CN1152529C - 在用户单元中恢复异常控制信元的装置和方法 - Google Patents

Abstract

一种在ATM交换机用户单元中恢复异常控制信元的装置和方法。发送信号或控制单元，顺序地检查多个接收FIFO以确定是否有新的信元到达。如果在当前信元中存在信元同步丢失信号的情况下在当前信元的起始字节中没有信元起始(SOC)信号，或者在当前信元的传输中检测到SOC信号，则确定当前信元异常。如果信元同步丢失信号异常，则抛弃当前信元并完全清空相关的FIFO以恢复信元同步。当具有要传送给ATM交换机用户接口的指令和要报告给控制器的用户接口状态信息的内部控制信元，以及用于ATM交换机之间的呼叫控制的信号信元被异常地传输到用户接口时，可以快速并有效地将它们恢复。因此增强了用户单元的稳定性。

Description

在用户单元中恢复异常控制信元的装置和方法

发明背景

本发明涉及当进行异步传输模式(ATM)交换机的信元异常地输入到ATM交换机时恢复其内容的技术，更具体地讲，涉及在ATM交换机用户单元中恢复异常控制信元的装置和方法，其中，当要由用户接口处理的内部控制信元和信号信元被异常地传送到用户接口时，可以快速和有效地将它们恢复。

背景技术

通常，交换机在两个或多个用户之间形成信号传输路径，从而在他们之间交换通话和数据信息。

交换机在入口线输入用户信号和连接请求信号，并从用户信号中分离连接请求信号以检测连接请求信号。然后，交换机选择一个出口线，用户信号将通过该出口线传输，在入口线和出口线之间建立一个路径。

在监视如上所述建立的入口线-出口线路径的时候，在检测到没有信号传输或检测到连接释放信号时，交换机释放所建立的路径，并按照某一费率计算路径占用的费用，以收取费用。

上述的交换机可以根据所传输的信息或信号的类型分类。例如，当所传输的信息或信号为诸如通话的语音类型时交换机被称为电话交换机，为诸如消息的字符类型时被称为电报交换机，为图象信息类型时被称为数据交换机。

另一方面，异步传输模式(ATM)是在ITU-T(CCITT的后继)，1988中确定的一种B-ISDN(宽带ISDN)传输模式。这种传输模式是一种传输和交换技术，是B-ISDN的核心。

ATM把要在交换机之间传输的所有的数据信息划分成ATM信元，这是具有固定的数据长度的块或分组信元，并顺序地传输所划分的ATM信元。

ATM信元具有53字节的固定长度，前5个字节组成报头，剩下的48个字节组成信息字段或有效字段。这个固定长度的ATM信元或数据流是多路通信或多路交换的基础单元。

这5字节的报头中写有信元起始(SOC)信息，指示ATM信元的起始点；虚信道标识符(VCI)，用于标识与该信元相关的连接信息；虚路径标识符(VPI)；信元损失优先级(CLP)，表示当要传输的信号中出现拥塞时，允许或禁止抛弃该信元；有效类型标识符(PTI)信息，用于标识网络控制信息；报头错误控制(HEC)信息，用于检测和控制报头的错误，等等。

统计显示，基于ATM的多路交换的特征在于，它可以获得比时分多路交换更高的多路传输效率，并可以随意改变/设置要分配给各路通信的传输带宽。

因为上述的路由选择信息是写在信元报头中的，所以ATM交换机可以通过分析信元报头而自己中继和交换有效信元内容。另外，中继或交换的操作可以由硬件的方式实现，从而提高交换速度。

ATM交换机具有两层的线路单元、虚路径(VP)和虚信道(VC)。ATM交换机还进行高传输效率的分组交换操作，以解决线路交换操作中的问题，例如交换延时和线路利用效率的降低，从而高速地处理各种信息。

ATM交换机对粗略地划分成3类的信元：用户信元、内部控制信元和信号信元，进行处理。

用户信元包含从用户传输到ATM交换机的语音或数据信号，这些信号是有效负载信元内容。

内部控制信元可以根据各个ATM交换机以不同的方式定义和操作。通常，内部控制信元用于控制信元和各功能模块或功能单元之间的通信，其中控制单元管理着ATM交换机的全部工作。为此，内部控制信元包括功能模块状态报告信息、状态监视信息、连接注册信息、连接释放信息，等等。

信号信元包括用于建立点对点连接的呼叫控制信令信息、连接信息、连接接受信息、路由选择信息，等等，用于建立连接释放的释放信息、释放完成信息，等等，以及用于连接管理的状态信息、状态查询信息、重启信息、重启接受信息，等等。

