CN88100334A - 数字电路交换与分组交换网及其交换设施 - Google Patents

Abstract

在现已公开的数字交换网中，可以从任一引入线至任一引出线预置通道，以供电路交换连接或在需要时供分组交换消息(分组)用，在任一时刻，为分组交换消息所预置的通道都形成一个网，其节点位于该交换网的交换设施内。该交换设施包括在为该分组所预置的通道上为交换各数据分组所需的功能单元。从而可以按需要将一个单一的交换网动态地划分为电路交换网和分组交换网。

Description

本发明涉及数字交换网。

交换网和交换设施是众所周知的。目前，数字设备在信息传输上的应用正在与日俱增，数据传输的重要性越来越明显，因而，在将来，通信网需要很好地适应各种类型信息的交换。然而，被综合的业务在各个方面都有所不同，例如，其中之一可辨别出在较短时段内存在颇稳定信息流的业务和在长时段内短暂且不时出现信息流的业务。有两种交换方法适用于上述设备。一种交换方法称为“电路交换”，用该方法，在一次呼叫持续时间内不管是否传输信息，在两相关终端之间都有直接传输通道可供使用。另一种交换方法称为“分组交换”，用该方法，将多个消息分组，并借助含有报头的收信地信息，逐个链路地通过数据网传送。在所需方向上的通道变得空闲之前，要存贮这些分组的消息，因为此时没有可供使用的传输通道。有一种特殊情况就是“存贮转发”交换（store-and-forward    switching），这时未被分组的消息逐个链路地通过数据网，从一个交换中心地传到另一个交换中心，例如电子邮件系统就属于这种情况。其定义可参见“ntz”第8/82期第549页上刊登的“NTG-Empfehlung    0902”，1982，第4.2.1和4.2.2项。所以交换设备一定要适合相应的交换方法。

即执行电路交换又执行分组交换的一种方法在A.Chalet和R.Drignath所写的文章“Datenmodul-Architektur    mit    Paketver-arbeitungsfunktionen”，Elektrisches    Nachrichtenwesen，Vol.59，No.1/2，1985中已予叙述。在该系统中分组交换是这样实现的，首先将各分组存贮在位于交换中心输入部分的分组存贮器中，然后象在电路交换系统中那样建立一条通过交换网的通道，在这条通道上传输该分组，最后拆除这条通道。在呼叫建立阶段，为了加快建立各分组的通道，要确定出建立呼叫所需的参数，尤其是收信地地址，并存贮这些参数以便分组一到就立即可以处理。

John    J.    Kulzer和Warren    A.Montgomery在1984年5月7～11日，在佛罗伦萨（Florence）ISS′84上，在题为“Statistical    Switching    Architectures    for    Future    Services”（Session    43    A    Paper    1）的论文中发表了一种完全不同的建议。在同一次会议上，A.    Thomas等人在题为“Asymchronous    Time-Division    Techniques：an    Experimental    Packet    Network    Integrating    Videocommwnication”（Session    32    C    Paper    2）中提出了相同的建议。根据这些建议，把从偶然发生的单个指令到数字化视频信号的所有信息分成多个分组并采用分组交换法传输。按照Knlzer论文的图6和有关叙述，各个分组逐级的通过交换机传送，如果需要在某一级的交换机中可暂时存贮分组。

上述两种解决方案各有其优缺点。如果信号必须以交传输速度交换（所谓的宽带交换），则某些优点或缺点尤为明显。

本发明提供一种交换网，并由此提出集众多优点消除一切缺点的进一步解决方案。根据本发明，数字交换网被设计成：如果需要，可建立从任一引入线至任一引出线的通道或是供电路交换连接用，也可预置得供分组消息（即分组）用。在任一给定时刻，预置成交换分组消息的通道都构成一个网，其节点位于该交换网的交换设施内。该交换设施包含可按预置的通道交换各分组所需的功能单元。

这就可能将一个单一的交换网按需要动态地划分为电路交换网和分组交换网。

这种交换网不仅在结构上而且在使用的电路板、连接器、机架和引线的制造上基本都与纯电路交换网或纯分组交换网中的相同。与纯电路交换网或纯分组交换网相比，只在那些含有交叉点的模块中需要附加电路。在现代交换设备中，这些模块都被制成为大规模集成电路。由于本发明所需的附加电路导致稍增加电路的复杂性，但是端脚个数与排列都可不变。虽然这种交换设施只有控制（程序控制）或电源可能使设备费增加，然而，正是由于这个稍微增加的费用可按需要去建立分组交换或电路交换的连接。

