CN1141006C - 具有一比特分辨率的交换机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及在一个数字电信系统中实现一种交换机中的交换过程。N个输入信号给引入给交换机，每个信号都包含连续的一比特时隙，以构成连续的帧，每个帧包括K个时隙。在一个存储器中，输入信号的时隙的内容被存储在由一个写地址确定的存储单元上，其存储方式为，在一个存储单元上存储一个其宽度为至少一比特的字。从该存储器处每次读出一个字，从中为交换机的输出信号选择所需的比特。为使交换机的尺寸和电力消耗最佳化，输入信号被分配给X个复用器(A₁…A_x)，每个复用器将输入信号间插成为一个单一的串行输出信号(IN1…INX)，并且通过将输出信号的时隙的内容写入宽度为至少X比特的同一存储单元，来执行存储器的写入过程，该存储单元从复用器的输出信号的一个时隙变化到另一个。

Description

具有一比特分辨率的交换机

本发明涉及一种用以在一个数字电信系统中实现交换机中的交换过程的方法，以及一种用于数字电信系统的交换机，以实现具有一比特分辨率的交换过程。

在数字传输系统中，数据是在时隙中以一种连续比特流或连续符号流的方式被传输的，在这些时隙中传输预定的比特数，通常为8比特。在传统的PCM系统中，一个时隙内的这些比特都被保留给一个信道。在欧洲2048kbit/s基本复用系统中(其中帧长为32时隙，即256比特)，可以以此方式发送共30个语音信道，每个信道的传输速率为64kbit/s。(相应的美国系统为24信道，其速率为1544kbit/s)。

然而，目前可采用复杂的语音编码方法来增加传输容量。例如，可将上述2048kbit/s基本系统的容量扩大至60或120个语音信道。在此情况下，必须在一种编译码器中将语音信道中的信息编码。

由于这种编码方法，一个语音信道因此只占用时隙中的某些比特，例如，八比特中的四个或两个比特。也可以籍于编译码器，通过利用每时隙6，7或8比特，即通过占据基本复用系统容量的48，56或64kbit/s，来传输例如一个7kHz的波段。由于只需要每时隙不到8比特就可传输实际的信道，这种方式允许在一个时隙中含有子信道，例如数据信道。

由于上文所述的发展，已经出现了一种需求，用以将被传输信息以一比特分辨率来交换而不是一字节一字节地交换(即，每次一个字)。通常通过使用具有一比特宽度的交换存储电路，已经实现了这种以一比特分辨率操作的交换机。然而，这种方式所引起的问题在于，存储电路的数目随信道数以二次方增长。结果，由于当信道数增加时，交换机的物理尺寸以及电力消耗迅速增加到无法实现的高度，实际的存储电路对交换机的容量施加了限制。

在PCT申请WO 93/16568中公开的交换机中也存在这种缺点。该公布公开了一种在比特级交换的交换机，用作对操作在字节级的交换机的一种协助。在此交换机中，交换过程有两个阶段，即，首先选择所需的字节，然后从这些字节中选择所需的比特。输入到辅助交换机的字节(字)首先被写入其宽度为一字节的语音存储器中，其数目等于一字节中的比特数目。在一个第一控制存储块的控制下，从每个语音存储器中选择一个字节，并将该字节存储在一个相应的字节存储器中。因此，字节存储器的数目等于语音存储器的数目。此后，在一个第二控制存储块的控制下，从每个字节存储器中选择一个比特，用以存储在一个比特存储器中。以此方式，作为所述交换机的输出而形成了一个新的PCM字。

然而，上述方案中存在的缺点仍然是下述事实，即，由于每个输入字节的拷贝数必须等于该字节中的比特数，因此需要相当大数量的存储电路。结果，该交换机的物理尺寸和电力消耗仍然相当高。而且，该方案被意于用作依附于一种执行面向字节交换的交换机的一种小型辅助交换机，而并非用作一种独立的(高容量)交换机。

本发明的目的在于提供一种对具有一比特分辨率的独立交换机的改进，从而提供相当高效的存储电路利用。该目的通过本发明的用以在一个数字电信系统中实现交换机中的交换过程的方法，以及用于数字电信系统的交换机来实现。

