專利名稱：分組交換機的信息流控制系統(tǒng)和方法
本申請是申請?zhí)枮?3120145.4、申請日為931210、發(fā)明名稱為“分組交換機的信息流控制系統(tǒng)”的申請的分案申請。
本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)通信和電話業(yè)務(wù)的分組交換機，尤其涉及對經(jīng)這些交換機轉(zhuǎn)接的信息流的控制。
在現(xiàn)代電信系統(tǒng)中，信息按稱為“信息分組”或“信息元”的數(shù)據(jù)單元分組，每個這樣的單元包括含有該信息元要遞送的地址的數(shù)據(jù)區(qū)和另一規(guī)定要傳送到該地址的信息的數(shù)據(jù)區(qū)。一個信息元也可包含含有始發(fā)該信息元的源地址的數(shù)據(jù)區(qū)。這種信息元一般借助分組交換機經(jīng)通信系統(tǒng)從一信息源傳送到一目的地。這種分組交換機按包含在這些信息元中的地址，經(jīng)數(shù)據(jù)網(wǎng)轉(zhuǎn)接這些信息元。這樣的分組交換機接收一條或多條入向鏈路上的信息元流，讀出這些信息元中的地址，然后在一條或多條出向鏈路上將這些信息元接出交換機，送往預(yù)期的目的地。在實施稱為異步傳輸方式(ATM)的電信標(biāo)準(zhǔn)中使用的連續(xù)信息元流，按國際電報電話咨詢委員會(CCITT)的規(guī)定，圖示在

圖1中。每個信息元1的目的地用一稱為標(biāo)號2的標(biāo)識符地址確定，該標(biāo)號隨信息元一起發(fā)送并成為每個信息元的一部分。有效負(fù)荷3包含傳送的用戶數(shù)據(jù)。
將分組交換機做得使要發(fā)往一個目的地的若干信息元可沿多條不同鏈路同時到達該交換機。如在圖2中，那里圖示了這種情況，其中兩個不同信息元在同一時刻經(jīng)兩條分開的入向鏈路11和12到達分組交換機10，且兩者都屬于一條出向鏈路13。由于每條鏈路的傳輸容量受到限制，所以出向鏈路13在任意給定時刻僅能處理一個信息元。其他信息元必須暫存在緩存器中，直到能由交換機10在出向鏈路13上發(fā)送為止。如果引向鏈路13的多個信息元在較長的時間內(nèi)以超過出向鏈路13容量的數(shù)據(jù)速率到達入向鏈路11和12，就更需要對鏈路13的信息元進行緩存。如果分組交換機10沒有足夠的空間去緩存這些信息元，那么某些信息元在業(yè)務(wù)負(fù)荷大的期間會丟失。于是，分組交換機10處理一條鏈路業(yè)務(wù)量極高的狀態(tài)的能力取決于該交換機自身的緩存容量。
已經(jīng)提出有眾多的分組交換方法，均因上述原因而不能令人滿意。例如，Wu等人的美國專利NO.5,165,021揭示了一種將信息分組傳輸給多口之一的裝置。然而，按照該專利描述的裝置，當(dāng)發(fā)送隊列排滿時數(shù)據(jù)分組常會丟失。因此，這種通信系統(tǒng)會丟失數(shù)據(jù)。同樣，Killat等人的美國專利NO.5,128,927揭示了一種開關(guān)網(wǎng)絡(luò)的控制系統(tǒng)。當(dāng)要發(fā)送到同一目的地的多個數(shù)據(jù)塊幾乎同時到達某個交換點時，某些數(shù)據(jù)必須存入緩存器。除非緩存器有相當(dāng)大的容量，否則數(shù)據(jù)塊會因緩存器沒有足夠存儲空間滿足需求而丟失。雖然增大緩存器容量能避免數(shù)據(jù)丟失，但這樣做實質(zhì)上增加了開關(guān)網(wǎng)絡(luò)的費用。
有兩種實現(xiàn)分組交換機緩存的傳統(tǒng)方法。一種方法是使用交換機輸入緩存器，而另一方法是使用輸出緩存器。在采用輸入緩存器的情況下，信息元被緩存在入向鏈路上。然后，將這些信息元從該緩存器取出，并經(jīng)交叉點矩陣的中介，接到適當(dāng)?shù)某鱿蜴溌贰＠?，圖3中所示，多條入向鏈路14-16分別連到輸入緩存器17-19，這些緩存器的輸出端又都連到交換矩陣21。信息元按照先進先出的原則以不大于入向鏈路14-16的容量的速率對每一個輸入緩存器17-19寫入或讀出。這使得輸入緩存器甚至在分組交換機各鏈路容量較大的情況下也能以比較簡單的方式做成。其結(jié)果是，在信息元緩存所需空間方面，能方便地構(gòu)成容量很大的輸入緩存器，且該緩存器的規(guī)模能適應(yīng)于各緩存器所接具體鏈路的業(yè)務(wù)性能。
