CN1726738A - 用于电信网络的交换装置和方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于电信网如SDH电信网的交换装置，它包括：命令控制的交换矩阵(3)，其具有至少两个交换自由度；以及控制逻辑(5)，其用于生成第一类型的控制命令(CMSP－S，CMSP－B)，此类型命令对一组连接确定其在所述第一自由度中的交换，以及用于生成至少第二类型的控制命令(CVCS)，此类型命令对给定连接指定其在所有自由度中的交换。在控制逻辑(5)和交换矩阵(3)之间设有转换电路(15)，用于将所述第一类型的控制命令与所述第二类型的控制命令组合成一个第二类型控制命令。

Description

用于电信网络的交换装置和方法
本发明涉及用于电信网络的交换装置和交换方法。具体而不排他地说，本发明涉及用于采用同步数字体系(SDH)工作的时分复用电信网络的交换装置和交换方法。
电信网络包括许多通过传输路径互连的节点。传输路径可以是电线、光纤或无线电路径。
交换装置设在一些电信网络节点上，用于将通过第一传输路径以复用方式到达这些节点的各连接的信息信号交换到根据所述信息信号的预定目的地选择的输出传输路径。每条传输路径上采用的信号复用方式包括多个信道，其中每个信道可以传输信息信号，但其中只有一部分在正常工作条件下的给定时刻用于传送实际上要在预定目的地进行评价的信息信号。另一部分信道则保持空闲状态，以便可以在万一所用信道之一发生传输故障时立刻将该信道上承载的信息信号交换到空闲信道上，或将其用于传输这些信息信号的副本，因此会有所述信息信号的两个版本到达目的地，并在目的地评价其中最佳的那一个。
在常规技术中，SDH(同步数字体系)电信网络中所采用的交换装置具有多(三)级结构，如图1所示。交换装置的输入级由称为MSP交换器(复用段保护交换器)1的耦合矩阵构成。MSP交换器1是m×m空间交换器，它具有m个输入端口和m个输出端口，可以将m个输出端口的任何一个连接到m个输入端口的任何一个。在该m个输入端口中，k个在无故障操作期间用于信息信号，1个用作备用输入端口，这些备用端口一般在其它输入端口因故障接收不到信号或信号质量不佳时使用。正常情况下使用的k个输入端口中的每个端口指配有节点借以接收SDH复用信号的k条传输路径之一。MSP交换器1设计为根据存储在相关配置寄存器2中的配置，将其输出端口中的每一个连接到其输入端口中的任意一个。在MSP交换器1的输入和输出端口上，传送复用信号，该复用信号可以由不同终端之间建立的多条通信连接的数据组成。MSP交换器1可以将此复用信号从任意选择的输入端口馈送到其输出端口中的任何一个，但它无法将其输入端口之一上接收到的复用信号分解(去复用)成对应于不同终端之间的连接的分量并将这些分量彼此独立地插入不同的输出复用信号。因此MSP交换器只有一个空间交换自由度。
交换装置的第二级由称为虚容器交换器VCS 3或TSI交换器(时隙互换交换器)的耦合矩阵构成，其m个输入端口连接到MSP计算机1的m个输出端口中相应的一个。VCS 3设计为将其输入端口之一上接收到的复用信号分解成对应于各通信的不同分量，并将这些分量交换到VCS 3的不同输出端口。为了能够执行此类交换而不与VCS 3同时处理的其它复用信号冲突，VCS 3还必须能够修改复用信号中各个信号分量的时间位置，即修改信号分量在复用信号时隙中的布置。因此VCS 3对于信号分量具有两个交换自由度：空间交换自由度和时间交换自由度。
VCS 3还指配有配置寄存器4，它指定每个输出复用信号的每个时隙对应于VCS 3接收的哪个输入复用信号的哪个时隙。如果n是复用时隙数，则配置寄存器4中的项数比配置寄存器2中的项数大n倍，并且每项占用的存储空间较大，因为不但必须指定接收对应于该项的信号分量的输入端口，而且必须指定包含该信号分量的输入复用时隙。因此，控制逻辑5以新配置重写配置寄存器4的内容所需的时间比重写配置寄存器2所需的时间长n倍。
