CN1091878A - 数据包的识别 - Google Patents

Abstract

本发明涉及数据包识别。许多输入线路(4)和输 出线路(6)各经由第一和第二交换口(3)和(5)被连接 到交换设备(2)，设备(2)还包括控制装置(10)和耦合 装置(11)，其中对输出线路(6)的指示是由线路(4)上 的由一或多个数据单元(30)构成的信号来启动的。 在第一交换口(3)中为数据单元(30)提供由附加比特 (31)构成的附加信息，该附加比特的结构与数据单元 (30)中的地址信息(32)相对应。在第二交换口(5)中 除去这种附加比特(31)。

Description

本发明涉及一种交换设备，更准确地说，是涉及构成电信系统的这种交换设备中的数据包识别，特别是称之为分组交换的这种交换。

分组交换机设在一个网络中，数据单元或数据包在该网络中从发信机被发送到接收机，每个数据单元包括一个地址部分和一个信息部分。

许多输入线路通过第一交换口被连接到分组交换机，而许多输出线路则通过第二交换口被连接到该交换机。这种交换设备还包括用来控制交换功能和交换操作的控制装置和耦合装置，从而由控制装置所指定的耦合装置把输入线路与指定的输出线路相连接，其中对输出线路的指示是根据输入线路上的信号而进行的。

这些信号是特殊的信号，并且通常是由一或多个数据单元构成的标准化信号。按照CCITT标准，每个数据单元具有53个八位位组的固定长度，其中的5个八位位组被包括在一个所谓的标题（Header）中，该标题尤其包含一个虚拟目标地址，而其他48个八位位组构成所谓的信息部分。

在现有技术中，上述类型的分组交换机有几种不同形式。使用数据单元中的虚拟目标地址来控制分组交换机的操作功能是公知的技术。到目前为止，为了通过上述控制装置来控制交换操作，每当需要涉及有关所需目标地址的信息时，就要在一个相应的存储器中查表。

为了查表，通常需要在分配给控制装置的一个处理器的协助下在数据单元标题中建立地址信息，并且把该地址信息转换成处理器适用的地址信息，然后，系统在这种处理器适用的地址信息的协助下指导交换设备的操作功能。

按照ATM系统（异步转移模式）构成的分组交换，也是公知的技术。本发明特别适合用于这种类型的交换设备。

涉及本发明已有技术的重要特征被公开在美国专利公开US-A-5，130，984中。

在涉及本技术领域的其他出版物中，我们参考了欧洲专利公开EP-A1-0482550。

在现有的电信系统中，特别是在上述包括分组交换的电信系统中，可以看出借助于简单的装置来产生状态时所遗留的技术问题，简单的装置能减少设备的硬件，并且能简化交换设备内部的信号传输过程，特别是在初始化以及通过交换来执行连接工作方面，利用标题中的有效比特位来识别一个选定的种类和/或一个选定的功能。

进一步的技术问题是，在形式附加比特结构时，例如所谓的PT单元（有效负载型），可以借助于属于主信息的能余下不用的副信息来产生状态。

再进一步的技术问题是如何利用在使用的每个第一交换口中的缓冲存储器所提供的便利，以便计算数据单元的地址信息，并且在它们中间判别或识别不同类型的数据单元，因此，在数据单元标题中载有信号信息的第一种类型的数据单元需要与处理器和/或控制装置相配合，控制装置根据信息部分中的比特结构计算出合适的连接和信道号选择，并由此为上述附加比特产生一个合适的比特结构，而在取决于信道号的数据单元标题信息中载有的另一种类型的数据单元被分配给附加比特结构。

另一个技术问题是如何利用控制装置仅用一次（或仅用很少次数）就有效地计算出包括在输入数据单元标题的路由或地址信息，从而形成上述附加比特，使其比特结构直接适用于交换设备的控制系统，及适于上述系统的状况，并对应与数据单元中的现行路由或地址信息，以及在输入交换口中把上述附加比特结构分配给后来的数据单元，这些单元中包含由控制装置设置的路由或地址信息，而不必在控制装置中计算。

再有的技术问题是如何有效地为上述附加比特分配一个直接与现行单元类型和/或所需传输质量相对应的特定比特。

还有一个非常特殊的技术问题，那就是如何利用由控制装置产生的具有附加比特结构的附加信息，其中的附加比特结构尤其取决于数据单元标题中的VPI/VCI信息（虚拟通路识别，虚拟信道识别）。