當(dāng)從輸入緩存器17-19中提取信息元時，三個緩存器17-19的每一個中的隊列最前面的所有信息元有可能有同一目的地。在這種情況下，必須逐一處理這些緩存器。當(dāng)一個輸入緩存器等待處理時，該緩存器中的所有數(shù)據(jù)將處于等待狀態(tài)，其中包括排在隊列后面發(fā)往當(dāng)時無負(fù)載的目的出向鏈路時的信息元。這個“排頭居先”(HOL)的問題使得不可能充分利用設(shè)有輸入緩沖器的分組交換機的容量。避免這種分組交換機結(jié)構(gòu)中的HOL問題的一個方法是該交換機配備輸出緩存器。這種類型的交換機在每條出向鏈路上具有一個輸出緩存器，且來自所有入向鏈路的信息元能夠?qū)懭胗擅總€信息元中的地址所確定的出向鏈路的緩存器中。例如，圖4中示出多個輸出緩存器22-24，其中每個分別連到一出向鏈路25-27；而且還示出經(jīng)入向鏈路31-33將接收的信息元發(fā)到每個緩存器的情況。
然而，使用輸出緩存器的結(jié)構(gòu)中的主要問題在于，每個輸出緩存器必須要有存儲幾乎同時從多條入向鏈路來到的信息元的容量和頻帶寬度。在最壞情況下，該輸出緩存器必須能存儲從交換機上的每條輸入鏈路同時到達的數(shù)據(jù)。這使得做成輸出緩存器變得極端困難和昂貴。從圖4能看到要到同一出向鏈路(如出向鏈路25)信息元可能在所有三條入向鏈路31-33上幾乎同時到達輸出緩存器22。因此，每個輸出緩存器必須具有足夠的頻帶寬度，以便將來自所有入向鏈路的數(shù)據(jù)用不會丟失信息元的速度寫入該輸出緩存器中。由于ATM交換機要工作在每秒150兆比特和數(shù)據(jù)速率上，所以要做成足夠頻帶寬度和存儲容量的輸出緩存器是相當(dāng)困難和昂貴的。
雖然已提出某些解決這些問題的方案，例如，使用中間輸出緩存器或共用一個可分裂成若干個輸出端的輸出緩存器，但這些方案都不適用。要求多輸入分組交換機中的輸出緩存器頻帶寬度大以免高傳送速率時丟失數(shù)據(jù)，這使得構(gòu)成具有適當(dāng)容量的輸出緩存器非常困難。這類輸出緩存問題在分組交換機應(yīng)用于實現(xiàn)異步傳輸方式(ATM)數(shù)據(jù)傳送和以超過每秒150兆比特的數(shù)據(jù)速率工作的系統(tǒng)的情況下尤其尖銳。
ATM系統(tǒng)中的分組交換機可以做成單獨的裝置，該裝置包含輸入緩存器，執(zhí)行實際交換操作的交換機構(gòu)和輸出緩存器。另外，ATM交換機可以做成稱為交換端口和交換核心的兩個部分。交換端口又可有兩端；輸入端和輸出端。交換端口的輸入端與相關(guān)的入向通信網(wǎng)接口，終接入向ATM鏈路，并執(zhí)行輸入緩存功能。該交換端口連到接著執(zhí)行交換操作的交換核心。然后信息元被送到它們發(fā)往的交換端口輸出端，在那里執(zhí)行輸出緩存功能。
以緩存器容量和頻帶寬度都要大這兩個問題同時解決的經(jīng)濟且有效的方式使用分組交換機輸入緩存和輸出緩存，這種交換結(jié)構(gòu)的采用會有顯著的優(yōu)點。
本發(fā)明將輸入緩存器和輸出緩存器兩者都組合到分組交換機中。此交換機帶有輸出緩存器，以傳統(tǒng)方式構(gòu)成，但另設(shè)防止輸出緩存器超過容量的入口裝置。又通過同時備有入向鏈路的輸入緩存器和目的輸出緩存器超容量時將信息元留于輸入緩存器的調(diào)節(jié)裝置，避免信息元丟失。
本發(fā)明的一個方面在于，將檢測高緩存量的裝置連接到每個輸出緩存器，并將這些輸出緩存器的飽滿程度不斷發(fā)送到一個包含輸入緩存器和調(diào)節(jié)裝置的入口裝置。當(dāng)任何輸出緩存器的飽滿程度超過一預(yù)定值時，停止該輸出緩存器的業(yè)務(wù)，并將這些業(yè)務(wù)存儲在輸入緩存器中，以免輸出緩存器超容量。當(dāng)調(diào)節(jié)裝置被激勵時，則發(fā)往高緩存量輸出緩存器的信息元被存儲在有關(guān)鏈路輸入緩存器中，直到該輸出緩存器的緩存量減少時為止。然后，信息元從輸入緩存器傳送到輸出緩存器。由此控制輸入緩存器和輸出緩存器之間的信息流，而且輸出緩存器的構(gòu)成可以不需要同時從每條輸入鏈路接收和存儲信息元的容量和頻帶寬度。
本發(fā)明的另一方面提供一種控制通過分組交換機的信息元的方法。該方法的步驟包括將至少一入口裝置連接到分組交換機的輸入端。該入口裝置包括至少一個輸入緩存器和阻止信息元流通過該輸入緩存器的調(diào)節(jié)裝置。該方法還包括將至少一個輸出緩存器連接到所述分組交換機的輸出端，監(jiān)測該輸出緩存器的飽滿程度，將所述輸出緩存器的飽滿程度傳送到所述入口裝置，當(dāng)輸出緩存器飽滿程度超過一預(yù)定值時則阻止信息元流通過輸入緩存器。
