Изобретение относится к устройству коммутации режима асинхронной передачи (ATM), более конкретно, к устройству и способу коммутации в режиме ATM, предназначенным для обеспечения обслуживания речевых вызовов.
Режим ATM представляет собой особый режим пакетно-ориентированной передачи с использованием метода мультиплексирования с асинхронным временным уплотнением, в котором объединяется коммутация каналов с коммутацией пакетов, а информация различных блоков данных, таких как речевые сигналы, видеосигналы, данные, упорядочивается в виде блоков фиксированных размеров, называемых элементами данных. Режим ATM может использоваться сходным образом как в системе с коммутацией пакетов, так и в системе с коммутацией каналов в одном режиме передачи для эффективной реализации высокоскоростных широкополосных коммуникационных сетей. По этой причине режим ATM представляет собой эффективный вариант режима передачи для реализации широкополосной цифровой сети с комплексным обслуживанием (B-ISDN), поскольку он обеспечивает эффективное управление информационными каналами и снижение стоимости оборудования широкополосной коммуникационной сети, ввиду гибкости, обеспечиваемой при распределении частотного диапазона.
Технология режима ATM до сих пор применялась в широкополосных цифровых сетях с комплексным обслуживанием (B-ISDN) для обеспечения обслуживания в системах с использованием речевых сигналов, видеосигналов и данных. Каждому из этих применений свойственны различные требования обслуживания, связанные с потерей элементов данных и с задержкой элементов данных. Например, речевой трафик допускает потерю элементов данных в небольшой степени, но для него недопустима задержка элемента данных. Трафик видеосигналов в типовом случае допускает потерю элементов данных в незначительной степени, однако чувствителен к задержке элементов данных. Трафик сигналов данных в типовом случае допускает задержку элементов данных в весьма значительной степени, но не допускает потери элементов данных. Обслуживание речевого трафика для ATM сети продолжает оставаться весьма сложной проблемой, поскольку коммутатор режима ATM основывается на передаче речевых данных, отличной от передачи в используемых в настоящее время коммутаторах каналов. Поэтому на переходный период для коммутатора режима ATM должна быть предусмотрена дополнительная функция, обеспечивающая использование речевых данных. Проводились исследования, направленные на предоставление обслуживания с использованием речевых сигналов для абонентов, подсоединенных к коммутируемой телефонной сети общего пользования (КТСОП) через средство межсетевого обмена между телефонной сетью и сетью ATM. Однако задержка элементов данных и снижение эффективности использования частотного диапазона, связанные с преобразованием выходных речевых данных КТСОП в элемент данных сети ATM, по-прежнему представляют собой значительные проблемы.
Известны решения, предложенные для сети ATM, предусматривающие использование как коммутатора режима синхронной передачи (STM), который идеален для речевого обслуживания, так и коммутатора режима ATM, для одновременного обеспечения общей коммутации каналов и коммутации режима ATM. Ряд примеров таких сетей ATM описаны в патентах США N 5173901 на "Систему коммутации для передачи синхронного и асинхронного потоков элементов данных в одном канале передачи", N 5204857 на "Коммутационную систему режима ATM", N 5301189 на "Телекоммуникационную сеть, содержащую центры коммутации режима STM и центры коммутации режима ATM", N 5483527 на "Адаптер терминала для сопряжения сети ATM с сетью STM", N 5568475 на "Архитектуру сети ATM, использующую сеть внеполосного сигнала". В принципе такие сети ATM проектируются для одновременного обеспечения режима STM и ATM с общей платформой для аппаратных средств и программного обеспечения и предоставления возможности использования любого узла сети STM, узла сети ATM и составного узла STM/ATM. Однако такие решения имеют ряд недостатков. Например, коммутаторы режимов STM и ATM должны обеспечивать коммутацию в обоих указанных режимах независимо. Управление трафиком усложнено, и большая нагрузка трафика между коммутаторами режима STM и ATM может создать "узкое" место, ограничивающее пропускную способность системы. Элементы данных в общем случае задерживаются, а задержка в компоновке речевых данных с преобразованием в элемент данных оказывает отрицательное влияние на качество речевого сигнала. И, наконец, снижается эффективность использования частотного диапазона.
Другие решения, направленные на минимизацию недостатков типовых сетей ATM, описаны, например, в патентах США N 5144619 на "Общий коммутатор памяти для маршрутизации сигналов данных, содержащих элементы данных режима ATM и режима STM", N 5168492 на "Пакетный коммутатор режима ATM-STM с периодическим доступом", N 5359492 на "Диспетчерскую систему с высокой пропускной способностью для системы коммутации режима ATM для передачи сигналов режима STM-N", N 5380184 на "Механизм гибкого планирования для ATM коммутаторов", N 5577037 на "Способ обработки STM сигналов и ATM сигналов и систему коммутации для осуществления способа". Например, в патенте США N 5144619 предложено использовать единый ATM-коммутатор для обработки как ATM-трафика, так и STM-трафика. STM-сигнал сначала пакетируется, что может потребовать значительного времени, и затем обрабатывается аналогично ATM-сигналу. Блок коммутации обеспечивает коммутацию как STM-сигнала, который пакетирован, так и ATM-сигнала, в соответствии с информацией, которая записана в соответствующих заголовках. В патенте США N 5380184 раскрыт механизм гибкого планирования для коммутатора режима ATM, предназначенный для использования вместо отдельного коммутатора режима STM, для обработки ATM-трафика и STM-трафика. В патенте США N 5577037 предусматривается отдельное управление сигналами режима ATM и сигналами режима STM для минимизации задержки времени при пакетировании STM сигнала, чтобы обеспечить коммутацию в единой системе ATM. Хотя известные из предшествующего уровня техники решения для ATM-сетей, обеспечивающие обработку как ATM-трафика, так и STM-трафика с использованием единого коммутатора, имеют свои достоинства, очевидно, что по-прежнему существует потребность в дальнейших усовершенствованиях ATM-сетей для эффективного обеспечения общего обслуживания с использованием речевых сигналов КТСОП.
