CN88101276A - 具有变址的信息交换装置的数字电话交换系统 - Google Patents

Abstract

一通信系统，由一组含一交换网络及多个外设的功能单元和由一处理器和与各功能单元接口的数据端口电路组成的信息交换装置组成，该装置将一功能单元与任一其他功能单元联接，数据端口电路与装置内一事务处理总线相联，并分别由选择路由的各信息标题内的物理地址寻址。各信息标题含一物理地址和一逻辑地址。该装置还含一由预置物理地址寻址、可将逻辑地址转为物理地址并在信息数据驻留于源端口信息缓冲器时用转换的物理地址取代预置物理地址的映象电路。

Description

本发明一般地涉及一种数字电话交换系统，更具体地讲，是涉及一种具有提供地址变换能力的信息交换装置的交换系统。

目前的电话交换系统是一种公共控制的存贮程序装置，一般它由中央处理单元，交换网络和与用户线、中断线或数字载波设备相联的外设单元组成。中央处理单元借助于一个中央信息控制器，通过交换网络与个外设单元进行通信。处理器接收操作请求，并以向系统的各种功能单元发出命令的方式响应上述操作请求。对于这样一种系统的完整描述可以参照美国专利4213201，该专利于1980年7月15日颁发给与本申请相同的受让人。上述系统的主要硬件模块是中央处理单元（CC）、中央信息控制器（CMC）、输入输出控制器（IOC）、交换网络（NM）和外设模块（PM）。

系统的核心设备（CC、CMC、IOC和NM）不断得到改进，主要为了增加系统容量，并用以消除在网络通信业务处理、传递信息的系统控制和实时呼叫处理等方面的负载量涌塞现象。系统结构方面的最新改进是CMC的控制信息多路复用功能（一个CC对许多网络/外设模块）已由一种新的系统单元一信息交换装置（MS）的信息分配功能所代替。该信息交换装置是一种大容量帧交换装置，它可以在任一端口与所有其它端口之间为信息选择路由。该系统可以互联各种系统处理器，作为一种宽频带的局部网进行工作。因此，多个控制处理器可以通过信息交换装置共同访问多个网络/外设模块。此外，还可以在网络/外设横块之间自主地沟通信息。该信息交换装置通过CMC大大地增加了信息的带宽。

连同引入信息交换装置的同时，还开发了一种新型的代替CC的计算模块（CM），从而增加了处理能力。为了在MS和CM之间进行通信，采用了一短段高速率的光缆联线。由于该光缆有极宽的带宽可用于CM信息传输，从而在该系统中确保传输线路不会发生控制信息的阻塞现象。

由于该信息交换装置构成一局部网（LAN），其功能由微处理器控制将一个信息从其一个端口转移到其另外一个端口。可见，MS是系统传递信息的中枢，它允许各种子系统直接地（如计算模块、交换网络、I/O控制器）或间接地（如各种外设）联接到各个端口上，使能自由地互相通信。

该信息交换装置包括一个处理器（MSP），一条用于端口至端口转换的事条处理总线（T-总线），和一条用于将MSP与MS的其它部件及各数据端口卡（它们用于MS和系统其余部分通信）相互联的处理器总线（P-总线）。各种信息通过MS的转移经过T-总线，后者基本上是作为一种包交换装置。每个要予以分配路由的信息都有一个标题，该标题包括一相应于该交换系统出口端的目的地地址。每个端口可识别自己的地址，从而接收总线上的信息。因此，在一个信息的转移中，数据转移或信息转移的目的地是在该数据转移的前一个地址周期上进行识别的。

该类系统是以分布式处理方式工作的，为提高可靠性，它的大部分部件备有备份。在这类系统中，我们希望某些信息的目的地由受方的功能，而不是由信息交换装置端口上的物理信令方式（Physicalappearance）来定义。从而，无论由于什么原因（诸如：故障、维护、系统扩展等，只要当从Ms到各功能单元的数据线路被重新构组，其功能性目的地保持不变。

本发明在信息交换装置中配备了一种映象程序电路。每个信息标题备有一个物理地址和一个逻辑地址，并且该映象程序电路响应于一个预先确定的物理地址，以便将该逻辑地址转换成一个物理地址，并且用转换得的物理地址取代预先确定的物理地址。

在信息交换装置中具备映象程序电路的另一个优点是它提供了用于监控目的的标志各种逻辑地址的能力，并允许多个逻辑地址转换到同一个物理地址。

下面将结合附图对本发明的一个示范性实施例进行描述。

图1表示先有技术的电话交换系统结构方框图;

图2表示根据本发明的具有分布控制结构以及具有地址转换的信息交换装置的数字电话系统结构方框图;

图3表示图2中的信息交换装置方框图;

图4表示用于图3的信息交换装置中的信息格式图;