本发明特别适用于ATM型的分组交换机。

为了解决一或多个上述技术问题，本发明涉及构成电信系统一部分的称为分组类型的交换设备，其中许多输入线路经由第一交换口连接到交换设备，以及许多输出线路经由第二交换口被连接到上述交换设备，其中的交换设备包括控制装置以及为了把一个输入线路连接到一个预定的输出线路所需的耦合装置，并且其中对输出线路的指示是由出现在一个输入线路上的一或多个数据单元构成的信号来决定的，其中在上述第一交换口为上述数据单元提供由附加比特构成的各个数据单元的附加信息;其中为附加比特提供一种与出现在数据单元中的地址信息相对应的结构;并且在上述第二交换口中除去上述附加比特。为了解决一或多个上述技术问题，本发明提出使上述附加特包括多个比特位，用于代表该数据单元的种类识别，并且/或使上述附加比特包括多个其他特位，用于代表该数据单元的功能识别。

按照本发明的进一步改进，根据本发明的原理，种类的识别和/或功能的识别是通过在存储器中查表计算的。

附加比特还可以具有与该单元的类型和/或传输质量相应的比特结构。

这些附加比特可以在数据单元通过交换设备时被用来独立地控制交换设备的条件功能。

这些附加比特可以具有有益的比特结构，该结构能被用于冗余终端和/或数据包识别和/或相关数据单元的接受或拒绝，以及/或不同数据包的识别。

如果耦合装置包括两个交换阵列和两个交换面，附加比特可被用于控制：

a）按照特定算法的终端;

b）使数据单元通过平面B到达预定的目标;

c）使数据单元通过平面A到达预定的目标;

d）使来自两个平面的数据单元到达其各自的预定方向。

本发明还建议用在数据单元中出现的VPI/VCI信息尤其来构成附加信息。

这些优点，主要是由具备下述条件措施的新型交换设备所提供的，这种措施可以在交换设备中减少处理输入数据单元所需的硬件。这一措施是通过在交换设备之内，简化内部信号处理程序的方式实现的，其中采用了附加信息，例如一种附加比特结构，这种结构可以在交换设备内部独立使用。

这种简化是建立在对包含在数据单元标题中的路由和地址信息的初步计算的基础上，并且根据计算结果把这一信息转换成交换设备的控制操作功能所用的附加信息，并且在上述附加比特内提供一些用于种类和/或功能识别的比特位置。

在输出交换口中除去这些附加比特，因此，对于交换设备来说，输入数据单元和输出数据单元将具有标准化的格式。

在权利要求1的特征部分中说明了设在电信系统的本发明的交换设备的主要特征：上述附加比特包括多个比特位置，其中比特位置代表相关数据单元的种类识别，并且/或者上述附加比特包括总有一个代表有关数据单元的功能识别的比特位置。

以下参照附图进一步详细描述体现本发明主要特征的一个实施例，其中

图1是在一个电信系统中的一个ATM交换机的非常简略的示意图;

图2中说明了在交换设备的输入端引入一个附加比特结构，并且在上述设备的输出端除去这一比特结构的原理;

图3说明了为建立一种比特结构而查阅一个相关的表的原理，该比特结构对应数据单元的标题，以及提供具有一定比特结构的上述附加比特的原理，在交换设备内部可以采用这一比特结构来更简捷地控制必要的功能;

图4表示用于一个数据单元标题的标准化比特结构的一个实例，以及按照本发明的一个附加比特结构的实例;以及

图5是一个极为简化的方框图，其中说明了对包括在数据单元标题中的上述比特结构进行可能的计算，和产生上述附加比特的必要的装置。

图1是设在电信系统1中的一个交换设备2的非常简单的示意图，其中以ATM交换机为例。

ATM技术是一种广泛公知的技术，因此没有必要在本文中详细地描述。

许多输入线路4通过第一交换器3被连接到交换设备2，同时有许多输出线路6通过第二交换口5被连接到交换设备2。

交换设备2还包括必要的控制装置10和一个包括在控制装置10内或是与其分离的处理器，以及用于把一条输入线路4连接到指定的输出线路6的耦合装置11，这一输出线路是由出现在输入线路4上的一或多个数据信号构成的信号来指示或指定的。

以下将更详细地描述输入线路与输出线路的连接以及为此所需的基础设备。

数据单元30符合CCITT标准，并且其标题中包括5个含有虚拟目标地址的八位位组，而信息部分中的48个八位位组包含实际的信息。

根据本发明的理解，数据单元标题的信息内容以及上述标题中的比特结构分布不是简单地用做一个直接的交换控制装置。为了这一目的，需要有适合交换设备控制系统的信息内容和比特结构。