Задачей настоящего изобретения является создание устройства коммутации режима ATM, которое имеет возможность одновременно обрабатывать как ATM-трафик, так и STM-трафик и обеспечивать их полную маршрутизацию при использовании одного коммутатора.
Кроме того, задачей изобретения является создание устройства коммутации режима ATM, которое обеспечивает предотвращение задержки передачи элементов данных при компоновке речевых данных различных каналов для формирования элемента данных на каждом кадровом периоде.
А также задачей изобретения является создание устройства коммутации режима ATM, которое имеет возможность одновременно обрабатывать как ATM-трафик, так и STM-трафик, и исключает образование "узких мест" при межсетевом сопряжении для реализации функции межсетевого сопряжения между ATM-трафиком и STM-трафиком за счет распределения функции межсетевого сопряжения между соответствующими портами коммутатора.
Указанные результаты достигаются в устройстве коммутации режима ATM, обеспечивающем обслуживание речевых вызовов. Устройство коммутации режима ATM содержит входной модуль коммутации временных интервалов, соединенный с входным интерфейсом КТСОП для коммутации данных канала DSO, принятых по субмагистралям, в данные потока речевого сигнала, сгруппированные в соответствии с их местами назначения, путем сортировки принятых данных канала DSO в соответствии с выделенными временными интервалами соответственно номерам модулей коммутации временных интервалов адресата. Входной модуль компоновки и декомпоновки элементов данных (КДЭ) компонует группу речевых данных, указанных в заголовке для одного и того же адресата, в идентичный ATM элемент данных после приема от входного модуля коммутации временных интервалов. ATM-коммутатор соединен с входным модулем компоновки и декомпоновки элементов данных и с ATM-интерфейсом для автоматической маршрутизации ATM-элемента данных, принятого от входного модуля компоновки и декомпоновки ATM-элементов данных, обеспечивая коммутацию ATM-элемента данных и выдачу на выход коммутируемого ATM-элемента данных для соответствующего адресата. Модуль компоновки и декомпоновки элементов данных места назначения декомпонует ATM-элемент данных, принятый от ATM- коммутатора, в данные потока речевых сигналов. Модуль коммутатора временных интервалов адресата включен между модулем компоновки и декомпоновки элементов данных адресата и интерфейсом КТСОП адресата для обеспечения чередования выделенных временных интервалов декомпонованных данных потока речевых сигналов в соответствии с адресатами и выдачи данных потока речевых сигналов каждого из чередующихся временных интервалов на соответствующий интерфейс КТС адресата.
Настоящее изобретение более подробно описывается ниже со ссылками на чертежи, иллюстрирующие пример осуществления изобретения, на которых показано следующее:
Фиг. 1 - блок-схема системы узла мультимедийной обработки, предназначенной для обработки ATM-трафика и STM-графика;
Фиг 2 - блок-схема коммутационного устройства, основанного на структуре, представленной на фиг. 1;
Фиг. 3 - блок-схема коммутатора "время-элемент данных-время" для реализации речевого обслуживания посредством канала DSO;
Фиг. 4 - блок-схема ATM-коммутатора, обеспечивающего обслуживание речевых вызовов, осуществляемое в соответствии с принципами настоящего изобретения;
Фиг. 5 - схематичное представление модуля коммутации временных интервалов и узла компоновки и декомпоновки элементов данных по фиг. 4;
Фиг. 6 - схематичное представление модуля коммутации временных интервалов по фиг. 4 и фиг. 5;
Фиг. 7 - схематичное представление узла компоновки и декомпоновки элементов данных по фиг. 4 и фиг. 5;
Фиг. 8 - блок-схема контроллера маршрутизации по фиг. 5;
Фиг. 9 - иллюстрация процедуры коммутации речевых данных в ATM-коммутаторе, представленном на фиг. 4;
Фиг. 10 - иллюстрация типов обслуживания вызовов, осуществляемых между общим коммутатором каналов и ATM-коммутатором, согласно принципам настоящего изобретения.
