專利名稱：異步傳輸方式交換用的交換系統(tǒng)及方法
交換系統(tǒng)及方法本發(fā)明涉及異步傳輸方式用的交換系統(tǒng)及方法，更具體地說，涉及多媒體服務用異步傳輸方式交換用的交換系統(tǒng)及方法。本申請基于韓國專利申請No.56581/1995，現(xiàn)將其引入作為參考。
一般說來，多媒體服務涉及許多業(yè)務量特性(數(shù)據(jù)速率，猝發(fā)性(burstiness)等等)。另外，它服務格式要求點對點、點對多點、多點對多點配置。在一類服務中，可能是單連接和多連接。諸如公用交換電話網(wǎng)(PSTN)和包交換公用數(shù)據(jù)網(wǎng)(PSPDN)等傳統(tǒng)的網(wǎng)絡是只為用于預定格式的特定服務而設計的，它們不可能提供多媒體服務。因此，多媒體服務要求新格式的交換網(wǎng)絡，而各種服務的發(fā)展，從終端到交換/傳輸系統(tǒng)，需要進行這樣的新網(wǎng)絡的形成。目前，作為最適宜于提供具有像多媒體這種特性的服務，國際電信聯(lián)盟(ITU)將異步傳輸方式(ATM)用于正在進行的標準化目的。
人們提出了各種各樣的ATM交換網(wǎng)絡。首先，按信息傳輸通道的劃分方法分，有時分和空分。按拓樸分，有環(huán)型、總線型和網(wǎng)格型。按所用緩沖器的位置或用途分，有輸入緩沖型、公用緩沖型、分散緩沖型和輸出緩沖型。它們可以結(jié)合起來。
空分型ATM交換網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，基本上類似榕樹結(jié)構(gòu)或縱橫制網(wǎng)絡，具有網(wǎng)格形式，和路由自選擇，其中交換網(wǎng)絡內(nèi)的信元按硬件操作為它們自己尋找它們的目的地(交換網(wǎng)絡的輸出端口)。
但是，這種結(jié)構(gòu)必須具有緩沖器，因為它們的大部分都涉及內(nèi)部阻塞。所有類型的ATM交換網(wǎng)絡，包括空分和時分類型，在其輸出側(cè)還都必須具有緩沖器，因為有輸出端口碰撞問題。按當輸入緩沖器用于空分交換網(wǎng)絡時緩沖器的操作方法，分成兩種類型，即

圖1的專用緩沖器和圖藝所示的共享緩沖器。通常，主要使用專用緩沖器。這樣的分散緩沖器類型的優(yōu)點是它們的操作容易。但是，他們的缺點是，交換網(wǎng)絡的各個端口用的緩沖器是固定的，這樣業(yè)務量(信元)不能整個地分散到交換網(wǎng)絡的端口。如果分布不均，如圖1所示，任何一個端口都可能出現(xiàn)輸入數(shù)據(jù)溢出。
在ATM交換網(wǎng)絡中，輸入端口和輸出端口之間的內(nèi)部路徑具有單路徑或多路徑結(jié)構(gòu)。如圖1所示，輸入端口X和輸出端口Y之間單元開關的輸出路徑可以是(1)、(2)和(3)。這里，在單路徑的情況下，如圖3所示，可能出現(xiàn)內(nèi)部阻塞，這會由于信元損失而使其性能下降。圖3表示8*8單路徑榕樹網(wǎng)絡。在該圖中，提出了一個通過從輸入端口X到輸出端口Y及從輸入端口W到輸出端口Z的信元傳輸路徑傳輸信元的例子。在這種情況下，在單元開關的第二級信元碰撞，從而造成內(nèi)部阻塞。單路徑交換網(wǎng)絡盡管有內(nèi)部阻塞，但是，內(nèi)部路由選擇簡單，操作容易。在多路徑交換網(wǎng)絡的情況下，內(nèi)部阻塞的幾率小，但是，多路徑的路由選擇控制過于復雜，幾乎無法應用在大量的開關上。這是由于交換網(wǎng)絡的路由選擇控制速度達不到信元的傳輸速度。
如圖2所示，如果多路徑空分交換網(wǎng)絡是用共享緩沖器作為其輸入緩沖器來實現(xiàn)，就能消除分散緩沖器類型引起的輸入數(shù)據(jù)溢出。圖4表示內(nèi)部具有8位并行結(jié)構(gòu)的公用存儲器交換網(wǎng)絡的一個例子。如圖4所示，公用存儲器(時分)交換網(wǎng)絡完成交換的結(jié)構(gòu)簡單，其交換的概念與傳統(tǒng)交換系統(tǒng)相同。但是，在其傳輸速度為數(shù)百Mb/s的ATM中，盡管是并行傳輸，卻無法實現(xiàn)大容積交換網(wǎng)絡，因為傳輸速度遠遠大于存儲器的操作速度。按照目前的半導體技術，可以實現(xiàn)的最大交換網(wǎng)絡尺寸是在8*8，如果是8位并行數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑挕?br> 如上所述，傳統(tǒng)ATM技術在至今已研制和建議的ATM交換網(wǎng)絡中，在時分/空分、緩沖器用法、單路徑/多路徑之中，選擇易于實現(xiàn)的的方式。但是，傳統(tǒng)ATM交換網(wǎng)絡有著下列問題。
在時分的情況下，其能力由于可以購到的商售存儲器存取時間的限制而受到限制。例如，在8位并行ATM交換網(wǎng)絡中，所制造的交換網(wǎng)絡尺寸是4-8個端口。
第二，對于多路徑的交換網(wǎng)絡，從輸入端口到輸出端口路由選擇的路徑是多重的，使得每一次呼叫都需要對此進行分析，以免在交換網(wǎng)絡中造成內(nèi)部阻塞。但是，這個方法涉及的控制算法過于復雜，當交換網(wǎng)絡尺寸增大時無法實現(xiàn)。
第三，在輸入緩沖器用為每個輸入端口分配的專用緩沖器實現(xiàn)的情況下，按照輸入業(yè)務量的特性，緩沖器溢出的幾率增大，使服務質(zhì)量由于信元丟失而下降。另外，緩沖器利用效率太低，以至要像共享緩沖器方式那樣滿足性能要求，緩沖器的成本就要增大。
因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種用于多媒體服務的異步傳輸方式交換用的交換系統(tǒng)和方法。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種空分交換系統(tǒng)和方法，以便通過采用共享輸入緩沖器和具有單路徑提高異步傳輸方式交換系統(tǒng)的交換速度。
本發(fā)明的再一個目的是提供一種通過實現(xiàn)多路由選擇網(wǎng)絡消除內(nèi)部阻塞的裝置和方法。
本發(fā)明還有一個目的是提供一種在異步傳輸方式交換系統(tǒng)中通過實現(xiàn)信元拷貝網(wǎng)絡處理多媒體信息用的裝置和方法。
本發(fā)明再有一個目的是提供一種通過分析異步傳輸方式交換系統(tǒng)信元輸出路徑，并將其反饋來防止輸出端口競爭的交換系統(tǒng)及方法。
本發(fā)明還有一個目的是提供一種在異步傳輸方式交換系統(tǒng)中交換的信元的式樣結(jié)構(gòu)。
為了實現(xiàn)本發(fā)明的目的，提供一種實現(xiàn)異步傳輸方式交換網(wǎng)絡用的裝置，該裝置包括輸入緩沖器，用來儲存輸入信元；輸入交換網(wǎng)絡，由預定尺寸逆榕樹網(wǎng)絡單元開關構(gòu)成，并具有輸入端口和輸出端口，輸出端口連接在各輸入緩沖器之間，輸入交換網(wǎng)絡完成取與加功能，其中信元輸入數(shù)向著從輸入端口到輸出端口的方向相加，而輸入緩沖器的地址按相加的信元數(shù)向著從輸出端口到輸入端口的方向傳輸，輸入交換網(wǎng)絡按照取與加功能的計算結(jié)果，在輸入緩沖器內(nèi)對輸入信元進行傳輸和儲存；拷貝交換網(wǎng)絡，由預定尺寸逆榕樹網(wǎng)絡單元開關構(gòu)成，并具有連接到輸入緩沖器的輸入端口，拷貝交換網(wǎng)絡完成取與加功能，其中信元拷貝數(shù)向著從輸入端口到輸出端口的方向相加，而拷貝索引對應于所拷貝的信元數(shù)，向著從輸出端口到輸入端口的方向傳輸，拷貝交換網(wǎng)絡按照取與加功能的計算結(jié)果，從輸入緩沖器拷貝和傳輸信元輸出；反饋交換網(wǎng)絡，由預定尺寸逆榕樹網(wǎng)絡單元開關構(gòu)成，并具有連接到拷貝交換網(wǎng)絡的輸入端口，反饋交換網(wǎng)絡接收信元反饋，并保持它們直至下一個信元周期；路由選擇表，用來儲存翻譯用的數(shù)據(jù)和替換信元路由選擇用的數(shù)據(jù)；路由選擇/反饋控制器，用來從拷貝交換網(wǎng)絡接收信元輸出，和從反饋交換網(wǎng)絡接收信元反饋，參考路由選擇表對輸入信元和反饋信元進行路由選擇-控制，并反饋在輸出端口碰撞的信元；路由選擇交換網(wǎng)絡，其中多個由預定尺寸的縱橫制單元開關構(gòu)成的交換網(wǎng)絡并行連接，該開關對信元輸入進行交換-輸出；信元分割器，它連接到路由選擇開關的輸入端口，分割器對網(wǎng)絡數(shù)進行路由選擇、并將它們傳輸?shù)铰酚蛇x擇交換網(wǎng)絡的數(shù)目進行分割；以及信元合并器，它連接到路由選擇交換網(wǎng)絡的輸出端口，合并器將從路由選擇交換網(wǎng)絡輸出端口分割和輸出的的信元進行合并和輸出。
