CN1372741A - 对多个面向分组的信号进行交换的装置的信元争用分辨单元 - Google Patents

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Abstract

为实现对争用的分辨,在争用分辨单元中有一占用矢量通过级联的比较单元,其中每个比较单元对输送给其的争用分辨矢量进行分析并且仅占用矢量的第一个可能的位被占用。采用配额调整的方式实现最低限度的－公平均衡。通过在级联中对占用矢量的的并行或半并行的处理实现非常高的处理速度。

Description

对多个面向分组的信号进行交换的装置的 信元争用分辨单元
本发明涉及一种用于对多个面向分组的信号进行交换的装置的信元争用分辨单元。
最近几年网络上的传输容量以及数据传输速率剧增。此点导致必须研制出其数据吞吐量达几千兆比特或甚至兆兆比特范围的交换装置，尤其是接线器和路由。在这种高的传输速度的情况下只能作为硬件实现必要的网络协议。
一种实现这种高传输速度的交换装置的方案是作为采用纵横结构的有源背板加以实现的。纵横交换体系结构完全以并行方式工作，因而这种装置的吞吐量将受到端口的数量和内部采用的协调协议的限制。
纵横体系结构通常用多个端口-芯片工作，所述端口芯片通过接口与中央的纵横芯片连接。已知的纵横芯片通常包含有缓冲存储器，以便在出现争用时对数据分组或信元进行缓冲存储。通过通常的-尤其是可变的数据分组的长度-采取的将数据分组分段成具有特定长度的信元而形成信元，所述信元然后在交换装置中被继续处理。因此可以以有利的方式时钟同步地实现对信元的处理。另外在出现争用时，即端口芯片的多个端口试图向另一个端口芯片的同一端口传输时，将便于实现对在竞争的端口上的信号或数据分组的“公平的”传输。为此在一定数量的具有纵横芯片的已知的设备具有一外部的争用分辨单元(争用分辨单元)，所述信元争用分辨单元应用特定的算法确定出对竞争的端口的公平的选择。
例如在DE 195 40 160 A1中披露了一种利用串行线路对输入-缓冲存储的ATM交换装置进行协调，避免输出阻塞的方法，其中针对输出的竞争的ATM-信元在相应的交换装置的输入端已经被缓冲存储。这种交换装置主要由多个分别具有多个端口的的端口芯片构成，其“输出端口”通过一个纵横芯片相互连接在一起。装置的无阻塞是采用占用矢量实现的，其各个位分别与(目的-)端口-芯片相符。在传输一个信元之前占线矢量顺序地由一个端口芯片被传递给另一个端口芯片，其中每个端口芯片根据占线矢量传递的顺序可以占用占线矢量一个位。当一个位被占用时，这意味着，有关所述(信源)端口芯片打算将一个信元传递给(信宿)端口芯片，所述(信宿)端口芯片与占用矢量的占用位的相应的位置相符。该(信宿)端口芯片或纵横-芯片的该输出和占线矢量的被相应占用的位不再可以供将在相应的时隙内的一个信元传递给下一个占用矢量向其传递的端口芯片使用。
采用这种公知的装置时，在端口芯片上进行对占线矢量的处理，其中在端口芯片之间的串行连接线路上进行占线矢量的传输。
因此需要在端口-芯片之间的外部高速传输线路实现这种交换装置的硬件，这将需要相应的设计和硬件开销。另外以时钟脉冲控制和串行的方式实现占线矢量由一个端口芯片向另一个端口芯片的传递，其中在每个时钟周期内分别仅进一位。采用此方式使每个有占用矢量的一位供使用的端口单元可以分别仅处理一位，优选处理在某个时钟周期内正好被传递的位。如果有N个端口-芯片，则需要2N个时钟周期，以便可以对占用矢量完全进行处理。此点在端口芯片数量较大时将会带来定时问题，这是因为仅有有限的时段供检查使用，该时段短于用于传输信元(时隙)的总周期。因此或者限制端口芯片的数量或者必须采用特别高的时钟速率处理占用矢量。该装置具有一个带有分散式结构的信元争用分辨单元，该单元具有上述缺点。
在采用DE 195 40 160 A1中披露的装置时可以以如下方式实现有关向各个(信宿)端口芯片的竞争传输的公平均衡，即分别在总周期开始时改变分配给每个其它的端口芯片的各个端口芯片的缓冲存储器的存取顺序。从而基本上可以实现分派给端口芯片的占用矢量的位的位置的变化，从而通过改变占用的顺序实现公平的均衡。
另外在DE 195 44 920 C2中披露了一种用于对信号进行快速的和公平的建立在硬件基础上的随机选择的方法，其中根据伪随机产生的顺序始终对所有信号的总量的活性进行检验并且根据所需的有待选出的信号的数量k分别选出根据检验顺序遇到的第一个有效的k信号。这种方法以简单的方式实现非常公平的均衡。
基于该已有技术，本发明的目的在于，提出一种用于对多个面向分组的信号进行交换的装置的信元争用分辨单元，利用该单元可以以简单方式并且以非常少的外部硬件开销实现交换装置，并且该单元的特征在于在对面向分组的信号的交换装置的多个端口之间同时可能的传输时求出充分公平的无阻塞的组合时的特别高的处理速度。
采用权利要求1的特征实现了本发明的目的。