根据本发明的一个方面，提供了一种用以在一个数字电信系统中实现一种交换机中的交换过程的方法，根据该方法

-将N个输入信号输入给交换机，每个信号包括连续的一比特时隙以构成连续的帧，其中每个帧包括K个时隙，

-在一个存储器(SM)中，将输入信号的时隙的内容存储在由一个写地址确定的存储单元上，其存储方式为，在一个存储单元上存储一个其宽度为至少一比特的字，

-从该存储器(SM)处每次读出一个字，从中为交换机的输出信号选择所需的比特，

其特征在于

-将输入信号分配给X个复用器(A₁…A_x)，每个复用器将输入信号间插成为单一的串行输出信号(IN1…INX)，

-通过将输出信号的时隙的内容写入宽度为至少X比特的同一存储单元，来执行存储器的写入过程，该存储单元从复用器的输出信号的一个时隙变化到另一个。

根据本发明的另一个方面，提供了一种用于一个数字电信系统的交换机，用以实现具有一比特分辨率的交换，所述交换机包括

-N个输入信号的输入连接，每个都包括连续的一比特时隙以构成连续的帧，每个帧都包括K个时隙，

-一个用以将输入信号的时隙的内容存储在一个由一个写地址确定的存储单元上的存储器(SM)，其存储方式为，在一个存储单元存储一个其长度为几个时隙的字，

-用以从所述的存储器中读出一个选定字的装置(CM)，

-用以从读出的字中选择一个给定比特的装置(REG，SEL)，

其特征在于，该交换机进一步包括

-输入信号与之相连的X个复用器(A₁…Ax)，其连接方式为，在每个复用器处到达有一些信号，用以将引入进每个复用器的信号间插成为单一的串行输出信号，

-在所述存储器(SM)中的宽度为至少X比特的存储单元，用以在同一存储单元处存储复用器的输出信号的对应时隙的内容。

本发明的思想在于，以下面所述的方法实现一种交换机。该交换机的输入链路被分组给复用器，该复用器将交换机的输入信号间插成为数目更小的更高速率串行信号。通过将这些串行信号的比特写入宽度为几个比特的同一存储器位置，来存储这些信号。这一点最好通过下述方式来实现，即，在一个存储器位置存储相互间对应的比特(即，在同一写入时隙发生的比特)。在最佳实施例中，存储器位置在宽度上与复用器的数目相一致。从存储器中的读出过程是以如下两步来实现的，即，首先从该存储器中选择正确的字节，然后从该字节中选择所需的比特。

由于根据本发明的方案，可将数据非常有效地载入交换机的存储器中。换句话说，可以以最小量的存储电路实现交换存储器，从而实现交换机的低的电力消耗和小的物理尺寸。

在下文中将参考根据附图的的示例更详尽地描述本发明及其最佳实施例，其中

图1所示为一种根据本发明的交换机，

图2a和2b描述了图1所示的交换机的两个输入信号，

图2c阐释了一个将被存储在图1所示的交换机中的信号，

图3阐释了图1所示的交换电路中的存储过程，

图4阐释了一种由四个独立交换机构成的更广义的交换机。

图1所示为一种根据本发明具有一比特分辨率的交换机。在该示例情况下，由参数PCM_in1…PCM_inN表示的N个输入串行时分连接或链路与该交换机相连。在每个这些输入信号中，其帧长为K比特，因此一个独立信号具有最多K个根据上文所述的信道。

一个独立的输入信号可以是例如根据ITU-T(前身为CCITT)建议G.703和G.704的上述2048kbit/s信号，或者为一个其速率为该基本速率几倍的信号。如果采用一个2048kbit/s信号，该帧可包括例如仅仅一个宽度为256比特的信道或者256个宽度为一比特的信道，或者这两种极端情况的组合。简而言之，一个独立输入信号的K比特的帧可包括每个宽度为n比特的1…K个信道，其中n为小于或等于K的整数。在下文中，将以示例方式采用一种等于两倍基本速率的速率，其中每个输入线路构成一个4096kbit/s(K＝512)串行连接，其中提供有32个这种输入信号(N＝32)，因此共有K×N＝512×32＝16384个输入给交换机的“一比特信道”，每个容量为8kbit/s。由此从这种一比特信道或其倍数中便可形成所有的信道。然而，由于本发明的交换机以每次一个单一比特“子信道”的方式来执行所有信道的交换，在本文中将这种一比特信道称为一种基本信道(虽然它只构成一个更高速率信道的一部分)。

将输入线路分配给复用器A₁…Ax，其中x为所提供的复用器数。因此，对每个复用器而言有M＝N/X个相似的信道。这样输入信号与复用器的比率(最好)是，可在复用器之间均匀地分配信号。每个复用器将输入信号间插成为串行形式，并由此在每个复用器的输出端的比特率是输入信号的比特率的N/X倍。数字X可以是，例如，4，8或16；下文中将以X＝4的情况作为示例。

