CN1096775C - 短信元多路复用设备 - Google Patents

Abstract

根据到达的短信元的CID识别出这些短信元的质量类别，及将被多路复用的ATM虚拟连接。这些短信元被写入对应于该ATM虚拟连接及质量类别的FIFO存储器中。一个VC指定控制部分为每个ATM信元发送时间指定一个ATM虚拟连接。这时，一个顺序指定控制部分顺序地指定一个或多个质量类别。一个读取部分按照指定的ATM虚拟连接和质量类别从FIFO存储器中读取一个或多个短信元，并将读取的短信元存储在一个ATM信元中，并将该ATM信元发送给由VC指定控制部分指定的ATM虚拟连接。

Description

短信元多路复用设备

技术领域

本发明涉及一种在固定长度包中存储可变长度包的设备。具体地说，本发明涉及一种在一个ATM连接中多路复用AAL型2短信元的设备。相关技术说明

背景技术

最近，各种类型的信息通过网络被传输。但是，每一种通信业务要求的传输速率和质量(延时，出错率等)都不同。例如，传输音频数据时，低的传输速率就足够了，但是必须使延时尽可能地低。当传输运动图象数据时，就同时要求有快的传输速率及低的延时。同时，当传输电子邮件和文件时，或传输控制信号时，对延时的要求就不是这么严格。ATM已成为处理提供如上所述的各种传输速率及质量的统一通信业务的普及技术。

ATM中，存储于固定长度ATM信元中的信息被传输。一个信元由一个5字节的头部和一个48字节的负载部分组成。路由信息等存储在头部，而要传输的信息存储在负载部分中。

图1是CLAD的构造图。CLAD(信元装配和分解单元)具有将要传输的信息存储在ATM信元中的功能，以及取出存储在ATM信元中的信息并重新产生被传输的信息的功能。

图1表示了CLAD的信元装配部分。该CLAD由一个数据存储缓冲器501，一个数据量监测部分502，一个读取控制部分503及一个ATM信元头部装配部分504组成。输入数据按照它们的到达顺序被存储在数据存储缓冲器501中。数据量监测部分502监测存储在数据存储缓冲器501中的数据量；当积累了足够构成一个信元的数据(例如48个字节)时，将这一情况告知读取控制部分503。当读取控制部分503收到这一通知时，它将从数据存储缓冲器501中读取足够构成1个信元的数据；随后ATM信元头部装配部分504给读取的数据添加一个头部以生成一个信元，随后该信元被发出。

在应用ATM的通信中，一般地，传输的信息存储在ATM信元负载中。传输ATM信元的连接由VPI/VCI标识。一个ATM信元存储通过一个连接传输的信息。

但是，在使用无线网络的移动通信中，为了有效地利用通信波段，要传输的信息被压缩；例如，信息可能以几kb/s到几十kb/s的低速率被传输。当将以这样低的速率传输的信息被装配到ATM信元中时，信元装配件的延时变大，从质量的观点来看这是不希望的。即，在通常的ATM中，如上所说明的一样，只有当积累了一定量的信息时，要传输的信息才被装配到一个ATM信元中，这样如果以低速率传输该信息，则ATM信元发送之间的间隔就会变长，有时会导致延时。

目前，为了减少如上所述的延时，例如在ATM论坛或ITU-T中，已经着手一些工作，使得在ATM信元中存储称为短信元的、只含有少量信息的可变长度包成为可能。

图2概念地表示了这种处理，其中短信元被存储在一个ATM信元的负载中。一个短信元由一个短信元头部和一个短信元负载组成。短信元头部包括一个用于识别该短信元的连接的CID(短信元连接识别符)，及一个指示该短信元的负载长度的LI(长度指示符)。

每个ATM信元的负载被存储在一个或多个短信元中。每个ATM单元可存储CID彼此不同的短信元。以这种方式在一个ATM信元中存储CID彼此不同的短信元，即在一个ATM连接中发送CID彼此不同的短信元被称为“短信元多路复用”。视短信元的长度及该短信元存储的位置而定，一个短信元也可被分解并存储在两个ATM信元中。这一情况称为“重叠”。

通过以这种方式在一个ATM连接中多路复用多个短信元，使得在低延时下以低的位速率传输信息以及充分应用ATM连接成为可能。

为了构造一个在ATM信元中存储及传输短信元的系统，基本上在ATM网络的每个虚拟连接(VC)中建立一个图1所示的CLAD就足够了。例如，如果在移动通信网络中使用这种系统，在一个在移动终端之间发送和接收无线信号的基站(局域站)中，在每个建立在该基站和接纳该基站的交换站(ATM交换机)之间的虚拟连接中装入一个CLAD。基站根据从移动终端接收到的信息生成短信元，随后利用CLAD将该短信元存储在一个ATM信元中，并通过一个ATM连接将该ATM信元发送给交换站。

一般地，在象移动通信网络这样的系统中有许多基站。于是，为了使系统的费用降低，就必须减少每个基站的费用。

但是，如果如上所述地在每个基站的每个ATM连接中安装一个CLAD，则硬件的构造将很大，于是将很难降低费用。为了解决这一问题，希望具有这样一种构造，其中可在一个设备的多个ATM连接中多路复用短信元。

另外，要求每个短信元具有不同的质量。于是传输一个存储短信元的ATM信元的ATM连接的质量控制应和正被传输的短信元的质量有关。但是，目前在ATM连接上多路复用短信元的技术仍在发展，还没有建立。这样，考虑到每个短信元的质量，控制ATM连接质量的技术也还没有建立。

发明内容

本发明的目的是提供一种在固定长度包传输网络(例如，ATM网络)中的一个虚拟连接上，有效地多路复用可变长度包(例如，AAL型2短信元)的设备。

本发明的短信元多路复用设备接纳多个建立于固定长度包传输网络中的虚拟连接，并在该多个虚拟连接上多路复用短信元。该短信元多路复用设备包括下列单元：

一个识别接收的短信元将要向其发送的虚拟连接的识别单元。一个根据识别单元识别的虚拟连接存储接收的短信元的存储单元。一个按照预定的算法从多个虚拟连接中顺序指定虚拟连接的指定单元。一个根据指定单元指定的虚拟连接，从存储单元读取短信元的读取单元。一个将读取单元读取的短信元存储在一个固定长度包中，并且随后将存储有该短信元的固定长度包发送给指定单元指定的虚拟连接的发送单元。

在如上描述的构造中，即使短信元的识别符彼此不同，如果这些短信元被发送给一固定长度包传输网络中的同一个虚拟连接，这些短信元也都由该虚拟连接识别，并由存储单元存储。于是这种情况下，当该虚拟连接由指定单元指定时，短信元都是在相同的条件下从存储单元中被读出，并在该固定长度包传输网络的同一个虚拟连接上被多路复用。

此时，指定单元按照预定的算法从接纳的多个虚拟连接中顺序指定某一时刻的虚拟连接，这样通过恰当地确定算法，当短信元在多个虚拟连接上被多路复用时，效率得到优化。

这样，就建立了一个在接纳多个虚拟连接的短信元多路复用设备中指定虚拟连接的指定单元，于是可以对多个虚拟连接实现多路复用处理。此外，如果在存储短信元的存储单元中应用共享存储器技术，那么为该短信元多路复用设备存储的所有虚拟连接准备一个存储器就足够了，于是减少了硬件的数量。

附图说明

图1是CLAD的构造图；

图2概念地表示了将短信元存储在ATM信元负载中的处理；

图3是应用了本发明的短信元多路复用设备的一个实施例的系统的构造图；

图4A表示了短信元格式的一个例子；

图4B和4C表示了AAL-CU信元格式；

图5是本实施例的短信元多路复用设备的方框图；

图6是短信元存储部分的构造图；

图7是说明根据信元发送间隔计数法来指定VC的方法的原理图；

图8是说明根据信用量法#1来指定VC的方法的原理图；

图9是说明根据信用量法#2来指定VC的方法的原理图；

图10是说明根据信元间隔确定法#1来指定ATM虚拟连接的方法的原理图；

图11A和11B是说明根据信元间隔确定法#2来指定ATM虚拟连接的方法的原理图；

图12是说明根据读取间隔控制法来指定质量类别的方法的原理图；

图13是说明根据信用法#1来指定质量类别的方法的原理图；

图14是说明根据信用法#2来指定质量类别的方法的原理图；

图15是说明根据字节间隔法来指定质量类别的方法的原理图；

图16是本发明实施例的短信元多路复用设备的详细构造图；

图17A和17B是质量类别存储存储器的构造图；

图18表示了产生读取地址的单元的构造的一个例子；

图19表示了当检测到重叠时执行处理的单元的构造的一个例子；

图20是为了在实践中实现图7所示的方法的VC指定控制部分的构造图；

图21是说明图20所示的VC指定控制部分的操作的流程图；

图22是为了在实践中实现图8所示的方法的VC指定控制部分的构造图；

图23是为了在实践中实现图9所示的方法的VC指定控制部分的构造图；

图24是为了在实践中实现图10所示的方法的VC指定控制部分的构造图；

图25A是利用绝对时间确定发送ATM信元的预期时间的方法的原理图；

图25B是利用相对时间确定发送ATM信元的预期时间的方法的原理图；

图26A和26B是表示VC指定方法的一个例子的图；

图27A和27B是说明VC调度表的操作的图；

图28A和28C是用来控制VC指定的存储区的逻辑结构图；

图28B是计时器的构造图；

图29表示了VC指定控制部分中的一个特定存储器结构的一个例子；

图30到32是说明根据方法E指定VC号时，VC指定控制部分中的处理的流程图(#1到#3)；及

图33是说明当建立一个ATM虚拟连接时，VC指定控制部分执行的处理的流程图。

具体实施方式

本发明可被广泛地应用于可变长度包存储在固定长度包中，并且通过一个应用固定长度包的网络传送这些固定长度包的系统中；但是在本实施例中，我们把固定长度包解释为ATM信元，可变长度包解释为AAL型2短信元。