本发明以如下认识为基础，通过设有N个级联的比较单元在保证充分公平的情况下采用如下方式实现在求出中央交换装置的N个端口单元之间可同时允许的传输路径的无阻塞组合时的极高的速度，在级联的比较单元中对占用矢量进行并行传输，其中在比较单元中对占用矢量的处理和随之授权信息的产生是并行或半并行进行的。
根据本发明的优选实施方式，在比较单元内的占用矢量的处理和在比较单元之间的占用矢量的传递是以时钟同步控制方式进行的，其中在考虑到一个时钟周期内参与的硬件的信号渡越时间和开关时间的情况下，可以在多个或所有的比较单元中对占用矢量进行处理。因而可以大大提高处理速度。
在优选的实施方式中，每个由一特定的端口单元向特定的比较单元传递的支配矢量具有N位，其中在支配矢量中一个位的位置包含在该位中含有的信息对一特定的端口单元的分配并且其中位的逻辑状态表示在提供支配矢量的端口单元内有一个应向某个端口单元传输的分组或信元，所述分组或信元与支配矢量的某位的位置相符，并且其中其它的逻辑状态表示没有供支配的分组或信元。因而可以实现对同时无阻塞传输的分组或信元的简单的选择。
虽然对每个端口单元仅需要N-1位作为支配矢量，但由于位对(接收)端口单元的不同的分配，有可能将导致处理的困难。
同样，在优选的实施方式中，占用矢量也具有N位，其中在占用矢量中的一个位的位置包含有信息向一特定的端口单元的分配并且其中位的逻辑状态表示为接收来自其它端口单元的分组或信元对有关端口单元实现的占用并且另一个逻辑状态表示有关端口单元处于待机状态。
控制单元在处理周期开始时向第一个比较单元传递一个开始-占用矢量。如果例如并不是对信元争用分辨单元的每个端口都分配有一个端口单元或如果有意识地出于特定的原因防止向一个端口单元传输，则该开始-占用矢量可以已经具有占用。
在保持就有关端口单元或占用矢量的各个位的预定的顺序的情况下，在比较单元内求出有待于向与比较单元连接的端口单元传递的授权信息。
为了建立就接收的端口单元的公平均衡，可以在由N个比较单元确定授权信息的周期开始时由预定数量的伪随机产生的顺序中选择出顺序。
替代在每个周期或在一定数量的周期后改变在比较单元中的处理顺序，可以总是根据占用矢量的位的顺序由每个比较单元求出对端口单元的授权信息。在每个比较单元前可以接有一个比较单元，支配矢量被输送给排列单元并且排列单元根据预先的规定对支配矢量的位进行重新排序。同时一个反向排列单元后置于每个比较单元，反向排列单元在考虑到支配矢量的位的顺序的实现的排列的情况下，根据比较单元输送给其的有关占用矢量的位是否被占用和哪个位被占用的信息，求出将向与某个比较单元连接的端口单元传递哪个授权信息。
根据本发明的一个实施方式，在每个比较单元中通过N-1个对其它的N-1端口单元每个端口单元设置的配额(quoten)计数器或通过N个为占用矢量的每位设置的配额(quoten)计数器对分组或信元向一个其它的端口单元传输的选择授权进行控制。配额(quoten)计数器的计数状态(配额(quoten))在实现对分配的接口单元的选择后或在每个占用矢量的所属位的占用后递增或递减。在实现预定的计数状态后将对有关端口单元的选择授权或对占用矢量的有关位的占用授权进行阻塞。
其中当同时进行对支配矢量的位排列时，因为否则要附加向某个比较单元传递信息，而对N个位的一些位反正不能占用，因为这将意味着向某个信源端口单元反向发送分组或信元，则设置N个计数器是较为简单的方案。此点虽然在理论上是可行的，但优选在某个端口单元内对信号在同一个端口单元的不同端口之间进行的信号交换进行控制。
如果在一个比较单元内进行的对占用矢量的位的处理顺序保持不变，则在一个比较单元中可以仅设置N-1配额(quoten)计数器，因为总是有一个并且同一个位不得占用或不可以占用。
根据本发明的一个实施方式，比较单元13的配额(quoten)计数器21被分别分配给占用矢量CRres的一个特定的位。当不再存在比较单元13，其中有关的配额(quoten)计数器21还具有一个配额(quoten)时，并且同时经排列的支配矢量Crreq*的有关位表明有一有待传输的分组或有一有待传输的信元时，在此情况下控制单元11可以将分配给占用矢量CRres的一个特定的位的所有比较单元13的所有配额(quoten)计数器21置于一初始值(初始-配额(quoten))。
根据本发明的另一个实施方式，比较单元13的配额(quoten)计数器21被分别分配给一特定的端口单元3。当不再存在比较单元13，其中有关的配额(quoten)计数器21还具有一个配额(quoten)时，并且同时有一个分组或一个信元有待于由与比较单元13连接的端口单元向有关的端口单元传输时，在此情况下控制单元11可以将分配给占用矢量CRres的一个特定的位的所有比较单元13的所有配额(quoten)计数器21置于一初始值(初始-配额(quoten))。
在此，排列信息被输送给比较单元13，其中比较单元13按照其顺序对配额(quoten)计数器进行排列并且由经排列的支配矢量CRreq*得出是否有一个信元供传输的信息。
如果由控制单元将一高于其它的配额(quoten)计数器的初始-配额(quoten)分配给一个或多个配额(quoten)计数器时，则可以因此实现特定的传输路径以及交换装置的节点的优先化。