實現(xiàn)異步傳輸方式交換網(wǎng)絡的方法取決于如何操作不同的元件(方式)或使用哪個元件。在本發(fā)明中，提出了具有共享輸入緩沖器和單路徑的空分交換網(wǎng)絡。本發(fā)明采用空分方法實現(xiàn)，原因是時分存儲器存取速度有限的根本問題。在單路徑交換網(wǎng)絡中出現(xiàn)內(nèi)部阻塞的情況下，其性能下降。但是，在本發(fā)明中，設置多個路由選擇網(wǎng)絡，以保證達到100％的性能。另外，本發(fā)明使用共享輸入緩沖器，使得所有輸入端口共享該緩沖器。因此，輸入緩沖器的利用效率高達100％，而即使緩沖器像分散緩沖器一樣大，信元丟失率也會下降。因此，本發(fā)明屬于空分、網(wǎng)格式、以及輸入/輸出混合緩沖器。為了防止內(nèi)部阻塞和輸出端口競爭，本發(fā)明既將緩沖器用于輸入階段，又用于輸出階段。
參閱下面更詳細的描述，結(jié)合附圖進行考慮，就能更加明了本發(fā)明，從而更全面地評價本發(fā)明及其許多附帶的優(yōu)點。在附圖中，相近的參照號表示相同或相近的組件，其中圖1表示具有專用于其輸出端口的緩沖器的空分多路徑交換網(wǎng)絡的結(jié)構(gòu)；圖2表示具有其輸出端口共享的緩沖器的空分多路徑交換網(wǎng)絡的結(jié)構(gòu)；圖3表示單路徑交換網(wǎng)絡(例如，8*8榕樹網(wǎng)絡)的一個例子，其中出現(xiàn)了內(nèi)部阻塞；圖4表示公共存儲器交換網(wǎng)絡的一個例子；圖5表示ATM交換系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)；圖6表示按本發(fā)明圖5實現(xiàn)的ATM交換網(wǎng)絡的配置；圖7A表示圖6輸入網(wǎng)絡的一個例子，該網(wǎng)絡由規(guī)模為1024*1024逆榕樹網(wǎng)絡構(gòu)成；圖7B表示一個例子，其中圖7A的單元開關由規(guī)模為32*32的逆榕樹網(wǎng)絡構(gòu)成；圖8A以規(guī)模為8*8的輸入網(wǎng)絡為例，表示取與加功能的第一步，其中從輸入網(wǎng)絡輸入的信元數(shù)相加；圖8B以規(guī)模為8*8的輸入網(wǎng)絡為例，表示取與加功能的第二步，其中輸入緩沖器的地址從輸入緩沖器傳輸；圖8C以規(guī)模為8*8的輸入網(wǎng)絡為例，表示取與加功能后，傳輸信元的步驟；圖9A表示在規(guī)模為1024*1024的輸入網(wǎng)絡上完成取與加功能的步驟；圖9B表示在規(guī)模為1024*1024的輸入網(wǎng)絡上完成信元傳輸功能的步驟；圖10A以規(guī)模為8*8的輸入網(wǎng)絡為例，表示圖6輸入緩沖器的結(jié)構(gòu)；圖10B表示圖10A所示輸入緩沖器的概念結(jié)構(gòu)；圖11A以規(guī)模為8*8的拷貝網(wǎng)絡為例，表示完成取與加功能第一步的程序，其中在拷貝網(wǎng)絡中加上信元拷貝的數(shù)目；圖11B以規(guī)模為8*8的拷貝網(wǎng)絡為例，表示完成取與加功能第二步的程序，其中將在拷貝網(wǎng)絡中傳輸拷貝索引；圖12以規(guī)模為1024*1024的拷貝網(wǎng)絡為例，表示完成取與加功能的程序，其中將在拷貝網(wǎng)絡中加上信元拷貝的數(shù)目并傳輸拷貝索引；圖13A是示意圖，說明在規(guī)模為8*8的拷貝網(wǎng)絡中，取與加功能之后拷貝信元的功能；圖13B表示在規(guī)模為8*8的拷貝網(wǎng)絡中，圖13A的步驟之后下一步信元拷貝的步驟，以便解釋取與加功能之后拷貝信元的功能；圖14表示在規(guī)模為1024*1024的拷貝網(wǎng)絡中拷貝當前輸入的信元的步驟，以便解釋取與加功能之后拷貝信元的功能；圖15表示圖6規(guī)模為1024*1024的反饋網(wǎng)絡的配置；圖16表示圖6四個并行路由選擇網(wǎng)絡的配置；圖17A表示以榕樹網(wǎng)絡的類型形成的路由選擇網(wǎng)絡的例子；圖17B表示按本發(fā)明的縱橫制類型的路由選擇網(wǎng)絡的例子；圖18表示按本發(fā)明的信元分割器、路由選擇網(wǎng)絡和信元合并器的結(jié)構(gòu)；圖19表示圖6路由選擇表的結(jié)構(gòu)和信元頭的轉(zhuǎn)換；圖20A表示ATM UNI信元頭的結(jié)構(gòu)；圖20B表示ATM UNI信元頭的結(jié)構(gòu)；圖21表示按本發(fā)明在ATM交換網(wǎng)絡中傳輸?shù)男旁^的結(jié)構(gòu)；圖22A以16*16的路由選擇網(wǎng)絡為例，表示路由選擇網(wǎng)絡防止內(nèi)部阻塞的功能；圖22B表示圖22A防止內(nèi)部阻塞的步驟；圖23以1024*1024的路由選擇網(wǎng)絡為例，表示在路由選擇網(wǎng)絡中防止輸出端口競爭的功能；圖24A以16*16的路由選擇網(wǎng)絡為例，表示在路由選擇網(wǎng)絡中防止輸出端口競爭的功能；圖24B表示在圖24A中防止輸出端口競爭的步驟；圖25以1024*1024的路由選擇網(wǎng)絡開關為例，表示通過路由選擇網(wǎng)絡在輸出端口儲存信元的步驟；圖26以32*32的榕樹網(wǎng)絡開關為例，表示按本發(fā)明榕樹網(wǎng)絡單元開關的結(jié)構(gòu)；圖27以32*32的逆榕樹網(wǎng)絡開關為例，表示按本發(fā)明逆榕樹網(wǎng)絡單元開關的結(jié)構(gòu)；圖28以32*32的縱橫制開關為例，表示按本發(fā)明縱橫制單元開關的結(jié)構(gòu)。
圖5表示一個ATM交換網(wǎng)絡系統(tǒng)。本發(fā)明的最佳實施例提出一個ATM網(wǎng)絡組件的ATM交換系統(tǒng)用的ATM開關陣列(switchfabric)(下文稱作ATM交換網(wǎng)絡或交換網(wǎng)絡)。在本發(fā)明中，假定ATM交換網(wǎng)絡的規(guī)模為1024*1024。
如圖5所示，ATM交換系統(tǒng)主要包括用戶/中繼線接口、ATM交換網(wǎng)絡和呼叫/連接處理器。
用戶/中繼線接口連接用戶或中繼線鏈路，并為ATM信元在ATM交換系統(tǒng)內(nèi)的交換完成各種功能。在ATM交換系統(tǒng)中采用53字節(jié)的信息傳輸單元稱的所謂”信元”，即使在ATM交換系統(tǒng)中交換也是以信元為單位完成的。
ATM交換網(wǎng)絡完成交換功能和多投(Multicast)功能，以便將輸入信元傳輸?shù)剿鼈兇蛩氵_到的目的地。信元的目的地的信息(路由標記)在建立呼叫時由呼叫/連接處理器確定，并傳輸?shù)接脩?中繼線連接器。在輸入到用戶/中繼線接口的信元的字段中，根據(jù)目的地的信息，為每個信元寫上與路由選擇有關的信息。按照所寫的信息，在ATM交換網(wǎng)絡中完成自動路由選擇，這就是交換功能。多投是一種在將信元從一個傳輸側(cè)傳輸?shù)街辽賰蓚€接收側(cè)的情況下完成的功能，要求處理器根據(jù)需要復制多個信元。呼叫/連接處理器涉及呼叫/連接管理(信令…)、路由選擇控制、操作/維護(OAM)及資源管理?？刂?維護部分完成整體操作控制和交換系統(tǒng)的管理，諸如通過處于用戶/中繼線接口較低級的處理器之間的內(nèi)部通信完成的呼叫建立/釋放、ATM功能及整個系統(tǒng)的維護。
如圖6所示，按本發(fā)明的ATM交換系統(tǒng)的ATM交換網(wǎng)絡具有輸入網(wǎng)絡、拷貝網(wǎng)絡、反饋網(wǎng)絡、路由選擇網(wǎng)絡、完成它們的功能的外圍邏輯、由存儲器構(gòu)成的輸入緩沖器及空分開關。
現(xiàn)以規(guī)模為1024*1024的ATM交換網(wǎng)絡為例，探討該種網(wǎng)絡及其功能的實現(xiàn)。形成諸如輸入、拷貝、反饋及路由選擇等交換網(wǎng)絡的各個子網(wǎng)絡是由規(guī)模為32*32的單元開關組成的。輸入網(wǎng)絡和反饋網(wǎng)絡使用逆榕樹網(wǎng)絡?？截惥W(wǎng)絡使用榕樹網(wǎng)絡。路由選擇網(wǎng)絡可以采用各種不同的交換網(wǎng)絡，但在考慮到容易實現(xiàn)及性能，這里采用不會引起內(nèi)部阻塞的縱橫制(X-匯流排(bar))。
本發(fā)明的ATM交換網(wǎng)絡的結(jié)構(gòu)分成輸入網(wǎng)絡12、拷貝網(wǎng)絡32、反饋網(wǎng)絡52和路由選擇網(wǎng)絡63。每一個網(wǎng)絡均由規(guī)模為32*32的單元開關分兩級組成。這里，輸入網(wǎng)絡12和反饋網(wǎng)絡52的單元開關采用逆榕樹網(wǎng)絡?？截惥W(wǎng)絡32的單元開關采用榕樹網(wǎng)絡，而路由選擇網(wǎng)絡63的單元開關采用縱橫制網(wǎng)絡。當圖6的ATM交換網(wǎng)絡以1024*1024的規(guī)模形成時，榕樹網(wǎng)絡和逆榕樹網(wǎng)絡即使在32*32規(guī)模的單元開關分成兩級時，還能保持其性能。但是，縱橫制網(wǎng)絡就不能保持內(nèi)部不阻塞。在這種情況下，在路由選擇網(wǎng)絡63內(nèi)部可能造成阻塞，而其性能下降。為了克服這一點，在本發(fā)明中使用了多個路由選擇網(wǎng)絡，例如4個63a-63d。
