CN1081549A - 分布式线路交换机 - Google Patents

Abstract

用于有分布交换功能的线路切换电信网络节点 的数字交换机，包括开关存储器和与开关存储器相连 接的配置成指示开关存储器的地址以周期地将进入 交换机的数据写到地址的时隙计数器。控制存储器 用以控制开关存储器读出数据的顺序。开关存储器 经适配器与网络节点公用的传输媒体相连接。时隙 计数器经适配器从传输媒体接受帧同步化。控制存 储器用以从传输媒体选择时隙并产生开关存储器读 地址。控制存储器和开关存储器由少于地址空间容 许数目的存储单元构成。

Description

本发明涉及一种分布式线路交换机（distributed    circuit    switch）

未来电信网络的交换功能越来越分散化，即不是集中交换。估计数据通信和电话可能也会混合起来。在两个新的标准（DQDB和FDDI-Ⅱ）中，数据通信与电话按分布式系统体系结构混合。就电话来说，这意味着线路的交换机也会采取分布式。

用与线路连接的分布式交换机，一个优点是它在各节点中总是比较小的，而且成套交换机的造价与节点数成正比。

传统的时分交换机通常有一个控制存储器，一个开关存储器和一个时隙计数器。在开关存储器中，数据周期地存入储器中由时序计数器所指的地址上。从开关存储器读出数据时，时隙计数器的计数值要先在控制存储器中经过变换才成为开关存储器的地址。数据按控制存储器所确定的顺序读出。为更新存放在控制存储器中的读出顺序表，由一个处理器写入控制存储器中。

从例如瑞典专利申请9103719-2中可以了解到本说明书引言中上述那种分布式交换机。这种交换机的缺点在于，它意味着网络的造价显著提高了。

本发明的一个目的是提供本说明书引言所述的那一种交换机，借助于这种交换机可以大大减少各节点的附加费用。

本发明的另一个目的是保护这种交换机不致接错线，以避免无意中听到的人能译解通话内容。

按照本发明，上述目的是通过上述引言中所述的那种交换机实现的。

通过本发明，存储器和开关存储器可以设计成使存储单元的数目减少到仅各节点所需要的数目。

现在通过附图中所示的一些实施例详细说明本发明的内容。附图中：

图1是一般时分交换机的方框图;

图2是带分布式时分交换机的电信网络一部分的方框图;

图3a-c是本发明分布式时分交换机（time    switch）一些实施例的方框图;

图4从原理上举例说明了开关存储器和控制存储器借助于图3a-c时分交换机中的存储单元进行的设计;

图5同样从原理上举例说明了装在图4的开关存储器和控制存储器中的多个存储单元中的一个存储单元实施例;

图6示出了装在开关存储器中的密码寄存器的一个实施例。

图1中所示的传统时分交换机有一个控制存储器KM，一个开关存储器TM和一个时隙计数器TR。在开关存储器中，数据周期地存入时序计数器所指的地址上。从开关存储器读出数据时，时隙计数器TR的计数值要先在控制存储器KM中经过变换才成为开关存储器TM的地址。数据按控制存储器所确定的顺序读出。为更新存放在控制存储器中的读出顺序表，可由处理器uP经多路转接器MUX写入控制存储器中。

参看图2中电信网络的示意图。公用数据总线2将许多与网络中相应的节点O-N相连接的分布式时隙交换机4o-4n互连起来。

参看图3a各时分交换机4o-4n有一个控制存储器6、一个开关存储器8、一个时隙计数器10和一个微处理器12。控制存储器6可通过多路转接器14与时隙计数器10及微处理器12相连接。开关存储器8可通过多路转接器16与控制存储器6及时隙计数器10相连接。输入缓冲器18接收在中继线20上到达交换机的数字数据流22。从开关存储器8读出是经中继线26上的输出缓冲器24进行的。