图3是应用本发明的短信元多路复用设备的一个实施例的系统的构造图。这里，我们把移动通信系统作为实施例来说明。当在移动通信系统中对音频数据进行压缩处理时，传输速率的数量级仅为几个Kbps，但是另一方面对延时的要求是严格的。使用短信元的数据传送适合于即使传输速率低也要使延时保持最低的业务。

图3中，交换单元(ATM交换机)10根据存储在那些ATM信元的头部中的路由信息交换ATM信元。该交换单元10接纳多个基站。

基站20通过向移动单元发送无线信号，及从移动单元接收无线信号来接纳多个移动单元。基站20具有短信元装配和分解单元21及多路复用单元22。短信元装配和分解单元21根据发送自移动单元的数据产生短信元。多路复用单元22将短信元装配和分解单元21产生的短信元存储在ATM信元中，并将该ATM信元发送给交换单元10。基站20具有从接收自交换单元10的ATM信元中提取出短信元，随后从这些短信元中提取出要发送给移动单元的信息，并将信息发送给相应的移动单元的功能。

基站20和移动单元之间的每个连接由一个短信元连接识别符(CID)识别。在图3所示的例子中，基站20和每个移动单元31到33的连接分别由CID#10，CID#12和CID#13识别。当连接建立时，这些短信元连接识别符由基站唯一地分配。

当短信元装配和分解单元21根据发送自移动单元的数据生成短信元时，短信元连接识别符被添加给这些短信元。当多路复用单元22接收到这些短信元时，它检测对应于这些短信元的短信元连接识别符的VPI/VCI。VPI/VCI和这些短信元连接识别符之间的对应关系是在呼叫被建立并在多路复用单元22中的一个表(该表在图中未表示出)中注册时确定的。这里，可使每个由VPI/VCI识别的虚拟连接对应于一个或多个短信元连接识别符。即，多种类型的短信元可在每个ATM虚拟连接被多路复用。例如，“CID#10”识别的短信元和“CID#12”识别的短信元可在ATM虚拟连接VC#1被多路复用。

图4A是表示短信元格式的图。“CID”是短信元连接识别符。各个短信元由该CID识别。“ LI”是指示短信元负载长度的信息；其值从0到44。LI＝0表示该短信元负载由一个字节构成。“UUI”是用户识别符；分配了5个位给它。“S-HEC”是短信元头部错误控制；它生成的多项式是x5+x2+1。负载是存储将要传输的信息的区域。

图4B表示了一个存储短信元的ATM信元(信元AAL-CU)的格式。该ATM头部由VPI(虚拟路径识别符)，VCI(虚拟通道识别符)，PTI(负载类型识别符)，CLP(信元丢失优先度)及HEC(头部错误控制)构成。起始字段设定在负载的第一个字节。起始字段由偏移字段(OSF)，序列号(SN)和奇偶校验组成，偏移字段(OSF)指示存储短信元的区域的起始位置。偏移字段的值可被设定为0到47。OSF＝0表示短信元被存储在紧接着起始字段的区域中；OSF＝47表示在该特定ATM信元中有很多短信元。序列号是模2；根据ATM信元被发送的顺序，序列号被设定为“0”或“1”。对于由OSF和SN组成的7位，奇偶校验是奇校验。

图4A所示的短信元存储在ATM信元负载的第二个字节及随后的字节中。这里，短信元是一个可变长度包。于是，当在一个ATM信元中存储一个短信元时，如图2所示，该短信元可被分解为两部分或更多的部分，每个部分存储在不同的ATM信元中。图4B中，一个短信元的一部分和另一个短信元的全部被存储在一个ATM信元负载中。这种情况下，指示第二个短信元的起始位置的信息是OSF。将ATM负载中未存储数据的所有空白区域置为“0”。如果在一个ATM信元中存储了多个短信元，那么这些多个短信元的短信元连接识别符可以彼此相同，也可以彼此不同。

当在基站20和交换单元10之间发送和接收ATM信元时，图4B所示的ATM信元具有例如图3所示的结构。同时，交换单元10中，存储短信元的ATM信元具有例如如图4C所示的数据结构。即，在交换单元10中，一个短信元被存储在一个ATM信元中；没有起始字段。当交换单元10将存储在如图4C所示的ATM信元中的短信元发送给基站20时，首先从该ATM信元中提取出该短信元；随后将该短信元存储在图4B所示的ATM信元中，并被输出到ATM传输路径。这一处理由多路复用单元11执行。

图5是本实施例的短信元多路复用设备的方框图。该设备对应于图3中的多路复用单元11或22。

短信元识别部分31根据到达的短信元的短信元连接识别符(下文称作CID)，识别出标识该到达的短信元的质量类别，及识别在其上传输该短信元的ATM虚拟连接的信息。识别ATM虚拟连接的信息实际上是VPI/VCI或VCI，但是在下面将其称为VC号。VC号识别该短信元多路复用设备接纳的多个ATM虚拟连接。CID和质量类别之间的对应关系，及CID和VC号之间的对应关系是在呼叫被建立时，由终端设备和网络之间的协商确定的；并且在该短信元多路复用设备中被注册。安装在交换单元10中的多路复用单元11根据图4C所示的ATM信元生成图4B所示的ATM信元，于是在图4C所示的ATM信元被接收时，CID和VC号之间的对应关系被识别出。从而该多路复用单元11从CID和VC号的组合中识别出该短信元的质量。另外，如果接收到的短信元的CID未注册，则短信元识别部分31放弃掉该短信元。

短信元存储部分32是，例如一个半导体存储器；它按照短信元写入部分33的指令暂时存储到达的短信元。短信元写入部分33根据到达的短信元的VC号及质量类别将各个到达的短信元写入短信元存储部分32。

VC指定部分34根据预定的处理顺序确定ATM信元应被向其发送的ATM虚拟通道，并输出识别该ATM虚拟通道的VC号。读取顺序控制部分35根据预定的处理顺序确定应从短信元存储部分32中读取的短信元的质量类别。短信元读取部分36根据VC指定部分34和读取顺序控制部分35的指令一次从短信元存储部分32中读取一个短信元，并将该短信元输出。从短信元存储部分32读取的短信元被存储在ATM信元负载中，并且随后将一个ATM头部添加给该ATM负载，以产生一个ATM信元。随后这个ATM信元被发送给VC指定部分34指定的ATM虚拟连接。

图6是短信元存储部分的结构图。短信元存储部分32具有一个用于每个ATM虚拟连接(即，每个VC号)的缓冲区。此外，每个ATM虚拟连接的缓冲区具有一个用于每个质量控制类别的缓冲区。这些缓冲区分别是FIFO存储器。用于每个ATM虚拟连接及每个质量类别的缓冲区是一个逻辑分区的存储区；例如，该区域可存在于一个半导体存储元件中。

当短信元到达短信元多路复用设备时，根据存储在短信元头部中的CID，识别出该短信元的VC号和质量类别，并且将该短信元写入短信元存储部分32中对应于其VC号及质量类别的指定区域中。同时，当从短信元存储部分32读取短信元时，是从对应于VC指定部分34指定的VC号及读取顺序控制部分35指定的质量类别的区域中读取该短信元的。

下面，我们来说明VC指定部分34的基本操作。如上所述，VC指定部分34根据预定的顺序确定ATM信元应发送给的ATM虚拟通道，并输出一个识别确定的ATM虚拟通道的VC号。因此，这里我们概略地说明一下指定ATM虚拟连接的方法。本实施例中，规定了下述5种指定ATM虚拟连接的方法。方法A：对每个ATM虚拟连接的信元发送间隔计数(信元发送间隔计数法)

图7说明了根据信元发送间隔计数法指定ATM虚拟连接的方法的原理。本方法中，为每个ATM虚拟连接事先规定ATM信元应被发送的时间间隔。该时间间隔和ATM传输路径的传输速率有关，单位时间相应于发送ATM信元时分配给每个ATM信元的一个时隙。下面将该单位时间称为“1信元时间”。另外，为了计数每次向每个ATM虚拟连接发送ATM信元之后逝去的时间，安装一个信元间隔计数器。在每个指定时间(每一次经过“1信元时间”)之后，读取每个信元间隔计数器的计数值，并将这些计数值和对于各个ATM虚拟连接预定的发送间隔比较。这时，如果存在一个读取的计数值等于或大于预定发送间隔的信元间隔计数器，那么就输出一个识别对应于该信元间隔计数器的ATM虚拟连接的VC号。该VC号用来从为每个ATM虚拟连接建立的多个缓冲区(见图6)中指定一个缓冲区。

当VC指定部分34这样指定一个VC号时，就从短信元存储部分32中对应于该指定VC号的缓冲区中读取一个或多个短信元。读取出的短信元被存储在一个ATM信元中，并被发送给对应于该指定VC号的ATM虚拟连接。