图2a和2b阐释了第一复用器(A₁)的第一和第二输入信号，即，图2a所示为一个来自链路PCM_in1的输入信号，图2b所示为一个来自链路PCM_in2的输入信号。每个比特用x.y来表示，其中黑点前面的数字x代表输入给复用器的信号或链路的连续号码，黑点后面的数字y代表在信号帧结构中比特的序列号(1≤y≤K)。

图2c所示的一类信号IN1在第一复用器(A₁)的输出端产生，最初包括来自每个输入信号的第一比特，其后为来自每个输入信号的的第二比特，等等，最后为来自每个输入信号的第K比特(提供有输入信号的N/X)。相应地，每个复用器将输入信号间插成为一个单一的串行输出信号。由此，共有X个这种输出信号，在图1中用IN1…INX表示。

将复用器的输出信号存储在一个交换存储器SM中，该SM共含有(N×K)/X个存储单元，每个宽度为X比特。图3阐释了交换存储器中的存储过程。在输入信号(即，复用器的输出信号)的每个时隙中，执行至宽度为X比特的同一存储单元的写入过程，其写入方式为，在该帧的第一时隙中，将数据写入存储单元1，在该帧的第二时隙中写入存储单元2，等等，在该帧的最后一时隙中写入存储单元(N×K)/X。(应当注意到，在此情况下，时隙对应于一个基本信道。)由此，将第一复用器(A₁)的输出信号帧的内容存储在比特位置1中，将第二复用器(A₂)的输出信号帧的内容存储在比特位置2中，等等，将最后一复用器(Ax)的输出信号帧的内容存储在交换存储器的存储单元的最后一个比特位置(X)中。

在一个写地址计数器12中产生写地址，该计数器从1到(N×K)/X(在此示例情况下为4096)连续地增加(与写入端的时钟信号同步)。利用计数器12产生的地址循环地执行写操作。

从图1的交换机处有一个输出的复用8×4M条线路(即，16个标准的2M PCM信号)。在交换机的控制存储器CM中为输出给线路的每个比特提供一个存储单元，即，共有N×K/X个存储单元。利用一个读地址计数器13逐步地读取控制存储器。该计数器从1到N×K/X连续地增加。控制存储器CM中的每个存储单元由两部分组成，其方式为，第一部分CM1存储交换存储器SM的读地址，而第二部分CM2的比特控制一个选择器SEL。在每个存储单元的第一部分中存储的数据表示X比特字的交换存储器中的存储地址，该字的比特内容(即，8kbit/s基本速率信道)将被转换到相应的输出信道。

由此，当循环地在计数器13产生的地址处读取控制存储器CM时，建立两个信道间的连接，并从该控制存储器中的数据处获得交换存储器SM的一个读地址。在交换存储器中，到该存储器的写入与从该存储器的读取交替进行。同样地，从面向字节的交换机处可得知上述排列。

通过从控制存储器的第一部分中得到的读地址，将相应的存储单元(在交换存储器中)的内容读入一个宽度为X比特的寄存器REG中。另一方面，通过从控制存储器的第二部分中得到的控制字，利用一个选择器SEL来选择被引入寄存器的该字的正确比特。由此，读取一个字并逐个输出比特地输入进寄存器，并从中选择正确的比特。

从一个控制该装置的处理器单元CP(未示出)中获得存储在控制存储器中的交换信息，该装置可能已经通过例如该装置与之相连的信令网接收到了该信息。由于对控制存储器的内容的维护以一种已知方式每秒钟发生，并且与实际的发明思想无关，因此在本文中不对其作更详尽地描述。

最后，在一个解复用器单元14中以一种已知方式从选择器SEL处得到的串行数据中形成输出方向的串行连接。由于输出连接的形成不在实际发明思想的范围之内，因此在本文中不对其作更详尽地描述。

上述交换机的基本块的输出连接M的数目等于N/X，换句话说，等于由一个复用器复用的连接数目。通过将图1中的部分SM，CM，REG和SEL复制，可以复制输出连接的数目。在此情况下，如果根据例如上述的最佳实施例需要一个64PCM×64PCM交换矩阵(PCM表示一个标准的2M PCM信号)，则需要四个并行的交换存储器-控制存储器-寄存器-选择器组合，每个用以转换一个输出的8×4M复用线路。在写入阶段内，在一个公共写地址计数器的控制下，将复用器A₁-A₄的四比特8×4M输出信号同时写入四个交换存储器的每一个中。在读取阶段内，在与每个复用的8×4M线路相对应的交换存储器中存储的与所需交换过程对应的字被存储在与相关线路对应的寄存器中。在控制存储器的控制下，与该线路对应的选择器从该寄存器中选择与所需连接相对应的比特。这使得将所需连接从四个输入的复用8×4M线路转换到四个输出的8×4M线路得以实现。如果可以将交换存储器SM的读取速率增加到写入速率的四倍，则交换存储器无需被复制，而是所有的四个控制存储器-寄存器-选择器组合可使用一个公用的交换存储器。

