CN1123166C - 用于在信元交换机中实现信元连续性诊断的方法和系统 - Google Patents

Abstract

在信元交换机中，能够利用信元输送速度低的信元测试设备对工作在速度快于信元输送速度的带宽的独立部分进行信元连续性诊断。用于这一目的的信元连续性诊断方法包括在要进行信元连续性诊断的被诊断单元和信元测试设备之间建立多个路径的步骤；使得从信元测试设备发出的信元经多个路径几乎同时集中在被诊断单元的步骤；以及使集中在被诊断单元的信元经多个路径中的一个返回到信元测试设备的步骤。

Description

用于在信元交换机中实现信元连续性诊断的方法和系统

技术领域

本发明涉及用于在信元交换机中实现信元连续性诊断的系统，例如用于实现在如宽带异步传输模式(ATM)信元交换机中适合用于话路(SP)侧设备上的信元连续性诊断的系统。

ATM信元交换机分别向称为“信元”的定长包中加入标记信息(标题信息)并通过让这些信元执行自我路由选择而进行交换处理。近年来，对于数百Mbps等级或以上的宽带ATM信元交换机的需求不断增长，以便能够处理多媒体传输。

这样的多媒体信元交换机为确保该ATM信元交换机自身的正确性而进行自我诊断。这种自我诊断主要是通过利用安装在该ATM信元交换机的每个功能模块上的微处理器并检测是否有硬件故障来实现的。

但是，仅利用这种自我诊断很难确保具有更高可靠性的正确性。由于这一原因，要求通过向ATM信元交换机，尤其是向SP侧设备实际发送信元来检查是否出现诸如信元丢失或信元重复这样的异常情况。用来进行这种检查的诊断叫做“信元连续性诊断”。本发明将介绍用于用来实现这种检查的信元连续性诊断的一种方法。

背景技术

下面结合附图将详细介绍，信元交换机，如宽带信ATM信元交换机，大致由三种类型的功能模块组成。即由交换部分、公共部分、及独立部分组成。通常安装多个独立部分(1至n)，每个独立部分的功能均是和与之相连的几千个用户终端进行接口。在交换部分、公共部分、及独立部分之间建立起多条通路，通过这些通路实现多个用户终端之间的通讯。

本发明最主要涉及的用于上述信元连续性诊断的装置是一种下面详细解释的信元测试设备。该信元测试设备向预定的路由发送测试信元，接收所发出的信元，并检查这些信元是否被正确收到。这种信元测试设备的一个实际例子是宽带测试单元(BTSU)。

下面将详细解释，常规信元测试设备(BTSU)的最大信元输送速度是例如156Mbps。它无法发出信元输送速度大于该速度的测试信元。

但是，为迎接新的多媒体时代，独立部分的最大工作带宽已明显扩大。例如，最大工作带宽已扩大为将能够处理的速度从常规的156Mbps增加到622Mbps。

这意味着上述常规信元测试设备在宽带ATM信元交换机中无法执行信元连续性诊断。鉴于这种情况，人们会想到要开发一种能够处理622Mbps的新的信元测试设备来进行这种诊断。

但是，人们发现开发能够处理622Mbps速度的实用的信元测试设备具有相当大的技术困难。

发明内容

因而，考虑到上述问题，本发明的目的是提供能够使用现有技术的普通信元测试设备在宽带信元交换机中进行信元连续性诊断的信元连续性诊断方法和进行信元连续性诊断的系统。

为达到上述目的，本发明提供的诊断方法包括以下步骤：在要对其进行信元连续性诊断的被诊断单元和信元测试设备之间建立多个路径；使得从信元测试设备经多个路径发出的信元几乎同时集中在被诊断单元；以及使集中在被诊断单元的信元经多个路径中的一个返回到信元测试设备。这样，在信元交换机中，即使采用信元输送速度低的信元测试设备，也能够对以处理高于信元输送速度的速度的带宽工作的独立部分进行信元连续性诊断。

本发明还提供一种用于信元连续性诊断的系统，包括：信元测试设备的多个单元，用来发送信元以执行相对于构成信元交换机的各种单元中的一个特定单元的信元连续性诊断；对应于各信元测试设备单元提供的多个路径设定装置，用来在所述信元交换机中形成用来将从所述信元测试设备单元发出的信元引到所述被诊断单元上的路径；及在被诊断单元上提供的返回环路形成装置，用来使被引到所述路径上来并集中在所述被诊断单元上的所述信元通过所述信元交换机中的路径返回到所述信元测试设备单元中。

本发明还提供一个用于信元连续性诊断的系统，包括：信元测试设备的单一单元，用来发送信元，以执行相对于构成信元交换机的各种单元中的一个特定单元的信元连续性诊断；路径设定装置，被提供用来在所述信元交换机中形成用来将从所述单一信元测试设备单元发出的信元引到所述被诊断单元上的路径；在所述被诊断单元上提供的返回环路形成装置，用来使在所述被诊断单元处的所述信元从所述路径返回；及螺旋环路形成装置，用来在所述信元交换机中设定用来将由所述返回环路形成装置返回的所述信元重复地返回到所述被诊断单元中从而形成螺旋环路的路径。