图5表示图3的映象程序电路的方框图;

图6表示如图5所示的存储器中的数据表的组态;

图7表示如图5所示的状态控制装置操作的流程图。

图1表示目前的数字电话交换系统的控制结构，这一结构包括一个经由中央信息控制器（CMC）11及一个输入/输出控制器（IOC）12与多个输入/输出装置相联的中央控制单元（CC）10。该中央控制单元10还经由CMC11、交换网络13（NM）和受多个外设控制处理器（PCP）14控制的外设模块（PM）15联接到电话网络的多条用户线和中继线上。虽然上述系统的某些或者全部方框或模块中包含了各自的微处理器，但是呼叫处理控制完全由该系统的中央控制器10来控制。也就是说，CC10从系统的其他单元接收信息，并适当地用一些命令和指令予以响应，去执行一个交换局的诸如确定呼叫路由、维护过程这样一些通常功能。

为了从中央处理器卸载，以提高系统的呼叫处理能力，人们希望用一种装置来代替只是对来自CC的呼叫和到CC去的呼叫选择路由的中央信息控制器11，而上述装置允许各种不系统直接或间接地联接到各个端口上，从而彼此之间可以自由地通信。

图2表示一种电话系统的结构，该系统具有分布控制的结构并包括有一个作为系统信息沟通中枢的信息交换装置20。上述信息交换装置的各数据端口如图所示，联接到该系统的各种功能单元，诸如，信息路由选择处理器21、呼叫管理器22和输入/输出控制器23。上述信息交换装置还联接到由网络控制处理器25控制的交换网络24，和经由交换网络24之后联接到由外设控制处理器27控制的各个外设模块26。因为该信息交换装置基本上是一种大容量的帧交换装置，所以联接在该交换装置上的任一对单元或者一对节点可以自主地交换信息。每个希望发送信息到另一个单元的单元，应当将信息组装成为以目的地址放在前面的一个数据包，并且在信息交换装置上接收到的每个信息是根据目的地址来选择路由的。

图3表示信息交换装置30的方框图，它包括信息交换处理器（MSP）31、时钟电路32、映象程序电路33以及处理器总线（P-总线）和事务处理总线（T-总线）。交换装置30经由端口卡34联接到交换系统（图2）的各功能单元，该端口卡34适于根据任何一个预先确定的通信规程，诸如DS-30、DMS-X、DMS-Y、HDLC、DS-512，接收数据信息。这些通信规程在多种出版物上均有描述，其中包括申请日为1986年5月6日、申请号为860359的美国专利申请，和申请日为1986年3月31日，申请号为846440的美国专利申请。

每个端口卡处理双向数据流并包含用于存储处在转移之中的数据信息的输入和输出缓冲器。端口卡34联接在信息交换装置的T-总线上，并且每个端口卡都能够识别总线上的其专用地址。因此，连接到各功能单元的每条数据线路信道可通过指定端口卡和目的节点的信道地址识别符寻址。一个端口卡含有多个（例如32个）称之为信道的端口。它们可能是在时分复用数据线路中的一些真正的信道，或者它们可能是一些不同的物理线路（Physical    links）。虽然没有表示出来，这些端口卡也联接到P-总线上，以便进行组态控制和维护。

从功能上看，T-总线是一条地址/数据总线，它由一条携有复用地址和数据信息的32位双向总线，一条识别地址/数据总线各种状态（诸如各地址周期、各数据周期、信息结束周期、……等等的控制/状态总线，一条解决总线争用判优方案（arbitration    scheme）的存取控制总线。和一条载有总线和各端口卡工作所需的时钟信号的定时总线。

正如下面将要描述的那样，映象程序电路包括一些地址转换表。

MSP    31、时钟电路32和映象程序电路33通过控制信息交换装置各种功能的P-总线进行通信。MSP可通过接口电路35借助T-总线的信令方式（appearance）与MS的其它端口通信。映象程序电路33的各个转换表可以通过P-总线进行修改。

如前所述，在许多情况下，希望由其逻辑地址或功能地址去识别信息的目的地址。因此，信息交换装置必须能够支持图4所示的信息格式中信息标题区显示的那两种寻址方式。一个信息目的地的物理地址是由端口卡和在端口卡上的数据信道来识别的。一个信息目的地的逻辑地址应于一目的地节点识别符。这两种寻址方式分别称为映象程序避开（mapper    bypass）和映象程序引入（mapper    assist）。信息源清楚地指示出，信息交换装置使用的是哪一种寻址方式，这种指示其方法是利用标题上的一个预先确定的物理地址，例如全“1”位，只由映象电路进行识别。然后映象电路响应于其预定物理地址，把含在该信息标题中的逻辑地址转换成T-总线上的一个物理地址。上述操作在映象电路33未接收信息体之前就进行，上述操作仅对信息标题进行。