在开关存储器8中，数据周期地存入时隙计数器10所指的地址上。读出数据时，时隙计数器10的计数值要先在控制存储器6中经过变换才成为开关存储器8的地址。为更新存放在控制存储器中的读出顺序表，处理器12可通过多路转换器14写入控制存储器中。

开关存储器8按图2那样与所有节点公用的数据总线2（或其它公用的媒体）相连接，所述总线在图3a中没有表示出来。连接线可以是光缆或任何其它合适的传输媒体，图3a中用两个箭头28，30表示。按本来就周知的方式，总线中的数据和帧是同步的，其中一个连接节点有一个振荡器供使帧同步之用。

开关存储器8的接线是通过总线适配功能元件32形成的，功能元件32起适配输入缓冲器18和公用媒体28，30之间接口的作用。若公用媒体为例如数据和帧同步分开的总线，在最简单情况下的适配作用可由一个总线驱动器控制，并连同输入缓冲器18和开关控制器8的控制来实现。通过功能元件32时隙计数器10在线路34从数据总线2获得帧同步。在时隙计数器10与输入缓冲器18之间配置有解码逻辑电路36。解码逻辑电路36的任务是使进来的时隙流22在特定的时隙经输入缓冲器18在公用总线中传输。

解码逻辑电路36可借助于一些解码器按传统的方式构成，该电路控制时隙计数器的计数值，从而使输入缓冲器18在公用总线上出现适当的时隙时打开，于是输入缓冲器18的内容就转移到总线上。8个时隙解码逻辑电路的实例有例如所谓3对8解码器（得克萨斯仪表74138）。

综上所述，分布式交换机是以采用接所有节点公用的控制存储器8的数据总线2为基础的，必须具有控制存储器6，开关存储器8和时隙计数器10。基于一个节点只需要一些时隙这样的一个认识，本发明是用比地址空间所容许的还少（即最下面和最上面地址之间可能的地址组合的最大数）的若干存储单元构成开关存储器和控制存储器的。若举例说，假设每一个存储单元有一个时隙，则地址空间可能会和公用总线上的时隙总数相同。相联存储器就是一个例子。写地址存于该存储器中，存储器的信息只存于这些存储单元中。存储单元的地址连同数据一起存入各存储单元中。在存储器中读/写时，将输入的地址与存储单元中地址寄存器的内容相比较。如果比较的结果是一致时，存储单元的数据寄存器就打开供写和读用。

与采用一般的存储器（一个时隙/存储单元且与中继线连接而不会出现网络阻塞）相比较，用这个解决方案得出的增益随公用母线上时隙/中继线上时隙的商数而增加。

控制存储器6有两个任务，即从公用总线选取时隙写入开关存储器8中（读/写信号），并产生通往开关存储器8的读地址。如上所述输入的时隙流22在公用总线的一些特定的时隙经数据缓冲器18借助于解码逻辑电路36发送出去。时隙计数器10与总线上的同步化信息同步。

为了能够支配空置的存储单元，微处理器12可以配置成使其经接线37将控制存储器6和开关存储器8中的存储单元复位，这下面即将参照图4和5加以说明，即没有标记的存储单元。这项操作意味着处理器获得用新地址使存储单元中的地址寄存器进入初始状态的机会。

图3b中名称与图3a中相同的各元件编以图3a中同样的编号加上撇号。图3b的实施例与图3a实施例的区别在于，开关存储器8′是为接收输入的中继线流而设的，而不是为输出的中继线流而设的，这意味着输入的中继线流可通过总线匹配功能元件32′按任意顺序在任意时隙在公用总线上发送出去。解码功能元件36′是为控制数据往输出缓冲器24′的时钟输入而设的，该控制过程是在公用数据总线上的一些特定时隙进行的。

图3c中名称与图3a中相同的各元件编以图3a中同样的编号加上双撇号。在图3c的实施例中，输入的和输出的中继流（trunkstream）都能通过开关存储器8。缺点在于，与早先的两个实施例相比，需要的存储位置数加倍，即在各方向都有一个，但不需要解码逻辑电路。