根据本发明的一个实施方式，可以在分别采用N-级优先-编码器的情况下实现比较单元，其中优先级-编码器的N个输入端与与门的输出端连接并且其中被排列的支配矢量的相应的位被输送给与门的第一输入端，加在在前的比较单元的输出端上的占用矢量的有关位被输送给与门的第二输入端，并且所属的配额(quoten)计数器的信息被输送给与门的第三个输入端，当还可以发出一个选择授权时，则配额(quoten)计数器为逻辑1，当不再可以发出选择授权，则配额(quoten)计数器为逻辑0。
在从属权利要求中给出本发明的进一步的实施方式。
下面将对照附图中所示的实施例对本发明做进一步的说明。图中示出：
图1为交换装置的示意结构图，其中同时示意示出数据流以及集成在纵横-芯片内的本发明的信元争用分辨单元；
图2为图1中所示的中央交换单元和端口单元的示意图，其中同时示出在进行争用分辨时的信息流；
图3为由端口单元向中央交换单元(图3a)和由中央交换单元向端口单元(图3b)传输的数据组；
图4为图1和2中示出的中央交换单元的示意结构图；
图5为本发明的信元争用分辨单元的示意结构图和
图6图5中的比较单元的核心部分的示意结构图。
图1示意示出本发明的交换装置的结构，所述交换装置总共由N个端口单元31至3N和一个中央交换单元5构成。N个端口单元31至3N具有n个端口71至7n，分别有一个信号Sij输送给端口，其中1≤i≤n和1≤j≤N。端口单元通常的设计应使在每个端口上可以实现双向通信。当然本发明的原理也适用于特定的或所有的端口的设计仅用于单向通信的系统。但在实践中这种情况是很罕见的。
在图1中所示的端口单元3优选是集成端口元件或分立元件。同样这也适用于中央交换单元5。因此可以实现一模块结构，此点又实现了简单的标度，即交换装置与必要数量的有待交换的数据线路的适配。
如图1所示，端口单元3与中央交换单元5通过接口单元相互连接。其中用“CB-IF”(纵横-接口)标示在端口单元3中具有的接口单元和用“Port IF”(端口-接口)标示在中央交换单元5中具有的接口单元。其中对每个端口单元3在中央交换单元5中都具有一个单独的接口单元PortIF。如图4所示的中央交换单元，每个接口单元Port IF和CB-IF通过一个低压差分信令单元(LVDS)利用端口单元3与中央交换单元5之间的传输线路连接。因此可以减少连接线路的数量，其中例如在接口单元PortIF及CB-IF与LVDS-单元16之间可以有16比特宽的数据线路并且在LVDS-单元之间可以有4比特宽的数据线路(分别有微分信号在所有的8条实线路上)。
中央交换单元5起着纵横-接线器的作用，从而可以完全同时地实现最多N个(纵横-内部的)信号的数据传输(通过LVDS-单元实现全双工传输)。接口单元Port IF的数据输入/输出端与固有的交换-矩阵连接。另外端口IF可以以向其通告的方式连通交换-矩阵，从而在中央交换单元内所需的由一个端口IF向另一端口IF的电路供数据传输使用。为防止不同的端口单元3的多个端口7同时对另一个端口单元的一个端口7进行存取-这将意味着产生信元损耗以及出现内部的阻塞-，具有一个用于分辨争用的单元8，下面将其称作争用分辨单元(CR)。优选在中央交换单元内设置CR-单元并与中央交换单元构成一个集成电路。如下面所述，CR-单元8必须快速地实现CR-单元与接口单元Port IF之间的数据交换，通过引入CR-单元可以实现的优点是，高速传输线路非常短。
下面将对照附图对本发明的方法以及根据本发明交换装置的功能做进一步的说明：
如图1所示，分别有一个信号Sij被输送给端口单元31至3N的端口71至7n。所述信号系指具有不同长度的数据分组流。
首先由端口单元3将各个信号Sij的数据分组分段，即分成恒定长度的各个信元。信元被存储在缓冲存储器9内，缓冲存储器可以集成在端口单元3中或者也可以作为外部存储器，在每个端口单元3中设置的图中未示出的控制单元用于对分组进行分段，该控制单元对缓冲存储器9进行组织，使对每一个其它的接口单元3都有一个单独的虚缓冲存储器(9a)，在该缓冲存储器内包含有有待向有关的其它端口单元传输的信元。为此每个端口单元3及其控制单元对每个收到的分组的地址信息进行计值，并根据该信息确定分组以及相应的信元是否传输给一其它的端口单元3并将相应的信元分配给某个虚(9a)存储器。其中可以通过设置指示器保持一个数据分组的信元的分配。当然对每个其它的端口单元也可以分别设置一个单独的存储器。
由于在写入和读出信元时必须保持其顺序，所以就其类型而言，所述单独的或虚存储器(9a)系先进先出(FIFO)存储器。
一旦确定不需要向一其它的端口单元传输时，则由端口单元进行端口单元-内部的交换过程。当然通常对此也还需要对数据分组进行缓冲存储，并不非得对分组进行分段。鉴于交换装置1的端口单元-内部的交换功能对本发明是不相关的，所以在此对其不再赘述。