信号信元还包括用于建立点对多点连接的副本附加信息、副本附加接受信息，等等，以及用于建立连接释放的副本消除信息、副本消除接受信息，等等。

控制信元和信号信元是ATM交换机把用户信元传输到收信方的交换操作的重要信号。控制信元和信号信元是在ATM交换机某些部分中的相同路径上，并在其它部分的不同路径上传输和处理的。

也就是说，用户信元通过ATM交换层的处理操作而交换并传输到相关的收信方，而不由ATM交换机的用户接口中的有关控制器处理。

由上述的报头信元内容构成的信号信元和控制信元由ATM交换机的用户接口中的有关控制器进行处理。

与用户信元一起构成ATM信元的信号信元从不同的ATM交换机输出，然后通过物理层输入到ATM交换机的用户接口中。

用户接口将信号信元从包含信号信元和用户信元的输入ATM信元中分离出来，并将其传送到相关的控制器以对其进行处理。

ATM交换机中定义的控制信元和用户信元一起传送到ATM交换机的切换器，切换器把控制信元和用户信元分开，并将其传送到ATM交换机的主控制器中。

以下参照附图对在ATM交换机中处理控制信元的传统方法进行说明。

图1至图3显示的是传统的控制信元处理方法，其中图1是传统的ATM交换机的功能框图，图2是图1中的用户单元的详细的功能框图，图3显示的是传统的控制信元处理方法的流程图。

参照图1，传统的ATM交换机包括：主控制器1，用于监视ATM交换机的各功能模块，并作为监视的结果生成与各功能模块相关的控制信号；多个用户单元3和7，每个都与一个用户或与不同的ATM交换机相连接，用于从其接收和向其发送ATM信元；以及切换器5，响应于主控制器1发出的相应控制信号，将每个用户单元3和7的输出信号切换到相关的路径。

参照图2，用户单元，例如3，包括：控制器10，用于监视和管理用户单元的全部工作，并输出控制信号和处理过的信号；以及先入先出存储器(FIFO)单元30，响应于相关的控制信号，以FIFO的方式暂时存储和输出输入的信号信元。FIFO单元30可以包括，例如，8个FIFO。

用户单元3还包括FIFO管理器20，用于根据Utopia层2向/从控制器10发送和接收信号，其中Utopia层2是ITU-T(CCITT的后继)建议的标准协议。FIFO管理器20响应于控制器10发出的控制信号，生成FIFO单元30的上述控制信号，以控制和管理FIFO单元30中的信号输入和输出。FIFO管理器20还可以从/向FIFO单元30输入/输出信号。

参照图3，传统的用户单元的信元处理方法包括：步骤ST11和ST12，顺序地检查8个FIFO单元30，以确定是否有新的信号信元达到该FIFO单元30；以及步骤ST13和ST14，如果在上述步骤12中确定有新的信号信元到达，则在FIFO管理器20的寄存器中存储该新到达的信号信元的内容所存储在的FIFO地址，并确定另一个信号信元的传输是否已经完成。

传统的信元处理方法还包括步骤ST15和ST16，如果在上述步骤ST14中确定另一个信号信元的传输已经完成，则选择第一信号信元所到达的FIFO单元30的FIFO地址，把所选择的FIFO地址设定为物理地址，并确定是否接收到从该设定的物理地址来的信号信元内容，以及步骤ST17，如果在上述的步骤ST16中确定已经接收到从该设定的地址来的信号信元内容，则监视随后的新的信号信元是否到达FIFO单元30。

上述的步骤ST11-ST17是由用户单元中的控制器10进行的。

以下参照图3对传统的用户单元信元处理方法进行详细说明。

施加到ATM交换机用户单元3的信元被暂时存储在FIFO单元30的8个FIFO中相关的一个中。

用户单元3中的控制器10顺序地检查FIFO单元30的8个FIFO(ST11)，以确定是否有新的ATM信元的信号信元到达FIFO单元30(ST12)。

在上述步骤ST12中确定新的信号信元到达后，控制器10在FIFO管理器20的寄存器中存储该新的信号信元的内容所存储在的FIFO地址(ST13)，并确定另一个信元的传输是否已经完成(ST14)。

注意，FIFO单元30具有8个FIFO，以容纳2个用户端口，FIFO管理器20和控制器10相互共享一个Utopia数据总线，以在它们之间发送和接收信号。

因此，FIFO管理器20和控制器10必需同时发送或接收信号信元或控制信元。假设FIFO管理器20和控制器10要同时发送或接收多个信号信元或控制信元，则控制器10必需通过FIFO管理器20，相对于FIFO单元30确定并管理控制信元或信号信元的优先级。

