CN1186391A - 在atm交换系统中处理atm信元的装置和方法 - Google Patents

在atm交换系统中处理atm信元的装置和方法 Download PDF

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Abstract

异步转移模式(ATM)交换系统包括信元交换组件和用户板。用于ATM交换系统的信元处理装置包括查找存储器和信元复制控制器。如果信元是点对点通信信元,则ATM交换系统根据控制信息,翻译包括在信元中的标题,并把有翻译后的标题的信元传送到用户端口中起码一个端口。而如果信元是点对多点通信信元,则ATM交换系统根据翻译后的标题选择用户端口,并把已分离了标题的信元传送给所选用户端口。

Description

在ATM交换系统中 处理ATM信元的装置和方法
本发明涉及ATM(异步转移模式)交换系统，更准确地说，涉及用于ATM交换系统的用户板的处理ATM信元的装置和方法。
通常，在采用ATM通信系统的BISDN(宽带综合业务数据网)中，“一点对多点通信”一词表示这样一种通信，它形成对于一个输入源有多个输出点的呼叫。这样一种一点对多点通信通常应用于基于CATV(有线电视)的电视网和会议电视。这样，有多少输出点就需要把输入源复制多少份，并且把复制的结果发送到各个输出点。
同时，因为ATM通信系统可能要求在每一个输出点有不同的VPI/VCI(虚拟通道标识符/虚拟信道标识符)的值，以便区分连接特性，所以，ATM通信系统需要包括信元标题翻译装置，后者分配关于各个复制的数据(即ATM信元；此后称为“信元”)的不同的VPI/VCI。
信元标题翻译装置利用把信元发送到输出端口的交换电路，把信元按有多少输出点就复制多少份的形式复制，并且根据复制标识号码和原来的VPI/VCI来确定输出端口。然后，信元标题翻译装置把信元标题翻译成输出端口所需的VPI/VCI，并且把带有翻译后的标题的信元传送到输出端口。对于这样一种信元标题翻译装置，美国华盛顿大学J.Turner提出了复制网络系统。可是，在多个各自都小于交换器最大容量的用户(中速和低速用户)连接到一个交换端口的情况下，这样一种复制网络系统不能提供一点对多点通信服务。
例如，如图1说明的那样，在ATM交换系统具有带这样的交换端口，即，64E1级用户SAE1或3DS3级用户SAD3连接到此交换端口，的用户网络的情况下，则从一个信号源复制的各信元应被传送到同一个交换器的各输出端口。在这情况下，因为两个或多个信元不能在同时发送到相同的输出端口，所以，只有这些信元中的一个被选来传送，而余下的信元被送回以便缓冲。例如，在64E1级用户SAE1的情况下，只有这些信元中的一个被传送，而对剩余的63个信元应同时进行缓冲，从而不可避免地废弃了这些剩余的信元。因此，必须提供基于利用各自的标题的查找的路由信息，以便在DS3级连接的情况下把三个信元中的一个或在E1级连接情况下把64个信元中的一个发送给指定的用户端口。
因此，本发明的一个目的是提供这样一种装置和方法，它用于把从一个信号源复制的各ATM信元传送到用户端口而不废弃所复制的ATM信元。
本发明的另一个目的是提供处理ATM信元的装置和方法，其中，信元只传送给用户端口中的一个，即使在没有提供基于利用标题的查找的路由信息的情况下也如此。
根据本发明的一个方面，一种异步转移模式交换系统的信元处理装置包括查找存储器和信元复制控制器，其中，异步转移模式交换系统包括起码有一个用于传送ATM信元的交换端口的信元交换组件以及有多个用户端口的用户板；查找存储器用于存储控制信息，以便决定是否复制来自交换端口的信元；信元复制控制器用于复制来自交换端口的信元和根据存储于查找存储器中的控制信息，把所复制的信元传送给用户端口。
查找存储器和信元复制控制器设置在用户板上。信元复制控制器根据存储在查找存储器中的控制信息，翻译信元标题，并根据控制信息把具有翻译后的标题的信元传送给起码一个用户端口。当传送有翻译后的标题的信元时，信元复制控制器把翻译后的标题和剩余的有效载荷分开，并把翻译后的标题和有效载荷传送到各个用户端口。此外，信元处理装置包括多个对应于各个用户端口的用户输出缓冲器。当把被分开的标题和剩余的单元传送到用户端口时，信元复制控制器为各个用户端口产生写信号，以便把剩余的单元暂时存储进对应的用户输出缓冲器，其后把剩余的单元传送给用户端口。
根据本发明的另一方面，一种异步转移模式交换系统包括信元交换组件和用户板，其中信元交换组件有起码一个交换端口，用于传送ATM信元，而用户板有多个用户端口，这种异步转移模式交换系统的信元处理方法包括如下步骤：决定从交换端口来的信元是点对点通信信元还是一点对多点通信信元；如果信元是点对点通信信元，则把信元多路分路，以传送多路分路后的信元到各用户端口中预先确定的一个端口；如果信元是一点对多点通信信元，则把信元复制，以便传送复制后的信元到各用户端口中的起码一个端口。
此外，ATM交换系统查对包括在信元中的标题的查对位，以便确定从交换端口来的信元是点对点通信信元还是一点对多点通信信元。
如果信元是点对点通信信元，则ATM交换系统就根据控制信息翻译包括在信元中的标题，并把有翻译后的标题的信元传送到用户端口中的起码一个端口。可是，如果信元是一点对多点通信信元，ATM交换系统根据翻译后的标题选择用户端口，并把其标题被分离的信元传送到所选的用户端口。
