СТРУКТУРА МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНОГО СИНХРОННОГО ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЯ Российский патент 1999 года по МПК H04L12/56 

Качество телекоммуникационного переключателя зависит не только от теоретических основ коммутации звуковых сигналов. Необходимо, чтобы он отвечал функциональным требованиям и разрабатывался с учетом особенностей звуковых сигналов.

Существует множество теоретических методов коммутации, различные способы функционального разделения таких методов и еще больше способов их осуществления.

Известна структура телекоммуникационного переключателя, содержащая ряд переключателей различной грануляции, в которой может быть осуществлено множество внешних соединений различной грануляции.

Согласно настоящему изобретению предложена структура телекоммуникационного переключателя, содержащая по меньшей мере два переключателя с разной грануляцией (степенью детализации), которые связаны вместе посредством оконечного устройства (нагрузки), в котором к каналам более высокой грануляции от первого переключателя подключена нагрузка и они разуплотнены в каналы более низкой грануляции для второго переключателя дополнительно к каналам более низкой грануляции от второго переключателя, которые уплотнены вместе для формирования каналов более высокой грануляции для первого переключателя.

В более предпочтительном варианте выполнения схемы (каналы), управляемые первым переключателем, являются виртуальными контейнерами (VC), схемы (каналы), управляемые вторым переключателем, являются каналами с пропускной способностью 64 кбит/с, а устройство нагрузки представляет собой терминал с множеством первичных скоростей передачи (MPRT) и осуществляет распаковку виртуальных контейнеров, полученных от переключателя виртуальных контейнеров (VC-переключателя), выделяет сигнал выравнивания кадра и настраивает каналы, охватываемые виртуальными контейнерами в соответствии с синхронизацией упомянутого переключателя с 64 кбит/с перед передачей этих каналов к переключателю с 64 кбит/с, а также приемом каналов с 64 кбит/с от переключателя с 64 кбит/с и добавляет кадровую информацию первичной скорости передачи и информацию наложения и выравнивания для виртуальных контейнеров (VC) до их передачи на VC-переключателю.

В другом варианте выполнения каналы, управляемые первым переключателем, представляют собой виртуальные контейнеры (VC), каналы, управляемые вторым переключателем, содержат комбинации элементов данных ATM-типа (т.е. с асинхронным типом передачи), устройство нагрузки представляет собой блок трансляции заголовка (НТU), который осуществляет распаковку виртуальных контейнеров, полученных от VC-переключателя и выделяет ATM-комбинации элементов данных до передачи их на ATM-переключатель и приема упомянутых комбинаций от ATM-переключателя, а также добавляет информацию положения и выравнивания виртуальных контейнеров до их передачи на VC-переключатель.

Настоящее изобретение поясняется примерами осуществления со ссылками на чертежи, в которых представлено следующее:
фиг. 1 - пример с переключателем с 64 кбит/с и VC-переключателем;
фиг. 2 - пример с отдельным ATM-переключателем, с переключателем с 64 кбит/с и VC-переключателем;
фиг. 3 - пример с отдельными ATM-переключателем, с переключателем с 64 кбит/с и VC-переключателем с множественным мультиплексором/демультиплексором для ATM и VC12;
фиг. 4 - пример с отдельными ATM-переключателем, с переключателем с 64 кбит/с и VC-переключателем с множественным мультиплексором/демультиплексором для АТM и VC4.

Память реконфигурируемого переключателя, применимая для временных переключателей и пространственных переключателей, позволяет осуществлять две различные функции временной коммутации, эффективно реализуемые одним типом переключающего блока.

Такое реконфигурируемое коммутационное устройство может работать, например, в режимы одного или пяти битов, при этом грануляция (степень детализации) коммутации изменяется.

В качестве примера можно привести переключатель синхронного типа передачи (STM), имеющий средство для множества STM-1 интерфейсов, который может быть конфигурирован для коммутации каналов с 32 кбит/с, 64 кбмт/с или виртуальных контейнеров.

Такие реконфигурируемые переключатели описаны в Заявке на патент Великобритании N 22646112A.

Кроме того, в заявке на патент Великобритании N A2277852 описан мультиплексор/демультиплексор, который используется в формате мультиплексирования, содержащем множество временных интервалов (слотов) с постоянной скоростью передачи битов (CBR-интервалов), в котором временной интервал, не используемый для CBR-трафика, используется для трафика сообщений для создания составного потока данных, состоящего из CBR-интервалов и сообщений. Например, мультиплексор/демультиплексор может осуществлять CBR-обслуживание с использованием регулярной временной базы по 125 мкс статистический трафик, основанный на передаче ATM-данных. Заявка на патент N A2277852 приведена здесь в качестве ссылки.