当在上述步骤ST14中确定另一个信元的传输已经完成时，或者不进行传输时，控制器10从FIFO管理器20的寄存器中选择第一个信号信元所到达的FIFO单元30的FIFO地址，并将所选择的FIFO地址设定为物理地址，以从该物理地址接收信号信元的内容(ST15)。然后，控制器10确定是否从该物理地址来的所有的信号信元内容都已接收到(ST16)。

如果在上述步骤ST16中确定从该物理地址来的所有的信号信元内容都已接收到，则控制器10监视随后的新的信元是否到达FIFO单元30。

以下更加详细地说明上述的控制器10的控制操作。

1.控制器10和FIFO管理器20在Utopia层2(这是一个ITU-T标准协议)的基础上在它们之间发送和接收信号。

2.控制器10作为控制方确定将要发送和接收的信号的优先级。

3.FIFO管理器20管理一共具有8个FIFO的FIFO单元30，这8个FIFO基于两个用户信号，分别为：信号信元接收0_FIFO，IPC信元接收_0 FIFO，信号信元发送_0 FIFO，IPC信元发送_0 FIFO，信号信元接收_1 FIFO，IPC信元接收_1 FIFO，信号信元发送_1 FIFO，IPC信元发送_1 FIFO。

4.在传输信号信元或控制信元的时候，控制器10顺序地检查FIFO单元30的四个接收FIFO，以确定是否有新的信号信元或控制信元到达。

5.如果新的信元到达FIFO单元30，则控制器10把新信元的FIFO地址存储在FIFO管理器20的内部寄存器中。

6.如果控制器10完成了传输，则它选择第一个信元所到达的FIFO单元30的FIFO地址，并把所选择的FIFO地址设定为物理地址，以从该物理地址接收信元内容。

7.如果控制器10开始接收信元内容，则它检查从当前接收FIFO后面的FIFO起始的FIFO，以确定是否有新的信元到达。

当信元无错误地正常发送和接收时，上述传统的信元处理方法可以可以很好地进行。

但是，传统的信元处理方法既没有错误信元抛弃功能，也没有错误信元修复功能。因此，当信号信元或控制信元因为硬件问题和其它的各种异常情况(双工交换，噪音信号输入、同步时钟的不对齐，等等)而被异常地施加时，不能抛弃或修复。

因此，即使正常的信元到达，它也在持续的异常状态下传送到控制器10，接着到ATM交换机主控制器1。

只要上述的状态持续很长的时间，则ATM交换机主控制器1会在异常状态或操作失效状态下管理与相关用户接口的用户单元3或7，从而显著降低用户单元的稳定性。

发明内容

因此，本发明旨在解决上述的问题，本发明的一个目的是提供一种在ATM交换机用户单元中恢复异常控制信元的装置和方法，其中内部控制信元具有要发送到ATM交换机用户接口的呼叫指令，以及要报告给控制器的用户接口状态信息，当用于ATM交换机之间的呼叫控制的信号信元异常地传输到用户接口时，它被快速并高效地恢复，因此从根本上防止用户接口被错误操作和陷入操作失效状态，从而提高了用户单元的稳定性。

根据本发明的一个方面，通过提供一种在异步传输模式(ATM)交换机用户单元中恢复异常控制信元的装置，可以实现上述和其它的目的，该装置包括：

控制器，用于通过监视信元起始信号来确定当前信元是否异常，并且，当信元异常时，命令先入先出存储器(FIFO)管理器抛弃异常信元并恢复信元同步；

先入先出存储器(FIFO)管理器，与所述控制器相连接，用于接收控制器的命令，并且将命令转发给接收或发送先入先出存储器(FIFO)装置；

接收先入先出存储器(FIFO)装置，由多个先入先出存储器组成，用于存储从其他异步传输模式(ATM)交换机接收到的信元；以及

发送先入先出存储器(FIFO)装置，由多个先入先出存储器组成，用于存储要向其他异步传输模式(ATM)交换机发送的信元。

根据本发明的另一个方面，提供了一种在异步传输模式(ATM)交换机用户单元中恢复异常控制信元的方法，所述异步传输模式(ATM)交换机用户单元包括控制器、先入先出存储器(FIFO)管理器、多个先入先出存储器，所述方法包括以下步骤：

a)从控制器向先入先出存储器(FIFO)管理器发送信号信元或控制信元，然后用先入先出存储器(FIFO)管理器顺序地检查多个接收先入先出存储器(FIFO)，以确定新的信元是否已经到达；

b)如果在当前信元中存在信元同步丢失信号的情况下，当前信元的起始字节中没有信元起始信号，或者如果在传输当前信元的过程中检测到信元起始信号，则得知当前信元异常，并且将信元同步丢失信号设置为异常；以及

c)如果在所述的步骤b)中信元同步丢失信号异常，则通过将当前信元的所有字节设定为0而抛弃当前信元，并且，完全清空先入先出存储器(FIFO)以恢复信元同步，以及将信元同步丢失信号恢复到正常状态。

