CN1035218A - 数据分组交换 - Google Patents

Abstract

一种数据分组交换装置，其中各数据分组按优先 级转接到传输通路上。数据分组的优先级是在一环 路中确定，并由此产生优先标记。高优先标记确保当 存在下一次机会时其数据分组被转接到传输通路 上。较低的优先标记由相应的各分组所保有，直到所 有的数据分组优先级已确定下来且没有更高的优先 级产生为止，这样每当下一次时，相应的一个数据分 组就被转接到传输通路上。

Description

本发明涉及数据分组交换。

当一些独立的设备需要往公用的数据总线进行写入操作时，需要有一个将总线容量合理分配给各设备的装置。有数据需要发送给总线的各设备会争夺访问权，而对于应获得访问权的设备作出选择的装置叫做争用解析装置。

在许多情况下，可以访问总线的设备群会包括一些具较高访问优先级和可优先访问总线的设备。在某些情况下可能需要两个以上的优先级，这时访问权就应按照优先级进行安排。

以前的设施在其公用传输总线上已经有过争用解析装置，即每一个分接到公用争用解析通路上的设备只有一个输入/输出端口。这种形式的争用解析装置必然总是具有这样的缺点，即优先级的顺序固定不变（例如由源地址确定）或测不准（例如哪一个设备首先放弃访问权或哪个设备的时钟较快）。环形（环路或“菊花链”）争用解析装置（其中各设备系成环形围绕总线配置）就基本上消除了上述缺点。某一设备访问完毕之后，环路中的下一个设备就取得优先权，如此类推。

这类设施的例子在Suensha    Handelsbonken的英国专利GB1，250，352中有介绍。

本发明的目的是提供一种数据分组交换装置，这种装置能为各数据分组提供一系列优先级，从而基本上消除设备在位置上的异常现象并提高总的传输效率。

根据本发明，提供的是一种将数据分组转接到传输通路的数据分组交换装置，该装置包括用以确定数据分组优先级并将优先标记附于其上的设备，一个数据分组可被附以单个高优先标记以确保该分组是下一个待转接到传输通路的分组，各个数据分组则可按顺序附以较低的优先标记，而在没有更高优先程度的标记时，数据分组就按该顺序转接到传输通路中，数据分组转接到传输通路时，就解除其优先标记。

现在仅以举例的方式参照附图介绍本发明的一个实施例。附图中：

图1是本发明访问总线的设备的一种配置方式的示意图;

图2是图1所示具有两个数据分组优先级的访问总线的设备配置方式的状态图;

图3是图1所示具有N个数据分组优先级的访问总线的设备方式的状态图;

图4a和4b是以多路传送方式操作的一个访问总线的设备配置方式的方框图，其中的传输通路是通信链路的一个发送端;

图5是以多路复用方式操作的一个访问总线的设备配置方式的方框图，其中的传输通路是一个单向环路;和

图6是图2所示配置方式的差错情况一览表。

参看图1。线路争用解析的机理是基于一个通过所有访问总线的设备的争用环路。环路带有N个可加以区别的标记，其中N个所需要的优先级的数目。环路中在任何时候都只有由N个标记组成的一组标记，各标记具有不同的含意。一台设备可以临时取一个或一个以上的标记。关于其作用、设备的状态和所需的访问优先级之间的关系将以两个访问优先级为例加以说明。

图2是一设备争用解析的状态图，其中有两个优先级。如果我们假设数据输入被划分成大小适当的分组，则各分组不一定都需要大小相同不可，但确需有一个最大值，目的是为了防止某一设备过久地占用数据总线从而阻挠其它设备访问总线。当某一设备拥有适当优先标记组合时，就使它有权在公用数据总线上传输数据的一个分组。一台设备除非它已具备待传输的数据，否则是不可以持有某一标记的。