Переключатель должен осуществлять перенос данных входных каналов к выходным каналам. Многофункциональный переключатель должен иметь возможность работы с различными типами каналов. Это может быть обеспечено за счет создания параллельных переключающих структур в составе такого переключателя, которые управляют разными типами каналов.

Другой способ заключается в преобразовании канала типа B в один или более каналов типа A, в этом случае требуется только переключатель типа A. Другой канал типа C также может быть преобразован таким образом, чтобы его можно было переключать переключателем типа A.

Очевидно, что первый способ неэффективен, а второй способ эффективен, только если упомянутые преобразования достаточно просты.

Из-за большого различия между каналами с асинхронным типом передачи (ATM-каналы), характеризуемыми нерегулярными скоростями передачи комбинаций элементов данных, и каналами с постоянной скоростью передачи информации (CBR-каналы) с одним или более битами на кадр, идея передачи данных ATM-каналов с помощью синхронной переключающей структуры была отклонена. В любом случае, из-за отсутствия удовлетворительного способа взаимодействия ATM-каналов и CBR-каналов, будет достигнуто весьма незначительное преимущество даже при попытке использовать ту же самую структуру, в частности, потому, что совместное использование ATM и CBR-каналов на одном и том же интерфейсе STM-1 не определено.

Существует два простых критерия пропускной способности переключателя:
- пропускная способность интерфейса по ширине полосы равна сумме значений ширины полосы всех интерфейсов;
- пропускная способность канала равна общему числу каналов, которые может коммутировать данная переключающая структура.

Для пропускной способности по ширине полосы отдельного интерфейса, при уменьшении грануляции переключателя пропускная способность канала увеличивается. При увеличении пропускной способности канала требования к памяти для переключающих элементов повышаются с одновременным усложнением механизмов управления.

В диапазоне пропускных способностей интерфейса по ширине полосы и в диапазоне грануляций переключения требования к памяти элементов коммутации и сложность управления могут меняться весьма значительно. Очевидно, если бы грануляцию переключения можно было увеличить при увеличении пропускной способности интерфейса по ширине полосы, то пропускная способность канала осталась бы постоянной, как и сложность управления.

Примерами общих грануляций являются 64 кбит/с и "колонны". "Колонны" представляют собой 9-кратное значение скорости 64 кбит/с. Канал SDH использует скорости, кратные "колоннам" для переноса виртуальных контейнеров. Поток со скоростью 2048 кбит/с переносится в 4-колонном виртуальном контейнере (VC12).

В заявке на патент Великобритании N 2264612A описывается семейство переключателей, которое обеспечивает реализацию небольшого ряда функций переключения.

Они предусматривают 3-каскадный и однокаскадный VC-переключатели, а также 3-каскадный и однокаскадный переключатели с 64 кбит/с.

Хотя можно использовать переключатели высокой грануляции для переноса VC-трафика, и для некоторых случаев это может быть приемлемо, линейная нагрузка STM-1 (SLT) является более сложней, если она не только должна выравнивать VC-контейнеры в соответствии с синхронизацией переключателя, но и обеспечивать нагрузку для данных, передаваемых со скоростью 2048 кбит/с, и осуществлять функции выравнивания.

Если большинство виртуальных контейнеров VC должны коммутироваться как полные VC, не разделенные до 64 кбит/с, имеет смысл подключать STM-1 на интерфейсные платы, которые не выполняют роль нагрузки для данных, передаваемых со скоростью 2048 кбит/с.

Перед коммутацией на 64 кбит/с VC1 должен быть сначала коммутирован на терминал первичной скорости (PRT), который распаковывает VC1 и обнаруживает сигнал выравнивания кадра, контролирует состояние линии и настраивает каналы с 64 кбит/с в соответствии с синхронизацией переключения. На плате терминала с множеством первичных скоростей передачи (MPTR) может иметься ряд компонентов.

На фиг. 1 показана структура переключателя с линейными терминалами STM-1 (SLT) и с терминалами с множеством первичных скоростей (MPRT). Эта структура осуществляет коммутацию виртуальных контейнеров и коммутацию данных передаваемых со скоростью 64 кбит/с.

На фиг. 2 показаны две структуры, которые осуществляют ту же самую общую функцию.