图5是映象电路33的原理方框图。它包括由状态装置电路41控制的映象存贮器40。存贮器40的地址是直接联到P-总线上并经逻辑地址寄存器43联到T-总线的地址选择电路42进行选择的。地址选择电路42还联到用以刷新存贮器40内容的刷新电路44。存贮器40的数据端口直接联到P-总线和经物理地址寄存器45而联到T-总线。由此，映象存贮器接收以下地址信号：1）要映象到相应物理地址的T-总线上的逻辑地址;

2）要检验有效性的变换后的物理地址;

3）刷新地址;以及4）来自MSP31的P-总线地址。在本实施例中，存贮器40是一个动态RAM，因此要求周期性的刷新。这可用交替刷新来完成，即连续顺序地逐个进行刷新，这样，其刷新速率即等于刷新所有单元所花时间。当然，不需要刷新的静态RAM也可以使用。

一种映象或转换操作包含三到五个不同的步骤，而上述操作是在T-总线上接收到一个映象程序引入请求（mapper-assist    request）时开始的;也就是说，当映象程序路33在一信息标题的物理地址部分检测到一个预先确定的地址（例如是全“1”）时开始的。这种操作为存贮器提供了如上所述四个地址中的前两个。

映象存贮器40含有几个数据表，这些表中保存有用以实现T-总线映象操作的数据，如图6所示。其中的两个表，即第一和第二物理地址表，保存有关65536个逻辑地址（LA）中每个地址的数据。数据的第一段是与LA相关的物理地址（PPA），第二段是LA的有效/无效标志（PLAC）。还有上述两项的奇偶检验数据。正如前面所描述的那样，由于提供了第一和第二（SPA，SLAC）表，从而使如果出于某种原因导致第一数据无效的话，映象程序可能将LA映象到第二表，而不致使映象操作失效。另外两个表，即物理地址闭包（PAC）和卡地址闭包（CAC）表，含有65536个物理地址（PA）中的每个地址的有效/无效标志。同样也有关于它们的奇偶校验位。所有这些表如果需要的话可由信息交换装置31修改。

响应于映象请求，随后的操作顺序如下：

1、将在映象程序引入请求阶段从T-总线得到的逻辑地址LA送到第一表，得到第一物理地址（PPA）。同时，LA被送到同一个表，得到第一逻辑地址闭包位（PLAC）。这一操作用来检验对第一遍操作（Primary    pass）来说，它是否为允许的LA。

2、将从步骤1得到的PPA送到物理地址闭包表和卡地址闭包表，以便得到物理地址闭包（PAC）和卡地址闭包（CAC）。这些操作用于检验PA的可用性。PAC指示PA是否可用，而CAC指示该PA所处的卡上的任一个物理地址是否可用。CAC的功能是以较快的速度关闭一个卡上的全部端口。

3、如果PLAC、PAC或CAC是闭合的，或在上述任一环节以及在PPA的奇偶校验是违例的，则映象程序着手利用第二表进行映象的尝试。若上述步骤均为可行，则PPA被送到T-总线上，作为有效地址。

4、在第二遍操作中，其操作顺序几乎与第一遍操作相同。将LA送到第二表，以得到第二物理地址（SPA）。同时，将LA送到同一个表，以得到第二逻辑地址闭包位（SLAC），这一操作用以检验此LA用于第二遍操作是可行的。

5、将SPA送到物理地址闭包表和卡地址闭包表，以便得到这一PA的PAC和CAC。

6、现在，如果SLAC、PAC或CAC是闭合的，或在上述任一环节以及在SPA的奇偶校验是违例的，则映象程序在T-总线上送一个映象程序无法映象的端口信号（Mapper    unable-to-map    Port即MUMP），并肯定地发出一个序列结束信号（EOS），表示该逻辑地址不能予以映象。如果上述全部操作都是可行的，则将SPA送到T-总线上，作为一个有效地址。

起动并顺序执行所说的四个存储器存取的装置是控制状态装置41。该装置在映象顺序之末还起动差错检验，但其主要功能是决定何时执行刷新操作、MSP存取或者映象。该装置就这样判读各种请求并且解决优先级争议。除非P-总线刚刚被使用，在同时发出请求的情况下的优先级如下：

1、T总线（映象）

2、P总线（信息交换处理器）

3、刷新

在P-总线刚刚被使用的情况下优先级次序是：

1、T总线（映象）

2、刷新

3、P总线（信息交换处理器）

这些优先级关系仅仅存在于所有请求都提出的一个周期里。一旦起动，该周期就不能中断，因为这会使映象存储器中的数据出错。

附图的图7表示状态流程方框图，状态装置是由MAP（映象）、R（刷新）、MSP（信息交换处理器）三个输入进行控制，并包括三段：MAP（映象）周期、刷新周期和MSP（信息交换处理器）存取周期。任何周期在复位后的初始状态是空闲状态（IDLE）。