附图说明

通过下面参照附图对最佳实施例的介绍，可更明显地看出本发明的上述目的和特点，其中：

图1是根据本发明的信元连续性诊断方法的基本步骤的框图；

图2是表示用来根据本发明的第一方面来实现信元连续性诊断的系统的图；

图3是表示用来根据本发明的第二方面来实现信元连续性诊断的系统的图；

图4和图5是图3所示的系统的实施例(第二方面)的图的第一部分和第二部分；

图6是以易于理解的形式解释图4中的路由(a)→(b)的图；

图7是以易于理解的形式解释图4中的路由(c)→(d)的图；

图8是以易于理解的形式解释图4中的路由(e)→(f)的图；

图9是以易于理解的形式解释图4中的路由(g)→(h)的图；

图10是以易于理解的形式解释图4中的路由(i)→(j)的图；

图11和图12是图3所示的系统的实施例(第二方面)的图的第一部分和第二部分；

图13是解释经过图4的环路点(A)至(D)时的信元序列的图；

图14和图15是图2所示的系统的实施例(第一方面)的图的第一部分和第二部分；

图16是解释经过图14的环路点(A)至(D)时的信元序列的图；

图17是独立部分3的详细示例的方框图；

图18是由三个功能块表示的独立部分3的详细示例的方框图；

图19是以易于理解的形式解释图18表示的信元返回状态的图；

图20是在图17中STELS 53和ATM-CP 55之间传送的测试信元格式示例的图；

图21是在图17中ATM-CP 55与QBIC 56之间和在QBIC 56与MACA057之间传送的测试信元格式示例的图；

图22是在图17中公共部分2和MACAO 57之间传送的测试信元格式示例的图；

图23是信元测试设备(BTSU)8的示例的方框图；

图24是以易于理解的形式表示的信元路由根据TAG被自由设置时的状况的图；

图25是表示信元被交换的位置与TAG值之间的一般关系的图；

图26是表示信元交换机中信元地址转移的图；

图27是表示各种地址ICID的数值的一个具体示例的图；

图28是表示在信元交换机每一单元中TAG与ICID之间的关系的图；

图29是表示本发明应用其上的一个普通信元交换机的示例的图；以及

图30是用于现有技术普通信元连续性诊断的系统的一个具体示例的图。

具体实施方式

在介绍本发明的实施例之前，将参照相关附图对现有技术及其缺点进行介绍。

图29是表示本发明应用其上的一个普通信元交换机的示例的图。

在该图中，参考号10是一信元交换机，例如宽带ATM信元交换机。信元交换机10大致由三个功能模块组成，即交换部分1，公共部分2和独立部分3。

交换部分1是由大量自我路由选择模件组成的网络。用来连接互相通讯的用户终端的路径在该网络中形成。在该图中，作为实际单元的一个示例，表示了一个终端连接开关(TCSW)。该开关具有如TCSW#0及TCSW#1所示的双工设置。#0是工作侧，而#1是保护侧。

在图中，用户终端SA和SB举例表示上述互相通讯的用户。它们之间的路由用虚线9表示。

在路由9上，在最靠近用户终端的位置提供有上述独立部分3。通常提供有多个独立部分3(1至n)，而每个独立部分3均与连接其上的数千个用户终端进行接口。独立部分通常也称为“用户卡”。

在独立部分3和交换部分1之间提供有公共部分2。

该公共部分2的功能是将与多个独立部分3相连的大量的路由9进行集中。

在图中表示出了作为公共部分2的实际单元的示例的一个先进接口公共部分(AIFCOM)。该公共部分具有如AIFCOM#0及AIFCOM#1所示的双工设置。AIFCOM#0是工作侧，而AIFCOM#1是保护侧。此外，在交换部分1下提供有多个双工公共部分2。在该图中为简化起见，仅表示出了三个公共部分，即(1)、(2)和(3)。注意为简化起见在每个公共部分(2)和(3)下仅表示出了一个独立部分。

在该图中本发明最主要涉及的信元连续性诊断的装置被表示为信元测试设备8。该信元测试设备8向预定的通路发送测试信元，接收所发出的信元，并检查这些信元是否被正确收到。这种信元测试设备8的一个实际单元的例子就是宽带测试单元(BTSU)。

假设该图中的独立部分7是要被测试的。因而该独立部分7就是要对其进行信元连续性诊断的“被诊断单元”。以后该单元就被称为“被诊断单元7”。

在图中，用来执行测试的指令是由例如操作员通过维护终端，即工作站WS和以太网控制器(ETC)发出的。该指令通过系统总线被送至计算机4，信元连续性诊断程序在该计算机上被激活。该程序被存储在存储介质(MEM)6中并由中央处理器(CP)执行。

作为一个示例，系统总线与0侧和1侧处理器访问控制器(PAC)相连，而交换部分1和计算机4则通过这些访问控制器相连。

注意在该图中，交换部分1和公共部分2是由多个网络侧公共信道(NHW)连接的。公共部分2和独立部分3(包括信元测试设备8)则是由多个用户侧公共信道(SHW)连接的。

图29中所示的现有技术信元测试设备(BTSU)8的最大信元输送速度是例如156Mbps。它无法发出信元输送速度大于该速度的测试信元。

但是，近年来，为迎接新的多媒体时代，独立部分3的最大工作带宽已明显扩大。例如，最大工作带宽已扩大为将能够处理的速度从常规的156Mbps增加到622Mbps。

这意味着上述常规信元测试设备8在宽带ATM信元交换机10中无法执行信元连续性诊断。鉴于这种情况，人们会想到要开发一种能够处理622Mbps的新的信元测试设备8来进行这种诊断。

但是，人们发现开发能够处理622Mbps速度的实用的信元测试设备具有相当大的技术困难。

因而，考虑到上述问题，本发明的目的是提供能够使用现有技术的普通信元测试设备在宽带信元交换机中进行信元连续性诊断的一种信元连续性诊断方法和一个进行信元连续性诊断的系统。

图1是根据本发明的信元连续性诊断方法的基本步骤的框图。在该信元连续性诊断方法中，信元测试设备8对于独立部分3和其它构成信元交换机10的各种单元中的一个特定单元(被诊断单元7)进行信元连续性诊断。该方法基本包括以下三个步骤：

(I)步骤S1

在信元交换机10中在被诊断单元7与信元测试设备8之间设定多个路径。

(ii)步骤S2

使得从至少一个信元交换机8发出的信元通过多个路径几乎同时集中在被诊断单元7上。

(iii)步骤S3

使集中在被诊断单元7上的信元通过多个路径中的一个返回信元测试设备8。

上述信元连续性诊断方法可由本发明的第一方面的系统和第二方面的系统来实现。

图2是表示用来根据本发明的第一方面来实现信元连续性诊断的系统的图。在看此图时应注意，尽管被诊断单元7和信元测试设备8在图中被分别画在左边和右边，被诊断单元7和信元测试设备8实际上是位于同一独立部分3之内的(参见图29)。它们被画成这样是为了便于理解被诊断单元7和信元测试设备8之间的连接路由(路由9)。注意下面的图中也采用这种将被诊断单元7和信元测试设备8分别在左边和右边表示的方式。