На фиг. 1 представлена система узла мультимедийной обработки (УМО) (см. H.Ohnish et al. "All Band Switching Node Architecture for Flexible and Cost-Effective Evolution toward B-ISDN", Nippon Telephone & Telegraph (NTT), ISS 1995, В 1.2, Japan). Как показано на фиг. 1, система УМО 10 использует как STM-коммутатор 12, так и ATM-коммутатор 14 для одновременного обеспечения общей коммутации каналов и ATM-коммутации между устройствами связи, такими как компьютерная система 2 и телефон 4, а также видеосерверы 6, с использованием общей платформы 16 и распределительного модуля 18. Для системы B-ISDN на первых этапах ее развития необходим гибкий способ преобразования режима STM в режим ATM, поскольку большинство ее пользователей являются коммерческими абонентами, и было бы неэкономичным заменять ATM-коммутаторами уже установленные STM-коммутаторы, в которые уже были инвестированы огромные денежные средства. Система УМО спроектирована для обеспечения одновременной обработки как в режиме ATM, так и в режиме STM с использованием общих аппаратных средств и платформы программного обеспечения и пригодна для использования любого из таких узлов, как узел STM, узел ATM и составной узел STM/ATM.
На фиг. 2 представлена система УМО, содержащая модули ATM/STM обработки 20a, 20b, 20c, сопряженные посредством модуля компоновки/декомпоновки элементов данных. Как показано на фиг. 2, модули ATM/STM обработки 20a, 20b, 20c размещены между распределительным модулем 22, который соединен с множеством абонентских модулей 24a, 24b, 24c, 24d, и модулем интерфейса системы 26 и сетью 28a передачи STM-данных и сетью 28b передачи ATM-данных. Однако было обнаружено, что такая система УМО имеет следующие недостатки:
(1) Как STM-коммутатор, так и ATM-коммутатор должны реализовывать коммутацию режима STM и режима ATM независимо.
(2) STM-коммутатор и ATM-коммутатор требуют использования централизованного модуля компоновки и декомпоновки элементов данных, который осуществляет межсетевое сопряжение для всего трафика между коммутаторами STM и ATM. Поэтому управление трафиком весьма сложное, и высокая нагрузка трафика между коммутаторами STM и ATM может вызвать образование "узких мест" в межсетевом сопряжении.
(3) Две операции маршрутизации должны выполняться для коммутации элементов данных, т.е. одна от коммутатора STM/ATM в передатчике к модулю компоновки и декомпоновки элементов данных, а другая - от модуля компоновки и декомпоновки элементов данных к коммутатору ATM/STM адресата.
(4) Имеют место задержки элементов данных. Задержка в компоновке речевых данных при формировании элемента данных оказывает отрицательное влияние на качество речевого сигнала. В случае ATM-элемента данных, заполненного речевыми данными (т. е. данные уровня 0 цифрового сигнала (DSO) со скоростью 64 Кбит/с), передаваемыми каждые 125 мкс по соединению для вызова, прежде чем будет иметь место передача элемента данных, элемент данных задерживается примерно на 6 мс, более точно, на 5,875 мс. Кроме того, так как задержка при речевом режиме обслуживания приводит к образованию эхо-сигнала, то требуется применение компенсатора эхо-сигналов.
(5) Снижается эффективность использования полосы частот элементов данных. Если ATM-элемент данных заполняется только данными DSO канала, передаваемыми для предотвращения задержки элемента данных, то эффективность полосы частот элемента данных снижается.
Другой пример решения, обеспечивающего речевое обслуживание для ATM сетей в системе коммутации по принципу "время-элемент данных-время" (ВЭВ), описан в работе R.Spanke, J.Adrian, "ATM Composite Cell Switching for DSO Digital Switches", AT & T, ISS 1995, p. В3 и иллюстрируется на фиг. 3. Система коммутации, основанная на принципе ВЭВ, содержит коммутатор 30 ATM-элементов данных, множество модулей компоновки составных элементов данных 32a, 32b... 32n, подключенных к входным терминалам для приема цифрового сигнала уровня 0 (DSO) со скоростью 64 Кбит/с, и множество модулей компоновки составных элементов данных 34a, 34b, 34n, подключенных к выходным терминалам. Однако система коммутации, основанная на принципе ВЭВ, представленная на фиг. 3, просто иллюстрирует концепцию, не имеющую конкретной реализации, предназначенную для предоставления обслуживания общего характера с передачей речевых сигналов от КТСОП через ATM-коммутатор.
На фиг. 4 показано устройство коммутации режима ATM, выполненное в соответствии с принципами настоящего изобретения. Устройство коммутации режима ATM может быть подсоединено к КТСОП и связано с абонентами КТСОП, а также с сетью ATM. ATM-коммутатор, реализованный в устройстве коммутации, непосредственно обеспечивает речевое обслуживание, предоставляемое КТСОП. Таким образом, для ATM-коммутатора необходимо программное обеспечение для реализации таких функций, как обработка вызова для коммутации речевых сигналов. Ввиду присущего ему свойства обрабатывать одновременно различные, среды-носители информации в одном коммутаторе, устройство коммутации может быть с выгодой использовано на переходном этапе от систем КТСОП и N-ISDN (Узкополосная цифровая сеть с комплексным обслуживанием) к системам режима ATM, т.е. на этапе, когда расширяется использование новых широкополосных видов обслуживания в соответствии с потребностями абонентов КТСОП.