每经过一个信元时间，各个信元计数器值加1。另外，对应于该指定VC号的信元间隔计数器的计数值被更新为“当前计数值——为该ATM虚拟连接预定的信元发送间隔”。另外，如果在多个ATM虚拟连接中已达到应读取短信元的状态，那么根据预先设定的优先权顺序，选择其中的一个ATM虚拟连接，并且对应于该ATM虚拟连接的VC号被指定。

现在我们来说明图7所示的实施例。这里有3个ATM虚拟连接(VC#1，VC#2和VC#3)，并且ATM虚拟通道各自的ATM信元发送时间被预定为“3”，“5”和“2”。另外，为每个ATM虚拟连接设立的信元间隔计数器的计数值在时间1都被重置为0。

各信元间隔计数器的计数值随时间增加，这样在时间3时，计数值为“2”。此时，对应于VC#3的信元间隔计数器的计数值等于对VC#3预定的信元发送间隔。当检测到这一事实时，VC指定部分34输出“#3”作为VC号。

接下来，在时间4，对应于VC#1和VC#2的信元间隔计数器的计数值都变为“3”。同时，对应于VC#3的信元间隔计数器的计数值减去发送间隔的设定值“2”，变为“0”。这时，对应于VC#1的信元间隔计数器的计数值等于为VC#1预定的信元发送间隔。当检测到这一事先时，VC指定部分34输出“#1”作为VC号。

在时间5，各个信元间隔计数器的计数值都小于各自的为每个ATM虚拟连接设定的发送间隔。因此，在时间5，VC指定部分34不作任何指定。

接下来，在时间6，信元间隔计数器VC#2和VC#3的计数值等于或大于各自被设定的发送间隔。这样，如果对应于多个ATM虚拟连接的信元间隔计数器的计数值分别等于或大于相应的发送间隔设定值，那么就根据ATM虚拟连接预定的优先权顺序指定VC号。图7中，最高优先权给了VC#1；而VC#3的优先权设定为最低。

短信元读取部分36按照VC指定部分34逐一指定的VC号从短信元存储部分32中读取短信元。即，当“#3”被指定为VC号时，短信元读取部分36从短信元存储部分32中对应于VC#3的缓冲区中读取1个或多个短信元；当“#1”被指定时，从对应于VC#1的缓冲区中读取1个或多个短信元。随后从对应于VC#3的缓冲区中读取的短信元被存储在ATM信元中，并被发送给ATM虚拟连接VC#3；从对应于VC#1的缓冲区中读取的短信元被存储在ATM信元中，并被发送给ATM虚拟连接VC#1。

这里，各个短信元按照它要被发送给的ATM虚拟连接被存储在相应的缓冲区中。即，即使在短信元的CID彼此不同的情况下，它们也可被存储在短信元存储部分32的同一缓冲区中。因此，CID彼此不同的短信元在同一个ATM虚拟连接上被多路复用。

在VC指定部分34不作任何指定的情况下，如在图7的例子中的时间5一样，短信元读取部分36就不从短信元存储部分32读取短信元。这样，短信元多路复用设备向ATM传输路径发送空信元。

这样，在信元发送间隔计数法中，不必预定读取顺序模式，并且该方法足以为每个ATM虚拟连接指定读取ATM信元的间隔；为初始设定及为添加或删除一个ATM虚拟连接所需要进行的操作都很简单。但是，该方法对于每个ATM虚拟连接必须需要一个计数信元间隔的计数器，因此当ATM传输路径上有许多ATM虚拟连接时，硬件的规模增大了。方法B：信用量法#1

图8说明了根据信用量法#1指定ATM虚拟连接的方法的原理。在本方法中，预先确定每个ATM虚拟连接的“信用量”。信用量是一个指定在一定时间段内应发送的ATM信元数的值。因此，通过指定每个ATM虚拟连接的信用量，确定了发送的ATM信元数目和ATM虚拟连接数目的比率。在信用量法#1中，短信元多路复用单元对每个ATM信元发送时间，比较每个ATM虚拟连接的信用量；逐一指定对应于具有最大值(最高信用量)的ATM虚拟连接的VC号。

下面我们来说明图8所示的实施例。在信用量法中，将预先确定的值设定为每个ATM虚拟连接的信用量。这里，分别将“3”，“2”和“1”设定为VC#1到VC#3的信用量。在每个ATM信元发送时间比较每个ATM虚拟连接的信用量，并且指定对应于信用量值最大的ATM虚拟连接的VC号。此时，对应于指定的VC号的信用量值减1。

例如，当VC#1到VC#3的信用量分别是“3”，“2”和“1”时，“#1”被指定为VC号。其结果是VC#1到VC#3的信用量分别变为“2”，“2”和“1”。接下来类似地，选择这3个信用量中值最大的ATM虚拟连接。但是，此时VC#1的信用量和VC#2的信用量相同。这种情况下，就遵循ATM虚拟连接中预定的优先权顺序。这里，VC#1的优先权最高，“#1”被指定为VC号。其结果是VC#1到VC#3的信用量分别变为“1”，“2”和“1”。再一次类似地，选择这3个信用量中值最大的ATM虚拟连接。这样，“#2”被指定为VC号。接着，按照类似的方法，每次指定一个VC号，直到ATM连接的信用量都为0为止。随后，当所有的信用量变为0或更小时，将初始设定值加入到每个ATM虚拟连接的信用量的当前值中。于是，VC#1到VC#3的信用量分别回到“3”，“2”和“1”。

类似于信元发送间隔计数法的情况，短信元读取部分36按照VC指定部分34逐一指定的VC号从短信元存储部分32中读取短信元。

在上述的信用量法中，VC指定控制仅仅通过设定每个ATM虚拟连接的信用量值来实现，于是即使增加或删除一个ATM虚拟连接，也可容易地重建系统。但是在某一给定ATM虚拟连接的信用量远远大于其它ATM虚拟连接的信用量的情况下，存在在某一时间段内ATM信元只发送给该给定ATM虚拟连接，而不发送给其它ATM虚拟连接，从而导致ATM虚拟连接之间不平衡的危险。方法C：信用量法#2

图9说明了图8所示方法B的变形。在图9所示的方法中，取出信用量值大于某一门限值(图9中为0)的ATM虚拟连接，随后从这些取出的ATM虚拟连接中每次一个地逐一指定ATM虚拟连接。例如，如果VC#1到VC#3的信用量值分别为“3”，“2”和“1”，对应于所有这3个ATM虚拟连接的信用量值都大于门限值，于是VC指定部分34按照“#1”，“#2”，“#3”的顺序指定VC号。当这样指定VC号后，VC#1到VC#3的信用量值分别减1变为“2”，“1”和“0”。这种情况下，只有VC#1和VC#2的信用量值大于门限值，于是VC指定部分34按照“#1”和“#2”的顺序将其指定为VC号。之后，当在下一步中“#1”被指定为VC号后，所有的信用量变为0，和图8所示的方法一样，将设定值加入到对应于所有这些ATM虚拟连接的信用量中。

和图8所示的方法B比较，本方法消除了爆发式发送ATM信元的倾向。方法D：信元间间隔指定法#1

图10说明了根据信元间间隔指定法#1来指定ATM虚拟连接的方法的原理。在本方法中，另外设定存储器的一个区域来存储预期的在每个ATM虚拟连接上发送下一个ATM信元的时间。此外，预先设定将输出线波段分配给在该输出线上建立的每个ATM虚拟连接时的波段比例。另外，根据该波段比例，以1个信元时间为单位，事先计算在每个ATM虚拟连接上从某一时间发送每个ATM信元时起，直到开始发送下一个ATM信元时的时间间隔。随后，当在某一ATM虚拟连接上发送一个ATM信元时，根据对该ATM虚拟连接计算得到的间隔计算预期的发送下一个ATM信元的时间。

每经过1个信元时间，VC指定部分34将当前时间和每个ATM虚拟连接的预期发送时间作比较。如果存在一个ATM虚拟连接，当前时间到达它的预期发送时间，那么通过发送该ATM虚拟连接的VC号来指定该虚拟连接。

每个ATM虚拟连接的信元间隔按下式计算。

信元间隔＝(1-波段比例)/波段比例

例如，在150M传输路径中，如果将75M分配给某一ATM虚拟连接，VC波段比例(band ratio)为0.5。这样，该ATM虚拟连接的信元间隔为“1”。

图10中，ATM虚拟连接VC#1和VC#2的波段比例分别为“0.5”和“0.2”。这样，VC#1和VC#2的信元间隔分别为“1”和“4”。这样，基本上在VC#1，当前时间在每2个信元间隙里超过预期发送时间，而在VC#2，当前时间在每5个信元间隙里超过预期发送时间，于是VC指定部分34对每2个信元间隙指定VC#1，对每5个信元间隙指定VC#2。如果在某一时间，当前时间超过多个ATM虚拟连接的预期发送时间，那么就根据预先确定的优先权顺序指定一个ATM虚拟连接，在下一个及其后的时间指定其它的ATM虚拟连接。

同样也可有这样的方法，其中不确定波段比例，而直接确定信元发送间隔。这样就不必进行前述的计算，于是可缩短处理时间。方法E：信元间隔指定法#2

在如上所述的方法D中，为每个ATM虚拟连接存储预期的信元发送时间。另一方面，在下面描述的方法E中，为每个ATM信元发送时间建立一个VC调度表；当在某一ATM虚拟连接上发送一ATM信元时，在发送该ATM信元时，计算在同一ATM虚拟连接上下一个ATM信元的预期发送时间，并将对应于该ATM虚拟连接的VC号存储在对应于该预期时间的VC调度表中。这一VC调度表的作用基本上和一个FIFO或一个队列的作用相同。