在圖6中，在網(wǎng)絡12，32，52和63的前端使用了信元同步器11，31，51和62，因為在位和信元的水平要求同步。同步之所以需要，是因為信元輸入到各個網(wǎng)絡的輸入速度是160Mb/s，而網(wǎng)絡又可能被放置在不同的物理位置。
參見圖6，在各個網(wǎng)絡12，32，52和63的輸入級32*32單元開關處使用信元同步器1，31，51和62。信元同步器完成160Mb/s位同步和信元同步。
輸入網(wǎng)絡12使用1024*1024逆榕樹網(wǎng)絡，并由64個單元開關(32*32逆榕樹網(wǎng)絡)組成。輸入網(wǎng)絡12連接在信元同步器11與輸入緩沖器20之間，完成輸入信元的取與加的功能，和將輸入信元存入輸入緩沖器20的功能。
輸入緩沖器(輸入隊列)20儲存著從輸入網(wǎng)絡12輸出的輸入信元。輸入緩沖器20的大小取決于輸入端口的大小和輸入信元的大小。(1024端口*x信元＝xxx信元)。
拷貝網(wǎng)絡32采用1024*1024榕樹網(wǎng)絡，并由64個單元開關(32*32榕樹網(wǎng)絡)組成?？截惥W(wǎng)絡32連接在信元同步器31和路由選擇/反饋控制器41之間，完成信元的取與加的功能和信元拷貝功能。
反饋網(wǎng)絡52采用1024*1024逆榕樹網(wǎng)絡，并由64個單元開關(32*32逆榕樹網(wǎng)絡)組成。反饋網(wǎng)絡52連接在信元同步器51和路由選擇/反饋控制器41之間，完成信元反饋的取與加功能和信元拷貝功能。
路由選擇表42存儲著信元在ATM交換中的路由選擇信息(VPIs/VCIs，路由標記)。路由選擇/反饋控制器41從拷貝網(wǎng)絡32和反饋網(wǎng)絡52接收信元，并參考路由選擇表42中的路由選擇信息控制信元輸入的路由選擇。路由選擇/反饋控制器41的路由選擇控制完成向輸入信元頭提供路由選擇信息(VPI/VCI)和自動路由選擇標記。反饋控制完成ATM交換網(wǎng)絡內(nèi)部阻塞和輸出端口競爭。
信元分割器51完成將拷貝網(wǎng)絡32和反饋網(wǎng)絡52輸出的信元的分割功能。在本發(fā)明中，信元分割器61分割輸入信元并將其傳輸?shù)蕉鄠€路由選擇網(wǎng)絡，以便防止ATM交換網(wǎng)絡發(fā)生內(nèi)部阻塞和輸出端口的競爭。在本發(fā)明中假定采用4個路由選擇網(wǎng)絡63a-63d。路由選擇網(wǎng)絡由縱橫制1024*1024縱橫制網(wǎng)絡和64個單元開關(32*32縱橫制網(wǎng)絡)組成。路由選擇網(wǎng)絡完成自動路由選擇。信元合并器64將路由選擇網(wǎng)絡63a-63d輸出的信元存儲在端口的輸出緩沖器并將其輸出。
下面將參見圖6描述各個網(wǎng)絡的結(jié)構(gòu)和功能。
輸入網(wǎng)絡12完成取與加的功能，其中用來存儲由輸入端口輸入的信元的輸入緩沖器20受控由各輸入端口共享。按照取與加的功能，輸入端口所有的輸入信元都接收它們要被儲存的輸入端口2的地址，并按此地址在輸入網(wǎng)絡之后儲存在輸入緩沖器20中。輸入緩沖器20是共享緩沖器，而非專用緩沖器，使得它們有著優(yōu)異的利用效率，并在突發(fā)業(yè)務量的環(huán)境下非常有效。儲存在輸入緩沖器20中的信元按其儲存順序傳輸?shù)娇截惥W(wǎng)絡32。在交換操作中，有一種情況限制從輸入緩沖器20傳輸?shù)娇截惥W(wǎng)絡32的信元數(shù)目。在前一個信元周期中拷貝的信元數(shù)目超過了拷貝網(wǎng)絡32的能力時，或者要反饋的信元目前正在反饋網(wǎng)絡52中時，就會出現(xiàn)這種現(xiàn)象。
拷貝網(wǎng)絡32用來提供廣播或多投服務。如果從輸入緩沖器20接收的信元是廣播或多投信元時，需要多少，拷貝網(wǎng)絡32就拷貝多少信元。在這里，信元的拷貝數(shù)在信元頭中以(最小值，最大值)的形式指出。在信元分割方式下，在拷貝網(wǎng)絡中用的拷貝信元的算法參考這個值。該最小值和最大值是由取與加的結(jié)果和拷貝網(wǎng)絡32中各信元要求的拷貝數(shù)計算的。在這里，若拷貝的信元數(shù)目超過拷貝網(wǎng)絡32的能力，超過的信元取出并相加，不從輸入緩沖器20讀出，而在下一個信元周期中，輸入回拷貝網(wǎng)絡。
反饋網(wǎng)絡52用來將在同一信元周期中通過路由選擇網(wǎng)絡63所需信元，而不是在通過路由選擇網(wǎng)絡63時不引起內(nèi)部阻塞或輸出端口競爭的信元反饋回去。反饋的信元和下一信元周期中通過拷貝網(wǎng)絡32接收的信元一起，經(jīng)過通過路由選擇網(wǎng)絡63的步驟。這里，路由選擇/反饋控制器41控制，使反饋的信元具有優(yōu)先權(quán)。反饋網(wǎng)絡52在反饋網(wǎng)絡的輸入階段，每個端口一個信元用一個緩沖器，以便使反饋的信元延遲一個信元周期。
路由選擇/反饋控制器41由路由選擇控制器和反饋控制器組成。路由選擇/反饋控制器41的路由選擇控制器，完成像轉(zhuǎn)換信元頭等將通過路由選擇網(wǎng)絡63的信元的路由選擇標記相加的功能，和信元路由選擇功能。路由選擇標記用在自動路由選擇中，其中這些信元通過硬件經(jīng)由路由選擇網(wǎng)絡尋找欲往的輸出端口。信元頭轉(zhuǎn)換是一種對輸入信元頭進行轉(zhuǎn)換的功能，使得從它自己的節(jié)點輸出的信元頭信息用于下一個節(jié)點的路由選擇。諸如路由選擇標記、信元頭轉(zhuǎn)換信息等與路由選擇有關的值，由圖5的呼叫/連接控制器更新，只要呼叫/連接未被置位，并被儲存在路由選擇表42中，直到相應的呼叫/連接被釋放為止。
路由選擇/反饋控制器41的反饋控制器在路由選擇網(wǎng)絡63內(nèi)，完成防止信元由于內(nèi)部阻塞或輸出端口競爭而造成的丟失的功能。每個信元周期都完成反饋控制功能，而不能通過路由選擇網(wǎng)絡63的信元被送回反饋網(wǎng)絡52。每個信元周期，都對所有的端口計算通過路由選擇網(wǎng)絡63的信元數(shù)目。這個數(shù)值表明在路由選擇網(wǎng)絡63a-63d內(nèi)，未受內(nèi)部阻塞或輸出端口競爭影響而傳輸?shù)男旁獢?shù)目。這里，內(nèi)部阻塞意味著在內(nèi)部通道內(nèi)出現(xiàn)了碰撞，即使信元輸入到該網(wǎng)絡并要求不同輸出端口也是如此。輸出端口競爭意味著，輸入的信元在輸出端口發(fā)生碰撞，即使它們傳輸未遇內(nèi)部阻塞，但輸入信元要求相同的輸出端口。
信元分割器61將信元分送到路由選擇網(wǎng)絡63a-63d，以便在通過路由選擇網(wǎng)絡63的信元按照反饋控制輸入時，不引起內(nèi)部阻塞和輸出端口競爭。
信元真正完成交換是在路由選擇網(wǎng)絡63內(nèi)。由拷貝網(wǎng)絡32和反饋網(wǎng)絡52輸入的信元由硬件自動進行路由選擇，并通過路由選擇網(wǎng)絡63傳輸?shù)揭蟮妮敵龆丝?。這里，所用的1024*1024路由選擇網(wǎng)絡是一種形式，其中32*32 X-bar網(wǎng)絡作為單元開關分成兩級。這種路由選擇網(wǎng)絡并非無阻塞網(wǎng)絡，因而會由于交換網(wǎng)絡中的內(nèi)部阻塞而輸性能下降。因此，在本發(fā)明中形成4個并聯(lián)的路由選擇網(wǎng)絡63a-63d，以提高ATM交換網(wǎng)絡的輸入/輸出路徑，并在信元輸入路由選擇網(wǎng)絡63之前完成反饋控制，以消除內(nèi)部阻塞。這能防止交換網(wǎng)絡性能下降。雖然從路由選擇網(wǎng)絡清除了內(nèi)部阻塞，但是由于輸出端口競爭ATM交換網(wǎng)絡的性能被限制在58％。相應地，如果路由選擇網(wǎng)絡63是并聯(lián)和由多個形成，并有反饋控制，ATM交換網(wǎng)絡消除了內(nèi)部阻塞，再加上對輸出端口競爭的控制，交換性能就接近100％。用32*32單元開關形成1024*1024規(guī)模的路由選擇網(wǎng)絡63a-63d，增加了硬件的數(shù)量，在輸入網(wǎng)絡的輸入端口與輸出端口之間有多條路徑。因此1024個端口在信元路由選擇上難于控制。
信元合并器64把從路由選擇網(wǎng)絡63a-63d輸出的信元儲存在輸出緩沖器中，并將它們以預定的速度輸出。所用的輸出緩沖器，與輸入緩沖器相比效率非常低，因為不象輸入緩沖器，緩沖器是各個輸出端口專用的。
從現(xiàn)在開始，將詳細描述輸入網(wǎng)絡12、拷貝網(wǎng)絡32、反饋網(wǎng)絡52和路由選擇網(wǎng)絡63。假定在本發(fā)明中，ATM交換網(wǎng)絡的規(guī)模是1024*1024。因此，諸如取與加功能、信元拷貝和路由選擇等全部功能必須是針對整個1024*1024網(wǎng)絡完成的，而不是針對單元交換網(wǎng)絡。本發(fā)明的ATM交換網(wǎng)絡，由輸入網(wǎng)絡12、拷貝網(wǎng)絡32、反饋網(wǎng)絡52和路由選擇網(wǎng)絡63。在這些網(wǎng)絡中，輸入信元在它們最后輸出之前，必須至少通過其中的3個網(wǎng)絡。在具體地解釋ATM交換網(wǎng)絡的整個操作的同時，將它分成輸入網(wǎng)絡12、拷貝網(wǎng)絡32、反饋網(wǎng)絡52和路由選擇網(wǎng)絡63。