如图2所示，根据本发明的第一方面的信元诊断系统由多个信元测试设备8，路径设定装置11，和返回环路形成装置12组成。

多个信元测试设备8将用于信元连续性诊断的信元发送到构成信元交换机10的各种单元中的一个特定单元(被诊断单元7)。

对应于信元测试设备8提供有多个路径设定装置11以便在信元交换机10中形成用来将信元测试设备8发出的信元引到被诊断单元7上的路径。

在被诊断单元7上提供返回环路形成装置12以便使被上述路径引来并集中在被诊断单元7上的信元组通过信元交换机10中的路径返回到相应的信元测试设备8中。

图3是表示用来根据本发明的第二方面来实现信元连续性诊断的系统的图。

如图所示，根据本发明的第二方面的信元诊断系统用单一信元测试设备8取代了图2的系统中的多个信元测试设备8。此外，由于这一原因，用来实现信元连续性诊断的系统由路径设定装置15，返回环路形成装置16，及螺旋环路形成装置17构成。

单一信元测试设备8将用于信元连续性诊断的信元发送到构成信元交换机10的各种单元中的一个特定单元(被诊断单元7)。

路径设定装置15用来在信元交换机10中形成用来将单一信元测试设备8发出的信元引到被诊断单元7上的路径。

在被诊断单元7上提供返回环路形成装置16以便使信元在被诊断单元7上从该路径返回。

螺旋环路形成装置17在信元交换机10中设定用来将由返回环路形成装置16返回的信元重复地返回到被诊断单元7中从而形成螺旋环路的路径。

根据上述示例，如果被诊断的独立部分3的最大工作带宽能够处理622Mbps的速度，常规的最大信元输送速度为156Mbps的信元测试设备8无法对单元7进行有效的信元连续性诊断。

因此，在根据本发明的第一方面用于实现信元连续性诊断的系统中(图2)，以并联方式提供有四个速度上限为156Mbps的信元测试设备8(4×156Mbps→622Mbps)，信元被从四个信元测试设备8中发出，因而这些信元几乎同时集中在被诊断单元7上。这样在被诊断单元7上就实现了实际上为622Mbps的速度。

简言之，在根据本发明的第一方面用于实现信元连续性诊断的系统中(图2)，提供有两个或以上的信元测试设备8且信元被同时从所有信元测试设备8通过路径发送给被诊断单元7以使信元集中在被诊断单元7上。

然后，由信元测试设备8中的两个或以上分别设定环绕被诊断单元7的正向和反向路径。

这里，当被诊断单元7的最大工作带宽是对应于“M”bps速度的带宽而每一信元测试设备8的最大信元输送速度是“N”bps(M＞N)时，则需要M/N个信元测试设备8。更准确地说，该数目是大于M/N的最接近的整数。

更理想地，当集中在被诊断单元7的信元返回至信元测试设备8时，在被诊断单元7上的返回点在更靠近该被诊断单元7的输出路径一侧形成。由于该输出路径存在于最靠近用户侧，因而输入被诊断单元7用来对其进行诊断的信元进入单元7的最深层位置，从而对其进行彻底的诊断。

另一方面，考虑图3所示的根据本发明的第二方面用于实现信元连续性诊断的系统。根据上述示例，我们假设要对独立部分3进行诊断，即被诊断单元7的最大工作带宽能够处理622Mbps的速度，常规的最大信元输送速度为156Mbps的信元测试设备8无法对单元7进行有效的信元连续性诊断。

但是，根据本发明的第二方面用来实现信元连续性诊断的系统可以由单一信元测试设备8处理622Mbps的最大工作带宽，而不用象图2的同样系统(第一方面)那样引入两个或更多的信元测试设备8。即，其特征是诊断是由单一信元测试设备8实现的。

由于这一原因，设定了多个路由9从而使信元序列沿着信元交换机10中的螺旋环路18传送，并且多次经过被诊断单元7。

这里，从单一信元测试设备8发出严格按照预定发送时间的单个信元序列，因而在正向路径19X上沿着螺旋环路18向被诊断单元7传送的信元序列在预定的集中时间内同时集中在被诊断单元7上。

当被诊断单元7的最大工作带宽是对应于“M”bps的速度而单一信元测试设备8的最大信元输送速度是“N”bps(M＞N)时，则正向路径19X的数量是M/N，因而当加上反向路径19Y后，路径总数量被设为M/N+1。

在上例中，假设最大工作带宽“M”bps是622Mbps而最大信元输送速度“N”bps是156Mbps，则正向路径19X的数量(M/N)是大于M/N的最接近的整数，即4。当加上一个反向路径19Y后，路径总数量变为5(＝4+1)。

还要注意在根据本发明的第二方面的用来实现信元连续性诊断的系统中，与根据本发明的第一方面的系统相同，用来从前一级的正向路径向后一级的正向路径切换的返回环路(16)在更靠近被诊断单元7的输出路径一侧形成。这是用来象前面提到的那样深入单元7进行彻底诊断。

下面将详细介绍本发明的实施例。但在此之前，作为与本发明进行比较的背景，将首先对图29所示现有技术的对一般信元交换机实现信元连续性诊断的系统进行简要解释。

图30是用于现有技术普通信元连续性诊断的系统的一个具体示例的图。图中按与图1和图2一样的方式表示了在交换部分1和公共部分2的左侧和右侧的属于独立部分3的被诊断单元7和信元测试设备8。注意图中所示的有关单元的普通示例，即TCSW#0，TCSW#1，AIFCOM#1的(1)和(2)，AIFCOM#0的(1)和(2)，以及BTSU，与已经解释过的一样。与在左侧和右侧表示被诊断单元7和信元测试设备8一道，形成公共部分2的AIFCOM#0的(1)和(2)及AIFCOM#1的(1)和(2)也画在TCSW#0和TCSW#1的左侧和右侧。相应地，左侧的AIFCOM和对应的右侧的AIFCOM是同一单元。

此外，在图30中，由于被诊断单元7属于独立部分3，将选取诸如OC3C，OC12C，STM1，STM4，DS1，和DS3这些具体单元中的OC12C(第12级信号链接光载波器)作为示例进行解释。一个OC12C单元可保证622Mbps的最大工作带宽。下面将被诊断单元7也称为OC12C单元。

为了进行对OC12C单元的诊断，首先，单元7必须退出工作(OUS)，也就是说必须被隔离。OC12C单元在OUS状态下被按照以下步骤进行诊断。注意OUS状态是由图29的下端所示的操作员输入一个诊断命令而建立的。

(诊断步骤)