一个信息通过信息交换装置的事务处理总线从一个端口到另一个端口的转移包括两种状态：

1）、一种判优状态，要解决在许多端口接口单元之间可能发生的争用，确定哪个端口应当选取该总线。这种状态是由在它们的缓冲器中已准备好可用信息的各源单元启动的，并应用一种判优算法在访问控制总线上实现;

2）、在允许选取的源端口和一个目的端口之间进行信息转移的状态，这种转移或是直接的，或是在映象程序帮助下进行。

信息转移的过程如下：源端口启动一个地址周期，在控制/状态总线上作出指示，并将物理的和逻辑的目的地址段放置在地址/数据总线上。而后源端口暂停访问该总线。如果物理地址段不是全“1”，则该地址包含某个存在的信息交换装置的目的端口的地址，该端口将检测该地址，一旦与其连线地址相一致就接收这一信息。然而，如果物理地址段是全“1”，则映象程序将测试这个数据，作为其自己的物理地址。映象程序的响应将是另一个地址周期，该地址周期包含了从所提供的逻辑地址转换来的物理地址。期望某个目的端口的硬连线地址与这个地址段的地址一致。在任何情况下，测试到一致的目的端口将访问控制/状态总线，以便指示是否可接收该信息。如果接收准备就绪，源将恢复对地址/数据总线的控制，进入一个转移信息的数据周期，并且由控制/状态总线上的信号指示信息转移的结束。在整个转移过程中，目的地给源一个指示，表明它准备接收更多的数据，并表明通过总线的奇偶校验检测的数据的合理性。在信息传输过程中所遇到的问题，即缓冲器溢出、奇偶校验错误，将由源记录，以便指示上述信息的丢失，因为目的地将从它的缓冲器丢掉这些信息。如果该目的地不存在，或者在已经准备好后又不准备接收信息时，源将暂停传送（time-out），并记录这一状态。然后源释放该总线，并重复这一周期。

因此，本发明提供了一种适合在任意两个端口间转移数据信息的信息交换装置，并且通过一信息源可以达到该装置的目的节点，其方法是只要规定该节点的逻辑地址就能重新组织该交换系统中的信息途径，不需要改变系统的硬件。该信息交换系统的映象程序电路实现逻辑地址向物理地址的转换，并允许多个逻辑地址映象到同一个物理地址。此外，因为地址转换是动态进行的，而该信息数据保持在源端口缓冲存贮器中，所以该信息体仅一次占用该事务处理总线。

Claims (8)

1、一种通信系统，该系统包括：具有交换网络(24)和外设单元(26)的多个功能单元(21-25)；以及一信息交换装置(20，30)，它包括一处理器(31)和分别用于与所说各功能单元中的各个单元相接口的各数据端口电路(34)，该信息交换装置适于将各功能单元中的任何一个单元与其他任一功能单元相互联，该数据端口电路(34)都联接到该信息交换装置内的一条事务处理总线上，并分别可由含在被选择路由的每个信息标题中的物理地址进行寻址，用于选择路由的每个信息标题包括一个物理地址和一个逻辑地址，该信息交换装置还包括一个映象程序电路(33)，该电路由一个预置的物理地址进行寻址，并响应于该预置的物理地址，将该逻辑地址转换为一个物理地址，用该转换后的物理地址取代所说的预置的物理地址。

2、根据权利要求1所说的一种通信系统，其中映象程序电路（33）包括一存贮装置（40）和一控制器（41），该控制器用以在所说逻辑地址上对存贮装置进行寻址，以便提供含有一第一物理地址的第一转换数据。

3、根据权利要求2所说的一种通信系统，其中的控制器（41）响应于变换后的第一物理地址，该第一物理地址对应于一无效的目的地，使得在该逻辑地址对该存贮装置（40）重新寻址，以提供包含第二物理地址的第二转换数据。

4、根据权利要求3所说的一种通信系统，其中第一和第二数据还包括与各物理地址相关的闭包数据。

5、根据权利要求4所说的一种通信系统，其中第一和第二数据还包括与此相关的奇偶校验数据。

6、根据权利要求2所说的一种通信系统，其中的存贮装置（40）是一个读写存贮器。

7、根据权利要求6所说的一种通信系统，其中的映象程序电路（33）联接到信息交换装置（30）的处理器单元（31），因此存贮器（40）的内容能在最初装入，并用转换数据予以周期性地修改。

8、根据权利要求7所说的一种通信系统，其中的存贮器（40）是一个动态随机存取存贮器，并且该映象程序电路（33）还包括一个用于刷新该存贮器的电路。

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