图4示出了开关存储器8和控制存储器6一个实施例的方框图。各存储器6、8有许多存储单元38，存储单元的数目小于存储位置数。逻辑电路40是为管理空置的各存储单元而设的，这下面将更详细地加以说明。42，44，46和48分别表示地址线、数据线、写/读线和复位线，它们的作用见下面参照图5所作的说明中。

图5是存储单元38的一个设计实例。每个存储单元包括一个地址寄存器50，一个地址比较器52和一个数据寄存器54，有时还可以加上一个密码寄存器56。地址寄存器50确定存储单元的地址。公用地址总线上的地址借助于地址比较器52与地址寄存器50中的内容相比较，当地址符合时，可以读或写数据寄存器的内容。为使存储单元可以在地址空间中移动，可以通过线路48进行复位。若该存储单元被指出，且出现在线路48上的复位信号起作用，则存储单元不起作用。如果在某一地址上进行写而该地址与任何存储单元不对应，可以借助于逻辑电路40对相应的地址进行初始化，将数据存入数据寄存器中。这时可以将一“组”空置着的存储单元视为例如一个先进先出的队列。

在目前实行的有关DQDB和FDDI-Ⅱ的标准化过程中，有人建议只转换8位数据。没有给防止错误接线的保护留出冗余度。解决这个问题的简单方法是将数据译成密码，并在转接指令中加入关键码。各具体接线的关键码是独一无二的。

在图3c中所建议的交换机结构中，可以例如在图5开关存储器8的存储单元中增设密码寄存器56来实现保密。在此情况下，需要一个存储单元用来从公用总线上读取或往公用总线上写入，即其体系结构按图3c所示的那一种。在通过公用总线连接两个节点时，将同一个关键码写入两节点的密码寄存器56中。密码寄存器可以是具有随机生成函数（random    generationfunction）的反馈移位寄存器。随机数据将数据加以变换，这样，不经过译解是不可能理解公用总线的PCM（脉码调制）信号的。

图6示出了用同样的算法进行加密和解密的一个加密实施例。图中按公知的方式示出了各组件和接线，再加上图文的说明，因而图6对本技术领域的技术人员来说是不说自明的，因此这里无需再说明图示线路的设计。在实际应用中，密码寄存器56″的位数与数据寄存器54″的相同，但也可以不同。Do-Dn是输入存储器中的数据。将发信节点（以下称A节点）与收信节点（以下称B节点）连接起来时，可以进行例如下列事项：

A节点的微处理器12″（uP）将开关存储器8″的读出地址写入控制存储器6″中。写时，从控制存储器6″的该组空置的存储单元收集空置的存储单元38，并用存储单元地址对存储单元地址寄存器60进行初始化，同时用读地址对存储单元地址寄存器54进行初始化。

往开关存储器8″的密码寄存器56中写入0，于是A节点形成加密同步化。写时，从开关存储器的该组空置的存储单元收集空置的存储单元，并用存储单元的地址对存储单元地址寄存器50进行初始化，同时用零对密码寄存器进行初始化。这时线路74的“同步开始”信号起作用，从而使数据寄存器54复位，同时密码寄存器56不移位。输出的数据仅由零组成，在此情况下构成同步化字。

A节点以切换指令的形式将加密关键码发送给B节点。B节点将加密关键码存储起来供以后使用。

B节点微处理器12″将节点开关存储器8″的读出地址写入其控制存储器6″中。写时，从控制存储器6″的该组空置的存储单元收集空置的存储单元38，用存储单元地址对存储单元寄存器50进行初始化，并用读地址对存储单元数据寄存器进行初始化。

B节点将加密关键码写入其开关存储器8″中。写时，从开关存储器的该组空置的存储单元收集空置的存储单元，然后用存储单元的地址对存储单元地址寄存器50进行初始化，并用关键码对密码寄存器进行初始化。这时线路74上的“同步开始”信号起作用，意味着接收中的存储单元等待密码同步化。这时密码寄存器不移位。