1.从处于服务状态(INS)，即工作状态的BTSU 8建立一个到被诊断的OC12C单元的正向路径，以形成用于信元连续性诊断的一个路由。

2.建立从被诊断的OC12C单元返回到BTSU 8的反向路径。

3.建立对于被诊断的OC12C单元的返回环路。

4.从BTSU 8以该单元8的最大信元输送速度，即156Mbps发出测试信元。这些测试信元被沿着上述设定路径(正向路径)向前传送，并在到OC12C后沿着反向路径返回，并被收集在BTSU 8。

这样被收集起来的信元如何被诊断是由操作员的要求确定的。例如，

I)检查OC12C单元(被诊断单元7)是否出现故障，或

ii)对收集在BTSU 8的信元进行检查，对诸如信元重复或丢失这样的故障进行检测。

接着，释放用于信元连续性诊断的设定的路径和环路点。

图4和图5是图3所示的系统的实施例(第二方面)的图的第一部分和第二部分。注意对应于图2所示系统的实施例(第一方面)将在后面进行解释。

图4主要表示系统#0，即工作侧系统(MAIN)；而图5主要表示系统#1，即保护侧系统(SUB)。相应地，将主要参照图4进行解释。此外，图4和图5表示的是OC12C单元7和BTSU 8安装在同一机架上的情况。对于OC12C单元7和BTSU 8安装在不同机架上的情况将在以后进行解释。

信元交换机10的配置是TCSW#0(交换部分1)位于中央，AIFCOM#0(1)(公共部分2)例如与第三网络侧公共信道(NHW＝3)相连，BTSU单元(信元测试设备8)通过例如第15用户侧公共信道(SHW＝15)与公共部分2相连，OC12C单元(被诊断单元7)通过例如第1用户侧公共信道(SHW＝1)与公共部分2相连。注意在实际情况中，AIFCOM#0由AIFCOM#0(1)至AIFCOM#0(8)组成，因而NHWs包括NHW＝1至NHW＝8。由于SHW包括SHW＝0至SHW＝15，所以独立部分3包括16个单元(包括信元测试设备(BTSU)8和被诊断单元7)。

(诊断步骤)

1.设定一个从BTSU(信元测试设备8)的输出端口(a)经过YCSW#0(交换部分1)到AIFCOM#0(1)(公共部分2)的输出端口(b)的路径。

2.设定一个从AIFCOM#0(1)的输入端口(c)经过TCSW#0到AIFCOM#0(1)的输出端口(d)的路径。

3.设定一个从AIFCOM#0(1)的输入端口(e)经过TCSW#0到AIFCOM#0(1)的输出端口(f)的路径。

4.设定一个从AIFCOM#0(1)的输入端口(g)经过TCSW#0到AIFCOM#0(1)的输出端口(h)的路径。

5.设定一个从AIFCOM#0(1)的输入端口(i)返回到BTSU的输入端口(j)的路径。

6.在OC12C单元(被诊断单元7)内形成一个返回环路。在本例中返回环路21是按照经过分别用于路由(b)→(c)、路由(d)→(e)、路由(f)→(g)、和路由(h)→(i)的环路点(A)、(B)、(C)、和(D)来形成的。

7.从BTSU的输出端口(a)发出单个测试信元序列(最大信元输送速度156Mbps)。

所发出的单个信元沿着路由(a)→(b)→(c)→(d)→(e)→(f)→(g)→(h)→(i)在OC12C单元中循环4次。

接着它通过反向路径19Y返回BTSU的输入端口(j)并被收集。

正如前面已经解释的，这样被收集起来的信元如何被诊断是根据操作员的要求确定的。例如，

I)检查OC12C单元(被诊断单元7)是否出现故障，或

ii)对收集在BTSU 8的信元进行检查，对诸如信元重复或丢失这样的故障进行检测。

接着，释放用于信元连续性诊断的设定的路径和环路点。

图6是以易于理解的形式解释图4中的路由(a)→(b)的图；

图7是以易于理解的形式解释图4中的路由(c)→(d)的图；

图8是以易于理解的形式解释图4中的路由(e)→(f)的图；

图9是以易于理解的形式解释图4中的路由(g)→(h)的图；

图10是以易于理解的形式解释图4中的路由(i)→(j)的图。

图6至图10对应于上述诊断步骤中的步骤6。

在图6中，由要从BTSU的输出端口(a)发出的测试信元的标题表示的VPI/VCI值为VPI＝0/VCI＝0(在图4左端用VPI＝0/VCI＝0表示)。注意与VPI＝0/VCI＝0一起表示的“T-bit＝ON”指的是在用于测试的信元的标题的T位设置表示测试用途的特征位。设置了该T位特征位的信元有别于一般用户信元。

在图6的BTSU(信元测试设备8)中，实现了对应于VPI/VCI＝0的路径转换。为实现该路径转换，使用了在公共部分2和独立部分3之间使用的路径连接信息。在本发明应用其上的一般信元交换机中，这被称为“ICID-A信息”。该VPI/VCI＝0经路径转换成为路径连接ICID-A＝x0。该ICID-A信息在标题中被写为标记信息。这种路径转换是通过利用所谓的虚拟通道连接(VCC)表实现的。

在图6中，具有包括标记信息ICID-A＝x0的标题的信元经过AIFCOM(公共部分2)和TCSW(交换部分1)，并从AIFCOM的输出端口(b)被输入到OC12C单元(被诊断单元7)。这里，输入信元在OC12C单元中在环路点(A)返回。

参照图7，在OC12C单元(被诊断单元7)返回的信元在其标题被赋予预定的VPI＝0/VCI＝FFFC。然后它们被进一步经路径转换成为对应于VPI＝0/VCI＝FFFC的路径连接信息ICID-A＝x1。这种路径转换也是通过利用所谓的VCC表实现的。简言之，在被诊断单元中通过重写，在每一信元的标题部位均增加了标记信息，从前一级的正向路径到下一级的正向路径的路由被重复地改变。

此后，信元在经过图8，图9和图10后返回到BTSU(信元测试设备8)。此时，通过环路点(B)、(C)、(D)的信元的标题被分别赋予预定的VCI＝0/VPI＝FFFD，VCI＝0/VPI＝FFFE和VCI＝0/VPI＝FFFF并经路径转换为ICID-A＝x2，ICID-A＝x3和ICID-A＝x4。

在OC12C单元(被诊断单元7)中的信元的返回理想地是在所有环路点(A)至(D)均在OC12C单元中更靠近输出路径侧实现。如前面提及的，这是为了诊断OC12C单元的深部。更具体说，理想地是在图4右端所示的物理口(PHY-PORT)22处实现。从物理口22出来的正向部分与用户线相连。