现在结合附图说明本发明的实施例。

使用空分复用宽带交换网来说明本发明，在该交换网中，交换设施被称为宽带集成交换模块。先说明该交换模块（交换设施），再说明交换网。

然而，本发明即不受宽带应用（更确切是高数据速率应用）的限制，也不受空分复用交换的限制。这里所用的一些名词如输入、输出、信道、通道、连接等既可看作端脚或导体布线的连接，也可看作在TDM（时分复用）信号中时隙的连接。

附图示出了作为本发明交换设施实例的宽带交换模块40的方框图。

宽带交换模块40有16个信号输入端E₁……E₁₆和一个时钟输入端TE。这些输入端的后面是一个输入隔离放大器3。输入隔离放大器3的后面是一个输入同步器1，以同步这些来自信号输入端E₁……E₁₆的信号。来自时钟输入端TE的时钟T也加到该输入同步器1上，该时钟也调节输入隔离放大器3。于是，在输入同步器1的输出端上呈现了比特同步的数字信号。上述输出端被连到交换矩阵K的纵行上。该交换矩阵K的横行与输入同步器2的输入端相连，在输出同步器2中，信号再次与时钟T进行比特同步。这些信号和时钟T经过输出隔离放大器4传到信号输出端A₁……A₁₆和时钟输出端TA。交换矩阵K中纵线和横线相交的交叉点受译码控制逻辑6的控制（图中双线所示）。借助于译码控制逻辑6，通过控制总线BUS控制和监测该宽带交换模块40。

这个包括电路交换所需全部装置的宽带交换模块40增添了一些可以进行分组交换的装置。为此目的最重要的单元是分组处理单元P。本实施例假定用于分组交换所需的信号通道数最多为3/4的通道。分组处理单元P包括4个分单元P₁……P₄，每个分单元有一个信号输入端，该输入端借助于第一分组交换矩阵PK1连接到来自信号输入端E₁……E₁₆中任何一个的纵行上。如果分单元的个数等于信号输入端的个数，则第一分组交换矩阵PK1可用直接连接的方法来代替。

分组交换装置本来就已公知，因此分组处理单元P和分单元P₁……P₄的任务和基本设计原则也是公知的。该处理单元P的主要任务是为每个分组确定下一步的通道，并在该通道上传送该分组，即传送到一个具体的信号输出端A₁……A₁₆。首先必须识别分组，为此，需要确定一个新分组的开始。解决这个同步任务可采用各种各样的方法。原则上每个分组都包括两部分，第一部分通常在时间上也是最先的，它作为该分组的报头，它含有控制信息交换所需的全部数据，第二部分含有信息自身。第一部分（报头）必须至少含有要确定下面的通道所需的数据，另外，它还可用于同步或含有有关（例如发信人）的数据。不管该分组的报头从发信人到收信人的整个路径上是否保持不变并始终含有为这目的所需的所有数据，也不管该报头是否按预置的信息逐个链路地更新都与本发明无关。例如如果一个分组具有预定长度，则该交换网内的所有分组都是同样的，就有可能在该交换网的所有宽带交换模块上用一个外部信号标识一个分组的开始。如果在交换网的输入端给交换网的各级亦即该分组穿过每个宽带交换模块40提供含有2比特的报头的分组，分别用来选择四个可能的信号输出端中的一个，则处理单元P可以设计得很简单了，处理单元P能够确定供这个宽带交换模块用的两个地址比特出现的时刻。上述级寻址所需的地址比特不必继续通过以后的级。只考虑这两个地址比特，就足以将该分组传送到适当的信号输出端。在这种情况下，在交换矩阵K中就可完成连通的操作。处理单元P必须在地址译码器PA中由两个接收比特选取16个信号输出端A₁……A₁₆中的一个，并使译码控制逻辑6起动交换矩阵K中的适当的交叉点。

然而，事实上，处理单元P这样简单的设计只能满足相当简单的要求。如果同时到达两个不同信号输入端E₁……E₁₆的两个分组必须传输到同一信号输出端，则会在处理单元P中发生了丢失。在这种情况下，不能立即交换的分组，应暂时存贮起来，以后再继续传输。这就要求在分单元P₁……P₄中有适当的缓冲器。当然，分单元P₁……P₄的信号输出必须能输出到信号输出端A₁……A₁₆。为达此目的，提供了第二分组交换矩阵PK2。该第二分组交换矩阵PK2的交叉点由译码控制逻辑6控制。