在每个ATM信元发送时间，存储在对应于该时间的VC调度表中的第一个VC号被读取。该VC号是VC指定部分34的输出。如果在某一时刻读取一个VC号，在同一时刻另一个VC号保留在对应于该时刻的VC调度表中，则保留的VC号被移动到对应于下一时刻的调度表中。

图11A说明了根据信元间隔指定法#2指定ATM虚拟连接的方法的原理。这里，表示了ATM虚拟连接的多路复用数目为64的情况。在本方法中，如图11B所示，VC指定部分34具有一个时间管理表，其中存储了各个ATM虚拟连接的下一个预期的ATM信元发送时刻，及一个信元间隔管理表，其中设定了各个ATM虚拟连接的信元发送间隔。信元间隔管理表是预先设定的。每次读取一个VC号，就在时间管理表中更新对应于读取的VC号的值(预期的发送时刻)。

下面参考图11A和11B来说明本方法的处理过程。

1.从调度表中读取一个对应于给定时间的VC号。例如，在时间4“VC#2”被读取。读取的VC号就成为由VC指定部分34指定的VC号。在读取“VC#2”之后，“VC#1”保留在对应于时间4的调度表中；该保留的VC号被移动到时间5的调度表中。

2.以在上面的步骤1中读取的VC号作为索引，访问时间管理表及信元间隔管理表。

3.根据步骤2中读取的数据计算“预期发送时间+信元发送间隔”，并将计算结果作为“下一个预期发送时间”。在图11B所示的例子中，VC#2的发送间隔是“10”，于是计算得到4.7+10＝14.7。

4.将在步骤3中计算得到的下一个预期发送时间存储在时间管理表中。

5.将读取的VC号存储在对应于在上面的步骤3中计算得到的下一个预期发送时间的整数部分值的调度表中。在图11A所示的例子中，“VC#2”被存储在对应于时间14的调度表中。

在如上所述的VC号读取处理中，当为某一ATM虚拟连接计算下一个预期发送时间时，如果当前时间已经超过了该预期时间，那么就将当前时间之后最先的可能时间设定下一个预期时间。

这样，借助于前述方法A到E中的一个方法，VC指定部分34为每个ATM信元发送时间指定了一个VC号。但是，如果在某一时间，ATM虚拟连接不能发送ATM信元，那么VC指定部分34在该时间就不作任何指定。

接下来，我们来说明读取顺序控制部分35的基本操作。读取顺序控制部分35指定将在由VC指定部分34指定的ATM虚拟连接上多路复用的短信元的质量类别。即，本实施例的多路复用设备具有这样的构造，当VC指定部分34指定某一ATM虚拟连接时，一个ATM信元被发送给该虚拟连接；但是读取顺序控制部分35为了确定应存储在该ATM信元中的短信元，指定了一个质量类别。当指定了一个质量类别时，短信元读取部分36就从对应于先前指定的VC号的多个缓冲区中对应于该指定质量类别的缓冲区中读取短信元。本实施例中，提供了下述的4种指定质量类别的方法。方法a：读取间隔控制法

本方法基本上和图7所示的指定ATM虚拟连接的方法A相同。图12表示了根据读取间隔控制法来指定质量类别的方法的原理。本方法不考虑每个短信元的长度，因此控制简单，但是存在不能精确地控制每个质量类别的情况。方法b：信用量法#1

本方法基本上和图8所示的指定ATM虚拟连接的方法B相同。但是，在本方法中为每个质量类别分别设定信用量。这时，设定的信用量的单位是字节数。另外，通过设定某一质量类别，如果从对应于该质量类别的缓冲区中读取了一个短信元，那么就从该质量类别的的信用量中减去该短信元的长度。图13表示了根据信用量法#1来指定质量类别的方法的原理。方法c：信用量法#2

本方法基本上和图9所示的指定ATM虚拟连接的方法C相同。但是，信用量的设定方法和计算方法与上述的方法b相同。图14表示了根据信用量法#2来指定质量类别的方法的原理。方法d：字节间隔法

本方法基本上和图10所示的指定ATM虚拟连接的方法D相同。但是，在本方法中，为每个质量类别分别设定波段比例。图15表示了根据字节间隔法来指定质量类别的方法的原理。

申请本发明的发明人已经申请了一项和读取顺序控制部分35有关的专利(日本专利申请(TOKUGANHEI)No.09-247091，申请日1997年9月11日)。参考该专利申请以便了解读取顺序控制部分35的构造和操作的详细情况。

下面我们来说明本发明的多路复用单元的构造和操作的详细情况。

图16是本实施例的短信元多路复用单元的详细构造图。这里，作为已到达的短信元多路复用的目标的ATM虚拟连接的数目为5；另外为每个短信元设定3个可能的质量类别中的这个或那个。

识别符锁存部分41根据它是安装在多路复用单元22中还是安装在多路复用单元11中而具有不同的构造。如果将它安装在多路复用单元22中，那么当一个短信元到达时，识别符锁存部分41为了识别该短信元所属的质量类别，锁存存储在该短信元头中的CID。另一方面，如果将它安装在多路复用单元11中，每个短信元被处理成图4C所示的数据格式，于是识别符锁存部分41锁存存储在该短信元头部中的CID以及图4C所示的ATM信元的VPI/VCI。

质量类别存储存储器42存储表示每个短信元所属质量类别的信息。和识别符锁存部分41相似，质量类别存储存储器42的构造也根据它是安装在多路复用单元22中还是安装在多路复用单元11中而不同。如果将质量类别存储存储器42安装在多路复用单元22中，那么如图17A所示，就应用CID作为索引存储对应于CID的质量类别和VC号。这种对应关系的确定是在，例如呼叫建立的时候完成的。即，各个短信元连接的质量，在呼叫建立的时候由终端和ATM网络之间的协商确定。另外，各个短信元连接和应多路复用该短信元连接的ATM虚拟连接之间的对应关系也在呼叫建立的时候，由终端和ATM网络之间的协商确定。

同时，如果将质量类别存储存储器42安装在多路复用单元11中，那么如图17B所示，它以CID和VPI/VCI的组合作为索引存储对应于每个CID的质量类别。这种对应关系在呼引建立的时候被确定。

从而，当一个短信元到达短信元多路复用设备时，以该短信元的CID(或CID+VPI/VCI)作为索引搜索质量类别存储存储器42，识别出该短信元的质量类别。与此同时，识别在其上该短信元要被多路复用的ATM虚拟连接的VC号也被检测出。随后将识别出的质量类别和VC号通知给写入控制部分43。

在该短信元多路复用设备中，为接纳的每个ATM虚拟连接建立一个缓冲存储器以便存储到达的短信元。这里，分别对应于ATM虚拟连接VC#1到VC#5建立缓冲存储器44-1到44-5。此外，每个缓冲存储器44-1到44-5分别由为每个质量类别分别建立的存储器45-1到45-3组成。每个存储器45-1到45-3都分别具有一个写入指针(WP)和读取指针(RP)。写入指针是下一个短信元将要被写入的写入地址。读取指针是从该处读取下一个短信元的地址。

读取控制部分43按照到达的短信元的质量类别和VC号将这些短信元写入FIFO存储器中。例如，如果到达的短信元将要被输出到的ATM虚拟连接是VC#1，并且该短信元的质量类别是“类别1”，则写入控制部分43将该短信元写入缓冲存储器44-1中的存储器45-1中。存储器写入地址由写入指针识别。于是，如果已经写入了另一个短信元，则将下一个短信元写入写入指针指示的地址域中。

从缓冲存储器44-1到44-5读取短信元的处理可简单地概述如下。

1.读取处理的开始要和信元装配时间配合。信元装配时间是该短信元多路复用设备装配每个短信元并将其发送出去的时间。信元装配时间和在建立于该短信元多路复用设备接纳的ATM虚拟连接上的传输路径上传输信元帧信号的时间同步。当输入一个装配时间信号时，VC指定控制部分46就指定一个识别ATM信元将要被发送给的ATM虚拟连接的VC号；另外，顺序指定控制部分47指定要读取的短信元的质量类别。

2.从存储器中读取对应于指定VC号和质量类别的短信元。

3.当读取一个短信元之后，系统判断在存储该短信元的ATM信元的负载中是否还保留有空白部分；如果有空白部分，则要顺序指定控制部分47发出一个请求，以指定将要读取的下一个短信元的质量类别。当从顺序指定控制部分47接收到下一个质量类别说明时，按照该说明读取一个短信元。这时，VC指定控制部分46不指定下一个VC号。于是，不改变在其上多路复用读取的短信元的ATM虚拟连接。重复这一操作直至在ATM信元负载上不再存在空白部分为止。

4.在上述步骤3中，如果从存储器中读取的短信元的长度总和等于或大于ATM信元负载长度，则将该ATM信元发送到对应于VC指定控制部分46指定的VC号的ATM虚拟连接上。这时，如果从FIFO存储器中读取的短信元的长度总和大于ATM信元负载长度，并且不是所有的短信元都能够在该ATM信元负载中被多路复用，则保存不能被多路复用的数据(最后读取的短信元的一部分)以便存储在下一个ATM信元中。

图16中，从短信元存储存储器(缓冲存储器44-1到44-5)读取的短信元数据由选择器49(SEL1)多路复用到一路径上。用于选择器49的选择信号是读取短信元时使用过的VC号和质量类别的组合。

