列144中。在步驟3-5，剛寫入信元的位置由Tail_in指針指示。
在步驟3-6，合并控制器132確定所選預(yù)合并VC隊列144以前是否為空(即對于剛寫入信元的寫入為空)。這通過讀取Count_in值進行。如果步驟3-6的判決為肯定，合并控制器132就在步驟3-7把所選的預(yù)合并VC隊列144的Head_in指針(見圖2中的控制字集合154)設(shè)置為剛寫入信元的地址(例如位置)。因此，步驟3-7實際是把所選的預(yù)合并VC隊列的開頭設(shè)在由剛寫入信元占據(jù)的位置。
當所選的預(yù)合并VC隊列144以前為非空時(由計數(shù)值＝0來指示)，合并控制器132在步驟3-8確定剛寫入信元是否是分組中的最后一個信元。每個分組最后一個信元的PTI-區(qū)域被編碼為001或011。PTI區(qū)域是ATM信頭第四個8比特字節(jié)中的比特2-4(比特位1-8中，比特8最先傳送)。
如果剛寫入信元沒有完成一個分組，在合并控制器132等待在步驟3-1接收另一信元之前執(zhí)行步驟3-9和3-10。在步驟3-9，合并控制器132把所選預(yù)合并VC隊列144的Tail_in指針設(shè)為剛寫入信元的位置。在步驟3-10，所選預(yù)合并VC隊列144的信元計數(shù)值Count_in加一，以計入剛寫入信元。
當合并控制器132確定在所選預(yù)合并VC隊列144中已組裝完一個分組時，執(zhí)行圖3B的步驟。在步驟3-11，合并控制器132使用Out-VC指針值為所選的預(yù)合并VC隊列144確定新的分組應(yīng)該被鏈接到哪一個合并VC隊列中。在這方面，雖然圖中只表示了一個合并VC隊列140，但實際上會有許多這樣的合并VC隊列。一條特定預(yù)合并VC隊列的Out-VC指針值決定了分組將被送往哪一個合并VC隊列。
在步驟3-12，合并控制器132確定合并VC隊列140的長度是否為零。這一確定通過檢查集合150(見圖2)中的控制字長度值來完成。如果步驟3-12的判決為肯定，合并控制器132在步驟3-13令合并VC隊列140的Head_out指針等于所選的預(yù)合并VC隊列144的Head_in指針。
假定合并VC隊列140為非空，合并控制器132在步驟3-14令合并VC隊列140中當前最后一個信元的“NEXT”指針等于預(yù)合并VC隊列144的Head_in指針值。當前最后一個信元通過讀取Tail_out指針的值來查找。步驟3-14通過使合并VC隊列140中原來最后一個信元的“NEXT”指針指向所選的預(yù)合并VC隊列144中整個分組的第一個信元，實際上把預(yù)合并VC隊列中的完整分組鏈接到了合并VC隊列中。
一旦完成步驟3-14或步驟3-13，合并控制器132就在步驟3-15把合并VC隊列140的Tail_out指針設(shè)置為所選的預(yù)合并VC隊列144中剛寫入信元的位置。步驟3-15實際上表明合并VC隊列140的結(jié)尾目前在所選預(yù)合并VC隊列144的結(jié)尾處。
在步驟3-16，合并控制器132在合并VC隊列140的長度計數(shù)值(長度)上加入所選的預(yù)合并VC隊列144的信元計數(shù)值(Count_in)，從而更新合并VC隊列140的長度計數(shù)值(長度)。然后，合并控制器在步驟3-17對所選的預(yù)合并VC隊列144的信元計數(shù)值(Count_In)清零，這是因為從所選的預(yù)合并VC隊列144中讀出整個分組就能騰空了所選預(yù)合并VC隊列144。既然整個分組已合并到合并VC隊列140中，合并控制器就在步驟3-18等待來自交換核心112的又一個信元。
視情況而定，合并控制器對從交換核心112獲取的每個信元執(zhí)行圖3A和/或圖3B的步驟。正如前面所述，哪一個預(yù)合并VC隊列144是對任意特定信元執(zhí)行圖3A和/或圖3B的步驟的“所選的”預(yù)合并VC隊列144將取決于該信元的輸入VC信道。
圖4A-圖4F描述了本發(fā)明ATM交換機110根據(jù)如上所述的圖3A和圖3B步驟進行操作的一種示范方案。表示輸出端口116各部分的圖4A-圖4F分別與表示輸出端口116的存儲器130部分的圖5A-圖5F相對應(yīng)。首先，如圖4A和圖5A所示，合并VC隊列140中存儲有信元C1和C2，預(yù)合并VC隊列144(2)與預(yù)合并VC隊列144(3)中分別存儲有信元C3和C4。正如前面提到的，信元C1的“NEXT”指針N指向信元C2的位置，即位置L4，通過該指針鏈接信元C1和C2，構(gòu)成了合并VC隊列140。
圖4B和圖5B表示根據(jù)其輸入VC，來自交換核心112的信元C5被存儲在預(yù)合并VC隊列144(1)中。存儲區(qū)130中的空閑表指針正好指向位置L0，因此信元C5就存儲在存儲區(qū)130的位置L0中。
圖4C和圖5C表示在預(yù)合并VC隊列144(1)中接收和存儲下一信元C6。信元C6存儲在存儲區(qū)130的下一空閑位置中，即位置L1。這樣信元C6被鏈接到預(yù)合并VC隊列144(1)中，根據(jù)圖3A的步驟3-5，信元C5的“NEXT”指針被裝入信元C6的位置，即位置L1。