当阅读下面结合附图详细描述的本发明的作为例子的实施例时，就会清楚本发明的上述和其它目的、特征和优点，附图中：
图1是普通异步转移模式交换系统的方框图；
图2是根据本发明的实施例的、图1用户板中设置的信元处理装置的方框图；
图3是根据本发明的实施例的、图2信元复制和标题翻译控制器(210)的详细方框图；
图4a到4c是利用根据本发明的信元复制和标题翻译控制器的信元复制和多路分路操作的时序图；和
图5是根据本发明的实施例的、表示信元复制和多路分路程序的流程图。
下面将结合附图，详细描述本发明推荐实施例，在附图中，相同的标号代表相同的或相似的元件。此外，应清楚地理解到，图中示出诸如详细的电路元件这样的许多特性细节，只是作为例子以便能更好地理解本发明，而本发明可以在没有这些特性细节的情况下实施。此外，应指出，如果认为对描述本发明的概念没帮助，就会有意地省略掉对相关的现有技术的详细描述。用于本说明书中的一些词是按照对本发明的功能的适当考虑来定义的，并且是可根据通常的实践或使用者或芯片设计者的意愿来替换的。最好是根据整篇说明书所描述的内容来定义所述各词。
首先，本发明的信元处理装置决定信元是否为一种多投(multicasting)信元，决定是否把复制得的信元传送给各个用户端口，并且根据存储在查找存储器中的控制信息来翻译标题。
参考图2，根据本发明的用户板上设置的信元处理装置包括：信元复制和标题翻译控制器210；查找存储器220；和多个用户输出缓冲器231到234。信元复制和标题翻译控制器210具有把点对点通信信元多路分路给各输出端口、复制多投(即一点对多点通信)信元以及翻译标题(VPI/VCI)等功能。查找存储器220有用于决定是否复制多投信元给各个用户端口和决定各个多投信元的翻译后的标题值(VPI/VCI)所需的控制信息。用户输出缓冲器231到234由FIFO(先进先出)存储器构成，用于存储在向用户端口传送信元信息之前的信元。实际上，这缓冲器可包括在用来把信元传送到用户端口的发送元件。
参考图3，信元复制和标题翻译控制器210包括：用于产生顺序控制信号的计数器217；用于把CPU(中央控制单元，没画出)连接到查找存储器220以便改变存储在查找存储器220中的控制信息的控制逻辑电路，和用于接收多投信元的逻辑电路。此外，信元复制和标题翻译控制器210包括逻辑电路和用于把信元信息保持一预定时间的移位寄存器211，上述逻辑电路产生用于多路分路非多投(即点对点通信)输入信元的写信号和产生用于复制多投输入信元的写信号。
如图3所说明的那样，计数器217可由基数61计数器组成，因为处理对于各个端口的由53字节组成的ATM信元的4字节标题的时间与传送标题的第五字节(标题保护字节)和48字节有效载荷的时间的和为61字节(即4字节×4字节+49字节＝61字节)。可是，计数器217最好由基数65计数器组成(即61字节+1字节边界(margin)×4端口)，以便区分时间边界。
由本申请人提交的题目为“Memory Access Control Method inAsynchronous Transfer Mode Switching System在异步转移模式交换系统中的存储器访问控制方法”的申请号为94/30266的韩国专利申请中详细地公开了连接到查找存储器220的存储器访问控制器216。缓冲器读/写信号发生器215根据计数器217的计数值，按顺序地或同时地产生写信号给各个用户端口。由8个触发器组成的移位寄存器211响应时钟信号将8位数据移位，并且在信元复制和标题翻译控制器210决定是否产生标题查找信号和写信号时，将该数据延迟。
同时，输入信元的标题具有检查位，用于决定信元是点对点通信信元还是多投(一点对多点)信元。一旦接收到包括这种检查位的信元，根据本发明的信元处理装置就如图5所说明的那样处理输入信元。
参考图5，在步骤501根据包括在标题中的检查位，检查输入信元是多投信元还是点对点通信信元。如果输入信元是点对点通信信元，信元复制与标题翻译控制器210在步骤505就把信元多路分路，并把多路分路后的信元传送到用户端口中对应的一个。
图4a说明在点对点通信信元被多路分路到端口#2的情况下，准备送到用户输出缓冲器231-234的输入数据和写信号的时序图。在此，响应计数器217的计数值输出，而同时产生所有的写信号，而不管是那个端口，如虚线所代表的那样。写信号同时产生的原因是因为输入信元的标题是在这同一时刻产生。
在输入信元是应复制的多投信元的情况下，信元复制与标题翻译控制器210在步骤502根据信元的VPI/VCI值从查找存储器220读出输出控制信息位(4位)。在步骤503，检查是否设置了控制位，以便根据控制位决定复制信元的端口。如果设置了控制位，信元复制与标题翻译控制器210就在步骤504从查找存储器520读出各个端口的输出VPI/VCI值，并把这VPI/VCI值传送给用户输出缓冲器231至234。然后，根据上述的控制位，信元复制与标题翻译控制器210在步骤507，根据计数器217的计数值输出，依次地产生各写信号。
图4b说明在设置了控制位，从而要把信元复制给所有的端口的情况下，输入数据和写信号的时序图。图4c说明在要把信元复制给端口1和端口3的情况下，输入数据和写信号的时序图。在此，各个被翻译的标题信息由4字节组成，而有效载荷由49字节组成，如说明的那样。