Устройство коммутации режима ATM, соответствующее возможному варианту осуществления изобретения, имеет новую структуру, которая обеспечивает возможность предоставления обслуживания речевых вызовов КТСОП через сеть ATM. В устройстве коммутации множество потоков речевых данных канала DSO принимаются посредством субмагистралей с частотой, 2,0248 Мбит/с, сгруппированные в каналы, снабженные заголовками для одной и той же группы адресатов, скомпонованные в элементы данных, и передаются к модулю адресата, тем самым препятствуя задержке и снижению эффективности передачи при передаче речевых данных в форме ATM-элементов данных. Передаваемые элементы данных коммутируются на основе временных интервалов в группе адресатов и передаются в каналы, соответствующие конкретным адресатам.
Как показано на фиг. 4, устройство коммутации режима ATM содержит ATM-коммутатор 50 в качестве основного компонента. Устройство ввода данных в устройстве коммутации режима ATM содержит входной модуль 10 абонентов КТСОП, входной модуль 20 магистрали КТСОП, модуль интерфейса 30 абонентов ATM (МИАА 30) и модуль интерфейса 40 магистрали ATM (МИМА). Устройство вывода содержит выходной модуль 60 абонентов КТСОП, выходной модуль 70 магистрали КТСОП, модуль интерфейса 80 абонентов ATM (МИАА 80) и модуль интерфейса 90 магистрали ATM (МИМА 90). Пары входного модуля 10 абонентов и выходного модуля 60 абонентов КТСОП, входного модуля 20 и выходного модуля 70 магистрали КТСОП, модулей интерфейса 30 и 80 абонентов ATM-сети и модулей 40 и 90 интерфейса магистрали ATM-сети имеют соответственно одинаковую структуру. Кроме того, каждая указанная пара может быть интегрирована на одной плате. Входные модули 10 и 20 соответственно абонентов КТСОП и магистрали КТСОП, а также выходные модули 60 и 70 соответственно абонентов КТСОП и магистрали КТСОП имеют соответствующие идентичные модули коммутации временных интервалов и модули компоновки и декомпоновки элементов данных, определенные ниже как соответствующие входные модули и модули адресата.
Входные модули 10 и 20 соответственно абонентов КТСОП и магистрали КТСОП содержат входной модуль интерфейса 11, соединенный с абонентскими линиями КТСОП, для сопряжения сигналов, выдаваемых от абонентов КТСОП, с входным модулем 10 абонентов КТСОП, и входной модуль интерфейса 21, соединенный с магистральными линиями КТСОП для обеспечения сопряжения сигналов, вводимых из магистральных линий КТСОП, с входным модулем 20 магистрали КТСОП.
Входные модули коммутации 15, 25 временных интервалов коммутируют речевые каналы, выходящие из входного модуля интерфейса 11 и входного модуля интерфейса 21 соответственно, в то время как модули коммутации 65, 75 временных интервалов адресата принимают речевые каналы и выдают на выход коммутированные речевые каналы в модуль интерфейса 61 адресата и в модуль интерфейса 71 адресата соответственно. Входные модули коммутации 15, 25 временных интервалов и модули коммутации 65 и 75 временных интервалов адресата включают в себя соответствующие коммутаторы 12, 22, 62 и 72 временных интервалов и блоки памяти управления 13, 23, 63 и 73 и осуществляют коммутацию временных интервалов, как в общем коммутаторе каналов. Каждый из коммутаторов 12, 22, 62 и 72 временных интервалов снабжен памятью речевого сигнала для хранения введенных данных речевого канала, а каждый из блоков памяти управления 13, 23, 63 и 73 хранит адрес управления, выданный от контроллера 100 коммутации временных интервалов, и генерирует адрес коммутации канала для соответствующего коммутатора временных интервалов. Таким образом, указанные модули коммутации 15, 25, 65 и 75 временных интервалов последовательно хранят введенные данные каналов в блоках памяти речевого сигнала коммутаторов 12, 22, 62 и 72 временных интервалов (последовательная запись), и коммутируют данные речевых каналов, запомненные в блоках памяти речевого сигнала, в соответствии с адресами управления, хранящимися в блоках памяти управления 13, 23, 63 и 73 (случайное считывание).
Входные модули компоновки и декомпоновки элементов данных 14 и 24 во входных модулях 10 и 20 абонентов КТСОП и магистрали КТСОП компонуют данные речевого канала, принимаемые соответственно от входных модулей коммутации 15 и 25 временных интервалов, в формате ATM и выдают ATM- элементы данных на ATM-коммутатор 50. Это означает, что входные модули компоновки и декомпоновки элементов данных 14 и 24 компонуют 32-канальные потоки речевых каналов, выданные соответственно с выхода входных модулей коммутации 15 и 25 временных интервалов, в ATM-элементы данных путем добавления заголовков к потокам речевых каналов, присоединяют метки маршрутизации к ATM-элементам данных и представляют корректные длины) данных ATM-элементов данных. Модули компоновки и декомпоновки элементов данных 64 и 74 адресата в выходных модулях 60 и 70 абонентов КТСОП и магистральной линии КТСОП принимают коммутированные ATM-элементы данных от ATM-коммутатора 50, декомпонуют ATM-элементы данных в данные речевого канала путем выполнения обратной операции по отношению к операции, выполняемой входными модулями компоновки и декомпоновки элементов данных 14 и 24, и затем выдают на выход данные речевого канала на модули 65 и 75 коммутации временных интервалов адресата.