下面參照附圖并結(jié)合所附說明將使本領(lǐng)域中的技術(shù)人員能更好地理解本發(fā)明，并使其眾多的目的和優(yōu)點變得更清楚。其中圖1(已有技術(shù))表明-ATM鏈路的ATM信息元流；圖2(已有技術(shù))表示包括一對輸入鏈路和一條輸出鏈路的分組交換機；圖3(已有技術(shù))表示設(shè)有輸入緩存器的分組交換機的方框圖；圖4(已有技術(shù))表示用于分組交換機的輸出緩存器的方框圖；圖5表示包含輸入和輸出緩存器及控制數(shù)據(jù)流的反饋機構(gòu)的本發(fā)明分組交換機結(jié)構(gòu)方框圖；圖6表示ATM系統(tǒng)所用具有發(fā)送數(shù)據(jù)給單個輸出交換端口的多個輸入交換端口的分組交換機；圖7表示交換核心和具有輸入緩存器和調(diào)節(jié)裝置的交換端口之間緩存狀態(tài)信息流的方框圖；圖8表示本發(fā)明系統(tǒng)另一實施例中交換核心、交換端口和具有輸入緩存器和調(diào)節(jié)裝置的入口裝置之間緩存狀態(tài)信息流的方框圖；圖9表示從按本發(fā)明原理實施的ATM交換機中一對交換核心板所收冗余緩存器飽滿程度信息的終接方法的方框圖；圖10表示按本發(fā)明系統(tǒng)構(gòu)成的冗余緩存器飽滿程度信息終端電路方框圖；圖11表示實施本發(fā)明的交換機中完成冗余終接功能的軟件程序流程圖；圖12是按照本發(fā)明系統(tǒng)在采用交換入口碼的ATM交換機中進行信息流受控接續(xù)的方框圖；圖13表示完成單個輸入緩存器調(diào)節(jié)功能的軟件程序流程圖；圖13a表示分組交換機一可選實施例的方框圖，該實施例用來當(dāng)連接一個其大多數(shù)消息發(fā)往3個不同地址的信息源時，處理輸入緩存器中的字符串頭問題(head-of-line)；和圖14表示完成幾個并聯(lián)輸入緩存器的調(diào)節(jié)流功能的軟件程序流程圖。
在本發(fā)明的ATM交換機中可發(fā)現(xiàn)一種在交換機和所接應(yīng)用裝置之間的信息流控制形式。在業(yè)務(wù)量突然增加(猝發(fā))的情況下，這種信息流控制使系統(tǒng)中能較有效地處理交換接續(xù)。信息流控制運行在接續(xù)級，即各交換接續(xù)的信息流分別控制。
本發(fā)明的中心概念在于，構(gòu)成一個具有輸出緩存器的分組交換機，該交換機通過設(shè)置檢測和控制輸出緩存器緩存量的裝置防止輸出緩存器超容量和高數(shù)據(jù)傳送速率時丟失信息元。如圖5所示，多條入向鏈路41-43分別連接于多個輸入緩存器44-46。每個輸入緩存器的輸出端分別包含一調(diào)節(jié)裝置，對每個調(diào)節(jié)裝置進行控制以限制數(shù)據(jù)從其輸入緩存器輸出到分組交換機50的速率。分組交換機50的輸出連到分別接于一出向鏈路54-56的多個輸出緩存器51-53。數(shù)據(jù)按照先進先出(FIFO)方式存入和取自所有緩存器。還包含一與輸出緩存器51-53相關(guān)聯(lián)的機構(gòu)以監(jiān)測這些輸出緩存器的飽滿程度，并經(jīng)圖示鏈路57提供一反饋信號與調(diào)節(jié)裝置47-49的控制裝置通信。測量裝置可以是如半滿標(biāo)志或發(fā)送數(shù)字信號“0”表示緩存器可用于傳送，而“1”表示不可以的類似裝置。于是，當(dāng)任何輸出緩存器太滿以致危及信息元的丟失，從而不能受理發(fā)往與該輸出緩存器相關(guān)聯(lián)的鏈路上的信息元時，一信號被發(fā)送到輸入緩存器44-46以減慢傳送含有指定給該太滿輸出緩存器的信息元的數(shù)據(jù)。用這種方式，可實現(xiàn)容量較小的輸出緩存器。由于采用具有足夠頻帶寬度的小容量緩存器比較容易和花費低，所以使ATM交換機中設(shè)置輸出緩存器的難度和費用大為降低。