总之，本发明的基本原理是在上述第一交换口中为上述数据单元提供具有附加比特结构的附加信息，并且根据出现在数据单元标题中的地址信息确定这些附加比特的结构以及其他内容，这就意味着这些额外的比特仅是在交换设备内部（与数据单元标题中的比特结构不同）被用于控制选择功能。这些附加比特在第二交换口5中被消除。

因此，当数据单元通过交换设备时，该单元中的信息内容不仅能直接适用于交换设备的功能，而且还与数据单元标题中的虚拟地址信息和交换设备的瞬时状态相适应。这样就简化了交换设备中的功能产生和控制方式，而不必在产生一个需要地址信息的功能时对数据单元标题中所含的特定地址信息译码，并且同时满足标准化的要求，也就是说使输入数据单元和输出数据单元相对于交换设备而含有标准化的格式。

在图2和3中对此做出了示意性的解释，图中示出了提供给数据单元30的附加比特31，数据单元30具有一个标题32和一个信息部分33并且构成从第一交换口3发出的一个内部数据单元30′。

图2中所示的耦合装置或器件11被复制成两个交换面A和B，其中通常只有一个面被选做连接之用。

尽管在使用两个交换面时能提高可靠性的水平，然而不难理解，在使用两个以上的交换面时，可靠性的水平会更高。

如果可以采用较低的可靠性水平，那就仅需有一个交换面。

如图2所示，交换口5还包括用于控制或检查数据单元质量的装置5a和5b。这些装置的原理是公知的，因此不必详述。然而，装置5a和5b能在数据单元中所产生的比特结构的控制下用来根据一个给定的算法执行选择计算，或是以某种其他方式产生现行或瞬时的质量，并且共同使开关5c选择一或两个交换面A或B。

在接线器5c的下游设有一个用于消除附加比特结构31的单元5d。

图3是一个高度简化的示意图，说明了如何在输入线路3中对每个输入数据单元30的标题32的信息内容进行计算。

此处假设，由控制装置10的处理器计算的，与具有明确状态的虚拟地址的那些先期到达的数据单元相关的附加比特结构已被事先存入了存储器12，以下将对此进行详细描述。

标题32的信息内容被按照地址来计算并将其内容在存储器12中制成表。这个表然后就提供适于控制该交换设备功能的相应的有效附加比特结构，这些附加比特31被放在标题32之前。因此导致内部数据单元30′比标准化的数据单元30要长。

图4说明了比特位置是如何在可用做附加比特的区域31以及可用做数据单元标题的区域32之内自动分布的一个例子。

位置31a代表RI（路由信息），位置31b代表SEQ（单元顺序号），位置31c代表MCI（多型指示Multi    Cast    Indication），位置31d代表ICLP（隐式单元丢失优先权），位置31e代表IDP（隐式延迟优先权），位置31f代表CID（单元识别器），位置31g代表PLS（面选择），位置31h代表OAM（操作和维护），以及位置31i代表AM（地址模式）。

位置32a代表VPI（虚拟通路识别器）、位置32b代表VCI（虚拟信道识别器），位置32c代表PT（有效负载类型），以及位置32d代表CLP（单元丢失优先权）。

对比特位置32a和32b中的信息内容进行个别的检测，并且由控制装置或存储进行转换，以便将它们移入位置31d，31e，31f及31g。

这样，补充了附加比特结构的数据单元30′通过交换设备11，并且所产生的附加比特31仅被用于控制操作功能。比特31中最好能包含与有关单元的类型相对应的信息，以及与所需传输质量相对应的信息。

包含在标题32中的信息不用在交换设备内部，但是可以通过交换设备。

图5是一个极为简化的原理图，用于说明交换设备中的一个连接的可能性，这一可能性只是很多可能性中间的一个。

假定一个呼叫用户A希望与一个被呼叫用户B连接，在线路4上 就会出现一个数据单元32″，它尤其包括一个地址部分（标题）和一个信息部分。地址部分要求与控制装置10处理器连接，而信息部分揭示出与用户B的所期望的连接。

由A用户发出的数据单元30″的标题载有信令信息并且需要直接至控制装置10的处理器。

此外，输入交换口3由耦合器件或装置11连接到控制装置10的处理器。

处理器根据这一数据单元的内容，并且特别是该单元的信息部分（有效负载）进行计算，在用户A与用户B之间形成并且分析一条合适的连接通路11a，并且为上述连接分配一个信道号。