由于在内部分别只有一个信元可以由端口单元向中央交换单元进行传输，所以在任何情况下每个端口单元3都需要有这样一个缓冲存储器9。另外在对信号Sij进行异步传输时也需要缓冲存储，以便对传输峰值进行收集。由于不同的业务和不同的端口以不同的传输速率工作并且尤其在IP-通信业务中对报头-计值时间非常分散，例如在ATM-和以太网系统就是此种情况。
原则上讲也可以省去用于内部传输的对分组的分段并且作为整体在交换装置1内进行数据分组传输。但采用分段的优点是，在交换装置内不受分组长度的影响可以实现时钟同步传输。另外对端口单元(的各个输出)进行公平的处理较为简单。
在交换装置1中以时钟同步的方式，即在一个时隙中实现分别将一个或多个信元由端口单元3向中央交换单元5或由中央交换单元5向端口单元3的传输。时隙内部的传输速度为2千兆比特/秒(在端口单元与中央交换单元之间和在中央交换单元内的每个连接上)和信元长度或大小为70比特时例如具有的时间为280毫微秒。
为了防止在交换装置内部出现阻塞，每个端口单元3首先将支配信息传递给中央交换单元5。支配信息包括瞬时在某个端口单元内存在有有待向哪些其它的端口单元传输的信元。在上面给出的模型中，该模型表示端口单元内针对其它的端口单元具有的虚的单独的缓冲存储器(9a)，支配信息还包括是否在各个虚的缓冲存储器中没有或至少包含有一个信元。
如图3a中所示，支配信息可以在由端口单元3向中央交换单元5传输的信元的报头中传输，因而可以避免单独的传输步骤和因该单独的传输步骤造成的较高的协议开销。
其中支配信息可以被综合成争用-请求-矢量CRreq，其中矢量与端口数量相符由N位构成。在CRreq-矢量内每位的位置示出端口单元3j的编号j(1≤j≤N)和有关位的占用示出在某个端口单元内是否有向端口单元3j传输的信元。
CRreq-矢量不必非得与实际在下一个时隙内有待传输的信元衔接，而是可以面向未来的一个或多个时隙，即支配信息涉及未来在两个或多个时隙内可能传输的信元，其中在所有的端口单元3中的时延必须是恒定的。
中央交换单元5以及接口单元端口IF在接收多个同时由端口单元传输的信元后读出其中含有的支配信息并将该信息与有关由哪个端口单元传输支配信息的信息一起传递给CR-单元8。CR-单元8根据预定的争用分辨算法分别求出一个可能的，即无争用的由相应的信源端口单元向相应的信宿端口单元的传输方案的可能组合。
采用此方式求出的组合以授权信息CRgnt的方式至少传递给那些对有关的时隙获得传输授权的端口单元3。
如图3b所示，优选该授权信息重新在信元的报头中传输。当对与某个接口单元端口IF连接的端口单元颁发对相关的时隙的传输授权(对有关的信元)时，优选某个接口单元端口IF将对其释放与某个接口单元端口IF连接的端口单元的传输的端口单元的编码的芯片-识别符写入有待传输的信元的报头内。当将不向有关的端口单元颁发授权时，则报头在为授权信息准备的范围内可以含有一定义的占用，该占用将被端口单元理解为“没有授权颁发”。
中央交换单元5以及接口单元端口IF在接收到一个信元后不仅读出支配矢量CRreq，而且还读出那些必要的地址信息(在图3中称作“目的”)，以便求出那些有关信元将向其传输的端口单元。
替代这种地址分析方式，每个接口单元端口IF也可以为此采用CR-单元向其输送的授权信息，以便在有关的时隙内将交换-矩阵连通，使某个信元在同一时隙内传输给正确的端口单元。
由于在由中央交换单元5传输给某个端口单元3的信元的报头内不得包含有CRreq-矢量，所以在报头内的该位置可以用于传输其它信息，例如端口单元3的状态信息。
在接收一个信元后，在端口单元3内读出授权信息CRgnt并确定是否对有关的时隙是否颁发授权(根据事先向中央交换单元5发送的支配信息)。
端口单元以及相应的控制单元在接收一个信元后确定是否存在授权信息，将有关的信元置于准备在有关的时隙传输的状态，对所述信元事先有一个支配信息传递给中央交换单元。为此由存储器9读出有关的信元并将其传递给接口单元CB-IF。
在端口单元3接收到一个信元后，端口单元的控制单元读出信元报头内的地址信息并将信元分配给某个输出端口以及某个媒体访问控制单元(MAC)(图中未示出)。另外在端口单元以及各个端口的媒体访问控制单元中将各个信元重新组合成原始的数据分组并传递给接收方。
在端口单元的接口单元CB-IF接收到一个信元并读出和分析授权信息后必须立刻求出一个新的支配信息CRreq并将其插入下一个有待向中央交换单元5传输的信元内。该过程在时间上要求是非常严格的。
图5示出争用分辨单元8的示意内部结构，争用分辨单元8具有一个控制单元11和级联的N个比较单元13(131至13N)。在图5中所示的实施方式中一个排列单元15(151至15N)前置于每个比较单元13，所述排列单元分别与中央交换单元5的接口单元端口IF连接。由计数器16对排列单元15加载。在级联内，比较器通过并行的连接线路17连接在一起，通过连接线路分别由一个比较单元将占用矢量CRres(参见如下描述)传递给级联内的下一个比较单元。在图5中所示的争用分辨单元中，一个反向排列单元19(191至19N)后置于每个比较单元13。控制单元11对计数器16进行控制并且为此与每个比较单元13连接。另外，控制单元11通过连接线路17与级联的第一个比较器131连接。