Для простоты на чертежах не показано управление блоками, абонентские каналы, каналы сигнализации, линейные каналы со скоростью 2048 кбит/с и т.п.

Принцип множественного переключателя, упоминавшегося в более ранних заявках, получил развитие в предложенной последовательной (а не параллельной) форме гибридной коммутации.

Оказывается, что архитектуры последовательной коммутации более эффективны, чем архитектуры параллельной коммутации.

Согласно фиг. 1 один переключатель представляет собой большой SDH перекрестный соединитель, а другой - переключатель обслуживания с низкой грануляцией, определяемой скоростью 64 кбит/с.

В канале SDH трафик проходит только через переключатель грануляции VC12, так что требует управления посредством терминала SLT.

Трафик с 64 кбит/с должен быть передан через терминал и VC12-переключатель на терминал MPRT, так что уплотненные данные могут быть выравнены перед их коммутацией с помощью переключателя с 64 кбит/с.

На фиг. 2 изображен ATM-переключатель в дополнение к переключателю, изображенному на фиг. 1.

Часть ATM VC4-трафика коммутируется как VC4 посредством VC12-пераключателя на блок HTU, для VC4. Другой блок HTU предназначен для передачи M (например 63) х VC12 для асинхронного типа передачи с низкой скоростью.

Часть VC12-трафика, принятого интерфейсом STM-1, не предназначены для коммутации с непосредственной трансляцией или для коммутации переключателем с 64 кбит/с; данная часть трафика ATM-формата предназначена для ATM-коммутации.

Поэтому ATM-трафик должен быть передан через терминал SLT и VC12-переключатель на блок HTU и другие средства, которые необходимы для ATM-коммутации.

На фиг. 3 помимо ATM-переключателя представлены также мультиплексоры/демультиплексоры, как описано в заявке на патент Великобритании N 9309449,8. Любые дальнейшие ссылки на мультиплексор или демультиплексор относятся к подобному устройству.

В этом случае данные, передаваемые со скоростью 2 Мбит/с, переносимые как VC12, в котором содержится трафик к 64 кбит/с и ATM-трафик, использующий формат мультиплексора, будут обрабатываться следующим образом.

Поступают на STM-1, выравниваются посредством SLT, переключаются в режиме VC12 на демультиплексор и разделяются на:
- VC12 с 64 кбит/с (VC12 переключаются в режиме на терминал MPRT и разделяются на каналы с 64 кбит/с, переключаются переключателем с 64 кбит/с на терминал MPRT и формируются в VC2 с 64 кбит/с, переключаются как VC12);
- VC12 ATM-типа (переключаются как VC12 на блок HTU для VC12 и разделяются на комбинации элементов данных, коммутируемые на блок HTU для VC12 и формируются в VC12 ATM-типа, переключаются как VC12),
на мультиплексор переключаются как VC12 на SLT и передаются посредством STM-1.

На фиг. 4 показаны только блоки HTU для VC4. Поток ATM-данных с мультиплексора соответствует VC-4, а не Nx VC12, а остальные интерфейсы к мультиплексору такие же.

В этом случае данные со скоростью 2 Мбит/с, переносимые как VC12, который содержит 64 кбит/с и ATM-трафик, использующий формат мультиплексора, будут обрабатываться следующим образом.

Поступают на STM-1 выравниваются посредством SLT, переключаются как VC12 на демультиплексор и разделяются на:
- VC12 с 64 кбит/с (переключаются как VC12 на терминал MPRT и разделяются на каналы с 64 кбит/с, переключаются переключателем с 64 кбит/с на терминал MPRT и формируются в VC12 с 64 кбит/с, переключаются как VC12);
- VC4 ATM-типа (переключаются как VC4 на блок HTU для VC4 и разделяются на комбинации элементов данных, коммутируемые на блок HTU для VC4 и формируются в VC4 ATM-типа, переключаются как VC4),
на мультиплексор переключаются как VC12 на SLT и передаются посредством STM-1.

Если ATM-переключатель не имеет средств приема каналов ATM с низкой скоростью передачи, то может потребоваться мультиплексор, осуществляющий преобразование N-кратной низкой скорости в высокую скорость.

Может показаться, что описанные способы имеют довольно большое число проходов через переключатели. Представляется, что легче изобразить блок и назвать его гибридным переключателем. К сожалению, до тех пор, пока содержание переключателя не определено, сложность конструкции ввиду наличия средств параллельного переключения и наложения всех коммутационных интерфейсов, обеспечивающих управление на всех уровнях SDH-выравнивания, снятия выравнивания, терминала для 2048 кбит/с, трансляции ATM-заголовка и распределение ресурсов может привести к выводу, что более удобен, но это может оказаться предположением, дающим искаженное представление и вводящим в заблуждение.

