專利名稱：低時延低丟失的分組交換的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通信交換裝置，該裝置用于交換包含在數(shù)據(jù)分組中的數(shù)字數(shù)據(jù)，所述的數(shù)據(jù)分組包含分組頭，分組頭中含有表明數(shù)據(jù)分組的第一和第二特性的第一和第二索引，所述的裝置包括一個交叉點交換機，所述的交叉點交換機用于將分組從交換機的眾多輸入線交換到該交換機的一個輸出線上；所述的交叉點交換機還包括一個序列發(fā)生器，用于確定哪個序列中的數(shù)據(jù)分組將被交換到輸出線上；和一個存貯裝置，用于存貯數(shù)據(jù)分組。
背景技術(shù)：
如前面所述的通信交換裝置在美國專利US5390176A中有記載。所述的通信交換設(shè)備確定哪個序列中的輸入數(shù)據(jù)分組將被交換到交換裝置的輸出端。所述的數(shù)據(jù)分組在分組頭中含有表明數(shù)據(jù)分組類型的一個比特。數(shù)據(jù)分組分為兩種類型一種是低丟失數(shù)據(jù)分組，一種是低時延數(shù)據(jù)分組。所述的交換裝置包括一個緩沖器，用來暫存沒有足夠的傳輸能力來傳送的數(shù)據(jù)分組。交換裝置對接收的數(shù)據(jù)分組進行評估。低丟失的數(shù)據(jù)分組的存儲優(yōu)先權(quán)總是大于低時延數(shù)據(jù)分組的存儲優(yōu)先權(quán)。低時延數(shù)據(jù)分組只有在可以獲得足夠的存貯容量時才被存貯。這樣，在交換設(shè)備中，低時延數(shù)據(jù)分組總是比低丟失數(shù)據(jù)分組得到更快地處理，而低丟失數(shù)據(jù)分組總是比低時延數(shù)據(jù)分組丟失的少。
考慮到交換設(shè)備向提高服務(wù)質(zhì)量方向發(fā)展，數(shù)據(jù)分組只分兩個服務(wù)等級是不能滿足需要的。必須考慮到數(shù)據(jù)分組的幾個方面，和每個方面的幾個優(yōu)先等級。
在美國專利US5390176A中所述的交換設(shè)備的缺陷在于它不能確定每方面具有幾個優(yōu)先權(quán)的分組數(shù)據(jù)交換到輸出線路的序列。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供一個如前面所述的交換裝置，所述的交換裝置可以確定每方面具有幾個優(yōu)先權(quán)的分組數(shù)據(jù)交換到輸出線路的序列。
為達到上述的目的，本發(fā)明的特征在于序列發(fā)生器根據(jù)對第一索引和第二索引數(shù)學運算的結(jié)果可操作地確定數(shù)據(jù)分組被交換到輸出線路的序列。
數(shù)據(jù)分組的分組頭包含兩個索引。每個索引表示數(shù)據(jù)分組的一個方面。索引有一個范圍，索引值表明數(shù)據(jù)分組該方面的相對優(yōu)先權(quán)。兩個索引一起標明該數(shù)據(jù)分組所屬的服務(wù)等級。
通過利用數(shù)學運算將數(shù)據(jù)分組的第一和第二索引組合為一個結(jié)果，有可能創(chuàng)建不同的服務(wù)等級組，該結(jié)果指示數(shù)據(jù)分組所屬的組。根據(jù)數(shù)學運算結(jié)果，給數(shù)據(jù)分組的各個方面加一個權(quán)。序列發(fā)生器比較幾個數(shù)據(jù)分組的數(shù)學運算結(jié)果來建立一個數(shù)據(jù)分組間的準確的相對優(yōu)先權(quán)。根據(jù)數(shù)據(jù)分組間的相對優(yōu)先權(quán)，序列發(fā)生器就可以確定那個數(shù)據(jù)分組將被發(fā)送給輸出線的序列。
本發(fā)明的一個實施例的特點在于所述的數(shù)學運算是將第一索引和第二索引相加。
第一和第二索引進行相加，序列發(fā)生器根據(jù)所述的相加結(jié)果來建立數(shù)據(jù)分組間的優(yōu)先權(quán)。如果一索引的值較小表示優(yōu)先權(quán)的值較高，那么兩個值較小的索引相加就會得到一個較小的值，就標明這個數(shù)據(jù)分組有一個較高的優(yōu)先權(quán)。兩個值較大的索引相加就會得到一個較大的值，就標明這個數(shù)據(jù)分組的優(yōu)先權(quán)較低。