图5中所示的争用分辨单元的工作方式如下：
在每个时隙内，争用分辨单元8将经过整个周期，在周期内分别求出对所有端口单元的授权信息CRgnt，所述端口单元然后通过接口单元端口IF传输给端口单元。
其中通过时钟同步控制求出授权信息CRgnt，其中优选在争用分辨单元8内的时钟与通常的中央交换单元内的时钟相同。
在整个周期开始时，争用分辨矢量CRreq，即各个端口单元的支配矢量被传递给排列单元15。在排列单元15中分别存储有一定数量的伪随机产生的顺序，从这些伪随机产生的顺序中总是同一顺序分别在所有的排列单元中起作用。采用计数器16的输出对排列单元15加载，使分别有一特定的顺序被激活。当然在排列单元内也可以确定顺序的次序，以便通过对“转接-脉冲”简单的输送可以分别将下一个顺序激活。可以分别在一定数量的总周期后实现顺序的改变。但在实践中优选也可以在每个总周期后转换到另一个顺序。
排列单元分别采用活化的顺序，对CRreq矢量的位重新排列。因此可以实现没有一个端口单元3(作为信宿-端口单元)由于其在占用矢量内的位置是优选的。被重新排列的CRreq矢量被传递给比较单元13。
控制单元11将初始-占用矢量CRres传递给第一比较单元131。在每个比较单元13中为此为占用矢量的每个位设有一个配额(quoten)计数器21(图6)。每个配额(quoten)计数器将确定占用矢量的有关位被有关的比较单元13选择的频度。当超过预定的最大的数量，则在比较单元中将阻塞对该位的重新选择的授权。
为此配额(quoten)计数器21例如是可由控制单元复位的反向计数器(计数器通过复位被置于预定义的固定值)。当有意识地产生一个端口单元(作为信源的端口单元)的优先时，则配额(quoten)计数器是可由控制单元将预定的值写入的计数器。
配额(quoten)计数器优选具有一个二进制的输出端，其中一个逻辑状态(例如逻辑1)表示选择授权并且另一个状态(例如逻辑0)表示没有选择授权。
首先在第一比较单元131中利用初始-占用矢量、被重新排列的CRreq矢量和配额(quoten)计数器的输出对占用矢量的每个位进行检查，检查该位是否被占用或是空闲的。其中初始-占用矢量也可以具有已经被占用的位。例如当并不是中央交换单元5的所有的接口单元端口IF都与端口单元3连接时，则控制单元可对相应的位预占。
当确定出一个位被占用时，则不必再进行每个其余的检查。如果与此相反确认一个位未被占用，则检查被重新排列的CRreq矢量有关位(具有相同的位置)是否表示一个有待传输的信元的存在。如果是此情况并且根据有关配额(quoten)计数器的输出识别出选择授权，则比较单元131占用占用矢量的有关位。由于分别只能有一个信元可以传输给相应的端口单元，则检查过程因此结束。如果对占用矢量CRres的该位识别出没有选择授权或CRreq矢量示出没有有待传输的信元，则检查过程继续进行。这种检查过程进行到直至CRres矢量的一个位被比较单元131占用或直至矢量的所有位被检测完。
在图5中所示的实施方式中，优选以CRres矢量位的顺序进行该检查。
但原则上也可以用改变在比较单元中CRres矢量位的检查顺序替代在排列单元15中对CRreq矢量的重新排列。
当在比较单元131中对CRres矢量检查后，该CRres矢量被传递给比较单元132。在该比较单元中然后根据上述方案重新开始检查过程。该步骤反复进行直至占用矢量被所有的比较单元检验和必要时相应的空闲位被占用。以此结束整个周期。
在每个总周期结束时，加在每个反向排列单元19上的授权信息通过接口单元端口IF被传递给有关的端口单元3。每个反向排列单元19由有关的比较单元13得到有关占用矢量位是否和占用矢量哪个位被占用的信息。反向排列单元识别出由排列单元采用的重新排列规定并根据被占用位的位置求出位的原始位置。
为此可以在反向排列单元19中存储反向的顺序，通过对反向的顺序的应用可以将在排列单元15中进行的重新排列复员。与在排列单元15的情况相同，也可以在反向排列单元19中通过输送给前者的计数器13的输出促使对反向顺序的选择以及转接。
另外，每个反向排列单元19根据占用矢量CRres的反向转换及其已知的端口单元3对作为授权信息CRgnt的CRreq矢量的位的分配将某个端口单元3的识别编号传递给与某个比较单元连接的端口单元，所述的端口单元3可以对该端口单元传输一个信元。
在级联的比较单元13中对CRres矢量进行检查开始前(或在在先的总周期内对CRres矢量检查结束后)，控制单元11判定是否对CRres矢量的一个特定位至少有一个比较单元13的配额(quoten)计数器21还有配额(quoten)并且输送给该比较单元的经排列的CRreq矢量(用CRreq*表示)的有关位显示一个有待向有关的单元3传输的信元。如果不是此情况，则控制单元11促使将比较单元13的所有的负责对CRres矢量的有关位的配额(quoten)计数器21恢复到初始配额(quoten)。