SO表明一台设备争用端口处于静止状态。在此状态下，一设备只是把所收到的标记传给争用解析环路1中的下一个设备。收到某一完整的数据分组之后，设备状态就转入S1。若该设备或分组具有较高的优先级（PI），则它就要等待并保有较高的优先标记T1，然后它可以将分组进行传送并放弃标记T1。在某些系统的配置方式中，总线上的数据分组前面带有一个忙/闲的标志，在这种情况下，标记可以在分组被传输的过程中同时传过去，这时设备就要等到现行的分组传输完毕之后才传送等待着的分组（即，该标记表示的不是“行”而是“下一个才轮到你”的意思）。

若该设备或分组的优先级较低（P2），则它会先夺取和保持T₂标记，转到状态S₂，直到它又持有标记T₁（S3）时才将其在总线上传送。它可能不是同时夺取T₁和T₂。这一步骤确保在争用解析总线上优先级P₁较高的所有等待的分组都具有优先在总线上传输的机会。为确保这一点，具有访问总线的优先级P₁（只需要标记T₁）的设备也会持有标记T₂并将两个标记一起放弃，不然的话各标记可能会分离，而在所有的设备具有访问优选级P₁的机会之前就容许具有优先级P₂的设备访问总线。

应该理解的是，在环路中是有若干具有优先级P₁和P₂的设备同时要求访问传输通路的。

一台需要优先级P₁的设备对T₂是置之不理而夺取并保持T₁的。若该设备在获得T₁之后但在它传输完毕之前，T₂处于可用的状态，则该设备也会同时保有T₂。该设备任务完成之后就先后弃T₁和T₂。

一台需要优先级P₂的设备对T₁是置之不理而夺取并保持T₂的。只有该设备保有T₂时它才能夺取并保持T₁，也只有这时它才能访问数据总线。该设备任务完毕之后先后弃T₂和T₁。

可以看出，一台优先级低的设备只有在环路中的任何其它具有高优先级的设备有机会访问数据总线之后才能访问数据总线。

本发明的一个实用实施方案可以是一个在设备争用的各端口之间具有异步逻辑设计的专用总线环路。单个脉冲在环路中循环着，前沿代表T₁，后沿代表T₂。

一台需要访问总线的优先级P₁的设备在检测出低/高转变（标记T₁）时它会保持使输出处于低的状态（即“保有”标记）并使用总线。若该设备在完成任务之前检测出高/低转变，它保留低输出状态（即这时“保有”T₁和T₂）。若该设备在完成任务之前没有检测出高/低转变，则它传输低/高（T₁）-暂停-高/低（T₂）。

一台需要访问总线的优先级为P₂的设备在检测出高/低（T₂）时，会保持输出处于高的状态（即、“保持”T₂）。在检测出低/高（T₁）时，该设备就使用总线。完成任务之后，它传输高/低（T₂）-暂停-低-高（T₁）。

有了这种专用的信号线路就有可能进行不计时或“自行计时”的操作。这具有这样的好处，即减少了各标记通过各节点的传播延迟时间，因为逻辑电路不是按外部时钟的速率而是按自身最佳的速率工作的，在这种场合下计时时间间隔按“最坏情况”的传播时延而设定。

在这种情况下需要防止因信号两边缘之间不论在两个方向的任一方向上的间隔降到零而可能引起的累计性和变化着的传插时延。这是通过在各节点上加设延迟电路来完成，这样可以使输出信号各正负边缘之间和负正边缘之间的间隔达到最小程度。总的说来对争用信号环路的影响是将边缘之间的最小间隔调整到其容许限度范围的上端有一延迟电路的节点的最小间隔。

本发明的另一实施方案是用在一个二进制位多路复用系统，其中其它数据都在一公用通信数据总线上。但这就要求对各信号进行计时。

多路复用最适用于当多个节点争用访问一个可能是通信通路的单向环路或发送端的公用传输媒体或数据总线的情况。

争用信号糜泄嬖虻爻鱿衷诠么忻教逡阎恢蒙系牡ジ龆莆槐硎尽５ジ鲎刺恢卸系刂馗纯梢越馐透米刺中爻鱿帧?