同时，如果输入信元在步骤501不是多投信元，信元复制与标题翻译控制器210在步骤505中将该输入信元多路分路，并在步骤506中产生标题后，信元复制与标题翻译控制器210不产生写信号，并在12字节时钟时间传送数据，以便调节多投信元的控制计时。以这种方式，信元复制与标题翻译控制器210首先读出4字节，然后在12字节时钟时间延迟之后，读余下的字节。一旦完成产生标题的操作，就在步骤507产生49字节有效载荷，并且向这样的端口产生写信号，在所述端口产生与所述标题相关的写信号。
表1和表2分别说明存储在查找存储器202中的控制信息。具体地说，表1说明关于与E1用户板SAE1对应的多投信元的控制信息，而表2说明关于与DS3用户板SAD3对应的多投信元的控制信息。
<表1>
 ADD MSB  位6  位5  位4  位3  位2  位1   LSB
 00-03                          不理睬
 04   0   0   0   0 端口3 端口2 端口1 端口0
 05                         端口0VPI
 06           端口0VPI              端口0VCI
 07                         端口0VCI
 08           端口0VCI   0   0   0   0
   09                    端口1VPI
   0a     端口1VPI            端口0VCI
   0b                    端口1VCI
   0c     端口1VCI    0    0    0    0
   0d                    端口2VPI
   0e     端口2VPI              端口2VCI
   0f                    端口2VCI
   10     端口2VCI    0    0    0    0
   11                    端口3VPI
   12     端口3VPI             端口3VCI
   13                    端口3VCI
   14     端口3VCI    0    0    0    0
   15-1f                    不理睬
<表2>
  ADD MSB 位6 位5 位4  位3  位2  位1   LSB
  00  0  0  0  0   0 端口2 端口1 端口0
  01                           端口0VPI
  02        端口0VPI              端口0VCI
  03                           端口0VCI
  04        端口0VCI    0    0    0    0
  05                           端口1VPI
  06        端口1VPI             端口1VCI
  07                           端口1VCI
  08        端口1VCI    0    0    0    0
  09                           端口2VPI
  0a        端口2VPI              端口2VCI
  0b                           端口2VCI
  0c        端口2VCI    0    0    0    0
  0d-df                           不理睬
现在将描述图1的包括本发明的信元处理装置的ATM交换系统。从信元交换组件(CSA)110传送到E1级用户的多路复用器/多路分路器(D1MA)121和122的信元根据所述信元是否为多投信元而被传送到所有的用户板(SAE1)131和132或传送到特定的板。在信元是点对点通信信元的情况下，用户板(SAE1)131和132将所述信元多路分路并传送到四个端口中的一个端口。而在信元是多投信元的情况下，就复制信元并且根据查找来翻译该信元的标题。以这种方式，可有选择地复制多投信元和翻译信元的标题。此外，即使在从信元交换组件110到DS3级的用户的多路复用器/多路分路器(D3MA)123传送信元的情况下，按照与上述相同的方式、与用户板SAD3中的三个端口相关地多路分路或复制所述信元。
如从上述所领略到的那样，即使多个中速和低速用户都连接到一个交换端口，本发明的ATM交换系统也能提供一点对多点的通信服务。换而言之，因为本发明的ATM交换系统不在交换器上复制信元，所以，可以无限制地扩展中速和低速用户的数量。此外，本发明的装置以相同的方式处理点对点通信信元和一点对多点通信信元。这样，信元控制逻辑电路由计数器顺序地控制，使得信元处理时间可以是恒定的，从而导致减少信元延迟时间的变化。此外，本发明的装置不翻译点对点通信信元的标题。这样，在ATM交换系统主要提供点对点通信服务的情况下，本发明的装置不必控制查找存储器，这样就减少了控制量。
虽然上面详细地描述了本发明的最佳实施例，但应清楚地理解，本专业的技术人员可能会提出对在此介绍的基本发明概念的许多变化和修改，而这些变化和修改将仍然属于如所附的权利要求书所确定的本发明的精神和范围内。