在采用上述方案中配额(quoten)计数器被以简单的方式分派给CRres矢量的一个特定位的同时，可以在另一个实施方式中实现配额(quoten)计数器21对中央交换单元5的输出端以及向端口单元的分派。但因为在任何情况下经排列的矢量CRreq*都被分配给比较单元13，所以在该情况下也还要将排列信息通告给比较单元13。利用该信息可以检查是否特定的计数器必须被设置在初始配额(quoten)状态，或者对配额(quoten)计数器的顺序的重新排列或者将CRreq*矢量的位的重新排列复位。
根据另一个实施方式也可以除了CRreq*矢量外还可以将未经排列的CRreq矢量传递给比较单元13。因此分派给端口单元2的配额(quoten)计数器21可以直接确定是否还有一个信元有待向有关的端口单元3传递。
在省去对分别信源端口单元的优先化时，可以在最简单的情况下采用配额(quoten)1，其中在此可以通过一位，硬件，例如通过双稳态触发器加以实现。然后可以将配额(quoten)计数器综合成一个具有N位的矢量并且例如通过一个长度为N的寄存器实现。一个设置的位例如可以显示例如存在配额(quoten)并且另一个设置的位显示没有配额(quoten)。
图6示出比较单元13的一个实施方式的核心部分的基本结构。该比较单元包括一个N级优先-编码器23，所述编码器的特性如下：当所有的在先输入Ii-1在逻辑0并且所属的输入Ii在逻辑1时，每个输出O1(1≤i≤N)被置于逻辑1。换句话说，只有其所属的输入在优先-编码器的N级的顺序中是第一并在逻辑1状态，则输出才被置于逻辑1。
图6中为此仅示出具有输入状态a、b、c、d的优先级-编码器23的在前面的四个级A、B、C、D和产生相应的初始状态的逻辑电路。
优先级-编码器23的各个级的输入端Ii分别与与门25连接，所述与门分别将三个信号，即CRreq矢量的某个位CRreq[i]、输送给比较单元13的占用矢量CRres的某个位CRres[i]和某个配额(quoten)计数器21的输出进行逻辑运算。因此可以实现如下所需的目的，即只有当占用矢量的某个位未被占用并且当一个相应的信元有待传输并且同时还发出一个占用授权时，占用矢量的该位才被占用。
在开始一个争用分辨周期时，控制单元11可以得到一个起始脉冲CRstart。出于安全的原因对占用授权，必要时还包括对授权信息CRgnt的产生检查采用时钟同步控制方式实现。其中在一个时钟周期内例如仅进行分别在一个比较单元13中必要的动作。然后利用输出寄存器(图中未示出)将分别经处理的CRres矢量传递给级联的下一个比较单元。
当各个器件的开关时间、信号渡越时间等是被允许的，则也可以将多个比较单元13综合在一起。为此在图6中所示的实施方式中比较单元13的优先级-编码器23的输出端分别直接与门25的输入端，例如相关的输入端连接。通过采取这些措施可以实现在一个时钟周期内对多个或甚至所有的比较单元的动作的运算，从而可以大大提高处理速度。
       附图标记对照表1        交换装置2        端口单元(31至3N)5        中央交换单元7        端口单元的端口(71至7N)8        用于分辨争用的单元(争用分辨单元)9        缓冲存储器9a       虚缓冲存储器11       控制单元13       比较单元(131至13N)15       排列单元(151至15N)16       计数器17       连接线路19       反向排列单元(191至19N)21       配额(quoten)计数器23       优先级-编码器25       与门a、b、c、d逻辑状态A、B、C、D优先级-编码器的等级1和4Ii、Oi    优先级-编码器的输入-和输出(1≤i≤N)CRgnt     授权信息CRreq     争用请求矢量，支配信息CRres     占用矢量CRstart   争用分辨周期的起始信号N         端口单元的数量端口IF    在5中的接口单元CB-IF     在3中的接口单元LVDS      低压差分信令Sij      在端口7上的信号(下标i、j)

Claims (18)

1.一种用于对多个面向分组的信号进行交换的装置的信元争用分辨单元，
a)其中交换装置(1)由一个中央交换单元(5)和最多N个与中央交换单元(5)连接的分别具有n个端口(7)的端口单元(3)构成，对所述端口分别输入一个信号，
b)其中信元争用分辨单元(8)具有N个输入端，对所述输入端分别由N个端口单元(3)中的一个输送具有支配信息的支配矢量(CRreq)，所述支配信息包含是否和向哪个其它的端口单元(3)发送一个信号的分组或一个信号的被分段的分组的信元，
c)其中每个支配矢量(CRreq)分别输送给由N个级联的比较器单元(131至13N)中的一个，和