此外，为这一信道号“X”计算一个附加比特结构31。

简单地说，就是把选定的信道号“X”发送给A用户，使他可以通过指定的信道“X”传输，同时把算出的该信道“X”的附加比特结构存入存储器12。

这样，附加比特结构就被传送到交换口3，并且借助于内部信令线10a通过耦合器件11被传送到存储器12，并取得一个信道号“X”。

于是，A用户就获得了一个清楚的信号，并且除所有其他信息之外对来自A用户的所有数据单元都指定该信道号“X”。

当通话结束时就产生一个载有信令信息的新的数据单元，并且处理器通过上述单元的信息部分接收解除该连接的信息。

该解除信号从存储器12中清除信道“X”和相应的附加比特结构。

然后，交换设备的控制装置10对数据单元30″给出的地址信 息和信息部分译码，并且利用其内部处理器指示出一条经耦合器件11到一个空闲的输出交换口5以及线路6的空闲连接11a。

当数据单元已被送入缓冲寄存器中的最终指定位置，并且控制单元10与这一功能完全脱离时，存储器12为具有相同信道号“X”的每个连接数据单元补充这些附加比特31。

一种特别的方案是对比特位置VPI/VGI中信息内部进行计算，以便借助于存储器12获得相应的附加比特结构。

最好是对这些附加比特进行选择，使其代表以下的指标和/或功能：

在不同类型的数据单元之间进行识别或判别：

a）空的单元。

b）转接单元。

c）测试单元。

d）中间信令单元：在交换设备中与起动和再起动程序在一起的内部信令。

e）在交换设备内部使用的信令单元。

f）业务单元。

g）误码检测单元。

以便识别出代表众多终端不同需要数据单元。

这种方案的一个例子是在有两个面的交换设备中选择A面或B面，或是同时选择这两个面。

从各单元中间判别代表不同传输质量的单元。

这种判别的一个例子就是在具有相互不同的单元延迟优先权的连接之间进行判别，或是判别具有相互不同的单元丢失优先权的连接。

正常的交换操作需要多种类型的数据单元，并且除了来自用户的正常数据单元之外，交换设备本身也能产生多种类型的数据单元。

此外，根据数据单元的不同类型，需要对数据单元执行多种交换操作，以便处理不同的数据单元。

如前所述，在线路接通的时刻，交换设备可以适应用户或使用者选定的传输质量，并且主处理器将会在接通业务之前通知相关的交换口为相关的接线提供相应的附加比特及其结构。存储器12应该包含需要提供给数据单元30的所有特定比特，并且事先确定这些比特的意义，以及这些比特相互之间的精确的相对位置。

以ATM单元的形式提供给数据单元的比特可以是用于不同目的和不同使用区域的二进制编码，以便减少被传送比特的数量。这种编码的一个例子可以是表示不同单元类型的比特：

比特：    单元类型

0，0，0：    空的单元

0，0，1：    测试单元

0，1，0：    中间信令单元

0，1，1：    业务单元

1，0，0：    信令单元（交换机内部）

1，0，1：    接通单元

1，1，0：    误码检测单元（产生该码的目的是发现硬件的错误或故障。）

当然，如果没有必要限制被传送比特的数量，也可以为各个单元类型分配其自己的比特。中间信令单元和交换机内部的信令绝不能与入口线路4上的相似的单元相混淆。

为了在不同类型的数据单元中进行判别，可以首先用冗余终端功能提供最佳信号和消息传输的交换面进行选择。

通过交换机的内部接口发送空的单元，以保持单元的同步。这些单元由一个发送装置产生并由接收装置除掉。为了发现空的单元，空单元消除功能不必对单元中的VPI/VCI信息进行净化处理。通过对单元类型指示比特或比特组的简单检查就足以确定被测单元是否是一个空的单元。

接通单元的用处是对通过硬件接通的连接路径进行测试。

测试单元是在交换机内部产生的，并被用于处理交换机的维护。它可以通过在特定的测试回路中传送测试单元的方式查明硬件功能是否令人满意，它还可以有助于故障的定位。

中间信令单元和信令单元被用于贯穿交换机的整个控制通路上的信令传输。中间信令单元与信令单元的区别是，中间信令单元即使在交换被构成时也可以到达其预定的位置。因此，中间信令单元必须由多种功能分开处理。