Последовательная архитектура означает, что только SDH-интерфейсы не защищены и не могут быть заменены коммутирующим действием. Блоки HTU, мультиплексор и MPRT могут быть заменены на один для N резервных конфигураций. Это обеспечивает упрощение обслуживания, маршрутизации и управления ресурсами.

Имея ввиду особый случай для универсальных ATM-сетей, использование переключателей с малым ATM (или любого другого переключателя данных) и подобного мультиплексирования может обеспечить более практичное решение.

Очевидно, что когда имеется только одна переключающая структура, она может работать с грануляцией, определяемой скоростью 64 кбит/с. Когда имеются две структуры, одна может быть только структурой VC-типа, которую можно наращивать до большего размера, по сравнению с переключателем с 64 кбит/с.

Некоторые из примеров приведены ниже;
Комбинированный SDH мультиплексор с добавлением и сбросом и концентратор с однокаскадным VC-персключателем и однокаскадным переключателем с 64 кбит/с.

Малый перекрестный соединитель и малый коммутатор канала ATC с трехкаскадным VC-переключателем с 64 кбит/с, обрабатывающие каналы с 64 кбит/с и VAS.

Основной перекрестный соединитель и главный коммутатор каналов ATC.

Трехкаскадный VC-переключатель и трехкаскадный переключатель с 64 кбит/с.

Эти примеры дают представление о гибкости, обеспечиваемой данной переключающей архитектурой и использовании терминалов с множеством первичных скоростей передачи данных для осуществления связи между переключателями или для обеспечения обратной связи с тем же самым переключателем.

Гибкость структуры телекоммуникационного переключателя может быть улучшена за счет выполнения его многофункциональным. Если структура переключателя имеет два или более переключателей с различной грануляцией, то они могут быть связаны при помощи устройства нагрузки, в котором к каналам более высокой грануляции от первого переключателя подключена нагрузка и они разуплотнены в каналы более низкой грануляции для второго переключателя в дополнение к каналам более низкой грануляции для второго переключателя, которые уплотнены вместе для формирования каналов более высокой грануляции для первого переключателя, что и является достигаемым техническим результатом. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Структура телекоммуникационного переключателя, содержащая по меньшей мере два переключателя различной грануляции, которые связаны вместе посредством устройства нагрузки, в которой каналы более высокой грануляции от первого переключателя нагружены и разуплотнены в каналы более низкой грануляции для второго переключателя в дополнение к каналам более низкой грануляции от второго переключателя, которые уплотнены вместе для формирования каналов более высокой грануляции для первого переключателя, отличающаяся тем, что только один из переключателей имеет внешние соединения, причем указанные соединения не подключены к другому переключателю упомянутой структуры переключателя. 2. Структура переключателя по п.1, отличающаяся тем, что каналы, управляемые первым переключателем, представляют собой виртуальные контейнеры (ВК), каналы, управляемые вторым переключателем, представляют собой каналы со скоростью 64 кбит/с, а устройство нагрузки представляет собой терминал с множеством первичных скоростей, который обеспечивает распаковку виртуальных контейнеров, полученных от переключателя ВК, для выделения из них сигнала выравнивания кадров и выравнивание каналов, образованных виртуальными контейнерами, в соответствии с синхронизацией переключателя для скорости 64 кбит/с перед подачей этих каналов к переключателю для скорости 64 кбит/с, а также прием каналов со скоростью 64 кбит/с от переключателя для скорости 64 кбит/с и добавление кадровой информации о первичной скорости, вспомогательной информации и информации выравнивания ВК перед передачей виртуальных контейнеров к переключателю ВК. 3. Структура переключателя по п.1, отличающаяся тем, что каналы, управляемые первым переключателем, являются виртуальными контейнерами, каналы, управляемые вторым переключателем, содержат комбинации элементов данных с асинхронным типом передачи (АТМ данных), а устройство нагрузки представляет собой блок трансляции заголовка, который обеспечивает распаковку виртуальных контейнеров, полученных от переключателя ВК, выделение комбинаций элементов АТМ данных перед их передачей к переключателю АТМ данных, а также прием от переключателя АТМ данных данных, и добавления вспомогательной информации и информации выравнивания ВК перед передачей виртуальных контейнеров на переключатель ВК.