Claims (13)

1.一种异步转移模式(ATM)交换系统，它包括信元交换组件和用户板，所述信元交换组件具有起码一个用于传送ATM信元的交换端口，而所述用户板具有多个用户端口，其特征在于所述异步转移模式交换系统包括：
在所述用户板上形成的信元处理装置，用于复制来自所述交换端口的信元和把复制的信元传送给连接到所述用户板的所述用户端口中的起码一个端口。
2.根据权利要求1的异步转移模式交换系统，其其特征在于：在从所述交换端口来的信元是点对点通信信元的情况下，所述信元处理装置把从所述交换端口来的信元多路分路，并把多路分路后的信元传送给所述用户端口中的对应的一个端口；在异步转移模式交换系统中，在从所述交换端口来的信元是一点对多点通信信元的情况下，所述信元处理装置复制从所述交换端口来的信元，并把复制后的信元传送给对应的用户端口。
3.根据权利要求2的异步转移模式交换系统，其特征在于：所述从交换端口来的信元包含有检查位的标题，信元处理装置利用所述检查位决定所述信元是点对点通信信元还是一点对多点通信信元。
4.一种异步转移模式交换系统的信元处理装置，所述异步转移模式交换系统包括用于传送ATM信元的、起码有一个交换端口的信元交换组件和有多个用户端口的用户板，其特征在于所述信元处理装置包括：
查找存储器，它用于存储控制信息，以便决定是否复制从所述交换端口来的信元；和
信元复制控制器，它用于复制从所述交换端口来的信元，并根据存储在查找存储器中的所述控制信息，把复制后的信元传送到所述用户端口。
5.根据权利要求4的异步转移模式交换系统的信元处理装置，其特征在于：在所述用户板上设置所述查找存储器和所述信元复制控制器。
6.根据权利要求5的异步转移模式交换系统的信元处理装置，其特征在于：所述信元复制控制器根据存储在查找存储器中的控制信息，翻译所述信元的标题，并根据所述控制信息把具有翻译后的标题的信元传送到所述用户端口中起码一个端口。
7.根据权利要求6的异步转移模式交换系统的信元处理装置，其特征在于：所述信元复制控制器当传送具有翻译后的标题的信元时，把翻译后的标题和剩余的有效载荷分开，并把翻译后的标题和有效载荷传送到各自的用户端口。
8.根据权利要求6的异步转移模式交换系统的信元处理装置，其特征在于还包括多个对应于各个用户端口的用户输出缓冲器。
9.根据权利要求8的异步转移模式交换系统的信元处理装置，其特征在于：所述信元复制控制器在传送分开的标题和剩余的信元到用户端口时，为各个用户端口产生写信号，以便暂时地把剩余的信元存储到对应的用户输出缓冲器，并且，此后把剩余的信元传送到用户端口。
10.一种异步转移模式交换系统的信元处理方法，所述异步转移模式交换系统包括用于传送ATM信元的、起码具有一个交换端口的信元交换组件和具有多个用户端口的用户板，其特征在于所述信元处理方法包括如下步骤：
确定从所述交换端口来的信元是点对点通信信元还是一点对多点通信信元；
如果所述信元是点对点通信信元，则把所述信元多路分路，以便把多路分路后的信元传送到所述用户端口中预先确定的一个端口；
如果信元是一点对多点通信信元，复制信元，以传送复制后的信元到所述用户端口中的起码一个口。
11.根据权利要求10的异步转移模式交换系统的信元处理方法，其特征在于还包括这样的步骤，在这步骤中，检查包括在信元中的标题的检查位，以便确定从所述交换端口来的信元是点对点通信信元还是一点对多点通信信元。
12.根据权利要求10的异步转移模式交换系统的信元处理方法，其特征在于还包括这样的步骤，在这步骤中，如果信元是点对点通信信元，则根据控制信息，翻译包括在信元中的标题，并把具有翻译后的标题的信元传送到所述用户端口中起码一个端口。
13.根据权利要求12的异步转移模式交换系统的信元处理方法，其特征在于还包括这样的步骤，在这步骤中，如果信元是点对多点通信信元，则根据翻译后的标题选择用户端口，并把已分离了标题的信元传送给所选用户端口。
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