注意即使环路点(A)至(D)集中在该物理端口22上，在信元序列传送中也不会出现故障。这时因为每一环路点均被赋予不同的VPI/VCI值，设定的ICID-A信息也均不同，因而每一路由的逻辑通道均不同。

图11和图12是图3所示的系统的实施例(第二方面)的图的第一部分和第二部分。与图4和图5表示的OC12C单元(7)和BTSU(8)安装在同一机架上的情况相反，图11和图12表示OC12C单元(7)和BTSU(8)安装在不同机架上的情况下的路由。注意由于其原理与图4和图5的情况没有区别，因而对图11和图12的工作情况的解释将忽略。

图13是解释经过图4的环路点(A)至(D)时的信元序列的图。从此图中很容易理解在被诊断单元(OC12C单元)7中临时建立了等同于最大工作带宽622Mbps的状态。

参照图4(图11也一样)亦可对此进行解释，图13的C1，C2，C3和C4表示分别通过沿着螺旋环路的环路点(A)，(B)，(C)和(D)的信元序列。

首先，从BTSU(信元测试设备8)的输出端口(a)发出的信元序列在时间T0后到达输出端口(b)。然后它们刚好在经过预定的发送时间Ts内通过OC12C单元(被诊断单元7)内的环路点(A)。

一个信元序列沿着螺旋环路传送，经过时间T1后返回到OC12C单元，并作为信元序列C2经过环路点(B)。与此类似，它分别在经过时间T2和T3后作为信元序列C3和C4经过环路点(C)和(D)。

上述信元序列C2至C4与信元序列C1完全相同。每一信元序列的速度均是BTSU(信元测试设备8)的最大信元输送速度，即156Mbps。当信元序列C1在集中时间Tc内作为信元C1至C4同时集中时，就实现了OC12C单元的最大工作带宽，即622Mbps。

上述预定发送时间Ts是这样确定的：在沿着正向路径传送的信元序列中首先通过被诊断单元(OC12C单元)7的最前面的信元序列C1的末端31(时间T4)在时间轴上出现的时刻要晚于在沿着正向路径传送的信元序列中最后通过被诊断单元7的最后面的信元序列C4的首端32。

此外，当预定集中时间被定为Tc时，预定发送时间Ts就按照使最后的信元序列C4的首端32出现的时间与最前面的信元序列C1的末端31出现的时间之差为预定集中时间Tc来确定。图13表示了这种状态。

当由单一信元测试设备(BTSU)8进行测试的测试时间确定后，预定集中时间Tc就根据该测试时间设定。

换言之，用来获得最大工作带宽的时间段Tc是按照Tc＝T4-T3确定的。此时T4必须小于T5，T6和T7。发送信元的条件是，首先发送时间为T3或更大，其次是T3＜T4，T5及T6。

图14和图15是图2所示的系统的实施例(第一方面)的图的第一部分和第二部分。

除了以下几点外这与图4和图5基本相同：

I)信元测试设备(BTSU)8不是一个而是4个单元。

ii)没有形成螺旋环路18，而是形成了4个单一环路41，42，43和44。

图16是解释经过图14的环路点(A)至(D)时的信元序列的图。观看此图的方法与图13相同。当比较图13和图16时，图16的方案(第一方面)的优点是在集中时间Tc(测试时间)外无需使信元无意义地通过。但是就需要多个信元测试设备(BTSU)8这点而言，图16的方案则不如图13的方案(第二方面)。

上述信元连续性诊断是由图29所示的计算机4的CP 5执行存储在记录介质6中的程序来进行的。就是说，提供有记录了使计算机通过信元测试设备8能够对构成信元交换机10的各种单元中的特定单元进行信元连续性诊断的程序的介质6。该程序用来：

(I)在信元交换机10中在被诊断单元7与信元测试设备8之间设定多个路径；

(ii)使得从至少一个信元测试设备8发出的信元通过多个路径几乎同时集中在被诊断单元7上；及

(iii)使集中在被诊断单元7上的信元通过多个路径中的一个返回信元测试设备8。

最后，将给出本发明的配置中的每一个主要元件的具体的详细示例。

图17是独立部分3的具体的详细示例的方框图。在该图中，右端的用户侧公共信道SHW＝1相当于图4和14中的SHW＝1。每一公共信道包括上行(UP)线和下行(DOWN)线并按双工方式成为0侧(#0)和1侧(#1)。

另外，图中的左端与相应的用户(未表示)SUB相连。在连接部分提供有与该用户SUB的光接口单元(OE/EO)51。该光接口单元51包括一电/光和光/电转换器并在622.08Mbps的光信号与电信号之间进行转换。然后，它从这些信号中抽取时钟和帧。

光接口单元51还与串/并相互转换单元52相连。

串/并相互转换单元52又与SONET/SDH中止与ATM信元变换单元53相连。在该图中它被表示为STELS。这是“用于F-150 BB ESP系统的SONET/SDH中止多线接口芯片”的缩写。注意串/并相互转换单元52相当于图4和图14中的物理端口(PP)22。

SONET/SDH中止与ATM信元变换单元53执行以下5项功能：

I)中止物理层的功能；

ii)传送报警的功能；

iii)收集物理层性能监视器(PM)数据的功能；

iv)中止ATM层的功能；和

v)信元环回的功能。

注意“622MHz PL0 54”是锁相环振荡器。

上述STELS 53还与ATM信元处理器(ATM-CP)55相连。它执行以下5项功能：

I)简并标题的功能；

ii)UPC(使用参数控制)功能；

iii)计算功能；

iv)NDC(网络数据收集)功能；和

v)处理OAM(运行，管理和维护)信元的功能。

ATM信元处理单元55与信元控制单元(QBIC)56相连。在图中它用“QBIC”表示。它是“QCP和B-ISDN平台接口控制器”的缩写。

该信元控制单元56执行以下4项功能。

I)控制QCP(质量控制路径)的功能；

ii)控制ABR(可用位速率)的功能；

iii)执行整形的功能；及

iv)执行NDC的功能。

上述信元控制单元56与公共部分接口(MACAO)57相连。在图中它用“MACAO”表示。它是“用于ATM应用目的的微处理器适配器和控制公共信道处理器”的缩写。该公共部分接口57执行以下9项功能：