Модуль интерфейса абонента КТСОП (МИАК) 30 соединен с пользовательским сетевым интерфейсом для сопряжения с ATM-элементами данных, выдаваемых от абонентом ATM-сети. Модуль интерфейса магистрали ATM (МИМА) 40 соединен с сетевым интерфейсом узла для сопряжения ATM-элементов данных, выдаваемых из магистральных линий сети ATM. ATM-элементы данных, выдаваемые из МИАК 30 и МИМА 40, подаются на ATM-коммутатор 50 без пропускания через узлы компоновки и декомпоновки элементов данных.
Общий ATM-коммутатор используется в качестве ATM-коммутатора 50. ATM-коммутатор 50 содержит входные порты, соединенные с входными модулями компоновки и декомпоновки 14 и 24 элементов данных входных модулей 10 и 20 абонентов КТСОП и магистрали КТСОП, с МИАК 30 и МИМА 40, коммутирует введенные ATM-элементы данных и выдает коммутированные ATM-элементы данных на выходной модуль 60 абонентов КТСОП, выходной модуль 70 магистрали КТСОП, МИАА 80 и МИМА 90.
Пары модулей компоновки и декомпоновки 64 и 74 элементов данных адресата, соединенные с ATM-коммутатором 50 и МИАА 80 и МИМА 90 на выходе, идентичны по структуре соответствующим им компонентам, т.е. парам входных модулей компоновки и декомпоновки 14 и 24 и МИАА 30 и МИМА 40 на входе. Кроме того, первые работают реверсивно по отношению к вторым. Пары модулей 65 и 75 коммутации временных интервалов адресата и пары модулей 61, 71 интерфейса адресата идентичны по структуре соответствующим им компонентам, т.е. парам входных модулей 15 и 25 коммутации временных интервалов и парам входных модулей 11, 21 интерфейса. Кроме того, первые работают реверсивно по отношению к вторым.
Контроллер 110 управляет указанными модулями 15, 25, 65, 75 коммутации временных интервалов и модулями компоновки и декомпоновки 14, 24, 64 и 74 элементов данных для компоновки данных потока речевых каналов в ATM-элементы данных и наоборот. Контроллер вызовов 120 управляет вводом и выводом ATM-элементов данных путем управления МИАА 30 и 80 и МИМА 40 и 90.
Как показано на фиг. 4, входной модуль 10 абонентов КТСОП компонует речевые данные, принимаемые от абонентов КТСОП, в ATM-элементы данных и выдает ATM-элементы данных на ATM-коммутатор 50. ATM-коммутатор 50 выдает ATM-элементы данных, полученные от входного модуля 10 абонентов КТСОП, на выходной модуль 60 абонентов КТСОП, выходной модуль 70 магистральной линии КТСОП, МИАА 80 или МИМА 90. Входной модуль 20 магистральной линии КТСОП компонует речевые данные, полученные от магистральных линий КТСОП, в ATM-элементы данных и выдает ATM-элементы данных на ATM-коммутатор 50. ATM-коммутатор 50 выдает ATM-элементы данных, полученные от входного модуля 20 магистральной линии КТСОП, на выходной модуль 60 абонента КТСОП, выходной модуль 70 магистральной линии КТСОП, МИАА 80 или МИМА 90. МИАА 30 обеспечивает сопряжение ATM-элементов данных, полученных от ATM-абонентов, и выдает ATM-элементы данных на ATM-коммутатор 50. ATM-коммутатор 50 выдает ATM-элементы данных, полученные от МИАА 30, на выходной модуль 60 абонента КТСОП, выходной модуль 70 магистральной линии, МИАА 80 или МИМА 90. МИМА 40 обеспечивает сопряжение ATM-элементов данных, полученных от ATM-магистралей, и выдает ATM-элементы данных на ATM-коммутатор 50. ATM-коммутатор 50 выдает ATM-элементы данных, полученные от МИМА 40, на выходной модуль 60 абонента КТСОП, выходной модуль 70 магистральной линии КТСОП, МИАА 80 или МИМА 90.
Для простоты описания в данном варианте осуществления изобретения предполагается, что абоненты КТСОП представляют как источник, так и место назначения (адресат) для вызова. Речевые данные, принятые от абонентов КТСОП, подаются на входной модуль компоновки и декомпоновки 14 элементов данных через МИАК 11 и входной модуль 15 коммутации временных интервалов. Входной модуль компоновки и декомпоновки 14 элементов данных обеспечивает компоновку данных речевого канала в ATM-элемент данных и выдает элемент данных на порт ввода ATM-коммутатора 50. Модуль компоновки и декомпоновки 64 элементов данных адресата обеспечивает декомпоновку ATM-элемента данных, принятого от ATM-коммутатора 50, в данные речевого канала и подает данные речевого канала в модуль 65 коммутации временных интервалов адресата. Модуль 65 коммутации временных интервалов адресата сортирует временные интервалы в декомпонованных данных речевого канала и пересылает данные речевого канала в отсортированных временных интервалах к конечным абонентам КТСОП.