附图简述

由以下的详细说明，结合附图，可以更清楚地理解本发明上述和其它的目的、特征和其它优点，附图中：

图1是传统的ATM交换机的功能框图；

图2是图1中用户单元的详细的功能框图；

图3是传统的控制信元处理方法的流程图；

图4是采用本发明的ATM交换机用户单元的功能框图；

图5是根据本发明的在ATM交换机用户单元中恢复异常控制信元的方法的流程图；

图6a至图6c是详细说明图5中的控制信元恢复步骤的流程图。

优选实施例说明

图4至图6c显示了本发明的一个优选实施例，其中图4是采用了本发明的ATM交换机用户单元的功能框图，图5是根据本发明的在ATM交换机用户单元中恢复异常控制信元的方法的流程图，图6a至图6c是详细说明图5中的控制信元恢复步骤的流程图。

参照图4，ATM交换机用户单元3包括：控制器10’，用于管理和监视用户单元3的全部操作，读取并传输信元；以及FIFO管理器20’，通过单个Utopia层2路径与控制器10’相连接，用于向/从控制器10’发送和接收信元。FIFO管理器20’响应于从控制器10’来的接收使能信号RxEnb而向控制器10’输出接收许可信号RxAv，并通过Utopia层2路径向控制器10’发送信元。FIFO管理器20’还响应于从控制器10’来的发送使能信号TxEnb而向控制器10’输出发送许可信号TxAv，并接收控制器10’通过Utopia层2路径发送来的信元。

ATM交换机用户单元3还包括：接收FIFO单元32，用于暂时存储从不同的ATM交换机接收到的控制信号的信元。接收FIFO单元32响应于从FIFO管理器20’来的读使能控制信号ReadEnb，向FIFO管理器20’输出读许可控制信号ReadAv，并把存储的数据作为接收同步信号RxSoc和数据RxData[7:0]的组合发送到FIFO管理器20’。

ATM交换机用户单元3还包括：发送FIFO单元31，响应于从FIFO管理器20’来的写使能控制信号WriteEnb而向FIFO管理器20’输出写许可控制信号WriteAv，并接收从FIFO管理器20’发出的作为发送同步信号TxSoc和数据TxData[7:0]的组合的信元。发送FIFO单元31暂时存储接收到的信元，然后将其发送到图1中的切换器5。

以下更详细地说明上述的控制信号，TxEnb是表示存在要从控制器10’发送到FIFO管理器20’的信元的控制信号，TxAv是表示允许控制器10’将信元发送到FIFO管理器20’的控制信号。

RxEnb是表示控制器10’已准备好从FIFO管理器20’接收信元的控制信号，RxAv是表示FIFO管理器20’已准备好向控制器10’发送信元的控制信号。

Soc是表示信元开始的同步信号，Data[7:0]是要发送或接收的字节单位的信号，WriteEnb[3:0]是表示已准备好进行数据写操作的控制信号，WriteAv[3:0]是表示许可数据写操作的控制信号。

TxSoc是表示传输数据的起始的同步信号，TxData[7:0]是表示字节单位的传输数据，ReadEnb[3:0]是表示已准备好进行数据读操作的控制信号，ReadAv[3:0]是表示许可数据读操作的控制信号。RxSoc是表示接收数据的起始的同步信号，RxData[7:0]是字节单位的接收数据。

参照图5，根据本发明的异常控制信元恢复方法包括步骤ST21和ST22：发送信号信元或控制信元，随后检查接收FIFO单元32的4个接收FIFO，以确定新的信元是否到达。

该异常控制信元恢复方法还包括步骤ST23：如果在当前信元中存在信元同步丢失信号Cell_Sync_Loss的情况下发送或接收的当前信元的起始字节中没有信元起始(SOC)信号，或者如果在当前信元的传输过程中检测到SOC信号，则在上述步骤ST22之后确定当前信元是错误的，并得知该信元异常。