本發(fā)明的另一個實施例的特點在于其數(shù)學運算是對第一索引和第二索引進行相乘。
第一和第二索引進行相乘，序列發(fā)生器根據(jù)所述的相乘結(jié)果來建立數(shù)據(jù)分組間的優(yōu)先權(quán)。如果一個索引的較小的數(shù)值表示一個較高的優(yōu)先權(quán)，那么兩個值較小的索引相乘就會得到一個較小的值就標明這個數(shù)據(jù)分組有一個較高的優(yōu)先權(quán)。兩個值較高的索引相乘就會得到一個較高的值，就標明這個數(shù)據(jù)分組的優(yōu)先權(quán)低。
本發(fā)明的另一個實施例的特征在于具有第一個第二索引數(shù)學運算相等結(jié)果的分組序列是以表示該數(shù)據(jù)分組的預定分組特性的索引為基礎(chǔ)的。
在數(shù)據(jù)分組經(jīng)過數(shù)學運算后的結(jié)果是一樣的情況下，序列使用數(shù)據(jù)分組的分組頭中的預定索引來建立數(shù)據(jù)分組的相對優(yōu)先權(quán)。通過數(shù)學運算和把它當成子索引使用，在建立相對優(yōu)先權(quán)時預定義索引被使用兩次。這樣允許序列發(fā)生器對與預定義索引有關(guān)的特殊資源的可用性進行處理。如果得不到充足的資源，序列發(fā)生器就確定哪個數(shù)據(jù)分組可以被處理，哪個數(shù)據(jù)分組能被存到緩沖器中時延或者被丟棄。


本發(fā)明將參照附圖加以詳細說明。
圖1是本發(fā)明所涉及的通信交換設(shè)備。
圖2表明根據(jù)相加的索引建立服務(wù)等級的示意圖。
圖3表明對存儲器進行分配以便存儲分組。
圖4給出了一個用作分組的邏輯隊列的存儲器的一個扇區(qū)。
圖5表明一個含有已分配了傳輸容量的分組的傳輸序列。
圖6表明數(shù)據(jù)分組的結(jié)構(gòu)。
具體實施例方式
圖1中的交換設(shè)備1包含一個與存儲器5相連的交叉點交換機3。從輸入端7和9接收的數(shù)據(jù)分組包含一個分組頭。所述的交叉點交換機3包含一個序列發(fā)生器，所述的序列發(fā)生器從每個數(shù)據(jù)分組頭中提取一個第一和第二索引并對這兩個索引進行數(shù)學運算，所得的結(jié)果表明數(shù)據(jù)分組的優(yōu)先權(quán)。根據(jù)數(shù)學運算的結(jié)果，序列發(fā)生器確定數(shù)據(jù)分組是否需要存儲和如果要存儲，存儲在存儲器5的哪兒。當輸出端11有能力進行傳輸時，序列發(fā)生器3從存儲器5中取出優(yōu)先權(quán)最高的數(shù)據(jù)分組，并經(jīng)過輸出端11將數(shù)據(jù)分組發(fā)送出去。
圖2表示索引相加的情況下建立數(shù)據(jù)組的情況。
第一索引L是表明數(shù)據(jù)分組不能被丟失的重要性的丟失索引。第二個索引D是表明數(shù)據(jù)分組不能被時延的重要性的時延索引。雖然圖2是基于數(shù)學運算是相加的，但是與索引值相應(yīng)范圍組合的其他的數(shù)學運算也是可以的，只要該數(shù)學運算得到的結(jié)果恒定地將數(shù)據(jù)分組分配給具有合適優(yōu)先權(quán)的一組即可。
雖然一個較小的值表示重要性低，在圖2中索引的值低就代表相應(yīng)的方面的重要性高。索引的取值表明數(shù)據(jù)分組相應(yīng)方面的等級。
例如，數(shù)據(jù)分組的分組頭中的取值可以是L＝1和D＝2，這表明該數(shù)據(jù)分組是不可以丟失的，而對其時延性要求就不是那么高。L的值和D的值相加的準確值稱為服務(wù)等級。在分組頭中含有相同的L和D值的數(shù)據(jù)分組是屬于同一個服務(wù)等級的，服務(wù)等級的符號是xL&yD，其中x是L的值，y是D的值。
這樣可以使服務(wù)等級的個數(shù)不受限制。例如，如果x的取值范圍是1到3，y的取值范圍是1到4，那么數(shù)據(jù)分組可以有12個服務(wù)等級。
通過增加x和y，也就是L和D的值，用得到的索引和σ來確定數(shù)據(jù)分組的優(yōu)先權(quán)。索引和σ稱為組。一個3L&1D數(shù)據(jù)分組，2L&2D數(shù)據(jù)分組，1L&3D數(shù)據(jù)分組都屬于有相同優(yōu)先權(quán)的σ＝4的組。每個組都分到一定的傳輸容量。