На фиг. 5 представлена блок-схема входного модуля коммутации временных интервалов 15 (или 25) и входного модуля компоновки и декомпоновки 14 (или 24) ATM-элементов данных устройства коммутации режима ATM, представленного на фиг. 4. Согласно фиг. 5 каналы DSO с выхода модуля 15 коммутации временных интервалов сортируются в последовательно возрастающем порядке от модуля 65 коммутации временных интервалов адресата с помощью памяти управления 13 во входном модуле 15 коммутации временных интервалов. Управляющая информация памяти управления 13 выдается с контроллера 110 при установке соединения вызова. Входной модуль компоновки и декомпоновки 14 ATM-элементов данных принимает потоки субмагистралей от входного модуля 15 коммутации временных интервалов, мультиплексирует скомпонованные ATM-элементы данных и выдает мультиплексированные ATM-элементы данных на ATM-коммутатор 50. Номера, указанные для временных интервалов для выходов субмагистралей входного модуля 15 коммутации временных интервалов, указывают номера, присвоенные модулям 65 коммутации временных интервалов адресата.
На фиг. 6 схематично представлен входной модуль 15 (или 25) коммутации временных интервалов и модуль 65 (или 75) коммутации временных интервалов адресата, показанный на фиг. 4 и 5. Каналы DSO в потоке субмагистралей, мультиплексированные из речевых данных с импульсно-кодовой модуляцией (ИКМ) со скоростью 64 Кбит/с, преобразуются в соответствии с методом коммутации временных интервалов. В данном случае контроллер 110 записывает управляющую информацию для речевых каналов с коммутацией временных интервалов в память управления 13 входного модуля 15 коммутации временных интервалов при установке соединения вызова, и коммутатор 12 временных интервалов коммутирует запомненные речевые данные каналов DSO в соответствии с управляющей информацией.
Каждый из указанных модулей 15, 25, 65, 75 коммутации временных интервалов, в соответствии с настоящим изобретением, выполняет функцию коммутации временных интервалов, как описано ниже на примере входного модуля 15 коммутации временных интервалов.
Входные состояния входного модуля 15 коммутации временных интервалов те же, что и состояния для основного коммутатора каналов. Т.е. входной модуль 15 коммутации временных интервалов принимает данные речевых каналов по нескольким субмагистралям, и множества данных речевых каналов DSO со скоростью передачи 64 Кбит/с мультиплексируются и образуют кадр скорости 2,048 Мбит/с в каждой субмагистрали.
Для взаимного обмена каналами DSO по субмагистралям ввода, входной модуль 15 коммутации временных интервалов сортирует временные интервалы для того, чтобы отсортировать каналы DSO в восходящем порядке в соответствии с временными интервалами, соответствующими номерам модуля 65 коммутации временных интервалов адресата.
На фиг. 6 иллюстрируются случаи, когда модуль 65 коммутации временных интервалов адресата пронумерован как #1, #7 и #8. В этой ситуации любые из временных интервалов под тем же самым номером во всех субмагистралях не должны быть пустыми. Если число данных речевых каналов, предназначенных для модуля 65 коммутации временных интервалов адресата, меньше, чем число субмагистралей (m субмагистралей на фиг. 5), то элементы данных, предназначенные для других адресатов, могут быть представлены во временных интервалах, обозначенных тем же самым числом в субмагистралях. На фиг. 6 это имеет место для данных временных интервалов 7 и 8. В этом случае, если число данных, предназначенных для модуля 65 коммутатора временных интервалов адресата, больше, чем число субмагистралей, избыточные данные загружаются в соседние каналы. Согласно фиг. 6, число временных интервалов 1 больше, чем m. Здесь m - число субмагистралей и число временных интервалов в элементе данных. Это объясняется тем, что данные DSO, предназначенные для модуля 65 коммутации временных интервалов адресата, группируются перед их передачей. Множество сгруппированных данных DSO компонуются в идентичный элемент данных с помощью входного модуля компоновки и декомпоновки 14 элементов данных и передаются на сторону вывода.
На фиг. 7 представлена блок-схема входного модуля компоновки и декомпоновки 14 (или 24) устройства коммутации режима ATM, представленного на фиг. 4 и 5. Входной модуль компоновки и декомпоновки 14 группирует речевые данные скорости передачи 64 Кбит/с субмагистралей, полученные от входного модуля 15 коммутации временных интервалов, в данные, предназначенные для одного и того же адресата, и компонует сгруппированные данные в идентичный элемент данных. Модуль компоновки и декомпоновки 64 элементов данных адресата обеспечивает режим функционирования, реверсивный режиму входного модуля компоновки и декомпоновки 14 элементов данных, и осуществляет декомпоновку коммутируемых элементов данных, выдаваемых с выхода входного модуля 15 коммутации временных интервалов, с получением данных речевых каналов, и пересылает декомпонованные данные речевых каналов в модуль 65 коммутатора временных интервалов адресата.