该异常控制信元恢复方法还包括步骤ST24：如果上述步骤ST23之后信元同步丢失信号Cell_Sync_Loss变得异常，则抛弃发送或接收的当前信元，并完全清空接收FIFO单元32或发送FIFO单元31，以恢复信元同步。

上述的步骤ST21-ST24是由ATM交换机用户单元3的控制器10’进行的。

以下参照图4至图6c详细说明上述的根据本发明的异常控制信元恢复方法。

首先，从不同的ATM交换机接收到ATM信元后，ATM交换机用户单元3从接收到的ATM信元中分离出5字节的报头信元，这是一个信号信元，并把分离出来的报头信元施加到构成接收FIFO单元32的4个FIFO中的一个空的FIFO上。

控制器10’向FIFO管理器20’输出接收使能信号RxEnb，从而允许管理器20’向接收FIFO单元32输出读使能控制信号ReadEnb。

因为4个接收FIFO中存在信号信元，接收FIFO单元32响应于从允许管理器20’来的读使能控制信号ReadEnb而向管理器20’输出读许可控制信号ReadAv。然后，接收FIFO单元32向FIFO管理器20’发送接收同步信号RxSoc和字节单位的数据RxData[7:0]。

从接收FIFO单元32接收到字节单位的数据后，FIFO管理器20’向控制器10’输出接收许可信号RxAv和地址请求信号ReqAddr[1:0]。然后，FIFO管理器20’通过Utopia层2数据传输路径向控制器10’发送SOC信号和以字节为单位的数据Data[7:0]。

从FIFO管理器20’接收到字节单位的数据后，控制器10’准备发送具有功能模块状态报告信息和状态监视信息的内部控制信息，和具有路由选择信息的信号信元。

然后，控制器10’向FIFO管理器20’输出发送使能信号TxEnb，从而允许管理器20’向发送FIFO单元31输出写使能控制信号WriteEnb[3:0]。

当构成发送FIFO单元31的4个FIFO中至少一个为空时，FIFO单元31响应于从管理器20’来的写使能控制信号WriteEnb[3:0]而向FIFO管理器20’输出写许可控制信号WriteEnb[3:0]。

从发送FIFO单元31接收到写许可控制信号WriteAv[3:0]后，FIFO管理器20’向控制器10’输出发送许可信号TxAv。

控制器10’响应于从FIFO管理器20’来的发送许可信号TxAv而向管理器20’输出地址选择信号SelAddr[1:0]，并通过Utopia层2数据传输信道向管理器20’发送SOC信号以及信号信元和控制信元。

FIFO管理器20’从控制器10’接收上述的信号，然后把接收到的信号信元或控制信元以数据TxData[7:0]的形式和发送同步信号TxSoc一起发送给发送FIFO单元31。

接收到从FIFO管理器20’发出的数据后，发送FIFO单元31将其存储在4个FIFO中相应的一个FIFO中，然后响应于控制器10’发出的相关信号将存储的数据和用户信元一起发送到切换器5。结果，切换器5将信号信元或控制信元与用户信元一起切换到相关的收信方。

在上述过程中，控制信元可能不正常地通过用户单元发送或接收。参照图5，如以下的说明书所述，这样的异常控制信元可以恢复。

控制器10’给控制信元发送分配一个比控制信元接收更高的优先级。因此，如果有信元要发送，控制器10’首先通过上述的过程(ST21)进行发送操作。

在上述步骤ST21中完成发送操作后，控制器10’根据FIFO管理器20’发出的接收使能信号RxEnb和读使能控制信号ReadEnb顺序地检查接收FIFO单元32的4个FIFO，以确定是否接收到并存储了新的信元(ST22)。

当在上述步骤ST22中确定接收到并存储了新的信元时，控制器10’通过以上的过程读取所存储的信元。

当信元被读取或接收时，如果在信元中存在信元同步丢失信号Cell_Sync_Loss的情况下信元的起始字节中没有SOC信号，或者如果在信元接收过程中检测到SOC信号，控制器10’获知信元被异常地接收(ST23)。

得知信元异常接收后，控制器10’确定是否在信元中设置了信元同步丢失信号Cell_Sync_Loss。在确定信元中没有设置信元同步丢失信号Cell_Sync_Loss后，控制器10’通过把传输中的信元的其余字节设为“0”，也就是用“0”将它们填充，而抛弃该信元。然后，控制器10，通过完全清空接收FIFO单元32中相关的一个FIFO而恢复信元同步(ST24)。