當信元儲存在輸入緩沖器20時，為了有效地利用輸入緩沖器20，輸入網(wǎng)絡完成取與加的功能以及信元傳輸。信元傳輸是由1024*1024逆榕樹網(wǎng)絡完成的。取與加功能可以用逆榕樹網(wǎng)絡實現(xiàn)，因為在概念上它有著與逆榕樹網(wǎng)絡相同的結(jié)構(gòu)。但是，取與加功能用獨立于逆榕樹網(wǎng)絡的硬件來實現(xiàn)的，因為它并不要求整個逆榕樹網(wǎng)絡，而且不準備像輸入網(wǎng)絡12那樣地傳輸信元。如圖7A所示，為了硬件較易實現(xiàn)，輸入網(wǎng)絡12由32*32逆榕樹網(wǎng)絡的單元開關分兩級組成。32*32逆榕樹網(wǎng)絡具有如圖7B所示的結(jié)構(gòu)。下面將說明輸入網(wǎng)絡的詳細功能。
按照輸入網(wǎng)絡12的取與加功能，信元本身儲存的緩沖器地址這樣設置，使得ATM交換網(wǎng)絡輸入端口接收的全部信元順序地儲存在輸入緩沖器20中。這里，緩沖器地址這樣設定，使得輸入緩沖器20為全部的輸入端口共享。在分配緩沖器20地址的過程中，需要有一位用來指示輸入端口是否有活性信元，和若干位用來寫輸入緩沖器的地址。這些類型的信息寫在信元頭上。對于每一個信元周期，取與加功能以管線的形式進行，同時進行信元傳輸功能。第n個周期的輸入信元的取與加功能在第n+1周期完成。在第n周期完成第n+1周期輸入的信元的取與加功能。
圖8A和8B以6個輸入信元，輸入緩沖器指針為0，對應在8*8規(guī)模的網(wǎng)絡中單投為例，表示輸入的信元儲存入輸入緩沖器20的過程。輸入緩沖器指針代表當前周期儲存信元的輸入緩沖器20的起始地址。下面參閱圖8A和8B，描述完成輸入網(wǎng)絡12的取與加功能的第一和第二步。
首先，參閱圖8A，取與加功能的第一步，就是說，從輸入端口將信元加到輸出端口的過程，進行如下。這里，該開關元件指的是剛才的元件。
在輸入到較高的輸入端口的信元出現(xiàn)在輸入網(wǎng)絡12的2*2元件的第一級的情況下，不管較低的輸入端口是否接收到一個信元，都將數(shù)字”1”寫在元件的寄存器上。輸入到第一級元件較高和較低輸入端口的信元相加，準備送到較低的輸出端口。這個值輸入到與第二級元件連接的元件上。
和第一級一樣，對于輸入到第二級的元件，輸入到較高輸入端口的信元個數(shù)寫在該元件的寄存器上，而輸入到較高和較低輸入端口的信元相加，然后送到較低的輸出端口。這個值輸入到與第三級元件連接的元件上。
同樣在第三級。對于輸入到該元件的信元，將輸入到較高輸入端口的信元個數(shù)寫在該元件的寄存器上，而輸入到較高和較低輸入端口的信元相加，然后送到較低的輸出端口。
在上述過程之后，如圖8A所示，信元輸入相加的結(jié)果輸出到最后一級的最低的端口。這個最后的值加到輸入緩沖器20的指針寄存器值上，其結(jié)果存回到輸入緩沖器指針寄存器上。這個值指示下一個信元周期輸入緩沖器的起始地址。在圖8A的例子中，前一步的指針值假定為0，6個信元是新輸入的，所以指針的值更新為6。
第二，參閱圖8B，取與加功能的第二步，就是說，從輸出端口到輸入端口的輸入緩沖器20的地址傳輸過程進行如下。
在前一信元周期中儲存的指針值”0”由最后一級的最低一個輸出端口輸入，并通過較高的輸入端口傳輸給第二級的元件。通過較低的輸入端口，將傳輸?shù)闹导拥饺∨c加功能第一步寫在該元件寄存器上的值上，并送往第二級元件。
第二級元件將從第三級接收到的值通過較高的輸入端口傳輸?shù)降谝患壴?。通過較低的輸入端口，將傳輸來的值加到在取與加功能第一步寫入該元件寄存器的值上，并送往第一級元件。
在第一級元件中，從第二級接收來的值傳輸?shù)捷^高的輸入端口。這個值加到在取與加功能第一步寫入該元件寄存器的值上，并送往較低的輸入端口。
在上述過程之后，所有輸入端口的信元都接收儲存它們的輸入緩沖器20的地址。從這些信元輸入的輸入端口的最高端口起，這些信元順序地接收到它們的輸入緩沖器地址0，1，2，3，4和5，因為在圖8B中輸入的信元個數(shù)是6。圖8A和8B表示當實現(xiàn)的輸入網(wǎng)絡是8*8時，在第一步中信元個數(shù)相加的過程和在第二步中輸入緩沖器的傳輸過程。圖9A表示在規(guī)模為1024*1024的輸入網(wǎng)絡中取與加功能的第一和第二步。
第三，在取與加功能的第一和第二步之后，信元傳輸?shù)耐瓿扇鐖D8C所示。參閱圖8C，輸入網(wǎng)絡12信元傳輸按下列方式進行，使得所有的信元都從取與加功能得到存儲它們的輸入緩沖器地址，然后將它們用作這些信元通過逆榕樹網(wǎng)絡的輪轉(zhuǎn)(Rounding)標記。在這里，對于輪轉(zhuǎn)標記，在取與加功能得到的位流并不是不加改變地使用的，而是將其位順序加以改變，以使輸入的信元在逆榕樹網(wǎng)絡中能夠沒有內(nèi)部阻塞地通過。若取與加功能的結(jié)果是(b1，b2和b3)，則在逆榕樹網(wǎng)絡中的輪轉(zhuǎn)標記順序變?yōu)?b3，b2和b1)。圖8C描述了按上述方法產(chǎn)生的輪轉(zhuǎn)標記通過輸入網(wǎng)絡將信元存入輸入緩沖器的過程。
圖8C表示當輸入網(wǎng)絡規(guī)模為8*8時，按照通過完成取與加功能操作的輸入緩沖器地址傳輸信元的過程。圖9B表示在規(guī)模為124*1024的輸入網(wǎng)絡12中，信元的傳輸過程。
第二，將解釋輸入緩沖器20(輸入隊列)的配置和操作。輸入緩沖器20儲存著通過輸入網(wǎng)絡12傳輸來的信元，具有圖10A所示的配置。圖10A表示在8*8個開關的情況下輸入緩沖器20的配置。圖10B表示圖10A所示的輸入緩沖器20的概念結(jié)構(gòu)。
在圖10B中，底部指針指著儲存新輸入的信元的輸入緩沖器20地址的起始位置。項部指針指著正要讀出的在輸入緩沖器20儲存的信元的地址的起始位置。圖10A表示形成輸入緩沖器20的先進先出(FIFO)存儲器的地址順序。如圖10A所示，所有輸入端口共享全部FIFO，而每一個端口并不使用預定的FIFO。為了共享該緩沖器，輸入網(wǎng)絡完成取與加功能作為前步操作。輸入到ATM交換網(wǎng)絡的信元儲存在輸入緩沖器20中，然后順序讀出，以便每個信元周期傳輸給拷貝網(wǎng)絡。
第三，將解釋拷貝網(wǎng)絡32的配置和操作?？截惥W(wǎng)絡32完成取與加功能和拷貝功能，以達到拷貝信元的目的。在一個信元周期中拷貝網(wǎng)絡32拷貝的信元最大數(shù)目是根據(jù)拷貝網(wǎng)絡32的容量決定的。在這里，如果拷貝的信元數(shù)目超過了拷貝網(wǎng)絡的容量，則超過的信元在第二個信元周期拷貝。在這里，可以將準備拷貝的一部分信元分割出來，并拷貝過去。在這種情況下，假定分割出來剩下的信元在下一個信元周期中拷貝?？截惥W(wǎng)絡32的取與加功能使用與輸入網(wǎng)絡12所用的相同的硬件完成。為了完成它們的拷貝功能，采用了榕樹網(wǎng)絡。完成上述功能的拷貝網(wǎng)絡32的細節(jié)如下。
第一，解釋拷貝網(wǎng)絡32的取與加功能。向所有輸入到各個輸入端口的信元提供拷貝信元數(shù)的功能是由拷貝網(wǎng)絡32的取與加功能完成的。完成取與加功能所要求的信元頭需要有一位表示信元拷貝數(shù)，并有數(shù)位寫著拷貝的信息。由取與加功能得到的信息被控制來完成通過拷貝算法完成實際的拷貝功能。這個拷貝信息是利用各個信元的拷貝數(shù)和整個信元的拷貝數(shù)，以(最小值，最大值)的形式形成的。
圖11A和11B表示8*8逆榕樹網(wǎng)絡，目的是解釋拷貝網(wǎng)絡32的取與加功能。在圖11A和11B中，假定在拷貝索引指針為0時，信元輸入到8個端口中，而在各個端口要求信元拷貝數(shù)為3，2，2，3，1，2，3，2。在這里，信元拷貝數(shù)包括它本身(拷貝源信元)?？截愃饕羔樦赋鲈谇耙徊降男旁芷谥行旁答仈?shù)，并且每個信元周期由反饋網(wǎng)絡52更新。這個數(shù)目是一個保留的數(shù)目，以便使在前一步的信元周期能夠首先通過路由選擇網(wǎng)絡63a-63d進行信元反饋。信元拷貝數(shù)的最大值是端口總數(shù)減去信元保留數(shù)所得的數(shù)目。
拷貝網(wǎng)絡32的取與加功能如下。
圖11A表示對從拷貝網(wǎng)絡32輸入端口拷貝到輸出端口的信元數(shù)進行累加時的取與加功能的第一步?？截惖男旁獢?shù)累加的完成過程如下。