Входной модуль компоновки и декомпоновки 14 элементов данных содержит контроллер маршрутизации 210 для присоединения заголовков элементов данных и признака маршрутизации к полезной нагрузке элемента данных, заполненного данными, подлежащими передаче, т.е. данных DSO, копирования элементов и указания длины корректных данных для элемента данных, а также мультиплексор 200 элементов данных для мультиплексирования элемента данных, выдаваемого с контроллера маршрутизации 210. Модуль компоновки и декомпоновки 64 адресата имеет демультиплексор элементов данных и контроллер маршрутизации, предназначенные для выполнения операций в реверсивном режиме по отношению к операциям входного модуля компоновки и декомпоновки 14 элементов данных.
Как показано на фиг. 7, контроллер маршрутизации 210 имеет буфер 211 заголовка элемента данных для запоминания заголовков элементов данных, представленных как a, b, c..., и буфер 212 признака маршрутизации для запоминания признаков маршрутизации, представленных как 1, 2, 3,. Каждому элементу данных присваивается один заголовок и один признак маршрутизации (т.е. a и 1, b и 2, c и 3,...). Эти значения принимаются от контроллера 110 при установке соединения вызова и запоминаются в буфере 211 заголовков элементов данных и в буфере 212 признаков маршрутизации соответственно, пока вызов не будет разъединен. Контроллер маршрутизации 210 выражает длину корректных данных полезной нагрузки элемента данных через число байтов. Контроллер маршрутизации 210 и мультиплексор 220 элементов данных работают следующим образом.
На фиг. 8 представлена блок-схема контроллера маршрутизации 210, показанного на фиг. 7. Согласно фиг. 8, поскольку данные DSO уже сгруппированы в соответствии с адресатами во входном модуле 15 коммутации временных интервалов, входной модуль компоновки и декомпоновки 14 элементов данных компонует данные, предназначенные для одного и того же адресата, в идентичный ATM-элемент данных путем непосредственного отображения данных DSO, помещенных в один и тот же временной интервал, в соответствующие субмагистрали в полезной нагрузке ATM-элемента данных. Однако, если данные для различных модулей 65 коммутации временных интервалов адресата смешиваются в группе, как описано со ссылками на фиг. 6, то эти данные должны быть выделены из группы, и новые ATM-элементы данных должны быть добавлены в соответствии с другими адресатами. Если, например, данные определены в заголовках как относящиеся к пяти адресатам, то пять элементов данных копируются для формирования пяти элементов данных, причем каждый элемент данных формируется так, чтобы содержать данные для одного и того же адресата. Поэтому, в предположении, что число модулей 65 коммутации временных интервалов адресатов равно n, контроллер маршрутизации 210 должен иметь возможность копирования максимально (n-1) элементов данных. В результате скорость передачи данных 64 Кбит/с возрастает в n раз, что накладывает ограничения на частоту коммутации ATM-коммутатора 50.
Контроллер маршрутизации 210 принимает информацию заголовка элементов данных и информацию признака маршрутизации от контроллера 110 в соответствии с результатом работы контроллера 110 коммутации временных интервалов при установке соединения вызова, и сохраняет эту информацию до тех пор, пока вызов не будет разъединен. Эти фрагменты информации хранятся в буфере 211 заголовка элемента данных и в буфере 212 признака маршрутизации соответственно, и затем добавляются к соответствующему временному интервалу в субмагистрали. Добавление признака маршрутизации увеличивает операционную скорость ATM коммутатора 50.
При компоновке элемента данных необходимо указывать длину корректных данных полезной нагрузки этого элемента данных. Эта информация выражается числом байтов в последнем байте полезной нагрузки элемента данных и удаляется в модуле компоновки и декомпоновки 65 адресата. На фиг. 8 индикатор длины корректных данных показан дополнением 313 конечного фрагмента данных. На фиг. 4, 5, 7 и 8 α обозначает номер модулей коммутации временных интервалов, а β обозначает сумму числа модулей коммутации временных интервалов и числа МИАА и ATM. Эти значения зависят от структуры коммутатора.
В таблице представлен внутренний формат элемента данных, включающий заголовок элемента данных, признак маршрутизации и длину корректных данных, выдаваемый с контроллера маршрутизации 210.
Таблица
Тип вызова
Номер модуля адресата
Заголовок элемента данных (5 байтов)
Полезная нагрузка элемента данных (47 байтов)
Индикатор длины корректных данных
Тип вызова в таблице указывает вызов типа "речевой сигнал-речевой сигнал", вызов типа "речевой сигнал-неречевой сигнал" и т.д.
Ниже будет описана работа мультиплексора 220 элементов данных, показанного на фиг. 7. Прежде всего, мультиплексор 220 элементов данных мультиплексирует скомпонованные элементы данных с выхода контроллера маршрутизации 210. Внутренняя структура элемента данных, как показано в таблице, включает полезную нагрузку элемента данных, содержащую данные, сгруппированные из каналов DSO, упорядоченных параллельно, заголовок элемента данных и признак маршрутизации. Таким образом, скорость коммутации элементов данных определяется выражением (полезная нагрузка элемента данных + заголовок элемента данных + признак маршрутизации) • 8 бит. Следовательно, мультиплексор 220 элементов данных должен мультиплексировать элемент данных со скоростью порта ATM-коммутатора 50. Скорость порта ATM-коммутатора 50 изменяется в соответствии со структурами ATM-коммутаторов.