根据本发明，可轻而易举地将输入PCM连接增加到上述的组合中，而无需增加实际的交换装置。例如，仅仅通过采用一个四倍数目的输入复用器并通过使交换存储器的存储宽度为16比特，就可轻而易举地将上述的64PCM×64PCM交换机扩展成为一个256PCM×64PCM交换机。

例如通过采用上述的四个并行的256PCM×64PCM交换机SW1…SW4，以图4所示的方法可相应地得到一个256PCM×256PCM矩阵。所有的交换机都通过一个控制总线42由一个控制处理器CP来控制。该控制处理器还将所需的时钟信号分配给所有的交换机。每个交换机(SW)将输入的串行信号PCM_in1…PCM_in4M间插给一个公共数据总线42，在此情况下该总线的宽度为4X比特，并且从每个交换机处输出某些(在此情况下，为第四)信号。在每个交换机中，将数据总线的内容写入一个交换存储器中，在此情况下该存储器的宽度最好等于数据总线42上的信号数目(4X)。在每个基本交换机中，从交换存储器处读出与所需的信道相对应的字，并由一个选择器从该字中选择所选定的比特。当然，利用一个物理单元也可实现上述的更广义的交换机。

在每种情况下，被转换的串行信号(PCM)的数目以及所采用的控制/交换存储器的速率确定了将被采用的交换存储器的拷贝数目。

虽然上文中已经参考根据所附插图的示例描述了本发明，但显而易见，本发明并不局限于此，而是可在上述及所附权利要求书中公开的发明思想的范围内被修改。

Claims (9)

1.一种用以在一个数字电信系统中实现一种交换机中的交换过程的方法，根据该方法

-将N个输入信号输入给交换机，每个信号包括连续的一比特时隙以构成连续的帧，其中每个帧包括K个时隙，

-在一个存储器(SM)中，将输入信号的时隙的内容存储在由一个写地址确定的存储单元上，其存储方式为，在一个存储单元上存储一个其宽度为至少一比特的字，

-从该存储器(SM)处每次读出一个字，从中为交换机的输出信号选择所需的比特，

其特征在于

-将输入信号分配给X个复用器(A₁…A_x)，每个复用器将输入信号间插成为单一的串行输出信号(IN1…INX)，

-通过将输出信号的时隙的内容写入宽度为至少X比特的同一存储单元，来执行存储器的写入过程，该存储单元从复用器的输出信号的一个时隙变化到另一个。

2.一种如权利要求1所要求的方法，其特征在于，存储器(SM)采用准确宽度为X比特的存储单元。

3.一种如权利要求1所要求的方法，其特征在于，在存储器(SM)中采用了共(N×K)/X个存储单元。

4.一种如权利要求1所要求的方法，其特征在于，当增加一个现存交换机的容量时，复用器的数目和存储宽度被增加，而保持上述的相关性。

5.一种用于一个数字电信系统的交换机，用以实现具有一比特分辨率的交换，所述交换机包括

-N个输入信号的输入连接，每个都包括连续的一比特时隙以构成连续的帧，每个帧都包括K个时隙，

-一个用以将输入信号的时隙的内容存储在一个由一个写地址确定的存储单元上的存储器(SM)，其存储方式为，在一个存储单元存储一长度为几个时隙的字，

-用以从所述的存储器中读出一个选定字的装置(CM)，

-用以从读出的字中选择一个给定比特的装置(REG，SEL)，

其特征在于，该交换机进一步包括

-输入信号与之相连的X个复用器(A₁…Ax)，其连接方式为，在每个复用器处到达有一些信号，用以将引入进每个复用器的信号间插成为单一的串行输出信号，

-在所述存储器(SM)中的宽度为至少X比特的存储单元，用以在同一存储单元处存储复用器的输出信号的对应时隙的内容。

6.一种如权利要求5中要求的交换机，其特征在于，所述存储器(SM)含有准确宽度为X比特的存储单元。

7.一种如权利要求6中要求的交换机，其特征在于，所述存储器(SM)共含有(N×K)/X个存储单元。

8.一种如权利要求5中要求的交换机，其特征在于，它被排列作为一个具有更大容量的交换机的一部分。

9.一种如权利要求8中要求的交换机，其特征在于，在所述的更大容量的交换机中几个交换机被并行排列。

Images