更具體地說，每個輸出緩存器相連接一檢測高緩存量的裝置，在每個信息元傳送期間對每個輸出緩存器中的緩存飽滿程度狀態(tài)進行取樣。該信息按順序放入狀態(tài)消息中，然后被發(fā)送到輸入緩存器中控制信息流范圍的機構(gòu)。如果輸出緩存器出現(xiàn)高緩存量，則至該緩存器的業(yè)務(wù)量能調(diào)節(jié)，以避免使該緩存器過滿。該調(diào)節(jié)裝置可包括當(dāng)需要信息元流停止時能被停止而當(dāng)再次需要信息元流時再起動的時鐘裝置。當(dāng)這種調(diào)節(jié)(或壓縮)裝置被激勵時，發(fā)往高緩存量輸出緩存器的信息元存儲在有關(guān)鏈路上的輸入緩存器中直到該輸出緩存器的存儲信息減少為止，且狀態(tài)消息指示該輸出緩存器可使用。然后信息元從輸入緩存器傳送到該輸出緩存器。于是，系統(tǒng)能通過ATM交換機控制輸入緩存器和輸出緩存器之間的信息流。選擇輸出緩存器的規(guī)模(即存儲容量)和信息流控制機構(gòu)(即標(biāo)示輸出緩存量的裝置和調(diào)節(jié)輸入緩存器所發(fā)信息流的裝置的性能參數(shù))，使輸出緩存器在調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)輸入之前不會過滿。具有較多的輸出鏈路和緩存器的較大容量交換機實施例中，可將輸出緩存器分組以便狀態(tài)消息中的每一比特指定一組緩存器，而不是一個輸出緩存器。如果組里的任一緩存器過滿，則至該指定組的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)停止，直至該組中所有緩存器可用為止。
在某些結(jié)構(gòu)中，只用包含輸入緩存器、執(zhí)行實際交換操作的一交換機構(gòu)和輸出緩存器的一個裝置來實現(xiàn)分組交換機。另一可選擇的是，ATM交換機可以用稱為交換端口和交換核心的兩部分來實現(xiàn)。下面參看圖6，這里示出一個包含交換端口和交換核心的ATM交換機結(jié)構(gòu)實施例，其中，一對交換接口61和62連接到入向鏈路63和64，并經(jīng)連接鏈路65和66耦合到交換核心67。耦合鏈路68將交換核心的數(shù)據(jù)輸出連接到出向交換端口69，該端口又接到出向鏈路70。
每一交換端口包含一輸入端和一輸出端，且任一交換端口可把信息元發(fā)送到連接于交換核心67的任一其它交換端口。交換端口61、62和69的每一個與一入向鏈路和出向鏈路接口，并負(fù)責(zé)使數(shù)據(jù)格式與交換核心可接受的格式適配。交換端口翻譯信息元的地址以適合交換機中使用的內(nèi)部尋址，然后在出向鏈路中再次翻譯地址以便與該信息元發(fā)往的特定應(yīng)用場合的格式匹配。
交換核心67是一種交換矩陣，處理空間選擇(交換)和經(jīng)該交換機到來的信息元的緩存輸出。在較佳實施例中，對包含多達24條鏈路的交換機支援信息流控制。這種小容量交換機的交換核心僅用一個緩存級構(gòu)成。因此，每個輸出端有一個緩存器，而交換核心沒有緩存器。
輸入緩存器可設(shè)置在交換端口，其中信息被存儲直到能進一步發(fā)送為止。圖7表示一實施例的方框圖，其中具有雙向鏈路的交換端口包含一輸入緩存器和調(diào)節(jié)裝置。
圖8表示另一種結(jié)構(gòu)，其中輸入緩存器71和調(diào)節(jié)裝置72設(shè)置在交換端口74上方的入口裝置73中，以便信息元可緩存在那兒直到它們所要發(fā)往輸出緩存器75表明可應(yīng)用為止。需要按照各輸入緩存所接具體通信用途構(gòu)成不同規(guī)模的輸入緩存器時，可利用這種結(jié)構(gòu)。
在按本發(fā)明原理構(gòu)成的一ATM交換機中，交換核心67中的輸出緩存器75飽滿程度由諸如半滿標(biāo)志等裝置一直監(jiān)測著。如果輸出緩存器的存儲信息超過一閾值，這種情況就得到檢測。涉及輸出緩存器狀態(tài)的這種監(jiān)測不管入口裝置位于交換端口的內(nèi)部或外部都連續(xù)不斷地向該入口裝置73發(fā)出信號。以這種方式，入口裝置73總是具有關(guān)于包含大量數(shù)據(jù)的輸出緩存器75的有關(guān)信息，這些緩存器處于容量會過滿而造成丟失信息元的危險狀態(tài)中。入口裝置73使用輸出緩存器狀態(tài)報告57去阻止指定給具有最高負(fù)載的那些輸出緩存器75的業(yè)務(wù)的傳送。這些業(yè)務(wù)的信息元被保留在輸入緩存器71中。
交換核心67可以用兩種方式之一向交換端口74和入口裝置73傳送輸出緩存量狀態(tài)的信號，這種信號可以作為交換端口與交換核心之間接口規(guī)約的一部分，在用于傳送信息元給交換核心的同樣鏈路76和77上反向發(fā)送，也可以在分開的實體鏈路78和79上發(fā)送。如果信號按規(guī)約發(fā)送，就需要每次發(fā)送通過交換機的信息元不帶有有效負(fù)荷信息。一旦接收到規(guī)約信息，則發(fā)出空信息元。