圖4D和圖5D表示在預(yù)合并VC隊列144(2)中接收和存儲下一信元C7。信元C7存儲在存儲區(qū)130的下一空閑位置中，即位置L3，該空閑位置根據(jù)空閑表來決定。由于信元C7的輸入VC對應(yīng)VC信道VC-2，它存儲在預(yù)合并VC隊列144(2)中。因此可以看出自交換核心112接收的信元不一定都連續(xù)存儲在同一預(yù)合并VC隊列144中。這樣信元C7被鏈接到預(yù)合并VC隊列144(2)中，信元C3的“NEXT”指針裝入信元C7的位置，即位置L3。
圖4E和圖5E表示在預(yù)合并VC隊列144(1)中接收和存儲下一信元C8。信元C8存儲在存儲區(qū)130的下一空閑位置中，即位置L5。這樣信元C8被鏈接到預(yù)合并VC隊列144(1)中，信元C6的“NEXT”指針裝入信元C8的位置，即位置L5。
圖4E中還表示出合并控制器132確定在預(yù)合并VC隊列144(1)中已組裝完由信元C5、C6和C8構(gòu)成的整個分組P。因此，如圖4F和圖5F所述，合并控制器132把預(yù)合并VC隊列144(1)鏈接到合并VC隊列140中。
預(yù)合并VC隊列144(1)到合并VC隊列140的鏈接在圖4F中通過在合并VC隊列140中包含信元C5、C6和C8來表示，并且在圖5F中通過把隊列144(1)中的第一個信元位置(即位置L0)裝入隊列140中原來的最后一個信元(即信元C2)的“NEXT”指針來表示。
在一條正確的合并VC隊列(例如本例的VC合并隊列140)中存儲這些信元之后，一個調(diào)度器或選擇器可以一次(例如，以循環(huán)的方式)從每條合并VC隊列中取出一個信元，并把這些信元發(fā)送到一條輸出鏈路上。當執(zhí)行這種操作時，一個新的VPI/VCI值被分配給信元，來自一條特定合并VC隊列的所有信元被分配同一個值?；蛘撸碌腣PI/VCI值可由輸入端口提供，在信元到達輸出端口時已被插入。當發(fā)出信元時，存儲區(qū)130中的對應(yīng)位置返回空閑隊列，即，使得空閑隊列中原來最后一個信元的NEXT指針指向它。
根據(jù)本發(fā)明，來自交換核心112的信元根據(jù)其內(nèi)部輸入信道號碼(VC)而被放到一條合適的預(yù)合并VC隊列144中。如信頭中的一個指定比特所示，當預(yù)合并VC隊列144收到一個分組的最后一個信元時，合并控制器132就把整個分組移入合并VC隊列140，以便從輸出端口116輸出。每條輸出信道對應(yīng)一個合并VC隊列140，這樣對于任何輸出信道來說，信元按照它們在該信道的合并VC隊列140中存儲的順序發(fā)送，即每次發(fā)送一個完整分組。
盡管已參考這里的優(yōu)選實施例具體表示和描述了發(fā)明，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當理解，可以在不脫離發(fā)明思想和范圍的前提下進行各種形式和細節(jié)上的改動。
權(quán)利要求
1.一種異步傳送方式(ATM)交換設(shè)備，包括與一組輸入VC信道連接的交換核心；一個輸出端口，被連接成可以接收來自交換核心的信元，該輸出端口包括用于根據(jù)其輸入VC信道來存儲從交換核心接收的信元的多個預(yù)合并VC隊列；一個合并VC隊列；合并控制器，它確定一個預(yù)合并VC隊列中何時具有信元分組，并把該信元分組送入合并VC隊列。
2.權(quán)利要求1的設(shè)備，其中多個預(yù)合并VC隊列和合并VC隊列存儲在一個存儲區(qū)中，合并VC隊列包括存儲區(qū)中的一個合并鏈接表，并且一個所選預(yù)合并VC隊列包括存儲區(qū)中的一個所選預(yù)合并鏈接表，合并控制器通過鏈接存儲區(qū)中的所選預(yù)合并鏈接表到合并鏈接表中，從而把信元分組送入合并VC隊列。
3.操作一種異步傳送方式(ATM)交換設(shè)備的方法，該方法包括從多個輸入VC信道向交換核心傳送輸入信元；在一個被連接成可接收來自交換核心的信元的輸出端口上根據(jù)其輸入VC信道，把輸入信元存儲到多個預(yù)合并VC隊列中；確定一個預(yù)合并VC隊列中何時具有信元分組，并根據(jù)該判決，把該信元分組送入合并VC隊列。
4.權(quán)利要求3的方法，還包括在一個存儲區(qū)中建立這組預(yù)合并VC隊列和合并VC隊列；作為存儲區(qū)中的一個合并鏈接表構(gòu)成合并VC隊列；作為存儲區(qū)中的一個所選預(yù)合并鏈接表構(gòu)成一個所選預(yù)合并VC隊列；通過將存儲區(qū)中的所選預(yù)合并鏈接表鏈接到合并鏈接表中，從而把信元分組送入合并VC隊列。
全文摘要
一種異步傳送方式(ATM)交換設(shè)備(110)具有一個與一組輸入VC信道連接的交換核心(112)和一個接收交換核心輸出信元的輸出端口(116)。輸出端口有一組預(yù)合并VC隊列和一組合并VC隊列。從交換核心接收的信元根據(jù)其輸入VC信道存儲在一條預(yù)合并VC隊列中。合并控制器(132)確定一條預(yù)合并VC隊列何時具有一個完整的信元分組,并把該信元分組送入對應(yīng)的一條合并VC隊列中去。
文檔編號H04L12/56GK1270727SQ98809078
公開日2000年10月18日 申請日期1998年6月25日 優(yōu)先權(quán)日1997年7月11日
發(fā)明者G·維克倫德 申請人:艾利森電話股份有限公司