A节点将关键码写入有关存储单元的密码寄存器中。写入寄存器之后，其触发器70也因线路76上“复位同步信号”起作用而复位。这时加密寄器开始移位。

B节点检测出同步化字并译解数据。只要传输密码字，密码寄存器就不移位。从总线除去同步化字时，触发器70因数据不只包含零而自动复位，于是开始解密。

Claims (7)

1、一种数字交换机，用在具有分布式交换功能的线路切换的电信网络的节点中，该交换机包括：

一个开关存储器(8)；

一个时隙计数器(10)，可与所述开关存储器(8)相连接，且配置成使其指出其中的一个地址用于将输入所述交换机的数据写在该地址上；

一个控制存储器(6)，用以控制从所述开关存储器读出数据的顺序；

其特征在于：

所述开关存储器(8)可通过适配器(32)与传输媒体相连接，该传输媒体是所述网络中许多节点所公用的；

所述时隙计数器(10)通过所述适配器连接，供从所述公用传输媒体接受帧同步化之用；

所述控制存储器(6)是为从所述公用传输媒体选择时隙和为产生所述开关存储器(8)的读地址而配置的；且

各所述控制存储器(6)和所述开关存储器具有许多存储单元和一个地址空间，所述存储单元的数目少于所述地址空间所容许的数目，其中所述地址空间规定为最下面和最上面的地址之间可能地址组合的最大数目。

2、根据权利要求1的交换机，其特征在于，所述开关存储器（8）配置在所述适配器（32）与所述节点的数据输出端（26）之间，且所述时隙计数器（10）与输入缓冲器（18）之间配置有解码逻辑电路（36），以便从所述节点输入数据，在所述公用传输媒体中的特定时隙经所述输入缓冲器（18）和所述适配器（32）引导所述数据。

3、根据权利要求1的交换机，其特征在于，所述开关存储器（8′）配置在来自所述节点的数据输入端（20′）与所述适配器之间（32），且所述时隙计数器（10′）与输出缓冲器（24′）之间配置有解码逻辑电路（36′），以控制来自所述公用传输媒体的数据在所述输出缓冲器中历时所述公用传输媒体的若干特定时隙的时钟输入。

4、根据权利要求的开关，其特征在于，所述开关存储器（8″）用以接收来自所述节点的输入数据，再将该输入数据传送到所述适配器（32″），并接收来自所述适配器的输入数据，再将该输入数据传送到所述节点。

5、一种数字交换机，用于具有分布式交换功能的线路切换电信网络的节点，所述交换机包括：

一个开关存储器（8）;

一个时隙计数器（10），可与所述开关存储器（8）相连接，且配置成使其指示其中的地址，以便周期地将到来进入所述交换机的数据写在该地址上;

一个控制存储器（6），用以控制数据从所述开关存储器读出的顺序;

其特征在于：

所述开关存储器（8）可经适配置（32）与传输媒体相连接，该传输媒体是所述网络的许多节点所公用的;

所述时隙计数器（10）经所述适配器连接，用以从所述公用传输媒体接受帧同步化;

所述控制存储器（6）是为从所述公用传输媒体选择时隙和为产生所述开关存储器（8）的读地址而配置的;且

所述开关存储器（8）的各存储单元包括密码寄存器（56）和一些可以加密所述网络中两节点之间的通信量的装置。

6、根据权利要求5的交换机，其特征在于，用以传送独一无二的加密关键码连同将一个节点与另一个节点相连接的各请求的若干装置。

7、根据权利要求5或6的交换机，其特征在于，各所述控制存储器（6）和所述开关存储器具有若干存储单元和一个地址空间，所述存储单元的数目少于所述存储空间所容许的数目，其中所述地址空间可以定义最下面的地址和最上面的地址之间可能的地址组合的最大数目。

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