從交換核心67傳送至輸入緩存器信息流控制裝置的信號可包含反映一輸出或輸出組緩存器飽滿程度的信息。如果發(fā)送信號表明一個輸出緩存器或一小規(guī)模緩存器組中的一緩存器接近滿容量，則交換端口確保只有指定給該緩存器或給該緩存器組中的緩存器的信息元被禁止。
交換核心總體上是ATM交換機的共用部分，并提供空間選擇功能和輸出緩存功能。交換核心常常由兩塊冗余板構(gòu)成，這是為增加通信應(yīng)用中交換機的可用性和可靠性。如果一塊板中出了毛病，或通信通過一塊板變得不能進行，則另一塊板仍可應(yīng)用，交換機仍能進行工作。因此，每個交換端口有2條鏈路連到交換核心，一條鏈路對應(yīng)一塊板，且每個交換端口接收來自每個交換核心板的輸出緩存器狀態(tài)信息。
所有輸出緩存器中的飽滿程度狀態(tài)在交換核心組合。如果一個或多個緩存器的飽滿程度超過一預(yù)定閾值，則報告這一狀態(tài)，這種編輯(或組合)的結(jié)果可在每個信息元傳遞時間上發(fā)送到所有開交換端口，作為交換核心接口中的交換入口狀態(tài)(SAS)參數(shù)。交換核心接口中的標(biāo)號字段包含信號從交換端口移至交換核心時的信息元優(yōu)先度和指定目的地等信息。當(dāng)從交換核心至交換端口傳送信號時，該標(biāo)號字段包含關(guān)于輸出緩存器飽滿程度狀態(tài)的編輯數(shù)據(jù)(SAS)。SAS在下面將進行更詳細(xì)的討論。傳送信號的格式是24個輸出緩存器的每一個在24比特標(biāo)號字段中分配到一個位置。如果緩存器的飽滿程度超過閾值，則相應(yīng)的比特置“1”。
在這一時刻交換端口的主要用途是終接從兩交換核心板接收的這種信息流控制信息冗余部分。本發(fā)明包括下面的終接與輸出緩存器飽滿程度狀態(tài)有關(guān)的冗余信息的方法。
當(dāng)與緩存器狀態(tài)有關(guān)的來自交換核心兩塊交換板的信息到達交換端口時，來自交換板A的信息可與來自交換板B的信息不同。例如，交換板A中的一給定輸出緩存器可以是完全填滿而該相應(yīng)的輸出緩存器在交換板B中卻沒有填滿。交換端口接收來自交換板A和B的這種信息流控制信息，并忽略這兩塊板的冗余信息。
在交換端口中，以冗余終接的形式從兩塊交換核心板編輯涉及緩存器飽滿程度的信息。通過將這兩塊板就緩存器進行相互比較來確定這種上述編輯。如果一塊板發(fā)信號表示緩存器比較滿，則另一板中對應(yīng)的緩存器也被認(rèn)為是滿的。于是，冗余終接作用的原理是交換核心的兩塊冗余交換板之一足以產(chǎn)生表明一給定輸出緩存器容量滿的信號，以便使限制裝置命令停止對這一輸出緩存器的所有發(fā)送。因此，為了停止向板A中的輸出緩存器O和板B中的相應(yīng)緩存器O兩者傳送信息，只要板A中的輸出緩存器O為滿容量就足夠了。
圖9表明借助于或門終接輸出緩存器飽滿程度信息冗余部分的方法。數(shù)據(jù)字段81包含表明板A中相應(yīng)輸出緩存器是否為滿容量的比特，即該比特位置是“0”還是“1”。同樣，數(shù)據(jù)字段82包含表明板B中相應(yīng)輸出緩存器是否是滿容量的比特。兩數(shù)據(jù)字段在或門83中逐一比特混合以產(chǎn)生包含交換核心中兩塊冗余板的兩個輸出緩存器狀態(tài)混合信息的混合數(shù)據(jù)字段84。把涉及交換核心中緩存器滿度的組合信息插入SAS參數(shù)中。在較佳實施例中，SAS是來自交換核心的冗余終接信息的一對一拷貝，且用來控制從輸入緩存器至交換核心板的信息元流。
圖10表明能獲得交換核心中兩塊交換板的信息流控制冗余終接的電路方框圖。在右上側(cè)進入此方框圖的是來自各交換板的兩串400比特長度的消息91和92，其中16比特包含輸出緩存器狀態(tài)消息95和96。來自交換核心的板A的緩存器信息由多路分路器93分離出，而來自板B的緩存器信息由多路分路器94分離。然后，緩存器狀態(tài)消息95和96饋送給兩個信息流控制寄存器97和98，每個寄存器包含多個K觸發(fā)器。觸發(fā)器K的數(shù)目等于相應(yīng)交換核心中的輸出緩存器數(shù)目，例如，可以等于24。序號99和101也從每個多路分路器93和94送給它對應(yīng)的寄存器97和98以保證信息流的連續(xù)性。來自兩個寄存器97和98的數(shù)據(jù)在兩個或門102和103中混合，并置入混合數(shù)據(jù)字段34中，以控制從輸入緩存器到交換核心的信息元流。