若有一個信元輸入到拷貝網(wǎng)絡的第一級2*2元件較高輸入端口，無論較低的輸入端口是否接收到信元，要求的信元拷貝數(shù)是寫在該元件的寄存器的。對輸入到第一級元件較高和較低的輸入端口的拷貝信元數(shù)進行求和，并送往較低的輸出端口。這個值輸入到與第二級連接的元件上。在第二級同樣地對這個輸入到該元件的值(指出信元的數(shù)目)完成與第一級相同的過程。在第三級完成與上述相同的過程。經(jīng)過上述過程之后，對所有信元輸入所要求的信元拷貝數(shù)求和，并輸出到最后一級較低的端口。這個值在拷貝網(wǎng)絡32的下一個信元周期的取與加功能中并不用作指針。每一個信元周期拷貝索引指針都用反饋網(wǎng)絡接收到的值更新。
圖11B表示將拷貝索引從拷貝網(wǎng)絡32輸出端口傳輸?shù)捷斎攵丝诘娜∨c加功能的第二步?？截愃饕膫鬏敳僮魍瓿扇缦隆?br> 在第三級最低的元件上，儲存在拷貝索引指針的值(例如”0”)加到在取與加過程第一步元件寄存器中的值上，并通過較低的輸入端口送往第二級元件。指針”0”通過輸入端口不加改變地傳輸給第二級元件。
第二級元件將從第三級輸入的值通過輸入端口傳輸?shù)降谝患墶２还茌^低的輸入端口，傳輸?shù)闹导釉谌∨c加過程第一步寫入該元件寄存器中的值上，并送往第一級元件。
第一級元件將第二級接收到的值傳輸?shù)捷^高的輸入端口，將該值加在第一步寫入元件寄存器的值上，并將結(jié)果送往較低的輸入端口。
經(jīng)過上述過程之后，所有的信元都接收拷貝網(wǎng)絡的輸入端口數(shù)，由該拷貝網(wǎng)絡將根據(jù)它本身要求的信元拷貝數(shù)最后為各個信元拷貝的信元輸出。在圖11B中，從最高端的信元開始，這些信元接收0，3，5，7，10，11，13，16。
在一個信元周期中，信元拷貝數(shù)的最大值就是拷貝網(wǎng)絡的端口數(shù)。因此，在圖11B的例子中，最多只能拷貝8個信元。相應地，對于輸入第一、第二和第三端口的信元可以要求多少就拷貝和傳輸多少信元。但是，對于第四端口只能傳輸它自己，而剩下的在地下一個信元周期中進行拷貝和傳輸。這種情況稱作”分割”，在此過程中，一個信元要求的信元拷貝分幾個信元周期完成。在圖11B中，(3)是信元分割在下一個信元周期中輸入到拷貝網(wǎng)絡32的最高端口。這是為了防止分割的信元依次被分割。在圖11B中，拷貝數(shù)打了點的信元在下一個信元周期輸入，因為它超過了拷貝網(wǎng)絡32最大拷貝數(shù)。從前一信元周期中包括反饋信元的信元拷貝最大值減去信元反饋數(shù)而得到的值，是在一個信元周期中實際能夠拷貝的最大容量。
如前面解釋的，圖11A和11B表示8*8拷貝網(wǎng)絡的一個例子。如在這些附圖中，拷貝網(wǎng)絡32的取與加功能完成從輸入端口到輸出端口拷貝的信元數(shù)求和的第一步和將求和所得的信元拷貝索引從輸出端口傳輸?shù)捷斎攵丝诘牡诙?。圖12表示規(guī)模為1024*1024的拷貝網(wǎng)絡32的取與加功能的第一和第二步。在圖12中，實線指示信元拷貝數(shù)的求和過程，就是說，取與加功能的前向周期。虛線表示拷貝索引的傳輸過程，就是說，取與加功能的后向周期。
在拷貝網(wǎng)絡32中，取與加功能之后，完成信元的拷貝。圖13A表示規(guī)模為8*8的拷貝網(wǎng)絡32當前(第n)步中的信元拷貝。圖13B表示規(guī)模為8*8的拷貝網(wǎng)絡32下一(第n+1)步中的信元拷貝。
信元拷貝就是取與加功能之后拷貝從拷貝網(wǎng)絡32輸入的信元。在拷貝網(wǎng)絡32中完成信元拷貝的值，是根據(jù)完成取與加功能而獲得的拷貝索引計算出來的。給每個輸入拷貝網(wǎng)絡32的各個信元算出數(shù)值，并寫入信元頭中。然后，信元拷貝算法所用的信元拷貝信息指出最小值和最大值，并通過信元頭加以傳輸。在這里，從取與加功能獲得的拷貝索引成了最小值，而拷貝數(shù)加上拷貝索引得到的值變成最大值。在拷貝網(wǎng)絡32為N*N的情況下，拷貝信息(最小值和最大值)分別由log2N位組成。在1024*1024的拷貝網(wǎng)絡的情況下，拷貝信息要求10位。利用拷貝信息的這個值，8*8榕樹網(wǎng)絡中所完成的信元功能示于圖13A，為了便于解釋信元拷貝，將信元拷貝信息表達為[(min.1，min.2，min.3)，(max.1，max.2，max.3)]。
如圖13A所示，在拷貝網(wǎng)絡32的第一階段，信元拷貝信息[(min.1，min.2，min.3)，(max.1，max.2，max.3)]中的第一位min.1和max.1加以比較。若它們不等，則拷貝該信元，并送往兩個輸出端口。輸出的信元在第二階段經(jīng)歷同樣的過程，小第二階段中，對所用的信元拷貝信息控制如下。
-輸出到較高鏈路的信元的信元拷貝信息(min.2，min.3)，(1，1)-輸出到較低鏈路的信元的信元拷貝信息(0，0)(max.2，max.3)，(1，1)若min.1和max.1相等，則不拷貝輸入信元，而這種情況又分成兩類，其值為0或1。在這里，信元拷貝信息調(diào)整為拷貝信息(min.2，，，min.3)，(max.2，max，，，3)，兩者都不包括第一位。
-在0的情況下，信元傳輸?shù)捷^高的輸出鏈路。
-在1的情況下，信元傳輸?shù)捷^低的輸出鏈路。
在第二階段，從第一階段輸入的信元像第一階段一樣經(jīng)歷同樣的過程，然后，對第三階段所用的信元拷貝信息調(diào)整如下。
-在完成信元拷貝的情況下，傳輸?shù)捷^高鏈路的信元的信元拷貝信息(min.3，1)-在完成信元拷貝的情況下，傳輸?shù)捷^低鏈路的信元的信元拷貝信息(min.3，max.3)-在不拷貝信元的情況下，信元拷貝信息(min.2，max.3)在最后階段，完成如同上述的過程，要求多少，就拷貝多少信元，并在最后信元拷貝網(wǎng)絡輸出階段從較高的鏈路順序輸出。
圖13B表示在下一個信元周期拷貝在拷貝網(wǎng)絡32的最高端口在前一信元周期進行的分割而剩余的信元的過程。在當前信元周期中產(chǎn)生的分割的信元和拷貝數(shù)儲存在分割信元緩沖器，然后為了對它們進行拷貝，在下一個信元周期中輸入到拷貝網(wǎng)絡32的最高輸出端口。在圖13B，(1)是前一(第n)信元周期中被分割的信元，在第n+1信元周期輸入最高的端口。在第n+1信元周期分割的信元像(2)一樣存回分割的信元緩沖器。
拷貝網(wǎng)絡32的信元拷貝以這樣的方式完成，即從通過完成取與加功能獲得的拷貝索引中獲得信元拷貝信息，然后拷貝輸入信元拷貝信息的信元。圖14表示當拷貝網(wǎng)絡32以1024*1024的規(guī)模形成時，在拷貝網(wǎng)絡32中拷貝信元的過程。
反饋網(wǎng)絡52用與輸入網(wǎng)絡12相同的硬件形成的。圖15表示規(guī)模為1024*1024的反饋網(wǎng)絡52。反饋網(wǎng)絡將輸入的信元存入反饋緩沖器，然后依次地不留間隔地將信元從反饋網(wǎng)絡32的較高輸出端口輸出。反饋緩沖器是一個信元大小，每個端口一個，位于前方階段，供一個信元周期用。如圖15所示，在下一個信元周期中，當通過反饋網(wǎng)絡52的信元輸入路由選擇網(wǎng)絡63a-63d時，這并未增加傳輸?shù)膬?yōu)先權(quán)。這個過程和取與加功能以及信元傳輸進輸入網(wǎng)絡12一樣。在反饋網(wǎng)絡52中，在取與加功能中緩沖器指針對于每一個信元周期總是從0開始的。在這里，準備反饋的信元，由路由選擇/反饋控制器41為每個信元周期選擇的。關于反饋的信息，是根據(jù)反饋控制功能每個信元周期計算一次的。當在路由選擇/反饋控制器41中完成反饋控制功能時，只有那些不會由于輸出端口競爭而丟失的信元，才被輸入到路由選擇網(wǎng)絡63a-63d中。反饋網(wǎng)絡52魅信元周期提供拷貝網(wǎng)絡32的取與加功能用的指針。
路由選擇網(wǎng)絡63作成多個，目的是防止輸出端口競爭。在本發(fā)明中，假定具有分成兩級的32*32X-bar網(wǎng)絡的1024*1024的網(wǎng)絡，是由4個并聯(lián)的路由選擇網(wǎng)絡63a-63d構(gòu)成的。若縱橫制(X-bar)網(wǎng)絡用于路由選擇網(wǎng)絡63，則盡管單元開關所用的硬件數(shù)量比榕樹網(wǎng)絡大，但交換性能卻是非常有效。因此，將縱橫制網(wǎng)絡用于路由選擇網(wǎng)絡63。圖17A表示由榕樹網(wǎng)絡構(gòu)成的路由選擇網(wǎng)絡的一個例子。圖17B表示由縱橫制網(wǎng)絡構(gòu)成的路由選擇網(wǎng)絡的一個例子。下表1表示由榕樹網(wǎng)絡或由縱橫制網(wǎng)絡構(gòu)成路由選擇網(wǎng)絡這兩種情況引起的差異。若1024*1024網(wǎng)絡用規(guī)模為32*32的單元開關形成，如圖17A和17B所示，單元開關在這兩種情況下在概念上都具有相同結(jié)構(gòu)，而不是內(nèi)部結(jié)構(gòu)和性能。