以下结合图4中的各功能模块和控制信号，以及图6a至图6c的流程图，对上述的根据本发明的异常控制信元恢复方法进行详细说明。

当信元在信元同步丢失信号Cell_Sync_Loss被正常地设为例如低电平的情况下被接收时(ST41)，控制器10’得知信元处于正常的同步。

当信元处于正常的同步时，FIFO管理器20’确定控制器10’发出的发送使能信号TxEnb是否为，例如，高电平(ST42)。

如果在上述步骤ST42中确定发送使能信号TxEnb是处于高电平，则FIFO管理器20’确定发送同步信号TxSoc是否为，例如，在信元的第一个字节处于高电平(ST43)。

当上述步骤ST43中确定发送同步信号TxSoc是处于高电平时，FIFO管理器20’将信元的第一个字节送到发送FIFO单元31(ST44)，然后检查后面的信元字节(ST45)，以确定发送同步信号TxSoc在后面的字节处是否处于高电平(ST46)。如果在步骤ST46确定发送同步信号TxSoc是处于高电平，则FIFO管理器20’把信元后面的字节发送给发送FIFO单元31(ST47)。

重复上述的步骤ST45-ST47，直到信元的最后字节，或控制信元被发送。在这个优选实施例中，控制信元由例如64个字节组成。

控制信元由信号接收控制器10’生成，包括功能模块状态监视和报告信息。在这个实施例中，这个控制信元被定义为具有64个字节，但是根据ATM交换机，它可以具有不同的大小。

另一方面，在上述步骤ST43或ST46中确定发送同步信号TxSoc是处于低电平时，FIFO管理器20’得知信元不处于正常同步，也就是说信元是错误的。结果，在信元同步丢失信号Cell_Sync_Loss处于高电平的情况下(ST54)，从检测到发送同步信号TxSoc处于低电平的时间开始(ST55)，FIFO管理器20’把传输数据TxData[7:0]改变或设置为“0”(ST56)。随后，FIFO管理器20’将发送同步信号TxSoc设置为低电平(ST57)，然后该方法返回到上述的步骤ST41。

如果在上述步骤ST42确定发送使能信号TxEnb是处于低电平，则FIFO管理器20’得知没有信元要从控制器10’发送。这时，控制器10’顺序地检查接收FIFO单元32的FIFO，以确定是否有新的信元要接收(ST48)。

当在上述步骤ST48中确定没有新的信元要接收时，该方法返回到上述步骤ST41。但是，如果有新的信元要接收，FIFO管理器20’确定接收同步信号RxSoc在信元的第一个字节处是否处于例如高电平(ST49)。

如果在上述步骤ST49中确定接收同步信号RxSoc是处于高电平，则FIFO管理器20’通过Utopia层2路径把信元的第一个字节Data[7:0]发送到控制器10’(ST50)。

信元的第一个字节发送之后，FIFO管理器20’检查信元后面的字节(ST51)，以确定接收同步信号RxSoc在后面的字节处是否为高电平(ST52)。

如果在上述步骤ST52确定接收同步信号RxSoc为高电平，则FIFO管理器20’把信元后面的字节发送到控制器10’。

重复上述的步骤ST51-ST53，直到信元的所有字节(例如64个字节)都被发送。

另一方面，当在上述步骤ST49或ST52中确定接收同步信号RxSoe为低电平，则在信元同步丢失信号Cell_Sync_Loss处于高电平的情况下(ST58)，FIFO管理器20’把所有的信元字节变为“0”(ST59和ST60)，然后把得到的数据发送到控制器10’。此后，FIFO管理器20’把接收同步信号RxSoc设置为低电平(ST61)。

重复上述的步骤ST59-ST61，直到信元的所有字节都被发送。

另外，FIFO管理器20’从接收FIFO单元32中相关的一个FIFO读取所有的数据，以完全清空该相关的FIFO(ST62)，然后该方法返回到上述步骤ST41。

如上所述，除了现有的功能外，本发明还提供了当由于各种异常情况而导致信号信元和控制信元在ATM交换机用户接口的各路径上异常传输时，快速并有效地将其恢复的功能，由此从根本上防止了用户接口被错误地操作以及陷入操作失效状态。

本发明还提供了两个功能：异常信元抛弃功能和信元同步恢复功能，以增强用于用户接口10’和外部单元之间的信息传输的控制信元FIFO管理器20’的错误恢复功能。

注意，信号信元或控制信元可能因为各种因素而被异常地施加，例如双工交换中的部分数据丢失、外界噪音信号、内部同步时钟的未对准，等等。

如果控制信元因为上述的各种因素而未对准定时，即在正常的位置未检测到SOC信号，则FIFO管理器20’得知信元同步异常，并且正在传输的信元的其余字节无关紧要，然后抛弃正在传输的信元。接下来，FIFO管理器20’用“0”替换正在传输的信元的其余字节，并发送所得到的字节。