I)使信元与公共部分2接口的功能；

ii)发送SD(发送数据)的接收/SCN(扫描数据)的功能；

iii)工作侧控制功能；

iv)信元计数功能；

v)信元发生功能；

vi)信元环路功能；

vii)控制微处理器(μP)58外部设备的功能；

viii)控制S-DRAM 59的功能；及

ix)在前面板与连接器接口的功能。

注意参考号60表示EEPROM，61为闪速存储器(FMEM)，62为时钟驱动器，63为155MHz多帧(MF)锁相振荡器。

图18是由三个功能块表示的独立部分3的示例的方框图。图中参考号71表示物理层中止部分，72为ATM部分，73为混合部分。

与图17的配置比较，物理层中止部分71相当于图17的STELS53，ATM部分72相当于图17的ATM-CP 55和QBIC 56，而混合部分73相当于图17的MACAO 57。

在图18中，信元计数器74，75，76，和77是用来对通过的信元计数的计数器，物理层信元计数器74和混合单元信元计数器76位于上行侧(UP)，而物理层信元计数器75和混合单元信元计数器77位于下行侧(DN)。

根据本发明在独立部分3中的信元的返回可由环路信元过滤器实现。在物理层中止部分71形成的过滤器是TC(传输控制)-环路信元过滤器78，而在混合部分73形成的过滤器是混合部分-信元过滤器79。

只有在物理层中止部分71确定为将被有选择地环回的信元才被此过滤器78抽取出来并从图中的下层线返回到上层线。

与之相似，只有在混合部分73确定为将被有选择地环回的信元才被此过滤器79抽取出来并从图中的下层线返回到上层线。

图19是以易于理解的形式解释图18表示的信元返回状态的图。图中物理层中止部分71，ATM部分72，和混合部分73的布置与图18完全相同。注意物理层中止部分71被进一步分项表示为四个模块81，82，83和84。注意图中模块(中间)82和模块(通道)83仅存在于通道化的状态中，即当多个通道被赋予同一物理端口时。相应地，可在每一通道内实现ATM功能。

根据本发明的测试信元沿着图19所示的多个环路传送。关于信元通过哪个环路返回的信息被写在测试信元的标题等处。测试信元的格式如图20，图21和图22所示。

图20是在图17中STELS 53和ATM-CP 55之间传送的测试信元格式示例的图。

图21是在图17中ATM-CP 55与QBIC 56之间和在QBIC 56与MACA057之间传送的测试信元格式示例的图。

图22是在图17中公共部分2和MACAO 57之间传送的测试信元格式示例的图。它们分别用测试信元90，91和92表示。

在图20中，测试信元90如图所示由54个八位字节组成。其中有关符号的意义如下：

E：强迫空信元标志符；

T：测试信元标志符；

TAG-D：端口标志符；

VPI：虚拟路径标志符；

VCI：虚拟通道标志符；

PTI：有效负载类型标志符；

CLP：信元丢失优先次序；和

dc：“无关紧要”。

端口标志符TAG-D定义经过信元路由的公共信道SHW中的端口(PORT)编号。该TAG-D并非象端口编号那样固定分配，而是可由软件自由地分配。

图21的测试信元91具有类似于图20的测试信元90的结构。

图21中在图20中没有表示出的符号意义如下：

VP：VP/VC服务标志符；

P：优先级标志；

QCP：质量控制路径；

M：起源辨识；

res：备用位；和

ICID：内部通道ID或连接标志符。

连接标志符ICID被赋值到信元的标题以便执行信元的各种处理。本系统中使用的ICID有以下几种：

(a)ICID-A

这是一个单元内的路径标志符。对输入侧单元有唯一地(特有地)使用的I-ICID-A，对输出侧单元有唯一地使用的O-ICID-A。

(b)ICID-B

这是多信道广播信元的路径标志符，在系统中唯一使用。

(c)ICID-C

这是用于输出侧单元中逻辑多信道广播的页连接管理的路径标志符。

(d)ICID-D

这是用在公共部分2中的路径标志符，并在一旦从系统中由I-ICID-A转换为I-ICID-D之后进行标题转换处理，该I-ICID-D在公共部分中唯一使用。

图22的测试信元92具有类似于图20的测试信元90和图21的测试信元91的结构。仅在图22中表示出的符号如下：

C：多信道广播标志符；和

ACT：工作信元标志符。

图23是信元测试设备(BTSU)8的示例的方框图。

图中公共部分2位于MACAO 57的右侧。它们由一对上行公共信道UHW和一对下行公共信道DHW相连。

在图的左侧提供有ALTES-0回路101和ALTES-1回路102。ALTES是“ATM层测试”的缩写，执行：

发生和发送测试信元；

接收和验证测试信元(对于0测和1侧)；及

对接收的测试信元进行SN检查和PRBS检查。

在ALTES回路101及102与MACAO 57之间布置有ALTMAC-LCA 103。ALTMAC-LCA是“ALTES macao(ATM层测试macao)接口”的缩写，具有以下功能：

转换信元标题的功能；和

检查信元标题的功能。“macao”是“用于ATM目标的微处理器适配器和控制公共信道处理器”的缩写。

测试信元由ALTES-0回路和ALTES-1回路(101和102)中的发生器产生并被发送到公共部分2一侧。这些又返回到这些回路(101，102)中的测试信元在同一回路中的检查回路(CHK#0和CHK#1)被检查。由于有两个ALTES回路(101和102)，可同时进行两种类型的测试。

注意，在图23中，F-MEM是一个闪速存储器，用于存储引导程序和控制程序。

从信元测试设备(BTSU)8中发出各种测试指令。这些指令举例如下：

1)TST-ILOOP-RQ：设置独立部分环路LOOP的请求；

2)TST-ICEL-CTL：控制独立部分信元计数器的请求；

3)TST-IPCEL-RQ：读出通过独立部分的信元个数的请求；

4)TST-BTSU-STR-RQ：开始信元连续性测试的请求；

5)TST-BTSU-STA-RQ：读出信元连续性测试状态的请求；

6)TST-BTSU-END-RQ：结束信元连续性测试的请求；

7)TST-BTSU-CTE-RQ：结束连续的信元连续性测试的指令；和

8)CP-IVCC-SET：设置IVCC的请求。

CP-IVCC-SET是设置测试信元标题的值的指令。即这是一个设定上述TAG-D或ICID-A的值的指令。

下面通过再次参照图18解释在独立部分3中形成的返回环路。该返回运行涉及信元计数器(CNT)74，75，76和77。当对返回的信元计数时这些信元计数器的状况如下：

CNT77：  ICID-A+T位；

CNT76：  ICID-A+T位；

CNT75：  VPI/VCI/PTI+T位+TAG-D；及

CNT74：  VPI/VCI/PTI+T位+TAG-D。

固件设定信元计数器77/76和75/74并提供具有接口的用来控制过滤器/掩码模式设置、开始+清除、停止、和读取的主机。主机控制对固件测试所需的计数器。一般地，当在混合部分形成环路时，使用CNT77/76，而除此之外的情况则使用CNT75/74。