表1方式 榕樹網(wǎng)絡型 X-bar型 備注項目單元裝置32*32榕樹網(wǎng)絡 32*32縱橫制網(wǎng)絡單元裝置性能阻塞 無阻塞單元裝置 320個交點1024個交點的復雜性 (Nlog2N)x23(N2)N端口數(shù)單元裝置為單芯片 是是單元裝置之間shuffle full shuffle full shuffle路由選擇方式 自動路由選擇 自動路由選擇路由選擇網(wǎng)絡乘數(shù) 4平面 4平面(1024*1024) -在突發(fā)業(yè)務量下交換性能高達85％高達99.9％ -HOL BL soft(1024*1024) 應用其他 內(nèi)部網(wǎng)絡應用 要求路由選擇網(wǎng)絡用的單元開關在本發(fā)明中，假定路1024*1024由選擇網(wǎng)絡63如圖16所示的方式形成，使用4個路由選擇網(wǎng)絡，以提高ATM交換網(wǎng)絡的性能。按照圖16所示的路由選擇網(wǎng)絡63a-63d的模擬結(jié)果，應該指出，在對輸入緩沖器20和輸出緩沖器(未示出)進行控制的同時，對路由選擇網(wǎng)絡的內(nèi)部阻塞和輸出端口競爭進行控制，信元處理吞吐量為95％，并接近100％。
若路由選擇網(wǎng)絡63用多個并聯(lián)的方式形成，信元分割和信元合并必須與路由選擇同時完成。為此，信元分割器62和信元合并器64一起使用。信元分割器62用來將信元分布到路由選擇網(wǎng)絡63a-63d，而信元合并器64將從路由選擇網(wǎng)絡63a-63d到達各自輸出端口的信元進行合并。
下面聯(lián)系整個結(jié)構(gòu)解釋路由選擇。圖18表示信元分割器62和信元合并器64連同路由選擇網(wǎng)絡63a-63d的配置。受路由選擇/反饋控制器41內(nèi)的路由選擇控制器的內(nèi)部阻塞控制和輸出端口競爭控制的信元，被分割器62分割，并傳輸?shù)铰酚蛇x擇網(wǎng)絡63a-63d。在這里，信元按路由選擇網(wǎng)絡63a-63d的內(nèi)部阻塞控制和輸出端口競爭控制，順序地被分配到4個路由選擇網(wǎng)絡。輸入的信元自動路由選擇到路由選擇網(wǎng)絡63a-63d的輸出端口，并且傳輸?shù)铰酚蛇x擇網(wǎng)絡的同一個輸出端口的多個信元儲存到信元合并器64的輸出緩沖器，然后順序地將其輸出。
如圖18所示，信元分割器62將輸入到各個端口的信元分配到路由選擇網(wǎng)絡63a-63d，使得它們在不發(fā)生內(nèi)部阻塞和輸出端口競爭的情況下進行傳輸。信元分割信息是從輸出端口競爭的防止和路由選擇網(wǎng)絡內(nèi)部阻塞防止中得到。
如圖18所示，信元合并器64將輸出到路由選擇網(wǎng)絡63a-63d的同一個端口的多個信元儲存到信元合并器64的輸出緩沖器，然后順序地將它們傳輸出去。由路由選擇網(wǎng)絡63a-63d輸出的信元由選擇器儲存在輸出緩沖器內(nèi)，以便在它們進行串/并轉(zhuǎn)換之后順序地選擇激活的信元。在這里，激活的信元指的是它們實際上被傳輸?shù)捷敵龆丝?。完成?并轉(zhuǎn)換為了降低硬件的驅(qū)動速度。從路由選擇網(wǎng)絡63a-63d輸出的信元是160Mb/s的串行數(shù)據(jù)，當它們同時輸出時必須提高其速度。但是，現(xiàn)在，它很難用目前的硬件實現(xiàn)。
下面將參閱路由選擇表描述路由選擇/反饋控制器41的路由選擇控制。路由選擇控制包括路由選擇標記的加上和信元頭的轉(zhuǎn)換。路由選擇標記用來將所有的信元通過路由選擇網(wǎng)絡63a-63d傳輸?shù)礁髯缘妮敵龆丝凇Ｔ谶@里，路由選擇標記是從諸如路由表42等與路由選擇有關的信息，利用虛擬路徑識別器(VPI)/虛擬通道識別器(VCI)和輸入端口識別器獲得。只要要求呼叫，儲存在路由表42中的路由選擇標記就被圖5的呼叫/連接控制處理器更新，并在此同時在一個信元周期內(nèi)完成路由選擇控制1024/n信元。
信元頭轉(zhuǎn)換就是將路由選擇后并通過ATM交換網(wǎng)絡傳輸?shù)狡渌?jié)點的信元轉(zhuǎn)換成其他節(jié)點進行路由選擇用的信息。這個信息含有信元頭的VPI/VCI、有效負載類型識別器(PTI)和信元丟失優(yōu)先權(quán)(CLP)。
從現(xiàn)在開始，將描述路由表42和信元格式。路由表42用來儲存信元的路由選擇信息，只要呼叫/連接被設置，圖5的呼叫/連接控制處理器就將路由選擇信息存入路由表42，而其狀態(tài)一直保持到它被釋放為止。路由表42具有圖19所示的結(jié)構(gòu)。如圖9所示，路由表42包括路由選擇標記和各個信元用的信元頭轉(zhuǎn)換信息。信元的路由選擇標記是參照信元頭的單投連接識別器(VPI/VCI)、多投連接識別器和拷貝順序號。路由表42的特定結(jié)構(gòu)和內(nèi)容應與ATM交換網(wǎng)絡內(nèi)部所用的信元頭的結(jié)構(gòu)及功能以及特定的路由選擇方式聯(lián)系起來研究。
ATM交換網(wǎng)絡的交換系統(tǒng)所用的信元頭結(jié)構(gòu)是像圖20A和20B那樣形成。在這里，圖20A表示ATM用戶/網(wǎng)絡接口(UNI)的信元頭。圖20B表示ATM網(wǎng)絡節(jié)點接口(NNI)中的信元頭。
本發(fā)明建議，ATM交換網(wǎng)絡的信元頭結(jié)構(gòu)用在圖21的結(jié)構(gòu)。在圖21所示的信元頭結(jié)構(gòu)中，A是用來儲存一位的區(qū)域，指示信元是否激活。S/M/B(singlecast/multicast/broadcast，單投/多投/廣播)是由2位組成，是儲存指示單投、多投和廣播服務的位的區(qū)域。copy Info.(拷貝信息)由20位組成，是一個儲存信元拷貝信息的區(qū)域，它指示信元拷貝要求的最小值和最大值。MCN(multicast copy number多投拷貝數(shù))由10位組成，是一個儲存指示信元拷貝數(shù)信息的區(qū)域。IPI/SRT(Input port ID/self-routing tag，輸入端口識別器/自動路由選擇標記)由10位組成，是一個儲存識別呼叫由之輸入并在路由選擇控制之后提供路由選擇標記的交換網(wǎng)絡輸入端口的信息的區(qū)域。VPI，8位，是一個儲存虛擬路徑識別信息的區(qū)域。VCI，16位，是一個儲存虛擬通道識別信息的區(qū)域。PTI，3位，是一個儲存有效負載類型識別信息的區(qū)域。CLP，1位，是一個儲存信元丟失優(yōu)先權(quán)信息的區(qū)域。HEC(header error control，頭差錯控制)8位，是一個儲存頭差錯控制信息的區(qū)域。
下面將利用圖21說明內(nèi)部交換網(wǎng)絡用的信元頭中所加的各種類型的信息。
首先，位A指示信元是否激活。S/M/B指示在單投、多投和廣播服務中，該信元屬于哪一種。Copy info.字段指示信元拷貝要求的信息(最小值、最大值地址)。MCN用來區(qū)別多重信元拷貝。將拷貝的信元加以區(qū)分，就可以使它們各自的路由選擇控制得以完成，因為它們被傳輸?shù)讲煌哪康牡?。IPI/SRT是識別信元由之輸入并在路由選擇控制之后提供路由選擇標記的交換網(wǎng)絡輸入端口的字段。交換中使用的信元頭示于圖20A和20B，各種標準信元頭轉(zhuǎn)換功能是在ATM UNI和ATM NNI接口完成的。
下面將描述路由選擇網(wǎng)絡63防止內(nèi)部阻塞行輸出端口競爭的方法。這個功能由路由選擇/反饋控制器41完成?；旧?，這兩種功能都能完滿地完成，但是，可以按照交換網(wǎng)絡的性能要求選擇性地使用它們之中的一個。尤其是，可以僅僅選擇防止內(nèi)部阻塞或輸出端口競爭，或者兩種功能同時使用。但是，為了得到更好的性能，兩種功能都應該完成。這是因為，即使使用了多重路由選擇網(wǎng)絡，并完成輸入端口控制，如果路由選擇網(wǎng)絡63沒有內(nèi)部阻塞(控制)，交換性能還是要降低，同樣地，即使防止了路由選擇網(wǎng)絡的內(nèi)部阻塞，有輸出端口競爭也是如此。在本發(fā)明中，兩種功能一起完成。首先完成路由選擇網(wǎng)絡63的內(nèi)部阻塞防止，然后利用該結(jié)果完成輸出端口競爭的防止。在輸出端口競爭防止之前，先消除路由選擇網(wǎng)絡的內(nèi)部阻塞。
路由選擇/反饋控制器41的反饋控制器計算在一個信元周期之前經(jīng)受路由選擇網(wǎng)絡內(nèi)部阻塞和輸出端口競爭的信元數(shù)。若該值超過在一個信元周期內(nèi)能夠無內(nèi)部阻塞和輸出端口競爭地通過的信元數(shù)，超過的信元數(shù)反饋到反饋網(wǎng)絡52，而不輸入到路由選擇網(wǎng)絡63。傳輸?shù)椒答伨W(wǎng)絡52的信元，在反饋網(wǎng)絡52延時一個信元周期之后，在下一個信元周期中回去與輸入路由選擇網(wǎng)絡63的信元競爭。在這里，反饋的信元控制得被首先傳輸，以便在ATM服務的虛擬連接內(nèi)保持信元傳輸?shù)捻樞?。完成?yōu)先權(quán)控制，使得輸入到路由選擇網(wǎng)絡63較高端口的信元具有優(yōu)先權(quán)。按照該功能，被允許傳輸?shù)铰酚蛇x擇網(wǎng)絡63的信元，被傳輸?shù)叫旁指钇?2，而這些信元被分散到路由選擇網(wǎng)絡63a-63d。下面將詳細地解釋各種功能。