所接收到的信元同步恢复是用以下的方式获取的。也就是说，首先将信元同步丢失信号设置为它的异常状态。为了信元同步，将接收FIFO单元32一个相应的FIFO完全清空，以准备接收新的正常信元。然后将信元同步丢失信号恢复为它的正常状态。

也就是说，在信元同步丢失信号的基础上，如果SOC信号正常地存在于信元的起始字节中，则确定该信元正常，而如果信元的起始字节中没有SOC信号，或者在信元的传输中检测到SOC信号，则确定该信元异常。

以下说明本发明的基本结构：

1.控制器10’和FIFO管理器20’之间的接口是基于Utopia层2，这是一个ITU-T标准协议。

2.控制器10’作为确定要发送或接收的信元优先级的Utopia控制方。

3.发送并接收信号和控制信元的FIFO管理器20’一共管理能容纳2个用户端口的8个FIFO，或者4个接收FIFO32和4个发送FIFO31。

4.在控制器10’发送信号和控制信元的同时，FIFO管理器20’顺序地检查4个信号及控制信元接收FIFO32，以确定是否有新的信元到达。

5.控制器10’和FIFO管理器20’不能同时发送和接收信元，因为它们之间只有单个的Utopia层2数据总线。

6.如果在信元的起始字节中没有SOC信号，或者在信元的传输过程中检测到SOC信号，则FIFO管理器20’中会有信元同步丢失信号，并且确定信元异常。

7.如果信元同步丢失信号变得异常，则执行信元抛弃功能，以把正在传输的信元的其余字节变成“0”，并发送所得到的字节，还执行信元同步恢复功能，以完全清空相应的FIFO，准备接收新的信元。

下面再次简要地叙述本发明的上述操作。

由控制器10’发出的TxEnb信号确定是否有信元要从控制器10’发出。控制器10’的信元发送模块进行控制信元的发送。

在控制器10’的信元发送模块的发送过程中，如果在信元的起始字节中正常地出现了SOC信号，并且在其它的信元传输时期没有出现SOC信号，则确定信元的传输是正常进行。

否则，确定信元的传输异常，把检测到错误的部分之后的字节变成“0”然后发送。

如果信元的传输完成，则操作进行到一个把信元同步丢失信号恢复到其正常状态，并再次确定是否有信元要发送的模块。

当有信元要由控制器10’接收时，也监视SOC信号以管理信元同步丢失信号的状态。

假设SOC信号出现在一个错误的位置，或者没有出现在信元的起始字节中，则信元同步丢失信号变得异常，并且把正在传输的信元的其余字节设为“0”并将其发送。另外，通过读取并抛弃其中所有的其余字节，完全清空接收FIFO单元32的信元输出FIFO。

如果信元输出FIFO已经完全清空，则把信元同步丢失信号恢复到其正常状态，并确定是否有新的信元要接收。

因此，本发明可以避免因为错误的数据保留在信元输出FIFO中而连续地产生错误的控制信元，或者造成其它FIFO的控制信元发送/接收失效状态。

如上所述，当内部控制信元和信号信元被异常地传输到用户接口时，会在用户接口和交换机中产生许多问题，其中的内部控制信元具有传输到ATM交换机用户接口的指令和报告给控制器的用户接口状态信息，其中的信号信元是用于ATM交换机之间的呼叫控制。为了解决这些问题，根据本发明，可以快速并有效地恢复异常传输的控制信元和信号信元，从而从根本上防止了用户接口被错误操作，以及陷入操作失效状态，增强了用户接口的稳定性。

由上述的说明可见，本发明提供了一种在ATM交换机用户单元中恢复异常控制信元的装置和方法，其中，当具有要传送给ATM交换机用户接口的呼叫控制指令和要报告给控制器的用户接口状态信息的内部控制信元，以及用于ATM交换机之间的呼叫控制的信号信元被异常地传输到用户接口时，可以快速并有效地将它们恢复。因此，可以从根本上防止用户接口被错误地操作，以及陷入操作失效状态，从而增强了用户单元的稳定性。

另外，在传统的ATM交换机用户接口中，即使因为发送和接收中的意外问题而导致信号和控制信元变得异常，它们也继续在异常状态下传输，从而导致用户接口被错误地操作，或者陷入操作失效状态。因此，交换机控制器不能正常地管理用户接口。但是根据本发明，即使异常的信号和控制信元被传送到用户进口，它们也可以通过信元抛弃过程和同步恢复过程而立即恢复，从而显著地提高了用户接口的稳定性。