除了圖10中所示一般功能塊之外，本發(fā)明的裝置還包括一監(jiān)測時間長度的時間控制單元，在這時間長度上，輸出緩存器連續(xù)發(fā)出表明滿容量的信號。由于停止所有新信息元發(fā)送到滿容量輸出緩存器，所以在某個時間之后，該緩存器再次準(zhǔn)備好接收數(shù)據(jù)。該時間的長度取決于壓縮裝置完成停止至該輸出緩存器的所有業(yè)務(wù)所需時間，和該輸出緩存器排空的速度。停止所有業(yè)務(wù)的時間長度基本上是交換機中入向鏈路數(shù)量的函數(shù)。當(dāng)時間監(jiān)測器發(fā)現(xiàn)一輸出緩存器處于滿容量狀態(tài)的時間超過一預(yù)定時間，如100個信息元傳輸時間而發(fā)出信號，則時間控制單元認(rèn)為兩塊交換板之一出現(xiàn)故障。由于發(fā)至該輸出緩存器的業(yè)務(wù)流已停止，所以該緩存器在此期間會空出100個信息元，并成為可用，然后時間監(jiān)測器修改有關(guān)信息流的信息，并允許信息流限制裝置再次發(fā)送數(shù)據(jù)，這樣，交換板之一中出現(xiàn)故障并不停止交換機的所有業(yè)務(wù)。
圖11是實施本發(fā)明原理的一交換機中完成冗余終接功能的軟件程序流程圖。對每個輸出緩存器執(zhí)行該程序，以編輯完整的緩存器狀態(tài)消息84。在步驟111進入該程序，在這里確定是否從交換核心67的板A在狀態(tài)消息95中發(fā)出所報告輸出緩存器為高緩存量(HIGH)的信號。如果沒有發(fā)出緩存器為高緩存量的信號，則程序運行到步驟112，這里確定緩存器是否在板B中被發(fā)出HIGH信號。如果沒有，程序進入步驟113，并在混合狀態(tài)消息84中發(fā)出該緩存器緩存量不高(NOTHIGH)的信號。然而，在步驟111板A中發(fā)出該緩存器中的HIGH信號，則程序進到114，這里確定是否在板B中發(fā)出該緩存器的HIGH信號。如果發(fā)出，則程序進入步驟115，這里在混合狀態(tài)消息84中標(biāo)定該緩存器為高緩存量。
然而，在步驟114，如果沒有在板B中發(fā)出緩存器的HIGH信號，則程序進入步驟116，這里確定是否從板A發(fā)出HIGH信號和從板B發(fā)出NOTHIGH信號超過一預(yù)定時間“X”。如果沒有，則程序進入115，這里發(fā)出緩存器HIGH信號。如果從板A發(fā)出的HIGH信號和從板B發(fā)出的NOTHIGH信號超過時間X，則程序進入步驟113，并在混合狀態(tài)消息84中發(fā)出NOTHIGH信號。
如果在步驟112，從板B發(fā)出HIGH信號，則程序進入步驟117，這里確定從板B發(fā)出HIGH信號和從板A發(fā)出NOTHIGH信號有沒有超過時間X。如果沒有，程序進入步驟115，這里發(fā)出緩存器的HIGH信號。如果從板B發(fā)出HIGH信號和從板A發(fā)出NOTHIGH信號已超過時間X，那么程序進入步驟113，并在混合狀態(tài)消息84中發(fā)出NOTHIGH信號。
按照前面的判決對每個緩存器發(fā)出HIGH信號或NOTHIGH信號之后，程序進入步驟118，這里判決被發(fā)出上述信號的緩存器是否是交換核心中的最后一個輸出緩存器。如果不是，則在步驟119上緩存器號升為下一緩存器，且程序回到步驟111再次執(zhí)行上述步驟。然而，在步驟118判定緩存器是最后一個時，程序進入步驟120，這里報告狀態(tài)消息完成。
在信息元流調(diào)節(jié)裝置和輸入緩存器放入交換端口上方的一個入口裝置內(nèi)的實施例中，這時不知道信息元的目的地。僅知道信息元所屬的接續(xù)。這種情況由使用一種給每個接續(xù)指定一個至分組交換機的入口碼的方法來處理。這種碼稱為交換機入口碼(SAC)，用來確定此接續(xù)中的信息元在調(diào)節(jié)壓縮時是否停送。
本發(fā)明使用的信息流控制機構(gòu)示于圖12。為了避免將大量的信息元發(fā)送到一個重負(fù)荷的輸出緩存器中，基本的做法是發(fā)送表示輸出緩存器飽滿程度的信號，以簡單的方式應(yīng)用信息流控制，從而能在入口裝置或交換端口迅速作出禁止信息元通行的決定。這種控制可通過使用稱為交換入口狀態(tài)的24比特的信號字段獲得，其中交換機的24個輸出輸存器的每一個對應(yīng)于一個數(shù)據(jù)比特。如果數(shù)據(jù)比特置為“0”，則表示負(fù)載(即相應(yīng)輸出緩存器上的占用)是低的；如果置“1”，則表明上述負(fù)載是高的。用CBI(一串行接口格式)發(fā)送SAS信號。每一信息傳送時間發(fā)送一個新的SAS值。