分单元P₁……P₄中的缓冲器的大小取决于预期的流通量和所需服务的级别。所期望的流通量越大、所需服务的级别越高，则缓冲器就越大。但原则上缓冲器的容量不能大到一定使输入的分组无一丢失的程度。因此，在必要的情况下，必须保证例如在终端，依次给出被丢失的分组。译码控制逻辑6能够通过控制总线BUS向外部报告有紧急情况或已过载，以便为交换的分组请求下面的通道。为此至少某此链路而言，还可以利用电路交换建立的通道。

再者，例如，如果要从输入数据流的内容中首先确定了分组的开始，还有如果无论如何必须直接交换整个分组，则缓冲器也是必要的。如果分组交换象A.Thomas等人所写的前面提过的文章中所述的借助该文图9那样执行，则分单元P₁……P₄还必须包含用于同步的功能单元。在这种情况下，由于分组被拖延就使宽带交换模块40在一个时刻只能处理单一分组的报头，在处理单元P的译码控制逻辑6中所需的电路数量也可以保持在相当少的数量上。例如，如果分单元P₁……P₄在某一时刻只对地址译码器PA寻址，则上述数量是足够的。况且，在第二分组交换矩阵PK2中，译码控制逻辑6从来不需在一个时刻起动两个交叉点。即使在分组的报头只含有用于唯一的一个链路的地址信息但该地址在处理单元P内必须变化的情况下，只要它从不在一个时刻必须处理两个报头，则在必需的模块内所需的电路数量也是较少的。

在表示宽带交换模块即高速操作的模块的本实施例中，根据本发明，电路交换和分组交换相结合与纯电路交换不同，它要求交叉点迅速起动。至少是译码控制逻辑6这部分必须以几乎等于传输速度的速度操作。由于这个原因，将译码控制逻辑6分为慢速部分61和快速部分62。在第一分组交换矩阵PK1和交换矩阵K中的交叉点由慢速部分61起动，在第二交换矩阵PK2中的交叉点由快速部分62起动。分组处理单元P主要与快速部分62共同操作。

在本发明的数字交换网中，上述的宽带交换模块可以作为交换设备。通过某种集中的或分散的控制，供电路交换连接的通道可以按常规方式自由地建立，而且这种通道可经预置供交换分组消息。为达此目的，在建立这种通道的每个宽带交换模块中，第一分组交换矩阵PK1必须将处理单元P的分单元P₁……P₄中的一个连接到这条通道上。此外，地址译码器PA必须授予所需的数据，以便在预置的通道上传送按顺序交换的分组。

Claims (3)

1、一种数字交换网，它具有多条引入线、多条列出线和多个交换设施，通过它们可以建立各引入线至每个引出线的电路交换连接通路其特征在于一经要求，就能把为电路交换连接而建立的每条通道按预置的要求作为交换分组交换消息(分组)用的通道，该分组交换消息用的通道可在该交换设施(40)中集中或分开，该交换设施(40)包括在预置的通道上交换各分组所需的那些功能单元(P)。

2、一种交换设施，它具有多个输入信道、多个输出信道、一个由多个用以将各输出信道与各输入信道相连的交叉点组成的交换矩阵和一个用以控制交叉点元素的控制逻辑，其特征在于该交换设施包括一个分组处理单元（P），该分组处理单元（P）的一个输入端连接或可以连接到一条输入信道（E₁……E₁₆）上，该分组处理单元包括一个地址译码器（PA），该地址译码器（PA）从分组报头中所含的信息中得到地址，并以此确定上述分组离开该交换设施（40）的输出信道（A₁……A₁₅），该分组处理单元（P）使得控制逻辑（6）在所述的分组持续的时间内建立从有关的输入信道（E₁……E₁₆）到有关的输出信道（A₁……A₁₆）的连接。

3、如权利要求2中所述的交换设施，其特征在于该分组处理单元（P）有一个输出端，该输出端可经过交叉元素（PK2）连接到一条输出信道（A₁……A₁₆）上，使得在从有关的输入信道（E₁……E₁₆）到有关的输出信道（A₁……A₁₆）的分组经过分组管理单元（P），该分组处理单元（P）包括供同步，暂存或改变地址用的功能单元。

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