尽管出于说明性的目的而公开了本发明的优选实施例，但本领域的技术人员可以理解，在不脱离本发明的范围和精神的情况下，本发明可以有各种改进、添加和替换，本发明的范围由所附的权利要求书限定。

Claims (12)

1.一种在异步传输模式交换机用户单元中恢复异常控制信元的装置，包括：

控制器，用于通过监视信元起始信号来确定当前信元是否异常，并且，当信元异常时，命令先入先出存储器管理器抛弃异常信元并恢复信元同步；

先入先出存储器管理器，与所述控制器相连接，用于接收控制器的命令，并且将命令转发给接收或发送先入先出存储器装置；

接收先入先出存储器装置，由多个先入先出存储器组成，用于存储从其他异步传输模式交换机接收到的信元；以及

发送先入先出存储器装置，由多个先入先出存储器组成，用于存储要向其他异步传输模式交换机发送的信元。

2.一种在异步传输模式交换机用户单元中恢复异常控制信元的方法，所述异步传输模式交换机用户单元包括控制器、先入先出存储器管理器、多个先入先出存储器，所述方法包括以下步骤：

a)从控制器向先入先出存储器管理器发送信号信元或控制信元，然后用先入先出存储器管理器顺序地检查多个接收先入先出存储器，以确定新的信元是否已经到达；

b)如果在当前信元中存在信元同步丢失信号的情况下，当前信元的起始字节中没有信元起始信号，或者如果在传输当前信元的过程中检测到信元起始信号，则得知当前信元异常，并且将信元同步丢失信号设置为异常；以及

c)如果在所述的步骤b)中信元同步丢失信号异常，则通过将当前信元的所有字节设定为0而抛弃当前信元，并且，完全清空先入先出存储器以恢复信元同步，以及将信元同步丢失信号恢复到正常状态。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的步骤a)包括以下步骤：

a-1)确定是否有信元要发送；

a-2)如果在所述的步骤a-1)中确定有信元要发送，则发送该信元，然后返回到所述的步骤a-1)；

a-3)如果在所述的步骤a-1)中确定没有信元要发送，则确定是否有信元要接收；以及

a-4)如果在所述的步骤a-3)中确定没有信元要接收，则返回到所述的步骤a-1)，如果在所述的步骤a-3)中确定有信元要接收，则接收该信元，然后返回到所述的步骤a-1)。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的步骤a-1)包括以下步骤：

a-1-1)如果已经设置了所述的信元同步丢失信号，则确定信元同步正常；

a-1-2)如果检测到发送使能信号，则确定有信元要发送；

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的步骤a-2)包括以下步骤：

a-2-1)确定是否从要发送的信元的起始字节中检测到了发送同步信号；

a-2-2)如果在所述的步骤a-2-1)中确定从所述起始字节中检测到了发送同步信号，则发送所述起始字节；

a-2-3)确定是否从要发送的信元中检测到了发送同步信号，依次从后续的字节到最后的字节，一旦检测到发送同步信号则发送每个字节，然后返回到所述的步骤a-1)。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述要发送的信元具有64个字节。

7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的步骤a-4)包括以下步骤：

a-4-1)确定是否从要接收的信元的起始字节中检测到了接收同步信号；

a-4-2)如果在所述的步骤a-4-1)中确定从所述起始字节中检测到了接收同步信号，则接收所述的起始字节；

a-4-3)确定是否从要接收的信元中检测到了接收同步信号，依次从后续的字节到最后的字节，一旦检测到了接收同步信号则接收每个字节，然后返回到所述的步骤a-1)。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述要接收的信元具有64个字节。

9.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤b)中的当前信元是任何一个发送或接收的信元。

10.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤c)中的当前信元是任何一个发送或接收的信元。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述的步骤c)包括以下步骤：

c-1)如果正在发送的当前信元异常，则在未设置所述同步丢失信号的情况下将要发送的所有字节设为0；以及

c-2)将信元同步丢失信号设置为正常，并且返回到所述的步骤a)，而不设置发送同步信号。

12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述的步骤c)包括以下步骤：

c-1)如果正在接收的当前信元异常，则在未设置所述同步丢失信号的情况下将要接收的所有字节设为0；以及

c-2)从所述接收先入先出存储器中相关的一个读取数据，直到将其完全清空，并且，将信元同步丢失信号设置为正常，返回到所述的步骤a)，而不设置接收同步信号。

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