這個例子中的12個服務(wù)等級有6個組σ＝2到7。
圖3表明存儲分組的存儲器的分區(qū)情況。
存儲器5為每個分組分配一個扇區(qū)，屬于每個組σ的數(shù)據(jù)分組作為邏輯隊列進行運作。本圖表明了σ＝2，4，5，6的組的邏輯隊列。
扇區(qū)可以是確定的也可以是變化的，根據(jù)存儲器5的大小和每個分組要求的存儲空間來增加或者減少邏輯隊列來最優(yōu)化使用存儲器5。在圖3中，索引和σ＝3的組沒有數(shù)據(jù)分組需要進行存儲，因此存儲器5就沒有分配扇區(qū)給這個組。
圖4表明一個用作分組的一個邏輯隊列的存儲器的一個扇區(qū)。
在這個例子中是索引和σ等于4的組的邏輯隊列。數(shù)據(jù)分組存在邏輯隊列中，以便時延低的(D的值低)數(shù)據(jù)分組被優(yōu)先從存儲扇區(qū)中取出。如果有一個較低的時延索引的新的數(shù)據(jù)分組到達，而邏輯隊列中存在一些時延值大于新到的數(shù)據(jù)分組，則將該新到的數(shù)據(jù)分組放在邏輯隊列中已存在的數(shù)據(jù)分組的前面。這就導致根據(jù)D的值對邏輯隊列中數(shù)據(jù)分組進行分類確保一個組中的D值小的數(shù)據(jù)分組能夠被優(yōu)先傳送。在一個組中的有相同的D值的數(shù)據(jù)分組按時間發(fā)生順序排列，以確保每個數(shù)據(jù)分組的時延最低。
當組σ的數(shù)據(jù)分組從存儲器中取出時，序列發(fā)生器將給服務(wù)等級(這個組的)一個最低的D值的優(yōu)先權(quán)。閾值Δσ是對每個服務(wù)等級數(shù)據(jù)分組的數(shù)目進行了比較的基礎(chǔ)上定義的。序列發(fā)生器檢測每個服務(wù)等級中是否包含許多L值低于當前正在讀取的其L值超出閾值Δσ的數(shù)據(jù)分組。如果是這樣，那么序列發(fā)生器，完成對當前數(shù)據(jù)分組進行操作之后，切換到超出閾值Δσ最多的當前分組中的服務(wù)等級進行操作。如果服務(wù)等級沒有超出閾值Δσ，序列發(fā)生器就繼續(xù)從當前的服務(wù)等級中讀取數(shù)據(jù)分組。
當存儲器滿了的時候丟失索引(L值)決定哪個分組進行存儲并作后繼處理哪個分組將被丟棄。當服務(wù)等級2L&2D的數(shù)據(jù)分組需要進行存儲時，服務(wù)等級為3L&4D，3L&3D，3L&2D和3L&1D(按照這個順序)將從存儲器中清除，以便為服務(wù)等級為2L&2D的數(shù)據(jù)分組騰出空間。如果沒有數(shù)據(jù)分組可以進行清除，那么新的數(shù)據(jù)分組就不能被保存而丟失。
本申請通過有效的處理存儲優(yōu)先權(quán)和將數(shù)據(jù)分組放到一個最佳傳輸序列中來實現(xiàn)數(shù)據(jù)分組的低延時低丟失傳輸。
圖5表示每個組都分配了傳輸容量的一個傳輸序列?？梢愿鶕?jù)最小公平排隊算法來分配傳輸容量。對于最小公平排隊每一個組擁有自己的邏輯隊列并且從邏輯隊列中取出數(shù)據(jù)包，一直到該邏輯隊列為空或者一個預先決定的最大的數(shù)據(jù)分組從該邏輯隊列中讀取為止，無論哪一個先來都是如此。預定義的最大值是根據(jù)如RSVP協(xié)議來預定的。最不公平排隊算法阻止了資源不足的發(fā)生，假定總預留容量不高于可用容量，則每一個邏輯隊列至少獲得它自己所預留的那部分。假如組σ＝3中沒有數(shù)據(jù)分組要發(fā)送，沒有容量為這個組預留出。
圖6是數(shù)據(jù)分組的結(jié)構(gòu)圖。
數(shù)據(jù)分組23包含一個分組頭21和一個數(shù)據(jù)段27。分組頭包含一個第一索引25和一個第二索引26。
權(quán)利要求