首先，描述路由選擇網(wǎng)絡63內(nèi)部阻塞的防止。路由選擇網(wǎng)絡63并非無阻塞網(wǎng)絡，因為1024*1024路由選擇網(wǎng)絡63是分兩級由32*32X-bar單元開關形成的。由于路由選擇網(wǎng)絡63的內(nèi)部阻塞，這使交換性能惡化，故要求路由選擇網(wǎng)絡63有防止內(nèi)部阻塞的功能。
在圖22A中，兩個路由選擇網(wǎng)絡63是用16*16個具有4*4單元開關的路由選擇網(wǎng)絡63并聯(lián)形成。在該圖中，位于第一級的元件被指定為源組(SG)，位于第二級的目的元件是目的組(DG)。
為了防止內(nèi)部阻塞，各個開關元件都需要一個表，用來儲存信元要求哪個輸出端口。該表分成及格區(qū)域，分別對應各個目的元件。已經(jīng)分開的區(qū)域再分割成對應于輸出端口數(shù)的區(qū)域。圖22A表示在路由選擇網(wǎng)絡像圖22A那樣形成時，完成防止內(nèi)部阻塞的過程。
參考圖22B，說明防止內(nèi)部阻塞的過程。在第一級的開關元件(SG)中，所述輸入需要的輸出端口的位置被分成目的組和輸出端口號，它們被寫入表中。
對于該表的各行要求同樣的DG的信元數(shù)超過2時，從各該行的第一個信元開始，只有兩個被給予輸入許可(ack)，而其余都不被給予輸入許可。這一功能之后，許可多少，就讓多少信元輸入路由選擇網(wǎng)絡63，并由信元分割器62分布到路由選擇網(wǎng)絡63a-63d。
從現(xiàn)在起，將解釋防止輸出端口競爭的功能。
若在同一信元周期中有多個信元要求路由選擇網(wǎng)絡63的同一個輸出端口，這些信元在輸出端口上發(fā)生碰撞，從而引起信元丟失。為了防止這一點，在這些信元輸入路由選擇網(wǎng)絡63之前必須完成輸出端口競爭的防止。本發(fā)明的ATM交換網(wǎng)絡使用4個路由選擇網(wǎng)絡63a-63d，使得在路由選擇網(wǎng)絡63a-63d沒有內(nèi)部阻塞的情況下有4個2信元同時到達同一個輸出端口。圖23表示在規(guī)模為1024*1024的路由選擇網(wǎng)絡63中控制輸出端口競爭的概念。如圖23所示，輸出端口競爭在概念上與防止路由選擇網(wǎng)絡63內(nèi)部阻塞具有相同的結(jié)構(gòu)和功能。
圖24A和24B舉例說明利用4*4單元開關的16*16路由選擇網(wǎng)絡63，用于計算輸出端口競爭的信元數(shù)的功能。在利用圖24A所示的路由選擇網(wǎng)絡63的情況下，兩個信元可能同時傳輸?shù)酵粋€輸出端口。在圖24A的例子中，像圖22A和22B那樣獲得路由選擇網(wǎng)絡63防止內(nèi)部阻塞的結(jié)果，不用來計算輸出端口競爭的信元數(shù)。
參閱圖24A和24B，計算輸出端口競爭的信元數(shù)的過程分成3步。
第一步SG元件內(nèi)完成。
第一級單元開關元件寫入表中，而同時輸入的信元要求的輸出端口用目的元件和輸出端口號表示。
在第一級元件中，寫入表中的輸出端口目的地傳輸?shù)较鄳哪康脑?br> 第二步在DG元件中完成。
在目的元件中，把從第一級元件接收的四個值存入其固有的表中。要求輸出到同一個端口的信元的數(shù)目不應當超過在4個步驟中受控制的有限的數(shù)目(在圖24A中最大為2)。
在該表的第一行中，對信元的數(shù)目求和，并且，直至求和結(jié)構(gòu)的值不超過2的輸入許可才被示出。如果向具體端口的輸出請求至少是2并且只能輸出它們中的一個，那么，把它變成1，并且用輸入許可表示(第一步)。
在第二行中，對于每一個輸出端口區(qū)、對在第一行輸入許可的數(shù)目求和，并且，直至求和的值不超過2時才示出輸入許可(第二步)。
在第三行中，對第一和第二行進行所述兩個步驟(第三步)。
在第四行中，對第一、第二和第三進行所述兩個步驟(第四步)。
在所述四個步驟之后，把所述結(jié)果輸送到對應的SG。把計算結(jié)果的第一行送到SG1，第二行送到SG2，第三行送到SG3以及第四行送到SG4。在所述SG元件中進行所述第三步。
接收來自目的元件的所述結(jié)果的SG允許把要求同一個輸出端口的信元中像被許可的那樣多的信元被輸入到路由網(wǎng)絡63，并且把其余的信元輸入到反饋網(wǎng)52。
下面將說明信元分割。
在進行避免內(nèi)部阻塞和外部競爭的操作時，利用所述結(jié)果來控制輸入到路由網(wǎng)絡63的信元，借助于信元分割器62來分配被許可輸入到路由網(wǎng)絡63的信元，以便不引起內(nèi)部阻塞和輸出端口競爭。就輸入到路由網(wǎng)絡63的各個端口的信元而言，在出現(xiàn)內(nèi)部阻塞和輸出端口競爭的信元中，被許可輸入的信元的數(shù)目和并行的路由網(wǎng)絡63的數(shù)目一樣多。只有相當于許可輸入的信元數(shù)目的那些信元，才被順序地分配到路由網(wǎng)絡63a-63d。
圖25說明把從路由網(wǎng)絡63輸出的信元存入輸出緩沖器中的過程。下面將參考圖25描述所述輸出緩沖器的功能。
所述輸出緩沖器用于在同一個信元周期、同時接收從路由網(wǎng)絡63a-63d的同一個端口輸出的那些信元。為第一個輸出端口分配專用的緩沖器。因此，這種緩沖器的使用效率低于被所有端口共用的輸入緩沖器20的使用效率。
下面將描述單元開關的結(jié)構(gòu)。
隨著交換網(wǎng)絡的容量變大，諸如本發(fā)明的ATM交換網(wǎng)絡的空分交換網(wǎng)絡急劇地增加硬件的數(shù)量。在實施大容量交換網(wǎng)絡時，把它分成用小容量的硬件制造的單元開關。此外，應當考慮把這些單元開關組合成整體的交換網(wǎng)絡的方法，并且，為了提高經(jīng)濟效益，必須這樣設計所述交換網(wǎng)絡，以便把單元開關的種類減至最少、以及易于硬件的實施。為此，所述單元開關必須具有模件性。如果所述單元開關具有模件性，那么，能夠進行整體交換網(wǎng)絡的規(guī)則裝配，并且其硬件的實施變得容易。如果所述單元開關不具有模件性，那么，這些單元開關之間就不存在一致性，并且，必須使用許多具有不同結(jié)構(gòu)的單元開關。這使所述交換網(wǎng)絡的整體結(jié)構(gòu)復雜化。為了所述單元開關的規(guī)則裝配，在交換網(wǎng)絡的級聯(lián)中，需要ATM交換網(wǎng)絡的輸入端口的混洗(shuffle)。
下面將描述實施單元開關的方法。
本發(fā)明的ATM交換網(wǎng)絡由輸入網(wǎng)絡12、拷貝網(wǎng)絡32、反饋網(wǎng)絡52和路由網(wǎng)絡63構(gòu)成。對于輸入網(wǎng)絡12和反饋網(wǎng)絡52，使用榕樹網(wǎng)絡。對于拷貝網(wǎng)絡32，使用逆榕樹網(wǎng)絡。對于路由網(wǎng)絡63，使用縱橫制網(wǎng)絡。這里，通過改變榕樹網(wǎng)絡的輸入和輸出方向來產(chǎn)生逆榕樹網(wǎng)絡。所述榕樹網(wǎng)絡具有以下三個特征。第一、在輸入端口和輸出端口之間存在單通道。第二，存在從一個輸入端口到所有輸出端口的各通道。第三，在輸入端口輸出端口之間不存在通道。
當如在本發(fā)明中那樣構(gòu)成1024×1024的榕樹網(wǎng)絡或者逆榕樹網(wǎng)絡時，單元開關的容量必須是32×32，并且，兩級必須保持網(wǎng)絡的特性。在1024×1024的ATM交換網(wǎng)絡的結(jié)構(gòu)中，如果未使用32×32的單元開關(在以下情況下，即，擴展到像使用16×16或者64×64的網(wǎng)絡的縱模制網(wǎng)絡)，那么，所述整體交換網(wǎng)絡不能具有榕樹網(wǎng)絡或者逆榕樹網(wǎng)絡的所述特征。這樣就不能得到所述ATM交換網(wǎng)絡的優(yōu)點，并且難于控制所述網(wǎng)絡。
所述整體交換網(wǎng)絡的硬件的數(shù)量確定于所述單元開關的容量。在本發(fā)明中，考慮到當前的半導體技術、PCB的信號處理速度、以及輸入輸出引腳的數(shù)量，把單元開關的容量確定為32×32。圖26示出具有32×32的容量的榕樹網(wǎng)絡的結(jié)構(gòu)。32×32的榕樹網(wǎng)絡具有32個輸入端口和輸出端口，并且由五級構(gòu)成。每一級由16個2×2的元件構(gòu)成。圖27示出32×32的逆榕樹網(wǎng)絡的結(jié)構(gòu)。所述32×32的逆榕樹網(wǎng)絡是通過把圖26的32×32的榕樹網(wǎng)絡的輸入端口和輸出端口反向使用而得到的。
作為路由網(wǎng)絡63的單元開關的32×32的縱橫制網(wǎng)絡具有如圖28中的結(jié)構(gòu)，并且，是一種無阻塞開關，不像榕樹網(wǎng)絡或者逆榕樹網(wǎng)絡那樣。