长度信息锁存部分50锁存存储在选择器49输出的每个短信元的头部中的长度信息LI，并将长度信息通知给读取控制部分48。ATM信元头部装配部分51产生一个包括有对应于VC指定控制部分46指定的VC号的VPI/VCI的ATM头部。ATM信元头部装配部分51输出产生的ATM头部；随后，通过用适当的时间控制选择器52(SEL2)，以便输出对应于该ATM信元头部的短信元数据，从而将ATM信元发送给VC指定控制部分46指定的ATM虚拟连接。这时输出的ATM信元具有如图4B所示的数据构造。在图16中，省略了图4B所示的存储起始字段的功能。

下面，我们来说明从短信元存储存储器(缓冲存储器44-1到44-5)中读取短信元的处理的详细情况。VC指定控制

VC指定控制部分46按照参考图7到图11A和11B说明的方法A到E指定对应于ATM虚拟连接的VC号，该ATM虚拟连接是在每个发送ATM信元的时间ATM信元要发送到的ATM虚拟连接。随后VC指定控制部分46将VC号通知给顺序指定控制部分47，读取控制部分48和ATM信元头部装配部分51。下面将讨论VC指定控制部分46的详细构造和操作。质量类别指定法

质量类别指定由顺序指定控制部分47执行。顺序指定控制部分47接收VC指定控制部分46指定的VC号，并指定要在对应于该VC号的ATM虚拟连接上多路复用的短信元的质量类别。质量类别的指定和当存在来自读取控制部分48的指定请求时的情况类似。参考图12到图15说明了指定质量类别的方法；更详细的说明参见日本专利申请(TOKUGANHEI)No.09-247091。读取控制部分

读取控制部分48按照VC指定控制部分46指定的VC号和顺序指定控制部分47指定的质量类别，从对应的FIFO存储器中读取1个短信元。FIFO存储顺读取地址从对应于该FIFO存储器的读取指针中寻找。

图18表示了产生读取地址的单元的构造的一个例子。该单元具有选择器61。缓冲区44-1到44-5中对应于每个FIFO存储器的读取指针被输入到选择器61中。用于选择器61的选择信号是VC指定控制部分46指定的VC号和顺序指定控制部分47指定的质量类别的组合。通过用该选择信号控制选择器61得到想要的读取地址。例如，如果“VC号＝#1”和“质量类别＝1”作为选择信号被输入，选择器61输出对应于缓冲存储器44-1的FIFO存储器的读取指针作为读取地址。该VC号成为用于选择器61的选择信号(短信元存储存储器的选择信号)的上一级地址，而该质量类别号成为该选择信号的下一级地址。

一个短信元是一个可变长度包。于是，当在ATM信元中存储短信元时，必须识别出每个短信元的长度，并根据该长度信息判断是否下一个短信元也可被存储在该ATM信元中。下面说明了用来作出这一判断的方法。

如图4A所示，每个短信元的长度在该信元的头部中表示为LI。当从缓冲区读取每个短信元时，由长度信息锁存部分50检测这一长度信息；并通知给读取控制部分48。这样使得读取控制部分48识别出从缓冲存储器中读取的短信元中的字节数。

每次从缓冲存储器中读取的短信元被存储在ATM信元负载中，读取控制部分48检测该负载中剩余区域的字节数，并通过从栓测的字节数中减去短信元中的字节数来计算剩余的字节数。如果ATM信元负载中剩余区域的字节数大于0，则判断下一个短信元可被写入该ATM信元负载中，并请求顺序指定控制部分47指定下一个质量类别。同时，如果计算得到的剩余字节数为负，对应于该负值的字节数的数据(最后读取的短信元的一部分)由未存储在该ATM信元负载中的数据组成，于是将这些数据和字节数及质量类别一起保留。随后，当产生下一个和该ATM信元一样被发送给相同虚拟连接的ATM信元时，短信元未被存储在前一个ATM信元负载中的部分被安排在从下一个ATM信元的负载开端开始的部分中(除了起始字段之外)。当ATM信元负载中的剩余字节数刚好为0，则不作任何处理。

图19表示了当检测到重叠时，执行处理的单元的构造的一个例子。这里，认为短信元头部由3个字节构成。如果假定短信元头部由3个字节构成，则从缓冲存储器读取的短信元的长度为LI+3。这里LI是表示短信元负载长度的参数。注意在本专利申请的说明书中，为了简化说明，认为短信元长度为LI+3，但是在ITU-T的I363.2中，规定“LI＝0表示1个字节的负载长度”。于是，如果按照ITU-T的建议一样使用LI值，则“短信元长度”为LI+3+1。

另外，如果存储在先前读取的ATM信元的负载中的字节总数为SB，并且如果认为自前一个信元的重叠(当存在重叠的时候)为OVL，则在包括当前短信元的ATM负载中存储的字节数的总SB可如下表示。注意“重叠”是一个短信元的一部分被存储在一个ATM信元中，而该短信元的剩余部分被存储在另一个ATM信元中的情况。

SB＝SB+LI+3+OVL(字节)

如果认为ATM信元负载由47个字节组成，那么当由上述公式计算得到的SB小于47时，则意味着在该负载中还有空白部分，于是向顺序指定控制部分47发出一个说明请求。当SB刚好为47时，意味着当前的短信元布局刚好使负载中的空白字节数为0，于是不作任何处理。如果SB超过47，则意味着由于安排这一短信元而产生重叠，则保留最近在先读取的短信元的质量类别号直到下一次读取的时间为止。重叠的字节数计算为SB-47，并将其保留为OVL值。随后将该短信元未能存储在该ATM信元中的部分安排到下一个ATM信元负载的开始。当开始装配一个新的ATM信元时，重新设置总的字节数SB。

下面，我们来详细说明VC指定控制部分46的构造和操作。图20是为了实现图7所示的方法A的VC指定控制部分的构造图。图21是说明图20所示的VC指定控制部分的操作的流程图。这里，存储短信元的ATM信元要被发送给的ATM虚拟连接是3个(VC#1到VC#3)；它们的优先权顺序是#1-#2-#3。为VC#1到VC#3预定的读取间隔分别为3，5，2。这些设置分别存储在读取间隔设置寄存器71-1到71-3中，单位为分配给1个ATM信元的时隙。

该VC指定控制部分具有用于计数每个ATM虚拟连接的时间的计数存储器72-1到72-3。计数存储器72-1到72-3中的计数值每次分别加1，每次发送一个ATM信元。

减法器73-1到73-3分别从设定在读取间隔设置寄存器71-1到71-3中的设置值中，减去存储在计数存储器72-1到72-3中的计数值以产生Z(#1)到Z(#3)。比较器74到80输出根据Z(#1)到Z(#3)的相对大小确定的控制信号。例如，如果Z(#1)＜Z(#2)并且Z(#1)＜Z(#3)即，如果Z(#1)是Z(#1)到Z(#3)中最小的，则比较器7 5输出一个用来打开与门82的控制信号。比较器74到80中只有一个比较器输出用来打开相应与门的控制信号。

每个与门81到87的输入量之一是一个施加于每个相应与门的指定值。这些值是VC号。例如将“#1#”施加给与门82作为VC号。随后与门81到87中从比较器74到80中的对应比较器接收到“H”作为控制信号的与门输出已指定的VC号。这样就指定了一个VC号。在此指定的VC号称为发送VC指定信号。

比较器88-1到88-3中的每个计算出在Z(#1)到Z(#3)中为Z的正值的比较器输出“H”。如果比较器88-1到88-3的输出都是“H”，则输出一个使指定的VC号无效的信号。

减法器89-1到89-3分别从存储在计数存储器72-1到72-3中的计数值中减去在读取间隔设置寄存器71-1到71-3中设定的设置值，以产生K(#1)到K(#3)。每个加法器90-1到90-3将存储在相应计数存储器72-1到72-3中的计数值加1。选择器91根据指定的VC号为每个ATM虚拟连接选择减法器89-1到89-3中的一个或多个，以及选择加法器90-1到90-3中的一个或多个。例如，如果发出的VC指定信号是“#1”，选择器91则选择减法器89-1的输出和加法器90-2与90-3的输出。选择器91的输出被传给计数存储器72-1到72-3。随后用选择器91的输出更新每个计数存储器72-1到72-3中的计数值。即，将对应于指定VC号的计数存储器中的计数值，更新为从当前值中减去在读取间隔设置寄存器中设定的设置值而得到的值。其它计数存储器中的计数值被更新为当前值加1而得到的值。

参见图21，我们来说明上面描述的构造中的VC指定控制部分的操作。在短信元多路复用设备发送ATM信元的每个时间，本本流程图中的处理被执行。

步骤S1中，为每个ATM虚拟连接，通过从读取间隔设置寄存器71-1到71-3中设定的读取间隔设置值中减去存储在计数存储器72-1到72-3中的当前计数值，而计算得到一个值(差值)。每个计数值基本上相应于自从前一次发送ATM信元后经过的时间。

步骤S2中，系统判断步骤S1中计算得到的差值是否为正。这里，差值为正表示在相应的ATM虚拟连接上，自从前一次发送ATM信元后经过的时间还未达到预定的时间间隔。

如果存在一个虚拟连接其差值为0或更小，那么在步骤S3中，就选择差值最小(差值的绝对值最大)的ATM虚拟连接。将对应于所选择ATM虚拟连接的VC号输出给VC指定控制部分。如果多个差值彼此相等，则按照预定的优先权顺序进行选择。另一方面，如果所有的差值都为正，那么在步骤4，输出“1”作为发送类别指定无效指示，不指定VC号。