各信息流受控接續(xù)也指配一個24比特的交換入口碼(SAC)作為建立標(biāo)準(zhǔn)接續(xù)的一部分。SAC包含與包含在每個信息元內(nèi)要被發(fā)送的地址有關(guān)的信息。SAC以類似于SAS的方式構(gòu)成，其中“1”表明信息元將發(fā)送到一特定的輸出，而“0”表示該信息元將不發(fā)送到相應(yīng)的輸出。
在一信息元在信息流受控接續(xù)中發(fā)送之前，SAC中的信息元地址與先前SAS中的緩存器狀態(tài)進行比較。在本實施例中，通過SAC和SAS之間的簡單比較來判定一特定信息元是否會被調(diào)節(jié)裝置禁止。該比較設(shè)計成在一邏輯電路中快速進行。SAC和SAS這兩個數(shù)字編碼參數(shù)，按比特進行比較，如果在兩參數(shù)中發(fā)現(xiàn)一個特殊比特，就出現(xiàn)“命中”。這表明信息元不可以在該特定的接續(xù)中發(fā)送。然后將這些信息元緩存在輸入緩存器中，直到SAS表明要發(fā)往的輸出緩存器可應(yīng)用為止，而且不出示上述比較“命中”。如果比較沒有出示“命中”，則信息元可以普通方式發(fā)送。
圖13是通過比較SAS與SAC在一個輸入緩存器上執(zhí)行調(diào)節(jié)操作的軟件程序流程圖。在步驟131上，程序按順序核對一輸入緩存器的第一信息元的目的地。在步驟132上，程序檢查該目的地所用輸出緩存器的狀態(tài)。在步驟133上，判定是否已在緩存器狀態(tài)消息84中發(fā)送要發(fā)往的輸出緩存器的HIGH信號。如果輸出緩存器為HIGH，則在信息元傳輸時間不發(fā)送信息元，且程序回到步驟131。如果輸出緩存器狀態(tài)為NOTHIGH，那么程序進入步驟134，在這里該信息元被發(fā)送，且輸入緩存器中的下一信息元前進到第一位置。然后程序回到步驟131，并在下一信息元傳輸時間重復(fù)上述順序。
當(dāng)ATM交換機連到在多數(shù)情況發(fā)送消息到相同輸出地址的數(shù)據(jù)源時，一個不同的實施例可用來處理輸入緩存器中的HOL問題。圖13a表示分組交換機一可選實施例的方框圖，當(dāng)輸入緩存器連接到一其大多數(shù)消息發(fā)往3個不同地址的信息源時，該實施例用來處理輸入緩存器中的字符串頭(HOL)問題。如果一個數(shù)據(jù)源有規(guī)律地向三個不同地址發(fā)送消息，則三個輸入緩存器可并聯(lián)連接為該入向鏈路提供服務(wù)。信息元根據(jù)其不同的目的地被分類并放入不同的輸入緩存器151-153中。然后，至輸出緩存器154-156的信息元能從輸入緩存器或包含指定給低占用率輸出緩存器的信息元的一些輸入緩存器提取。按此方式，如果由鏈路上的第一信息元所要發(fā)往的輸出緩存器滿容量，也不會妨礙該鏈路上的第二或第三信息元發(fā)送到該鏈路的其它共用地址之一。
圖14是在幾個并聯(lián)連接的輸入緩存器上執(zhí)行調(diào)節(jié)操作的軟件程序流程圖。在步驟141，程序檢查所有并行輸入緩存器中的第一信息元的目的地。在步驟142，程序檢查那些目的地的輸出緩存器狀態(tài)。然后程序進入步驟143，在這里判決是否有任何要發(fā)往的輸出緩存器被發(fā)出NOTHIGH的信號。如果沒有，則在信息元傳輸時間元信息無發(fā)送，且程序回到步驟141。如果一要發(fā)往的輸出緩存器被發(fā)出NOTHIGH信號，那么程序進到步驟144，在這里發(fā)送要發(fā)往為NOTHIGH的輸出緩存器的信息元，且相應(yīng)的輸入緩存器中的信息元進位以便按順序使下一個信息元進入第一位置。然后程序回到步驟141且在下一信息元傳輸時間內(nèi)重復(fù)上述步驟。
當(dāng)信息元經(jīng)一ATM交換機發(fā)送時它們經(jīng)過三個階段交換核心、交換端口和應(yīng)用。在所有這三階段中，由SAS包含的信息被處理，其結(jié)果將影響到下一個信息元。因此，處理延時最大值是每階段一個信息元傳輸時間，或三個信息元傳輸時間的總和。
如果24鏈路都發(fā)送到一個輸出緩存器，那么在這三信息元傳輸時間的延遲期將有72個信息元(24×3)的傳輸時間來進入該緩存器。在這時間內(nèi)，該緩存器空出三個信息元。因此，凈增69個信息元。為了確保輸出緩存器不因容量滿而不失信息元，把閾值調(diào)到在輸出緩存器中發(fā)現(xiàn)少于70個緩存位置時發(fā)出緩存器飽滿程度大的信號。
由此，前面的描述清楚地說明了本發(fā)明的工作和結(jié)構(gòu)。而且作為較佳實施例描述了所示方法、裝置和系統(tǒng)，很顯然，在不脫離下面權(quán)利要求書中所限定的本發(fā)明的精神實質(zhì)范圍，可對本發(fā)明做出種種變化和修改。