为了缩减此时间，以及简化控制逻辑5的工作，设置了所谓的旁路6。旁路6包括对应于MSP交换器1的每个输出端口的旁路路径，通过该旁路路径，在MSP交换器1的输出端口上出现的输出复用信号可绕过VCS 3，而无需对时间结构作任何修改并且无需任何空间交叉连接。每条旁路路径包括延迟电路7，用于使复用信号延迟其在VCS 3中的驻留时间之久。这些旁路路径和VCS 3的输出端口再次汇合在旁路6的切换器8处，切换器8将来自延迟电路7的复用信号或来自VCS 3的相应复用信号传送到m个输出端口之一。切换器8的位置由旁路配置寄存器9控制。配置寄存器9远小于MSP交换器配置寄存器2。后者必须为MSP交换器1的每个输入端口指定指配的输出端口，即它必须包含至少m(log2m)个比特，而旁路配置寄存器9只需m个比特用于指定每个切换器8的位置。
旁路6的m个输出端口还连接到称为MSP桥10的耦合矩阵的m个输入端口，MSP桥10的结构对应于MSP交换器1的结构，即它是m×m的纯空间交换器。MSP桥10的交换状态由MSP桥配置寄存器11控制。
交换装置的结构之所以复杂是因为有必要使控制逻辑5和各交换矩阵1、3、10及其相应的配置寄存器2、4、9、11之间的控制数据通信量保持不大。从理论上来说，可以除去MSP交换器1、旁路6和MSP交换器11，并且可以将交换装置的输入和输出端口直接连接到VCS(TSI交换器)3的输入和输出端口。但是，这将要求控制逻辑5与VCS3的剩余的单个TSI配置寄存器4之间的控制数据通信量增加到常规情况下存在于控制逻辑5与所有配置寄存器之间的通信量总和的多倍。例如，如果在MSP交换器1中两个输入端口和输出端口之间的连接要进行交叉互换(交叉连接)，如果要重写MSP交换器配置寄存器2中有关输入端口所对应的项，则图1的交换装置就足够了。由VCS 3的TSI配置寄存器4执行具有相同效果的修改繁重得多，因为可能同时涉及大量输出端口。再者，数据通信量越大，则各矩阵的输入端口和输出端口的数量m和信号复用的分量的数量n越大。
本发明旨在提供一种用于电信网络的交换装置，其具有与上述常规交换装置兼容的控制，并且该交换装置至少部分提供简化的交换矩阵结构，而不会因此简化而导致控制逻辑与交换矩阵之间的数据通信量增加。
根据本发明，提供了一种用于电信网络的交换装置，其包括：命令控制的交换矩阵，其具有至少两个交换自由度；以及控制逻辑，用于生成第一类型控制命令，此类型命令对一组连接确定其在所述第一自由度中的交换，以及用于生成至少第二类型的控制命令，此类型命令对给定连接定义其在所有自由度中的交换；所述交换装置的特征在于：连接在所述控制逻辑与所述交换矩阵之间的转换电路，此转换电路用于将所述第一类型的控制命令与所述第二类型的控制命令组合成所述第二类型的控制命令。根据本发明的所述交换装置的转换电路充当接收所述控制逻辑发出的有关配置的所有控制命令的接收器，无论这些命令在图1所示的常规交换装置中导向MSP交换器、VCS、旁路还是MSP桥。因此，根据本发明的交换装置的控制逻辑发送的控制命令的数据量可以保持与图1所示常规系统一样小。因为常规电路可以设在非常接近所述交换矩阵的位置上，所以较之控制逻辑和转换电路之间的控制命令传送，转换电路和交换矩阵之间的控制命令传送可以更容易实现高数据率。再者，因为转换电路可以处理控制逻辑的各种类型的控制命令，具体为发送给所述常规交换装置中的MSP交换器、VCS、旁路或MSP桥的控制命令，所以可以将常规控制逻辑用于本发明场景中。这意味着控制逻辑5执行的控制程序可以与用于具有图1所示结构的交换装置的常规控制程序完全相同。由此，简化了根据本发明的交换装置，并且节省了成本。
当打算在同步数字体系(SDH)电信系统中采用本发明的交换装置时，所述第一交换自由度最好是空间交换自由度，即，所述第一自由度定义给定信号输入端口上输入的时分复用信号的给定信号分量在交换矩阵的哪个物理输出端口上输出。而且，所述第二交换自由度最好是时间交换自由度，即，它定义复用输入信号的给定分量在哪一个(或哪一些)时隙中出现在所述交换矩阵的输出端口上。
或者，当采用另一种类型的复用传输如频率复用时，所述第二交换自由度最好是频率自由度。
最好，所述控制逻辑还设计为提供第三类型的控制命令，所述第三类型的命令对一组连接，更具体地说对一个复用信号中包含的所有连接允许或禁止在所述第二自由度中对该组的各连接进行交换。
为了在根据本发明的交换装置中简化现有控制逻辑的重用，或简化将现有交换装置升级成根据本发明的交换装置，最好所述控制逻辑可以发出的各种类型的控制命令具有各自的转换电路接口，以用于接收指配给它的这些控制命令，这些接口分别对应于常规交换装置的相应配置寄存器。