图3中例示了具有采用N个标记的N个访问优先级的布局的状态图。图3的布局与图2的类似。拥有最高优先级的各设备夺取最高优先标记T₁，而且若存在较低的优先标记T₂、T₃…T_N时就保持这些优先标记直到其数据已被传输为止。拥有次高优先级的各设备夺取优先标记T₂且当存在较低优先标记T₃…T_N时就保持该标记，同时最高优先标记T₁被传送到环路中的下一个设备。对于其余各标记，情况类似。

通信通路发送端的情况如图4a和4b所示。数据传输通过各个节点，不发生任何变化，尽管一个作为已建立了访问的节点可以向该数据上附加。争用信号二进制位如前所述是通过争用解析逻辑电路在该节点上进行处理的。可以把争用信号和数据看作是偶然在同一个总线上发生的完全互相分离的通信。为防止同样的数据不断地循环，发送终端设备可以将两个通信过程分开，将数据发送并将争用信号循环回第一节点上。在某些新的数据仅仅是重写在旧的数据上的体系结构中，则该特殊措施不一定需要。

图5是单向环路的情况。在此情况下，数据的接收和发送是在各节点上进行的，争用信号和前面一样处理。数据可以按照所采用的环路协议加以删除或就那么留着并重写于已建立访问的发送节点处。

环路是单向环路时，还存在着对若干通信通路进行多路复用的可能性，各通信通路在同一个支座（bearer）上具有自己的争用信号。这种环路有时叫做“开槽环路”（slotted    ring）。

从图6可以看到，某些情况是一些差错情况。差错（1）意味着争用解析环路中有一个以上的T₁，设备应删除所检测出的标记。差错（2）意味着环路中有一个以上的T₂，所检测出的标记应删除。差错（3）意味着设备本身出了差错，因为在状态S2的情况下，访问优先级不可能为P₁。

各设备对差错1和2所采取的行动将确保能消除双重访问情况，尽管争用解析环路中的一个软差错（soft    error）可能会使某一信息在校正之前就为双重访问情况所破坏。这种同时发生的可能性会是非常小，而且不可能引起什么问题。

争用解析环路中有软差错时可能会导致一个或一个以上标记的丢失。为控制住这种情况并进行起动，各设备将对各标记逐次到达的时间间隔进行计时。若该时间间隔超过各设备在环路中发送一分组所需要的时间，则设备会引入一个新的标记。鉴于所有的设备将对时间间隔计时，因而可以加多个标记;在这种情况下，由上述差错情况将会除去多余的标记。

应该理解的是，通信通路或总线可以是时分多路复用（TDM）系统中的一个时隙，也可以是一根固定的线路电缆。此外应该指出的是，在T₂标记必须按与T₁标记有关的分组加以发送的同时，T₁标记可以独立地环绕环路传送。

还应该理解的是，数据总线可以是任何传输通路。

Claims (7)

1、一种将数据分组转接到传输通路中的数据分组交换装置，其特征在于，该装置包括确定数据分组优先级并将优先标记附到其上去的设备，在单个高优先标记可附到数据分组上，以确保该分组是下一个应转接到传输通路中去的分组，还有至少一个按顺序可附到各数据分组上去的较低优先标记，并且在工作时其它分组上不附有更高优先级的标记，那些相应的数据分组按所述顺序转接到传输通路中，且当某一数据分组被转接到该传输通路中时，其优先标记就被解除。

2、如权利要求1所述的交换装置，其特征在于，具有单个低优先标记。

3、如权利要求1或2所述的交换装置，其特征在于传输通路包括时多路复用（T.D.M.）通信系统中的一个时隙。

4、如权利要求1或2所述的交换装置，其特征在于，传输通路包括一固定的电缆。

5、如权利要求2、3或4所述的交换装置，其特征在于，各标记由一标记信号的前沿和后沿组成。

6、如以上任一权利要求所述的交换装置，其特征在于，设置有传输数据分组的最大时隙。

7、基本如上并参照附图所述的交换装置。

Images