为实现环回，固件提供以下主机接口。主机通过对当前接口的组合而实现环回。在以下接口中，左侧表示接口类型，而其右侧分别表示每一接口的功能。

环路点设定和释放：设定确定点上的确定过滤器模式和掩码模式。相反地释放环路点。

计数器控制：设定确定点的信元计数器中的过滤器模式和掩码模式。激活确定点的计数器，清除和停止。

计数器读取：读出确定点计数器的内容。

T-位控制：执行确定ICID的T-位的恢复和释放控制。

图2所示的路径设定装置11和图3所示的螺旋回路形成装置17均可通过路径设定设施实现。注意这种路径设定机构本身并不是新的，它是构成普通信元交换机10的核心。

对于路径设定机构重要的信息是加到信元中的TAG。在这些TAG中，TAG-D已经被提到了，因而下面将解释其他的TAG-A，TAG-B，TAG-C，和TAG-E。

1)TAG-A

在信元路由选择过程中，TAG-A确定形成交换部分1的基本模件的输出的八个公共信道NHW的编号。此TAG-A共有三种类型，即TAG-A1，TAG-A2和TAG-A3，对应于行1，2，和3。

2)TAG-B

在信元路由选择过程中，TAG-B确定形成公共部分2的输出的16个公共信道SHW的编号。

3)TAG-C

这表示在交换部分1中点对多点(PtMP)连接信元的M多信道广播-使用位图。

4)TAG-E

在信元路由选择过程中，它表示公共部分2中导线集中单元的高速侧的输出路径的编号。其编号可在从公共信道SHW的VC单元中被设定。

通过设定上述TAG值，测试信元就能够从一个期望的路径(公共信道)传送到一个期望的路径(公共信道)。

图24是以易于理解的形式表示的信元路由根据TAG被自由设置时的状况的图。该图还表示了点对点(PtP)连接方案中的切换模式的一个示例。注意该图表示的示例是一点是用户A，另一点是用户B，且信元路由是在一个2行3列结构的交换部分1中。

在公共部分2区域标出的ALFSH是“先进接口机架”的缩写。另外，在交换部分1区域标出的CRSWSH是“信元路由选择切换机架”的缩写。

图25是表示信元被交换的位置与TAG值之间的一般关系的图。在图24所示的示例中信元也是根据这种关系进行交换的。即对测试信元的路径设定是依照写在测试信元的标题中的TAG信息实现的。

在信元路由选择过程中，除了TAG信息外，前面已经提到的ICID信息也是必要的。这将参考图26进行解释。

图26是表示信元交换中信元地址转移的图。图中3表示独立部分。输入侧独立部分3(相当于BTSU 8)在图中的左侧表示，而输出侧独立部分3(相当于OC12C8)在图中的右侧表示。参考号2表示公共部分。输入公共部分2在图中的左侧表示，而输出侧公共部分2在图中的右侧表示。它们分别位于交换部分1的左边和右边。此外图中还表示出了图25所示的各种TAG。

输入侧公共部分2通过参照IPT 110和IVT 111执行地址转换。“IPT”是“进来的已登记赋值表”的缩写，而“IVT”是“进来的VCC转换表”的缩写。

此外，在图26的上部，从左至右介绍了对应于这些单元的地址(标题)的转移。注意图中P1表示点对点(PtP)方案的路径，而P2表示点对多点(PtMP)方案的路径。在根据本发明的信元连续性诊断进行过程中只使用路径P1。

在标题中写入地址I-VPI/VCI的信元在输入侧独立部分3被转换为地址I-ICID-A。但是，当输入侧独立部分3起BTSU 8的作用时，测试信元在这里产生，因而没有I-VPI/VCI，I-ICID-A被最先写入测试信元中。注意在输入侧独立部分3中的“简并”单元是用于节省所用存储容量的用来转换地址的部分。

在标题中写入地址I-ICID-A的信元由第一“转换”单元依照IPT110被转换为地址为ICID-D的信元。接着，ICID-D由第二“转换”单元依照IVT 111被转换为地址O-ICID-A。标题中写入该O-ICID-A的测试信元在交换部分1中根据TAG路由选择并进而经过输出侧公共部分2传送到要被测试的独立部分3(OC12C)。普通信元在输出侧“转换”单元进一步被转换为地址为O-VPI/VCI的信元并发送到用户侧。

但是，在根据本发明的信元连续性诊断的执行中，如图18所示，测试信元的环回是在该输出侧独立部分3中实现的。这些I-ICID-A，ICID-D，O-ICID-A等的具体数值示例如图27所示。

图27是表示各种地址ICID的数码的一个具体示例的图。注意图中表示的方案是信元按类似于图24所示方案从用户A传送到用户B的方案。图中从左至右地址的转移如下：

I-VPI/I-VCI＝123h/4567h

I-ICID-A＝89Ah

ICID-D＝BCDEh

O-ICID-A＝F01h

O-VPI/O-VCI＝967h/6543h

图28是表示在信元交换机各单元中TAG与ICID之间的关系的图。

最后给出对路径设定的补充解释。首先，对于图14所示的本发明的第一方面，TAG-E，TAG-A和TAG-B的转移如下面的表1所示。注意为简化起见只使用了两个BTSU(BTSU-0和BTSU-1)。另外，假设BTSU-0发出的测试信元利用公共信道SHW＝5到达公共部分2(1)(TAG-E)，接着利用公共信道NHW＝0到达交换部分1(TAG-A)，接着又利用公共信道NHW＝5到达输出侧公共部分2，利用公共信道SHW＝3(TAG-B)到达独立部分3。另一方面，还假设BTSU-1发出的测试信元利用公共信道SHW＝3到达公共部分2(2)(TAG-E)，接着利用公共信道NHW＝1到达交换部分1(TAG-A)，接着又利用公共信道NHW＝5到达输出侧公共部分2，利用公共信道SHW＝3(TAG-B)到达独立部分3。