为了能够快速且有效率地在转换电路和交换矩阵之间传送大量控制命令，最好在同一组件如共有电路板中实现交换矩阵和转换电路。而控制逻辑则可以在第二组件中实现，例如在通过总线系统与所述第一电路板连接的第二电路板上实现。这种控制逻辑还可以设为不只控制所述交换矩阵，而且还控制所述交换装置的部件。
根据本发明的另一个方面，提供一种用于电信网络的交换方法，它包括如下步骤：生成第一类型的控制命令，此类型命令对一组连接指定其在第一自由度中的交换；生成至少第二类型的控制命令，此类型命令对给定连接指定其在所有自由度中的交换；将所述第一类型的控制命令与所述第二类型的控制命令组合，以形成一个第二类型控制命令；以及将通过组合得到的控制命令输入到具有至少两个交换自由度的命令控制的交换矩阵中。
通过后续对根据本发明的交换装置的描述可清楚本发明的其它特征和优点，下面将参考附图，通过纯示例方式描述根据本发明的交换装置，在附图中：
图1如上所述是用于SDH电信网络的常规交换装置的示意图；
图2是根据本发明的交换装置的框图，其包括交换矩阵以及受公共控制逻辑控制的其它部件；
图3是图2所示交换矩阵的框图；以及
图4示意性地显示根据本发明的转换电路中的处理。
参考图2，其中显示了根据本发明，用于电信网络的交换装置的示意框图。该交换装置由多个电路板12、13、17组成，这些电路板安装在共用背板上并利用设在该背板上的总线系统14进行通信。
在电路板12上形成控制逻辑5，此控制逻辑在结构和功能上可对应于上述图1的控制逻辑5。控制逻辑5实现为微控制器，它接收要通过交换装置的各连接的路由信息，并控制电路板13上的交换矩阵。
电路板17也称为业务卡，用于端接从外部到达的信息信号，并将这些信号转换成交换装置可以处理的格式，以便检测信息信号中的错误等。
图3显示了交换矩阵的配置框图。交换矩阵包括四个配置寄存器，这些配置寄存器在功能和大小上对应于图1所示的配置寄存器2(MSP交换器配置寄存器)、4(TSI配置寄存器)、9(旁路配置寄存器)和11(MSP桥配置寄存器)，因此采用相同的引用编号和缩略语表示。与已知的图1所示交换装置相反，这些配置寄存器不直接控制交换矩阵或交换器，但各自连接到转换电路15，由转换电路15访问这些寄存器的内容，以便将这些内容处理成定义单个VCS(TSI)3的交换状态的总配置，该单个VCS的m个输入和输出端口直接构成交换矩阵的输入和输出端口。这意味着通过转换电路15获得的总配置对VCS 3的每个输出端口上的复用信号的每个时隙指定指配给它的一个输入端口和一个输入时隙。转换电路15和VCS 3之间为使VCS 3的配置保持最新而必需的控制数据率一般高于控制逻辑5向转换电路15发送的数据率，但此要求可容易满足，因为转换电路15和VCS 3在同一电路板13上，因此二者之间的控制数据线路16很短而可以高速工作。再者，控制数据线路16可以专用于转换电路15和VCS 3之间的通信，而最终可能必须为几块电路板13和17提供各自专用的控制信息。
与可以通过微处理器或微控制器及对应的控制程序来实现的控制逻辑5相反，转换电路15最好采用硬连线逻辑来实现，以便取得尽可能高的处理速度。
要由转换电路15执行的处理不是非常复杂，它只需要在严格时间约束下的大量计算，因为为了将控制逻辑5提供给转换电路15的已经修改的MSP(复用段保护)交换器配置、VCS配置、旁路配置或MSP桥配置转换成VCS 3的总配置，只有不到50毫秒可用。
如果m＝k+1是交换装置的输入端口(和输出端口)的数量，且根据SDH标准的每个帧具有n＝63个信道要彼此独立地进行交换，则可以将MSP交换器配置(图4中表示为CMSP-S)视为m个分量的矢量，其中各分量是从整数1至m中选择的，该矢量的第i分量指示连接到第i个输出端口的MSP交换器的输入端口的编号；VCS配置(图4中表示为CVCS)可以视为具有m行和n＝63列的矩阵，其元素是整数对，其中行i列j中的元素指定输入端口的编号inx，y以及此输入端口上的时隙号si，j,此时隙接收在VCS的第i输出端口的第j时隙中输出的信息信号。旁路配置CB的m个比特指定VCS的m个输入端口中哪些直接交换到相应编号的输出端口从而绕过VCS，而无需交换对应输入的复用信号内的时隙。MSP桥配置CMSP-B的结构和功能类似于MSP交换器配置CMSP-S。