步骤5中，对应于步骤3中指定的VC号的计数存储器的值，被更新为从当前计数中减去读取间隔设置寄存器中设定的读取间隔设置值而得到的值。随后计数存储器72-1到72-3中对应的VC号未被指定的那些计数存储器中的计数值被加1。

步骤3中，如果一个条件在应发送ATM信元的多个ATM虚拟连接中被满足，则只选择这些ATM虚拟连接中的一个，因此即使达到了应发送ATM信元的条件，实际上ATM信元也不会被发送给其它未被指定的ATM虚拟连接。即，ATM信元发送之间的实际间隔大于设置值。但是，这种情况下，在那些ATM信元没有发送给的ATM虚拟连接上，下一个间隔变短了，缩短的大小和前一个间隔变长的大小相同，其结果是预定的波段被保持。

图22是为了实现图8所示的方法B的VC指定控制部分的构造图。该VC指定控制部分具有一种采用信用量法的构造；从信用量最大的ATM虚拟连接开始按顺序作出指定。

在相关的ATM虚拟连接中建立信用量设置寄存器101-1到101-3，并在这些寄存器中预定信用量值。另外，在相关的ATM虚拟连接中建立信用量存储寄存器102-1到102-3，并将在读取ATM信元时已被更新的信用量值写入信用量存储寄存器102-1到102-3中。信用量存储寄存器102-1到102-3使用存储器中的专用区域。

VC号确定部分103基本上和图20中所示的由比较器74到80，与门81到87和一个或门构成的单元相同。但是，VC号确定部分103根据对应于每个ATM虚拟连接的信用量的相对大小输出VC号。另外，在VC号确定部分103中设定的比中文键盘条件不同于在图20中所示的比较器74到80中设定的比较条件。VC号确定部分103输出识别对应于存储的信用量值最大的信用量存储寄存器的ATM虚拟连接的VC号。

减法器105-1到105-3从存储在相关信用量存储寄存器102-1到102-3中的信用量值中减去减法指定部分104指定的值。减法指定部分104为对应于由VC号确定部分103指定的VC号的ATM虚拟连接输出“1”，为其它的ATM虚拟连接输出“0”。减法器105-1到105-3的输出被用来更新信用量存储寄存器102-1到102-3。从而，对应于VC号确定部分103指定的ATM虚拟连接的信用量存储寄存器中的值被减1，而其它信用量存储寄存器中的值保留为原值。

当存储在相关信用量存储寄存器102-1到102-3中的信用量值为0或小于0时，比较器106-1到106-3输出“H”。如果比较器106-1到106-3的输出都为“H”，那么加法器107-1到107-3将在信用量设置寄存器101-1到101-3中设置的信用量加到相关减法器105-1到105-3的输出中。随后信用量存储寄存器102-1到102-3中的值由各自的加法器107-1到107-3更新。即，当存储在信用量存储寄存器102-1到102-3中的信用量都为0或小于0时，实质上信用量设置寄存器101-1到101-3中设置的信用量值被写入到各自的信用量存储寄存器102-1到102-3中。

图23是为了实现图9所示的方法C的VC指定控制部分的构造图。该VC指定控制部分具有一种采用信用量法的构造；为具有正的信用量值的ATM虚拟连接顺序指定VC号。

在图23所示的构造中，为了确保不在一行中2次或更多次地指定相同的VC号，在每个ATM虚拟连接中设置先前时间指定寄存器111-1到111-3。先前时间指定寄存器111-1到111-3存储指示在紧接的前次时间的VC号指定处理中是否指定了相应的VC号的信息。例如，图23中表示了在紧接的前次时间的处理中“#2”被指定的情况。

VC选择部分112根据指示存储在先前时间指定寄存器111-1到111-3中的值的信号，以及存储在信用量存储寄存器102-1到102-3中的信用量值是否为正来选择VC号。由VC选择部分112执行的VC选择处理与图23中所示的表相应。示于该表中的处理可由，例如一个硬件电路实现，也可由软件实现。VC选择部分112输出的发送VC指定也可用作更新先前时间指定寄存器111-1到111-3的信号。

下面给出一个例子。假定前次时间指定的VC号是2，并且所有ATM虚拟连接的信用量值都为正。这一条件对应于表中的倒数第二个记录，于是这种情况下VC选择部分112指定“#3”为VC号。

在图23所示的VC指定控制部分中，用来更新信用量值的构造和图22中所示的VC指定控制部分中更新信用量值的构造相同。

图24是为了实现图10所示的方法D的VC指定控制部分的构造图。该VC指定控制部分采用了ATM信元发送间隔指定法。这里我们给出一种使用绝对时间的方法。

在对应的ATM虚拟连接中建立预期发送时间存储寄存器121-1到121-3，并在这些寄存器中存储应发送下一个ATM信元的时间。信元计时器122计数从短信元多路复用设备输出的ATM信元帧信号。该VC指定控制部分使用信元计时器122中的计数值作为标准时间。

在对应的ATM虚拟连接中建立多余量计算部分123-1到123-3，并且这些多余量计算部分将存储在各自的预期发送时间存储寄存器121-1到121-3中的预期时间和信元计时器122输出的标准时间比较。随后判断部分124参考多余量计算部分123-1到123-3作出的比较结果，搜寻当前时间已到达预期发送时间的ATM虚拟连接。随后从对于预期发送时间其多余量最大的ATM虚拟连接开始，按顺序逐一指定ATM虚拟连接。

当指定一个VC号时，为各个ATM虚拟连接计算应发送下一个ATM信元的下一个预期时间。根据下面的公式计算到下一个预期时间的间隔。

间隔＝(1-比例)/比例这里，“比例”是关于各个ATM虚拟连接预先分配的波段的比例；这些比例存储在波段比例设置寄存器125-1到125-3中。

利用间隔可确定应发送下一个ATM信元的预期时间。即，如果如同期望的一样，某一ATM信元在该ATM信元的预期发送时间被发送，则应发送下一个ATM信元的预期时间为如下所示。

下一个预期发送时间＝(开始发送当前信元的时间)+(间隔+1)

在图24所示的构造中，采用上面的公式计算将下一个ATM信元发送给对应于指定VC号的ATM虚拟连接的预期时间，另一方面，对于向其它ATM虚拟连接发送下一个ATM信元的预期时间来说，则将上面的公式中的第二项强制设置为0，使得这些预期发送时间不被更新。即，编码器126输出一个仅用来打开对应于指定VC号的与门的信号。由编码器126从与门127-1到127-3中指定的与门输出“间隔+1”；其它的与门输出“0”。加法器128-1到128-3把与门127-1到127-3的输出和存储在相关的预期发送时间存储寄存器121-1到121-3中的预期发送时间相加。随后预期发送时间存储寄存器121-1到121-3分别被加法器128-1到128-3的输出更新。

如果不能恰好在预期定发送时间发送某一ATM信元，那么在计算下一个预期发送时间中，就必须将标准时间当作原来的预期发送时间，于是采用下面的公式。

下一个预期发送时间＝(相应信元的预期发送时间)+(间隔+1)

在图24所示的构造中，在波段比例设置寄存器125-1到125-3中设置的信息是为每个ATM虚拟连接分配的发送波段的比例；这些信息足够以先计算“(1-比例)/比例”，然后再使用该计算值。该计算值相当于ATM信元发送间隔。这样，可简化计算预期发送时间的处理。

同样，在图24所示的构造中，建立计数ATM信元帧数的信元计时器122；该计时器利用绝对时间计算发送时间，但是也可用相对时间来确定预期的ATM信元发送时间。

图25A和25B分别表示了使用绝对时间和相对时间来确定预期发送时间的方法的原理。如果使用绝对时间，那么如图25A所示，例如如果在时间T1发送一个ATM信元，那么下一个预期发送时间T2是T2＝T1+B1；则再下一个预期发送时间就变为T3＝T2+B1。即，采用一个ATM信元的实际发送时间作为参考，来计算每个ATM信元的预期发送时间，并且随后依次加上发送间隔以得到后面的发送时间。

同时，如果使用相对时间，当发送每个ATM信元时就计算下一个预期发送时间。例如，在预期发送时间为5的情况下，如图25B所示，可以想到的是该ATM信元实际上将在时间6被发送。这里，以时间6作为参考时间来计算下一个预期发送时间；在时间6发送的ATM信元比预期时间晚发送了一个信元时间。这样，以开始发送该ATM信元的时间作为参考时间，下一个预期的信元发送时间由下式给出。

下一个预期发送时间＝(发送间隔)-(该ATM信元实际发送时间-该ATM信元预期发送时间)在图25B所示的例子中，有：

T3＝B1-(S2-T2)＝4-(6-5)＝3即，下一个ATM信元的预期发送时间是在该ATM信元实际发送时间之后的3个信元时间。

图26表示了图11A和11B所示的方法E的操作的一个更为具体的例子。图26表示了随着时间的消逝，VC调度表被依次更新的情况。例如，如果在时间0读取“#0”，则未从对应于时间0的VC调度表中读取的VC号被写入到对应于时间1的调度表中。

下面来详细说明在时间1的操作。从一开始，“#2”，“#1”，“#5”和“#6”按该顺序被存储在对应于时间1的调度表中。当时间到达时间1时，首先读取存储在该调度表开始处的那个VC号。即，读取“#2”。该VC号是VC指定控制部分46的输出。