                        表1

                  TAG-E         TAG-A           TAG-B

BTSU-0             0             5                3

BTSU-1             1             5                3

接着，对于图4所示的本发明的第二方面，TAG-E，TAG-A和TAG-B的转移如下面的表2所示。注意BTSU 8发出的测试信元，<1>利用公共信道SHW＝1到达输入侧公共部分2(TAG-E)，接着利用公共信道NHW＝3到达交换部分1(TAG-A)，接着利用公共信道NHW＝5到达输出侧公共部分2(TAG-B)，接着利用公共信道SHW＝1到达独立部分3。另外假设，<2>通过在交换部分1中形成第一返回环路，信元返回到它们在此转向回头的独立部分3，<3>通过在交换部分1中形成第二返回环路，信元返回到它们在此转向回头的独立部分3，<4>通过在交换部分1中形成第三返回环路，信元返回到它们在此转向回头的独立部分3，以及<5>返回到BTSU8(TAG-E)。

                         表2

                 TAG-E        TAG-A         TAG-B

  <1>             3             5             1

  <2>             1             5             1

  <3>             1             5             1

  <4>             1             5             1

  <5>             1             3             1

正如上面所解释的，尽管有其最大信元输送速度低，即例如156Mbps这一事实，仍然可以利用已经投入实际应用的普通信元测试设备(BTSU)来实现对于具有用来处理例如622Mbps速度的最大工作带宽的独立部分的宽带信元交换机进行信元连续性诊断。

Claims (16)

1.一种由信元测试设备对构成信元交换机的各种单元中的一个具体单元进行信元连续性诊断的方法，包括：

在所述信元交换机中在被诊断单元和所述信元测试设备之间建立多个路径的步骤；

使得从所述信元测试设备中的至少一个发出的信元经所述多个路径几乎同时集中在所述被诊断单元的步骤；以及

使集中在所述被诊断单元的所述信元经所述多个路径中的一个返回到所述信元测试设备的步骤。

2.根据权利要求1的信元连续性诊断方法，其中提供所述信元测试设备的至少两个单元，且信元同时从所有信元测试设备发出，经过所述路径到达所述被诊断单元且集中在被诊断单元。

3.根据权利要求2的信元连续性诊断方法，其中由所述至少两个信元测试设备单元中的每一个分别设定正向路径和在所述被诊断单元返回的反向路径。

4.根据权利要求2的信元连续性诊断方法，其中当所述被诊断单元的最大工作带宽是“M”bps而每一所述信元测试设备单元的最大信元输送速度是“N”bps时，其中M＞N，

使用M/N个信元测试设备单元。

5.根据权利要求2的信元连续性诊断方法，其中当集中在所述被诊断单元的信元要返回至所述信元测试设备时，在被诊断单元上的返回点在更靠近该被诊断单元的输出路径一侧形成。

6.根据权利要求1的信元连续性诊断方法，其中由所述信元测试设备进行的所述诊断由单一信元测试设备单元实现。

7.根据权利要求6的信元连续性诊断方法，其中所述多个路径被设定，从而使信元序列在沿着所述信元交换机内的螺旋环路传送时多次经过所述被诊断单元。

8.根据权利要求7的信元连续性诊断方法，其中

在精确的一段预定时间中从所述单一信元测试设备单元发出单一信元序列

因而沿着所述螺旋环路在至所述被诊断单元的每一正向路径上传送的信元序列在预定的集中时间内同时集中在被诊断单元。

9.根据权利要求8的信元连续性诊断方法，其中当所述被诊断单元的最大工作带宽是“M”bps而所述单一信元测试设备单元的最大信元输送速度是“N”bps时，其中M＞N，所述正向路径的数量是M/N，而且加上返回路径，所述多个路径的总数是M/N+1。

10.根据权利要求8的信元连续性诊断方法，其中确定所述预定发送时间Ts，以便在沿着每一所述正向路径传送的所述信元序列中首先通过所述被诊断单元的最前面的信元序列的末端

在时间轴上出现的时刻要晚于在沿着每一所述正向路径传送的信元序列中最后通过被诊断单元的最后面的信元序列的首端。

11.根据权利要求10的信元连续性诊断方法，其中当所述预定集中时间被定为Tc时，

确定所述预定发送时间Ts，以便所述最后的信元序列的首端出现的时间与所述最前面的信元序列的末端出现的时间之差为所述预定集中时间Tc。

12.根据权利要求8的信元连续性诊断方法，其中当由所述单一信元测试设备单元进行测试的测试时间确定后，所述预定集中时间Tc就根据该测试时间设定。

13.根据权利要求8的信元连续性诊断方法，其中在所述被诊断单元中通过重写加在所述信元序列的标题部位的标记信息，路径重复地从前一级的正向路径切换到下一级的正向路径。

14.根据权利要求8的信元连续性诊断方法，其中用来从前一级的所述正向路径向下一级的所述正向路径切换的返回环路在更靠近所述被诊断单元的输出路径一侧形成。

15.一种用于信元连续性诊断的系统，包括：

信元测试设备的多个单元，用来发送信元以执行相对于构成信元交换机的各种单元中的一个特定单元的信元连续性诊断；

对应于各信元测试设备单元提供的多个路径设定装置，用来在所述信元交换机中形成用来将从所述信元测试设备单元发出的信元引到所述被诊断单元上的路径；及

在被诊断单元上提供的返回环路形成装置，用来使被引到所述路径上来并集中在所述被诊断单元上的所述信元通过所述信元交换机中的路径返回到所述信元测试设备单元中。

16.一个用于信元连续性诊断的系统，包括：

信元测试设备的单一单元，用来发送信元，以执行相对于构成信元交换机的各种单元中的一个特定单元的信元连续性诊断；

路径设定装置，被提供用来在所述信元交换机中形成用来将从所述单一信元测试设备单元发出的信元引到所述被诊断单元上的路径；

在所述被诊断单元上提供的返回环路形成装置，用来使在所述被诊断单元处的所述信元从所述路径返回；及

螺旋环路形成装置，用来在所述信元交换机中设定用来将由所述返回环路形成装置返回的所述信元重复地返回到所述被诊断单元中从而形成螺旋环路的路径。

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