在矢量CMSP-S、CMSP-B和矩阵CVCS中，可以分别有包含相同编号或编号对的分量；这对应于分别将信号复用或信号分量从一个输入端口交换到若干输出端口。
为了由所述四个配置计算根据本发明的交换装置的VCS3的总配置，转换电路15首先如图4所示将VCS配置CVCS和旁路配置CB组合，方法是在矩阵CVCS的每行i中重写，对于该矩阵，旁路配置CB中值为1的1个比特指示要交换旁路(图4所示示例中的第二行)，因此以编号对i，j重写该行的元素，其中j是相关元素在配置矩阵CVCS中所在列的编号。如此修改的行在图1所示的采用常规设计的交换装置中对应于将VCS 3的输入端口i＝2的复用信号直接交换到VCS 3的输出端口i＝2，同时保持其时间结构。
由此得到的中间矩阵CINT仍必须与MSP交换器的配置CMSP-S和MSP桥的CMSP-B组合以形成总配置。达此目的的操作顺序是任意的。MSP桥配置CMSP-B是m个分量的矢量，其第i分量指定连接到MSP桥的第i个输出端口的其输入端口编号。这意味着：如果与图4的示例一样，CMSP-B的第一分量是2，第二分量是1以及第m分量是p，则第一输出端口具有转发给它的CINT的第二行的分量定义的信号复用，第二输出端口具有第一行的信号复用，第m输出端口具有转发给它的第p行的信号复用。这反映在图4中通过组合CINT和CMSP-B得到的矩阵CINT的结构中。
MSP交换器配置CMSP-S是m个分量的矢量，其第i分量ci在图1的常规设计中指定连接到MSP交换器的第i个输出端口的其输入端口的编号。通过将该矢量与CINT组合，便得到如图4所示的总配置C，转换电路15按照该总配置控制本发明的交换装置的VCS 3。
本领域技术人员容易理解，本发明的交换装置和方法可以根据目标应用来进行修改。例如，虽然本发明的交换装置是参照本发明尤其适用的SDH电信网络来描述的，但本发明的交换装置和方法还可以应用于采用不同复用方案如频率复用方案操作的其它电信网络。

Claims (11)

1.一种用于电信网络的交换装置，它包括：命令控制的交换矩阵(3)，其具有至少两个交换自由度；以及控制逻辑(5)，用于生成第一类型控制命令(CMSP-S，CMSP-B)，此类型命令对一组连接确定其在所述第一自由度中的交换，以及用于生成至少第二类型的控制命令(CVCS)，此类型命令对给定连接定义其在所有自由度中的交换；其特征在于：连接在所述控制逻辑(5)与所述交换矩阵(3)之间的转换电路(15)，此转换电路用于将所述第一类型的控制命令与所述第二类型的控制命令组合成所述第二类型的控制命令。
2.如权利要求1所述的交换装置，其特征在于：所述第一交换自由度最好是空间自由度。
3.如权利要求1或2所述的交换装置，其特征在于：所述第二交换自由度最好是时间自由度。
4.如权利要求1或2所述的交换装置，其特征在于：所述第二交换自由度最好是频率自由度。
5.如前述权利要求之一所述的交换装置，其特征在于：所述控制逻辑(5)还适于生成第三类型的控制命令(CB)，此类型命令对一组连接允许或禁止在所述第二自由度中对所述组的各连接进行交换。
6.如前述权利要求之一所述的交换装置，其特征在于：各种类型控制命令(CMSP-S、CVCS、CB、CMSP-B)均指配有相应的所述转换电路(15)的接口，用于接收这些控制命令。
7.如前述权利要求之一所述的交换装置，其特征在于：所述转换电路(15)和所述交换矩阵(3)在同一组件(13)中实现。
8.如权利要求7所述的交换装置，其特征在于：所述控制逻辑(5)在第二组件(12)中实现。
9.如权利要求8所述的交换装置，其特征在于：所述控制逻辑(5)适于控制多个组件(13、17)。
10.如前述权利要求之一所述的交换装置，其特征在于：其适于在SDH电信网络中对虚容器进行交换。
11.一种用于电信网络的交换方法，它包括如下步骤：
生成第一类型的控制命令CMSP-S、CMSP-B}，此类型命令对一组连接指定其在第一自由度中的交换；生成至少第二类型的控制命令(CVCS)，此类型命令对给定连接指定其在所有自由度中的交换；将所述第一类型的控制命令与所述第二类型的控制命令组合成所述第二类型的控制命令；以及将通过组合得到的控制命令输入到具有至少两个交换自由度的命令控制的交换矩阵(3)中。
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