權(quán)利要求
1．一種在具有多個輸出緩存器與一對冗余交換核心板相連的異步傳遞態(tài)(ATM)交換機中構(gòu)成所述輸出緩存器飽滿程度的混合狀態(tài)消息的方法，其特征在于，所述方法包含步驟為測量每塊交換核心板中每個所述輸出緩存器的飽滿程度；將每個所述輸出緩存器的飽滿程度與一預(yù)定值比較；構(gòu)成每塊交換核心板的輸出緩存器飽滿程度的狀態(tài)消息，其中所述狀態(tài)消息中的每個數(shù)據(jù)比特對應(yīng)于不同的一個所述多個輸出緩存器，所述構(gòu)成狀態(tài)消息的步驟進一步包含步驟如果所述對應(yīng)輸出緩存器的飽滿程度超過所述預(yù)定值，則將所述狀態(tài)消息中的每個所述數(shù)據(jù)比特置為第一值；和如果所述對應(yīng)輸出緩存器的飽滿程度未超過所述預(yù)定值，則將所述狀態(tài)消息中的每個所述數(shù)據(jù)比特置為第二值；將來自每塊所述交換核心板的所述狀態(tài)消息發(fā)送給一冗余終接電路，在該電路中對所述狀態(tài)消息進行逐一比特比較；由所述逐位比特比較建立一混合狀態(tài)消息，在這種情況下，所述混合狀態(tài)消息中的每個數(shù)據(jù)比特對應(yīng)于不同的一個所述多個輸出緩存器，所述構(gòu)成混合狀態(tài)消息的步驟進一步包含步驟如果所述數(shù)據(jù)比特的值是來自任一所述交換核心板的狀態(tài)消息中的所述第一值，則把所述混合狀態(tài)消息中的每個所述數(shù)據(jù)比特設(shè)為所述第一值；如果所述數(shù)據(jù)比特的值是來自所述兩塊交換核心板的狀態(tài)消息中的都為所述第二值，則把所述混合狀態(tài)消息中的每個所述數(shù)據(jù)比特設(shè)為所述的第二值。
2．一種構(gòu)成異步傳遞態(tài)(ATM)交換機的冗余交換核心板中的多個輸出緩存器飽滿程度的混合狀態(tài)消息的方法，其特征在于，所述方法包含步驟為測量每塊交換核心板中每個所述輸出緩存器的飽滿程度；將每個所述輸出緩存器的飽滿程度與一預(yù)定值比較；構(gòu)成每塊交換核心板的輸出緩存器飽滿程度的狀態(tài)消息，其中所述狀態(tài)消息中的每個數(shù)據(jù)比特對應(yīng)于一個不同組的所述輸出緩存器，所述構(gòu)成狀態(tài)消息的步驟進一步包含步驟如果所述對應(yīng)輸出緩存器組中的任一輸出緩存器的飽滿程度超過所述預(yù)定值，則將所述狀態(tài)消息中的每個所述數(shù)據(jù)比特置為第一值；和如果所述對應(yīng)輸出緩存器組中的每一輸出緩存器的飽滿程度未超過所述預(yù)定值，則將所述狀態(tài)消息中的每個所述數(shù)據(jù)比特置為第二值；將來自每塊所述交換核心板的所述狀態(tài)消息發(fā)送給一冗余終接電路，在該電路中對所述狀態(tài)消息進行逐一比特比較；由所述逐一比特比較建立一混合狀態(tài)消息，在這種情況下，所述混合狀態(tài)消息中的每個數(shù)據(jù)比特對應(yīng)于一不同組的所述輸出緩存器，所述構(gòu)成混合狀態(tài)消息的步驟進一步包含步驟如果所述數(shù)據(jù)比特的值在任一所述交換核心板的狀態(tài)消息中為所述第一值，則把所述混合狀態(tài)消息中的每個所述數(shù)據(jù)比特設(shè)為所述第一值；如果所述數(shù)據(jù)比特的值在所述兩塊交換核心板的狀態(tài)消息中都為所述第二值，則把所述混合狀態(tài)消息中的每個所述數(shù)據(jù)比特設(shè)為所述的第二值。
全文摘要
一種反饋環(huán)路同時具有輸入和輸出緩存器的分組交換機信息元流控制系統(tǒng)。連續(xù)監(jiān)測輸出緩存器的飽滿程度,并報告給交換機輸入端的入口裝置。入口裝置包括輸入緩存器和調(diào)節(jié)裝置,后者在輸出緩存器飽滿程度超過一預(yù)定值時停止信息元流動,并將信息元保留在輸入緩存器中。分組交換機的效率比只用輸入緩存器時有了改進。所需要的輸出緩存器的容量減小,從而使提供所需頻帶寬度較容易且花費低。
文檔編號H04L12/56GK1222803SQ9811660
公開日1999年7月14日 申請日期1998年7月24日 優(yōu)先權(quán)日1998年7月24日
發(fā)明者馬丁永貝里, 拉爾斯－約蘭, 彼得森 申請人:L·M·埃利克遜電話股份有限公司