d)其中每个比较单元(13)采用针对某个分组或某个信元向端口单元的传输的支配矢量(CRreq)、一个分别由在先的比较器(13)或控制单元(11)产生的占用信息(CRres)并采用用于某个分组或某个信元向端口单元(3)的传输的选择授权信息求出一授权信息(CRgnt)并向与其连接的端口单元(3)传输，所述授权信息包括与某个比较单元(13)连接的端口单元(3)有权向哪个其它的端口单元(3)传输相应的分组或相应的信元，从而可以整个求出在端口单元(3)之间可以同时传输的分组或信元的无阻塞组合，
e)其中由一个比较单元(13)产生的占用信息(CRres)以占用矢量(CRres)的形式并行分别传递给下一个比较单元(13)并在比较单元中并行或半并行被处理。
2.按照权利要求1所述的信元争用分辨单元，在信元争用分辨单元中比较单元(13)内的占用矢量(CRres)的处理和在比较单元(13)之间的占用矢量(CRres)的传递是以时钟同步控制方式实现的，其中在每个时钟周期内占用矢量(CRres)在至少一个占用单元(13)中被处理并做好向后续的比较单元(13)传递的准备。
3.按照权利要求2所述的信元争用分辨单元，其中在每个时钟周期内占用矢量(CRres)在多个或所有的比较单元(13)中被处理。
4.按照上述权利要求中任一项所述的信元争用分辨单元，其中每个支配矢量(CRreq)具有N位，其中在支配矢量(CRreq)中一个位的位置包含在该位中含有的向一特定的端口单元(3)的分配信息并且其中位的逻辑状态表示确定给有关端口单元(3)的分组或信元的存在并且另一个逻辑状态表示没有支配的分组或信元。
5.按照上述权利要求中任一项所述的信元争用分辨单元，其中占用矢量(CRres)具有N位，其中在占用矢量(CRres)中一个位的位置包含在该位中含有的向一特定的信宿端口单元(3)的分配并且其中位的逻辑状态表示用于接收来自另一个端口单元(3)的分组或信元的有关端口单元(3)已经实现占用并且另一个逻辑状态表示有关端口单元处于待机状态。
6.按照权利要求5所述的信元争用分辨单元，其中控制单元(11)向级联的N个比较单元(13)的第一个比较单元(131)传递一个开始-占用矢量(CRres)。
7.按照权利要求6所述的信元争用分辨单元，其中用相应的逻辑状态预先占用那些与不能供接收或不存在的端口单元(3)相符的占用矢量(CRres)的位。
8.按照上述权利要求中任一项所述的信元争用分辨单元，其中每个比较单元(13)求出根据与端口单元(3)或占用矢量(CRres)的各个位预定的顺序的有关端口单元(3)的授权信息。
9.按照权利要求8所述的信元争用分辨单元，其中在确定授权信息(CRgent)的周期开始时由N个比较单元(13)由预定数量的伪随机产生的顺序选出顺序。
10.按照权利要求1至8中任一项所述的信元争用分辨单元，其中每个比较单元(13)根据占用矢量(CRres)位的顺序求出占用矢量(CRres)的位的可能的占用，其中在每个比较单元(13)的前面都接有一个排列单元(15)，支配矢量(CRreq)被输送给所述的排列单元并且排列单元将支配矢量(CRreq)按照预定的规定重新排序并且其中在每个比较单元(13)的后面都接有一个反向排列单元(19)，所述反向排列单元在考虑到实现的对支配矢量(CRreq)位顺序的排列根据比较单元(13)输送给其的有关是否和占用矢量(CRres)的哪些位被占用的信息，求出将向与有关的比较单元(13)连接的端口单元(3)传递哪些授权信息(CRgnt)。
11.按照上述权利要求中任一项所述的信元争用分辨单元，其中将分组或信元传输给另一端口单元(3)的选择授权是在每个比较单元(13)中通过对其它的N-1端口单元(3)中的每一个端口单元设置的N-1个配额(quoten)计数器或通过对占用矢量(Crres)的每位设置N个配额(quoten)计数器(21)实现的，其中配额(quoten)计数器(21)的配额(quoten)状态在每次实现对配属的端口单元(3)选择后或在每次对占用矢量(CRres)的所属位占用后递增或递减并且在实现预定的计数状态时将对有关端口单元(3)的选择授权或占用矢量(CRres)的有关位的占用授权进行阻塞。
12.按照权利要求11所述的信元争用分辨单元，其中比较单元(13)的配额(quoten)计数器(21)分别配属给占用矢量(CRres)的特定位并且当不再存在比较单元(13)，其中有关的配额(quoten)计数器(21)还有一个配额(quoten)时并且同时经排列的支配矢量(CRreq*)的有关位示出有待传输的分组或有待传输的信元时，控制单元(11)将配属给占用矢量(CRres)的特定位的所有比较单元(13)的所有配额(quoten)计数器(21)置于初始值(初始-配额(quoten))。
13.按照权利要求11所述的信元争用分辨单元，其中比较单元(13)的配额(quoten)计数器(21)分别配属给特定的端口单元(3)并且其中当不再存在比较单元(13)，其中有关的配额(quoten)计数器(21)还具有配额(quoten)时并且同时由与比较单元(13)连接的端口单元有待向有关的端口单元传输一个分组或一个信元时，控制单元(11)将配属给特定端口单元(3)的所有比较单元(13)的所有配额(quoten)计数器(21)置于初始值(初始-配额(quoten))。