中间信令单元特别涉及到交换机内部与起动和再起动程序有关的信令。

利用误码检测单元在数据单元中特意加入一个误码，并且该误码在交换设备执行指定的功能时将会产生一种预定的结果。

对每个信令或业务传输可以方便地选择传输质量。

一台ATM交换机可以装备一或多个冗余的交换面，以便提高交换机的可靠性。交换机的冗余部分接在来自交换面的数据流的结合点上。一个特定的算法可以从具有最佳质量的面上选择单元。对于某些类型的单元来说，希望能预先确定该单元所需通过的交换面。通过为这些单元提供多个面选择比特的方式，可以和冗余终端一起对这些单元进行单独处理（比较图2中的5a和5b以及5c）。

在一个由两个交换面构成的ATM交换机中，多个面选择比特的一种可能的编码方式如下：

面选择比特    选定的面

0，0：    利用一种特定的算法来结束。

0，1：    来自面B的单元到达其预定目标。

1，0：    来自面A的单元到达其预定目标。

1，1：    来自两个面的单元到达其预定目标。

ATM交换机能为大量不同类型的连接选定路由。这些连接可能具有完全不同的传输质量要求。传输质量在此意味着在通过传输网络时可能会出现单元的丢失以及延迟。CCITT规定了多个优选权等级（服务质量），从而为不同的连接提供不同的传输质量。

为了执行，不必在实际交换机核芯内装备起作用的那种包含每个VPI/VCI信息优先权等级的存储器，而可以在交换机的输入端提供有多个比特的单元。这些比特提示出内含的优先权等级，其中包括单元丢失优先权（CLP），以及单元延迟优先权（CDP）。

需要指出的是本发明不仅限于上述用于说明和解释的实施例，并且可以在附加的权利要求书的范围内做出修改。

Claims (11)

1、一种构成电信系统(1)一部分的称为分组交换类型的交换设备(2)，其中许多输入线路(4)经由第一交换口(3)连接到交换设备(2)，以及许多输出线路(6)经由第二交换口(5)被连接到上述交换设备，其中的交换设备(2)包括控制装置(10)以及为了把一个输入线路(4)连接到一个预定的输出线路(6)所需的耦合装置(11)，并且其中对输出线路(6)的指示是由出现在一个输入线路(4)上的一或多个数据单元(30)构成的信号来决定的，其中在上述第一交换口(3)为上述数据单元(30)提供由附加比特(31)构成的各个数据单元的附加信息；其中为附加比特提供一种与出现在数据单元(30)中的地址信息(32)相对应的结构；并且在上述第二交换口(5)中除去上述附加比特(31)，其特征是：上述附加比特包括多个比特位置，其中比特位置(31f)代表相关数据单元(30)的种类识别，并且/或者上述附加比特包括多个代表有关数据单元功能识别的其它比特位置(31g)。

2、按照权利要求1的设备，其特征是其中的种类识别和/或功能识别是通过在一个存储器中查表来计算的。

3、按照权利要求1或2的设备，其特征是上述附加比特（31）具有与现有单元类型以及传输质量相对应的比特结构。

4、按照权利要求1的设备，其特征是上述附加比特（31）可被用于控制不同的交换操作。

5、按照权利要求1或4的设备，其特征是上述附加比特（31）可以按一种用于冗余终端操作所选定的结构来使用。

6、按照权利要求1或4的设备，其特征是上述附加比特（31）可被用于识别特定的数据单元，例如用于识别空的单元，接通单元，测试单元，中间信令单元，信令单元，业务单元和/或误码检测单元。

7、按照权利要求1或4的设备，其特征是上述附加比特可被用于指示一个现有的数据单元是否能被允许通过或是应被拒绝，或者是用于按照特定的冗余终端算法来指示是否应执行冗余终端操作。

8、按照权利要求1或4的设备，其特征是某些附加比特（31）可被用于识别具有不同的单元延迟优先权的连接线，而某些附加比特可同时被用于识别具有不同的单元丢失优先权的连接线。

9、按照权利要求1的设备，其特征是耦合装置（11）由两个交换阵列和两个交换面（A，B）构成，并且上述附加比特（31）可被用于控制：

a）通过特定算法的终止;

b）使数据单元通过交换面B到达其预定目标;

c）使数据单元通过交换面A到达其预定目标;

d）使来自两个交换面的数据单元到达预定的方向。

10、按照权利要求1的设备，其特征是上述附加信息（31）由出现在数据单元中的VPI/VCI信息来控制。

11、按照权利要求1的设备，其特征是上述分组交换机是一种ATM型的交换机。

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