如上所述，本發(fā)明的ATM交換網(wǎng)絡具有如下的效果。首先，輸入緩沖器是所有輸入端口公用的，因此所述緩沖器被有效地利用。其次，避免了所述緩沖器的溢出，從而避免了信元的損失。第三，未把信元密集地存儲在專用的緩沖器中，從而把信元的傳輸延遲減至最小。第四，能夠進行具有極好的性能的高速度的信元交換。第五，能夠用相同的結(jié)構(gòu)實施輸入網(wǎng)絡，拷貝網(wǎng)絡，和反饋網(wǎng)絡。第六，雖然所述交換網(wǎng)絡是單通道的，但是，由于使用多個交換網(wǎng)絡而具有多通道性能。從而消除了在多通道交換網(wǎng)絡的通道控制中遇到的困難。
因此，應當明白，本發(fā)明不限于這里公開的。預期用來實現(xiàn)本發(fā)明的作好方式的具體實施例，應該說，除了像所附的權(quán)利要求書中限定那樣，本發(fā)明不限于本說明書中所描述的特定的實施例。
權(quán)利要求
1.用來實施異步傳輸方式交換網(wǎng)絡的裝置，其特征在于所述裝置包括用來存儲輸入信元的輸入緩沖器，輸入開關網(wǎng)絡，它由預定尺寸的逆榕樹單元開關構(gòu)成，并且具有輸入端口和輸出端口，所述輸出端口連接在所述各輸入緩沖器之間，所述輸入開關網(wǎng)絡執(zhí)行取和加功能，其中，把輸入的信元的數(shù)目直接地從輸入端口加到輸出端口，并且，根據(jù)所加的信元的數(shù)目而把輸入緩沖器的地址直接地從輸出端口傳輸?shù)捷斎攵丝冢鲚斎腴_關網(wǎng)絡根據(jù)由取和加功能計算的結(jié)果而傳輸輸入信元并且把它們存入所述輸入緩沖器中，路由選擇表，用來存儲用于翻譯和替換信元路由數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)，路由控制器，用來接收所述輸入緩沖器的信元，并且參考所述路由選擇表而對信元的輸出進行路由控制，路由開關網(wǎng)絡，其中，多個由預定尺寸的縱橫制單元開關構(gòu)成的開關網(wǎng)絡并聯(lián)連接，所述開關對信元輸入進行轉(zhuǎn)換輸出，信元分割器，它連接到所述路由開關的輸入端口，所述分割器把信元路由輸出分割成所述路由網(wǎng)絡數(shù)，并且，把它們傳輸?shù)剿雎酚砷_關網(wǎng)絡，以及信元合并器，它連接到所述路由開關網(wǎng)絡的輸出端口，所述合并器把從所述路由開關網(wǎng)絡的輸出端口分割和輸出的信元合并和輸出。
2.用來實施異步傳輸方式交換網(wǎng)絡的裝置，其特征在于所述裝置包括用來存儲輸入信元的輸入緩沖器，輸入開關網(wǎng)絡，它由預定尺寸的逆榕樹單元開關構(gòu)成，并且具有輸入端口和輸出端口，所述輸出端口連接在所述各輸入緩沖器之間，所述輸入開關網(wǎng)絡執(zhí)行取和加功能，其中，把輸入的信元的數(shù)目直接地從輸入端口加到輸出端口，并且，根據(jù)所加的信元的數(shù)目而把輸入緩沖器的地址直接地從輸出端口傳輸?shù)捷斎攵丝?，所述輸入開關網(wǎng)絡根據(jù)由取和加功能計算的結(jié)果而傳輸輸入信元并且把它們存入所述輸入緩沖器中，拷貝開關網(wǎng)絡，它由預定尺寸的逆榕樹單元開關構(gòu)成，并且具有連接到所述輸入緩沖器的輸入端口，所述拷貝開關網(wǎng)絡執(zhí)行取和加功能，其中，把拷貝的信元的數(shù)目直接地從輸入端口加到輸出端口，并且，把與所拷貝的信元數(shù)目相對應的拷貝索引直接地從輸出端口傳輸?shù)捷斎攵丝冢隹截愰_關網(wǎng)絡根據(jù)由取和加功能計算的結(jié)果而拷貝和傳輸從所述輸入緩沖器輸出的信元，路由選擇表，用來存儲用于翻譯和替換信元路由數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)，路由控制器，用來接收從所述拷貝開關網(wǎng)絡輸出的信元，并且參考所述路由選擇表而對信元的輸出進行路由控制，路由開關網(wǎng)絡，其中，多個由預定尺寸的縱橫制單元開關構(gòu)成的開關網(wǎng)絡并聯(lián)連接，所述開關對信元輸入進行轉(zhuǎn)換輸出，信元分割器，它連接到所述路由開關的輸入端口，所述分割器把信元路由輸出分割成所述路由網(wǎng)絡數(shù)，并且，把它們傳輸?shù)剿雎酚砷_關網(wǎng)絡，以及信元合并器，它連接到所述路由開關網(wǎng)絡的輸出端口，所述合并器把從所述路由開關網(wǎng)絡的輸出端口分割和輸出的信元合并和輸出。
3.用來實施異步傳輸方式交換網(wǎng)絡的裝置，其特征在于所述裝置包括用來存儲輸入信元的輸入緩沖器，輸入開關網(wǎng)絡，它由預定尺寸的逆榕樹單元開關構(gòu)成，并且具有輸入端口和輸出端口，所述輸出端口連接在所述各輸入緩沖器之間，所述輸入開關網(wǎng)絡執(zhí)行取和加功能，其中，把輸入的信元的數(shù)目直接地從輸入端口加到輸出端口，并且，根據(jù)所加的信元的數(shù)目而把輸入緩沖器的地址直接地從輸出端口傳輸?shù)捷斎攵丝?，所述輸入開關網(wǎng)絡根據(jù)由取和加功能計算的結(jié)果而傳輸輸入信元并且把它們存入所述輸入緩沖器中，拷貝開關網(wǎng)絡，它由預定尺寸的逆榕樹單元開關構(gòu)成，并且具有連接到所述輸入緩沖器的輸入端口，所述拷貝開關網(wǎng)絡執(zhí)行取和加功能，其中，把拷貝的信元的數(shù)目直接地從輸入端口加到輸出端口，并且，把與所拷貝的信元數(shù)目相對應的拷貝索引直接地從輸出端口傳輸?shù)捷斎攵丝?，所述拷貝開關網(wǎng)絡根據(jù)由取和加功能計算的結(jié)果而拷貝和傳輸從所述輸入緩沖器輸出的信元，反饋開關網(wǎng)絡，它由預尺寸的單元開關構(gòu)成，并且具有連接到所述拷貝開關網(wǎng)絡的輸入端口，所述反饋開關接收反饋的信元并且保持它們、直到下一個信元周期，路由選擇表，用來存儲用于翻譯和替換信元路由數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)，路由/反饋控制器，用來接收從所述拷貝開關網(wǎng)絡輸出的信元以及從所述反饋開關網(wǎng)絡反饋的信元，并且參考所述路由選擇表而對輸入的信元和反饋的信元進行路由控制，以及反饋在輸出端口沖突的信元，路由開關網(wǎng)絡，其中，多個由預定尺寸的縱橫制單元開關構(gòu)成的開關網(wǎng)絡并聯(lián)連接，所述開關對信元輸入進行轉(zhuǎn)換輸出，信元分割器，它連接到所述路由開關的輸入端口，所述分割器把信元路由輸出分割成所述路由網(wǎng)絡數(shù)，并且，把它們傳輸?shù)剿雎酚砷_關網(wǎng)絡，以及信元合并器，它連接到所述路由開關網(wǎng)絡的輸出端口，所述合并器把從所述路由開關網(wǎng)絡的輸出端口分割和輸出的信元合并和輸出。
4.用于異步傳輸方式交換系統(tǒng)的信元交換方法，其特征在于所述方法包括以下步驟根據(jù)輸入的信元的輸入次序而順序地轉(zhuǎn)換和存儲輸入的信元，使得所有輸入端口共用輸入緩沖器，分析存儲在所述輸入緩沖器中的信元的標題，以便確定是否對它們進行拷貝，轉(zhuǎn)換待拷貝的信元，并且按照預定的數(shù)目對它們進行拷貝，參考路由選擇表，確定反饋信元和輸入信元的路由，并且反饋在輸出端口沖突的信元，在下一個信元周期中轉(zhuǎn)換和存儲所述反饋的信元，以及轉(zhuǎn)換被進行路由控制的信元、從而避免內(nèi)部阻塞和輸出端口競爭。
5.異步傳輸方式交換系統(tǒng)的內(nèi)部信元標題結(jié)構(gòu)，其特征在于所述結(jié)構(gòu)包括用來存儲表示信元是激活的還是非激活的比特的區(qū)域，用來存儲表示單通道(singlecast)、多通道(multicast)和廣播服務的比特的區(qū)域，用來存儲表示需要拷貝的信元的最少數(shù)目和最大數(shù)目的信元拷貝信息的區(qū)域，用來存儲表示待拷貝信元的數(shù)目的信息的區(qū)域，用來在路由控制之后存儲用于識別開關網(wǎng)絡的存入所述信元的輸入端口并且提供路由標記的信息的區(qū)域，用來存儲假通道識別信息的區(qū)域，用來存儲假信道識別信息的區(qū)域，用來存儲有效負載類型識別信息的區(qū)域，用來存儲信元損失優(yōu)先權(quán)信息的區(qū)域，以及用來存儲標題誤差控制信息的區(qū)域。
全文摘要
異步傳輸方式交換網(wǎng)絡的交換網(wǎng)絡和方法包括輸入緩沖器；執(zhí)行取和加功能的輸入開關網(wǎng)絡；執(zhí)行取和加功能的拷貝開關網(wǎng)絡；接收反饋的信元并保持它們直至下一個信元周期；存儲用于翻譯和替換信元路由數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)的路由選擇表；參考路由表對輸入信元和反饋信元進行路由控制的路由/反饋控制器；轉(zhuǎn)換-輸出信元輸入信號的路由開關網(wǎng)絡；把信元路由輸出信號分割成路由網(wǎng)絡數(shù)并把它們傳輸?shù)铰酚砷_關網(wǎng)絡；合并和輸出路由開關網(wǎng)絡輸出端口的信元的信元合并器。
文檔編號H04L12/56GK1156367SQ9611798
公開日1997年8月6日 申請日期1996年12月24日 優(yōu)先權(quán)日1995年12月26日
發(fā)明者宋德永 申請人:三星電子株式會社