14.按照权利要求13所述的信元争用分辨单元，其中排列信息被输送给比较单元(13)，其中比较单元(13)对配额(quoten)计数器进行排列并且由排列好的支配矢量(CRreq*)得出有关是否有供传输的信元的信息。
15.按照权利要求12至14中任一项所述的信元争用分辨单元，其中一高于其它的配额(quoten)计数器(21)的初始-配额被分配给一个或多个配额(quoten)计数器(21)。
16.按照上述权利要求中任一项所述的信元争用分辨单元，其中比较单元(13)分别具有一个N-级优先-编码器(23)，其中优先级-编码器(23)的N个输入端(I1至IN)的每个输入端与“与”门(25)的输出端连接并且其中支配矢量的相应位(CRreq[i])或经排列的支配矢量的相应位(CRreq*[i])被输送给与门的第一输入端，加在在前的比较单元(13)输出端上的占用矢量(CRres[i])的有关位被输送给与门(25)的第二输入端并且所属的配额(quoten)计数器(21)的信息被输送给与门(25)的第三输入端，当还可以发出一个选择授权时，所述信息为逻辑1，当不再能发出选择授权时，则为逻辑0。
17.按照上述权利要求中任一项所述的信元争用分辨单元，该单元为集成电路。
18.中央交换装置，具有用于连接最多N个端口单元(3)的N个端口，该中央交换装置为集成电路，该集成电路包含有按照权利要求1至14中任一项所述的信元争用分辨单元(8)。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10130749A1 (de) * 2001-06-26 2003-01-02 Philips Corp Intellectual Pty Paketvermittlungsvorrichtung mit einem Rückkopplungsverfahren der Zuteileinheit
DE10140811A1 (de) * 2001-08-20 2003-03-20 Infineon Technologies Ag Verfahren zur Koordinierung der Vermittlung von paketbasierten Daten sowie Schaltungsanordnung zur Durchführung dieses Verfahrens
KR101566950B1 (ko) * 2014-06-11 2015-11-06 한국전자통신연구원 다자간 단방향 통신을 위한 장치 및 방법

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5157654A (en) * 1990-12-18 1992-10-20 Bell Communications Research, Inc. Technique for resolving output port contention in a high speed packet switch
JP2502920B2 (ja) * 1993-08-20 1996-05-29 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレイション Ａｔｍスイッチにおける調停機構
US5455825A (en) * 1994-04-28 1995-10-03 Mitsubishi Electric Research Laboratories Tag-based scheduling system for digital communication switch
DE19540160C2 (de) * 1995-10-27 2000-05-31 Andreas Kirstaedter Verfahren zur Koordinierung über serielle Leitungen von eingangsgepufferten ATM Vermittlungseinrichtungen zur Vermeidung von Ausgangsblockierungen
DE19544920C2 (de) * 1995-12-01 1998-10-01 Andreas Kirstaedter Verfahren zur schnellen und fairen, Hardware-basierten Zufallsauswahl von Signalen
US5930256A (en) * 1997-03-28 1999-07-27 Xerox Corporation Self-arbitrating crossbar switch

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