其次，用从对应于时间1的调度表中读取的VC号作为索引，从图26B所示的时间管理表和信元间隔管理表中取出预期发送时间数据和信元发送间隔数据。随后通过把信元发送间隔数据和预期发送时间数据相加来计算下一个ATM信元应被发送的预期时间。在本例中，得到1.7+6＝6.7。用该计算值更新时间管理表。随后这个读取的VC号被存储在对应于该计算值的整数部分的调度表的末尾。本例中，得到(INT6.7)＝6，于是将“#2#”存储在对应于时间6的调度表的末尾。

这里，我们假定已有8个VC号被存储在对应于时间6的调度表中了。在这种特定情况下，“#2”将在时间14被读取。因此，我们来详细说明时间14时的操作。

当在时间14读取“#2”时，以该VC号作为索引，将从图26B所示的时间管理表和信元间隔管理表中取出预期发送时间数据和信元发送间隔数据。这里，“6.7”被存储为预期发送时间数据。于是，当通过把信元发送间隔数据和预期发送时间数据相加来计算下一个预期的信元发送时间时，得到6.7+5＝11.7。

但是当前时间为时间14，它超出了上面计算得到的预期发送时间。即，该预定发送时间是无意义的。这种情况下，下一个ATM信元将被发送的预期时间被定到可能的最接近的将来时间。本例中，当前时间加1以得到时间15作为下一个预期发送时间。随后将“15”写入时间管理表中，另外将“#2”写入到对应于时间15的调度表中。

图27A和27B说明了VC调度表的操作。这里，我们来说明在一给定时间，多个信元等待被发送的情况下的处理。

在图27A所示的情况下，在对应于时间1的调度表中存储了4个VC号；在对应于时间3的调度表中存储了1个VC号。这样，在时间1存储在对应于时间1的调度表的开始处的VC号被读取。即，“#3”被读取。随后那些剩余的一开始预期在时间1发送一个信元的VC号(“#1”，“#5”和“#9”)被移动到对应于时间2的调度表中，并在时间2被处理。

在时间2，当从相应的调度表中读取出“#1”时，“#5”和“#9”保留。它们被移动到对应于时间3的调度表中，但是在这一调度表中已经存储有VC号“#2”。在这样的情况下，如图27所示，在某一时间在一调度表中保留的VC号被映射到下一时间的调度表中，并且原先存储在该下一个调度表中的VC号就闪避到这些映射的VC号之后。本例中，“#5”和“#9”按该顺序从对应于时间3的调度表的开端被存储，并在它们之后存储“#2”。

当如上所述控制VC号读取顺序时，ATM虚拟连接可以同样的资格被处理。例如，在图27A和27B所示的例子中，既然“#5”和“#9”起初的预期发送时间是时间1，“#2”起初的预期发送时间是时间3。于是，如果“#5”和“#9”将被存储在“#2”之后，则在对应于“#5”和“#9”的ATM虚拟连接上的延时将变得更大。如果由图27A和27B所示的方法来确定VC号指定的顺序，则在一个给定ATM虚拟连接中的这种延时可被减到最小。

图28A表示了用来控制VC指定的存储区的逻辑结构。VC调度表具有这样的结构以便将时间当作地址来处理。一个“time”是一个由图28中所示的计时器产生的值；短信元多路复用设备每输出一个ATM信元，该值加1。“HEAD”是每次存储在调度表开端处的VC号或其存储地址(起始地址)；“TAIL”是对应于每次存储在调度表末尾的VC号或其存储地址(末端地址)；“CNT”指示每次在调度表中存储的VC号的数目。

链管理表存储指示某一时间在VC调度表中存储VC号的顺序的信息。例如，如果以“VC＝2”作为索引访问该链管理表，则得到“4”；这意味着在“#2”之后紧接着存储“#4”作为VC号。即，在图28A所示的例子中，按照“#2”，“#4”，“#1”，“#5”的顺序存储VC号。

在图26A中，为了便于理解对VC指定控制部分的操作的说明，概念地表示了调度表，但是实际的VC调度表具有图28A中所示的结构。

同样，在图26B中表示了时间管理表和信元间隔管理表，但是实际上如图28C中所示，对于每个ATM虚拟连接还有设置和释放标志。设置和释放标志是指示相应的ATM虚拟连接目前是否正被使用的信息。

图29表示了用于VC指定控制部分46执行前述方法E的特定存储器结构的一个例子。

图30到32是说明当按照前述方法E指定VC号时，在VC指定控制部分46中的处理的流程图。短信元多路复用设备每发送一个ATM信元时，这些流程图中的处理就被执行。下面来说明在时间n的处理。

步骤S11到S13是指定VC号的处理。在步骤S11，从对应于时间n的VC调度表中取出第一个VC号(HeadVC(n))，最后一个VC号(TailVC(n))和存储的VC号的数目(CNT(n))。在步骤S12，系统判断存储的VC号的数目是否为0。如果存储的VC号的数目不为0，则处理转到步骤S13；如果存储的VC号的数目为0，则处理结束，在时间n不指定VC号。在步骤S13，步骤11中读取的第一个VC号被指定为时间n的VC号。

从步骤S21开始的步骤是确定将发送一个ATM信元的预期时间的处理。在步骤S21，系统判断存储的VC号的数目是否为1。如果存储的VC号的数目不为1，即，如果存储的VC号的数目为2或更大，则处理转到步骤S22；而如果存储的VC号的数目为1，它意味着不存在VC号将被移到时间n+1，则跳过步骤S22到S27。

在步骤S22，从对应于时间n+1的调度表中读取第一个VC号(HeadVC(n+1))，最后一个VC号(TailVC(n+1))及存储的VC号的数目CNT(n+1))。在步骤S23，以在步骤S11中读取的第一个VC号作为索引，从链管理表中读取下一个VC号(NEXT-VC)。在步骤S24，系统判断在时间n+1存储的VC号的数目是否为0。

如果在时间n+1存储的VC号的数目为0，则在步骤S25，对应于时间n+1的VC调度表按如下被更新。HeadVC(n+1)由NEXT-VC代替；TailVC(n+1)由TailVC(n)代替；并且CNT(n+1)由CNT(n-1)代替。另一方面，如果在时间n+1存储的VC号的数目不为0，则在步骤S26，对应于时间n+1的VC调度表按如下被更新。HeadVC(n+1)由NEXT-VC代替；TailVC(n+1)由TailVC(n+1)代替；并且CNT(n+1)由CNT(n)-1+CNT(n+1)代替。随后，在步骤S27，以在时间n的末尾VC号作为索引，链管理表按如下被更新。NEXT-VC由HeadVC(n+1)代替。在步骤S28，为了清除在时间n留下的不必要的数据，时间n时的VC调度表中的所有值被修改为0。

在步骤S31，以时间n时的第一个VC号作为索引，从时间管理表中读取预期发送时间(TIM)，并从信元间隔管理表中读取间隔数据(SP)和设置/释放标志(E)。在步骤S32，系统判断步骤S31中读取的设置/释放标志是否在设置状态(设置＝1)。如果设置/释放标志在设置状态，处理转到步骤S33；如果设置/释放标志不在设置状态，处理结束，不再执行后续步骤。

在步骤S33，计算应将下一个ATM信元发送到对应于在步骤S11到S13的处理中指定的VC号的ATM连接的预期时间(NTIM)。具体地，NTIM＝TIM+SP。在步骤S34，系统判断在步骤S33计算得到的下一个预期发送时间是在当前时间之前还是之后。如果下一个预期发送时间在当前时间之后，处理转到步骤S41；如果下一个预期发送时间在当前时间之前，则处理转到步骤S51。在步骤S41，首先求出在步骤S33计算得到的下一个预期发送时间的整数部分的值(s)。即，执行s＝INT(NTIM)运算。随后从对应于该整数值的VC调度表中读取第一个VC号(HeadVC(s))，最后一个VC号(TailVC(s))及存储的VC号的数目(CNT(s))。在步骤S42，系统判断在时间s存储的VC号的数目是否为0。

如果在时间s存储的VC号的数目为0，则在步骤S43，对应于时间s的VC调度表按如下被更新。HeadVC(s)由HeadVC(n)代替；TailVC(s)由HeadVC(n)代替；并且CNT(s)由1代替。另一方面，如果在时间s存储的VC号的数目不为0，则在步骤S44，对应于时间s的VC调度表按如下被更新。HeadVC(s)由HeadVC(s)代替；TailVC(s)由HeadVC(n)代替；并且CNT(s)由CNT(s)+1代替。在步骤S45，以时间s的末尾VC号作为索引，链管理表按如下被更新。NEXT-VC由HeadVC(n)代替。随后在步骤S46，以时间n的第一个VC号作为索引，时间管理表按如下被更新。TIM由NTIM代替。

同时，在步骤S51，从对应于时间n+1的VC调度表中读取第一个VC号(HeadVC(n+1))，最后一个VC号(TailVC(n+1))及存储的VC号的数目(CNT(n+1))。在步骤S52，系统判断在时间n+1存储的VC号的数目是否为0。

如果在时间n+1存储的VC号的数目为0，则在步骤S53，对应于时间n+1的VC调度表按如下被更新。HeadVC(n+1)由HeadVC(n)代替；TailVC(n+1)由HeadVC(n)代替；并且CNT(n+1)由1代替。另一方面，如果在时间n+1存储的VC号的数目不为0，则在步骤S54，对应于时间n+1的VC调度表按如下被更新。HeadVC(n+1)由HeadVC(n+1)代替；TailVC(n+1)由HeadVC(n)代替；并且CNT(n+1)由CNT(n+1)+1代替。在步骤S55，以时间n+1的最后一个VC号作为索引，链管理表按如下被更新。NEXT-VC由HeadVC(n)代替。随后在步骤S56，以时间n的第一个VC号作为索引，时间管理表按如下被更新。TIM由n+1代替。