1.一種通信交換裝置(1)，所述的通信裝置用于交換包含在數(shù)據(jù)分組(23)中的數(shù)字數(shù)據(jù)，所述的數(shù)據(jù)分組包含分組頭(21)，分組頭(21)中含有表示說書的數(shù)據(jù)分組的第一和第二特性的第一索引(25)和第二索引(26)，所述的裝置(1)包括一個交叉點交換機(3)，所述的交叉點交換機用于將分組(23)從交換機的眾多輸入線(5，7)交換到交換裝置(1)的一個輸出線(11)中，所述的交叉點交換機還包括一個序列發(fā)生器，用于確定哪個序列中的數(shù)據(jù)分組將被交換到輸出線(11)上，和一個存貯裝置(5)，用于暫存數(shù)據(jù)分組(23)，其特征在于所述的序列發(fā)生器依據(jù)對第一索引(25)和第二索引(26)進行數(shù)學運算所得的結(jié)果來確定序列中的哪個數(shù)據(jù)分組(23)將被交換到輸出線(11)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通信交換裝置(1)，其特征在于所述的索引(25，26)有多個取值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的通信交換裝置(1)，其特征在于所述的數(shù)學運算是對所述的第一索引(25)和第二索引(26)進行相加。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的通信交換裝置(1)，其特征在于所述的數(shù)學運算是對所述的第一索引(25)和第二索引(26)進行相乘。
5.根據(jù)權(quán)利要求1，2，3或4所述的通信交換裝置(1)，其特征在于數(shù)據(jù)分組(23)的第一分組特性是分組的丟失優(yōu)先權(quán)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1，2，3或4所述的通信交換裝置(1)，其特征在于數(shù)據(jù)分組(23)的第一分組特生是分組的時延優(yōu)先權(quán)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1，2，3，4，5或6所述的通信交換裝置(1)，其特征在于當數(shù)據(jù)分組(23)的數(shù)學運算結(jié)果一樣時，序列根據(jù)預定義的索引(25，26)進行運算。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的通信交換裝置(1)，其特征在于所述的序列發(fā)生器根據(jù)分組的丟失優(yōu)先權(quán)來確定是否對數(shù)據(jù)分組(23)進行暫時存儲。
9.根據(jù)權(quán)利要求5或8所述的通信交換裝置(1)，其特征在于當存儲器(5)中的數(shù)據(jù)分組(23)的數(shù)目超出預定的閾值時，所述的序列發(fā)生器根據(jù)分組的丟失優(yōu)先權(quán)將數(shù)據(jù)分組(23)從存儲器(5)中清除。
10.一種確定包含數(shù)據(jù)分組的序列的方法，所述的數(shù)據(jù)分組(23)從通信交換裝置(1)的輸入線(7，9)交換到輸出線(11)上，其中所述的數(shù)據(jù)分組(23)包含表明數(shù)據(jù)分組(23)的第一特性和第二特性的第一索引(25)和第二索引(26)，所述的通信交換裝置(1)包含一種存儲方法，所述的方法包含如下步驟接收一個數(shù)據(jù)分組(23)對第一索引(25)和第二索引(26)進行數(shù)學運算確定一個序列，所述的序列根據(jù)數(shù)學運算的結(jié)果將數(shù)據(jù)分組(23)交換到輸出線(11)上。
全文摘要
在一個通信交換裝置中,數(shù)據(jù)分組有與數(shù)據(jù)分組的丟失和時延方面有關(guān)的多個級別索引,根據(jù)對數(shù)據(jù)分組的索引的數(shù)學運算的結(jié)果把數(shù)據(jù)分組分到不同的組。包含被交換設(shè)備傳送的數(shù)據(jù)分組的序列是以數(shù)據(jù)包所屬的的組為基礎(chǔ)的。這樣,造成數(shù)據(jù)分組的相對優(yōu)先權(quán)。丟失索引和時延索引確定了存儲優(yōu)先權(quán)和組內(nèi)的相對優(yōu)先權(quán)。這種交換裝置可以獲得低丟失和低時延的傳送數(shù)據(jù)分組。
文檔編號H04Q11/04GK1383654SQ01801784
公開日2002年12月4日 申請日期2001年6月19日 優(yōu)先權(quán)日2000年6月26日
發(fā)明者F·C·索特 申請人:皇家菲利浦電子有限公司