图33是说明在建立一个ATM虚拟连接时，VC指定控制部分执行的处理的流程图。这里，假定当前时间为时间m。

在步骤S61，以标记新建立的ATM虚拟连接的VC号(NEWVC)作为索引，在信元间隔管理表中为该ATM虚拟连接建立信元发送间隔。另外，将对应于该ATM虚拟连接的VC号的设置/释放标志设定为设置状态(E＝1)。在步骤S62，从对应于时间m+1的VC调度表中读取第一个VC号(HeadVC(m+1))，最后一个VC号(TailVC(m+1))及存储的VC号的数目(CNT(m+1))。在步骤S63，系统判断在时间m+1存储的VC号的数目是否为0。

如果在时间m+1存储的VC号的数目为0，则在步骤S64，对应于时间m+1的VC调度表按如下被更新。HeadVC(m+1)由NEWVC代替；TailVC(m+1)由NEWVC代替；并且CNT(m+1)由1代替。另一方面，如果在时间m+1存储的VC号的数目不为0，则在步骤S65，对应于时间m+1的VC调度表按如下被更新。HeadVC(m+1)由HeadVC(m+1)代替；TailVC(m+1)由NEWVC代替；并且CNT(m+1)由CNT(m+1)+1代替。随后在步骤S66，以时间m+1的最后一个VC号作为索引，链管理表按如下被更新。NEXT-VC由NEWVC更新。

在上面描述的实施例中，存储器被用来存储及保存各种类型的设置信息，但是也可以使用象触发器或寄存器之类的锁存装置。此外，关于存储短信元的缓冲器，将它们逻辑地分配到每个ATM虚拟连接(VC)及每个质量类别就足够了；可在一个共享存储器结构中实现这一点。共享存储器结构的使用增加了存储器使用的效率，并减少了多路复用单元硬件的数量。

在上面描述的实施例中，描述了AAL型2短信元的情况，但是在本发明中使用的“短信元”并不限于AAL型2；也包括其它形式的包，特别是可变长度包。

根据本发明，在一个其中多个短信元连接被多路复用到一个ATM连接的设备中，能够合并多个ATM连接的处理，并且改善了多路复用的效率。另外，也可降低短信元多路复用设备本身的费用。

Claims (21)

1.一种短信元多路复用设备，它接纳在一个固定长度包传输网络上建立的多个虚拟连接，并在所述多个虚拟连接上多路复用短信元，所述设备包括：

识别接收的短信元将要被向其发送的虚拟连接的识别装置；

根据所述识别装置识别的虚拟连接存储接收的短信元的存储装置；

按照预定的算法从所述多个虚拟连接中顺序指定虚拟连接的指定装置；

根据所述指定装置指定的虚拟连接，从所述存储装置中读取短信元的读取装置；

将所述读取装置读取的短信元存储在固定长度包中，并将该固定长度包发送给由所述指定装置指定的虚拟连接的发送装置。

2.如权利要求1所述的短信元多路复用设备，其特征在于，

所述存储装置由为每个虚拟连接设置的多个FIFO存储器组成；并且

所述读取装置从对应于由所述指定装置指定的虚拟连接的FIFO存储器中读取一个或多个短信元，直到将被发送的固定长度包的负载被充满为止。

3.一种短信元多路复用设备，它接纳在一个固定长度包传输网络上建立的多个虚拟连接，并在所述多个虚拟连接上多路复用短信元，所述设备包括：

识别接收的短信元将要被向其发送的虚拟连接，及该短信元所属的质量类别的识别装置；

分配到每个虚拟连接及每个质量类别，用于将接收的短信元存储在根据所述识别装置识别的虚拟连接和质量类别指定的区域中的存储装置；

按照预定的算法从所述多个虚拟连接中顺序指定虚拟连接的指定装置；

按照预定的算法顺序指定质量类别的质量类别指定装置；

从所述存储装置中对应于由所述指定装置指定的虚拟连接和由所述质量类别指定装置指定的质量类别的区域中读取短信元的读取装置；

将所述读取装置读取的短信元存储在固定长度包中，并将该固定长度包发送给由所述指定装置指定的虚拟连接的发送装置。

4.如权利要求1所述的短信元多路复用设备，其特征在于，

预先分别确定发送给多个虚拟连接的固定长度包的发送间隔；及

所述指定装置具有多个计数器，所述计数器为每个虚拟连接计数从发送前一个固定长度包时经过的时间，并且当这些计数器中的某一计数器所计数的时间达到为对应于该计数器的虚拟连接预先设定的发送间隔时，所述指定装置指定该虚拟连接。

5.如权利要求4所述的短信元多路复用设备，其特征在于，

为所述多个虚拟连接确定一个优先权顺序；并且

当所述多个计数器所计数的时间分别达到对应于每个相应计数器的虚拟连接的发送间隔时，所述指定装置按照优先权顺序从这些虚拟连接中指定一个虚拟连接。

6.如权利要求1所述的短信元多路复用设备，其特征在于，

分别为所述多个虚拟连接确定初始的读取信用量；并且

所述指定装置指定读取信用量最大的虚拟连接，从对应于该指定的虚拟连接的读取信用量中减1，并且如果对应于所述多个虚拟连接的读取信用量都降到或低于某一门限值，则所述指定装置将初始读取信用量分别加到当前读取信用量中。

7.如权利要求6所述的短信元多路复用设备，其特征在于，

所述指定装置存储由最接近的在先指定步骤指定的虚拟连接，并且当多个读取信用量都等于或大于所述门限值时，所述指定装置从所述多个虚拟连接中指定除存储的虚拟连接之外的一个虚拟连接。

8.如权利要求6所述的短信元多路复用设备，其特征在于，

门限值为0。

9.如权利要求1所述的短信元多路复用设备，其特征在于，

所述多个虚拟连接分别被确定固定长度包发送间隔；并且

所述指定装置根据给定的发送间隔为每个相应的虚拟连接计算发送下一个固定长度包的预期时间，并指定当前时间达到其预期时间的虚拟连接。

10.如权利要求9所述的短信元多路复用设备，其特征在于，

所述多个虚拟连接被确定优先权顺序；并且

如果当前时间达到了多个虚拟连接的预期时间，则所述指定装置根据优先权顺序从这些虚拟连接中指定一个虚拟连接。

11.如权利要求10所述的短信元多路复用设备，其特征在于，

如果当前时间达到了多个虚拟连接的预期时间，并且另外这些预期时间彼此相同，则所述指定装置按照优先权的顺序指定这些虚拟连接中的一个虚拟连接。

12.如权利要求9所述的短信元多路复用设备，其特征在于，

如果Bi是分配给所述多个虚拟连接中的第i个虚拟连接的波段比例，则该虚拟连接i的发送间隔由(1-Bi)/Bi给出。

13.如权利要求9所述的短信元多路复用设备，其特征在于，

以固定长度包在由所述多个虚拟连接建立的传输路径上分别被发送的间隔为单位给出所述多个虚拟连接的每一个的发送间隔。

14.如权利要求9所述的短信元多路复用设备，其特征在于，

所述指定装置具有一个计数发自所述多路复用设备的固定长度包的数目的计数器，并且所述指定装置利用由该计数器的计数值给出的绝对时间，求出将向每个虚拟连接发送下一个固定长度包的预期时间。

15.如权利要求9所述的短信元多路复用设备，其特征在于，

对于每个虚拟连接，所述指定装置利用某一固定长度包被发送的实际时间确定的相对时间，该某一固定长度包的预期发送时间以及发送间隔，求出将发送下一个固定长度包的预期时间。

16.如权利要求1所述的短信元多路复用设备，其特征在于，所述指定装置包括：

一个存储对应于时间的每个虚拟连接的识别号的FIFO存储器；

读取存储在对应于当前时间的所述FIFO存储器的开端处的识别号，及指定对应于该读取的识别号的虚拟连接的装置；

计算在指定的虚拟连接上发送下一个固定长度包的预期发送时间，及将该虚拟连接的识别号写入对应于该预期发送时间的FIFO存储器中的装置；及

将未从对应于当前时间的FIFO存储器中读取的识别号写入对应于下一个时间的FIFO存储器的开始或末尾的装置。

17.如权利要求16所述的短信元多路复用设备，其特征在于，

当计算得到的预期时间在当前时间之前，所述指定装置将虚拟连接的识别号写入对应于当前时间之后的下一个时间的FIFO中。

18.如权利要求16所述的短信元多路复用设备，其特征在于，

所述指定装置将前一时间计算得到的预期发送时间作为用于时间计算的参考时间。

19.如权利要求16所述的短信元多路复用设备，其特征在于，

所述FIFO存储器包含为每一时间建立的多个链存储器，存储的识别号的顺序由链确定。

20.如权利要求16所述的短信元多路复用设备，其特征在于，所述指定装置还包括：

一个总计每个包发送时间的计时器；

一个存储每个时间存储的信息的首地址，末地址，及块的数目的调度表；

一个存储表述在所述调度表中存储的信息的顺序的链的链管理表；

一个为每个虚拟连接存储下一个预期发送时间的时间管理表；及

一个为每个虚拟连接存储固定长度包发送间隔的间隔管理表。

21.如权利要求1所述的短信元多路复用设备，其特征在于，

所述存储装置由多个虚拟连接共享。

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