Фиг. 9 иллюстрирует способ коммутации речевых данных в устройстве коммутации режима ATM, представленного на фиг. 4-8. Согласно фиг. 9 речевые данные, загруженные в каналы DSO в субмагистралях, коммутируются посредством входного модуля коммутации временных интервалов, входного модуля компоновки и декомпоновки ATM-элементов данных, ATM-коммутатора, модуля компоновки и декомпоновки ATM-элементов данных адресата, модуля коммутации временных интервалов адресата. В таблице на фиг. 9 показаны номера вызывающих сторон для иллюстрации взаимного обмена временными интервалами по субмагистралям.
Согласно фиг. 9 данные, принятые входным модулем 15 коммутации временных интервалов, сортируются с учетом указания для модуля 65 коммутации временных интервалов адресата. Входной модуль компоновки и декомпоновки 14 ATM-элементов данных компонует отсортированные группы данных в ATM-элементы данных путем добавления заголовков элементов данных и признаков маршрутизации к группам данных. ATM-элементы данных передаются к модулю компоновки и декомпоновки 64 ATM-элементов данных адресата и к модулю 65 коммутации временных интервалов адресата посредством ATM-коммутатора. Затем модуль 65 коммутации временных интервалов адресата выполняет функцию коммутации временных интервалов для передачи речевых данных к модулю интерфейса 61 или 71 адресата. Как показано на фиг. 9, коммутация каналов посредством функции коммутации временных интервалов выполняется тем же способом, что и общая коммутация каналов, и ATM-коммутатор 50 осуществляет коммутацию ATM-элементов данных, как в обычном ATM-коммутаторе. Обе таблицы в нижней части фиг. 9 указывают информацию управления, хранящуюся в памяти управления. Номер временного интервала, выдаваемый путем коммутации при реализации функции коммутации временных интервалов, записан в правой нижней таблице на фиг. 9.
Фиг. 10 иллюстрирует режимы обслуживания, предоставляемого устройством коммутации режима ATM, соответствующего изобретению. В данном случае, для реализации обслуживания, устройство коммутации режима ATM должно иметь программное обеспечение, такое как программы обработки вызовов КТСОП и ATM-сети, преобразование номеров и сигнализацию. Устройство коммутации режима ATM может обеспечивать следующие режимы обслуживания:
(1) Обслуживание вызовов типа КТСОП-КТСОП. Данный вид обслуживания включает локальный вызов из КТСОП, как обозначено позицией (а), а также междугородний вызов из КТСОП, как обозначено позициями (b)-(d).
(2) Обслуживание вызовов типа КТСОП-ATM. Данный вид обслуживания включает локальный вызов из КТСОП в ATM-сеть, как обозначено позицией (e), междугородний вызов из КТСОП в ATM-сеть, как обозначено позициями (f)-(h), локальный вызов из ATM-сети в КТСОП, как обозначено позицией (i), и междугородний вызов из ATM-сети к КТСОП, как обозначено позициями (j)-(l).
(3) Обслуживание вызовов типа ATM-ATM. Данный вид обслуживания включает локальный вызов из сети ATM, как обозначено позицией (m), и междугородний вызов из ATM-сети в ATM-сеть, как обозначено позициями (n)-(p).
Как описано выше, устройство коммутации, соответствующее настоящему изобретению, имеет ряд преимуществ: (1) предотвращается задержка компоновки элементов данных, тем самым исключается генерация эхо-сигналов и потребность в использовании компенсатора эхо-сигналов; (2) минимизируется снижение эффективности использования частотного диапазона: (3) обеспечивается экономия на внедрение за счет использования современных схем коммутации временных интервалов или элементов кода, а также известного способа управления коммутацией временных интервалов; (4) обслуживание в режимах синхронной передачи данных (STM) и асинхронной передачи данных (ATM) обеспечивается одним коммутатором; (5) функция межсетевого сопряжения (т.е. узлы компоновки и декомопоновки ATM-элементов данных) реализуется простыми средствами ввиду использования распределенного способа сопряжения между STM и ATM.
Изобретение относится к устройству коммутации режима асинхронной передачи (АТМ), а именно к устройству и способу коммутации в режиме АТМ, предназначенным для обеспечения обслуживания речевых вызовов. Технический результат - повышение пропускной способности и обеспечение предотвращения задержки передачи элементов данных при компоновке речевых данных различных каналов для формирования элемента данных на каждом кадровом периоде. В устройстве коммутации режима АТМ входной модуль коммутации временных интервалов соединен с входным интерфейсом коммутируемой телефонной сети (КТС) для коммутации данных каналов, принятых по субмагистралям, в данные речевого потока, сгруппированные в соответствии с их местами назначения (адресатами), путем сортировки принятых данных каналов в соответствии с временными интервалами соответственно номерам модулей коммутации временных интервалов адресата. Входные модули компоновки и декомпоновки элементов данных соединены с входными модулями коммутации временных интервалов для компоновки группы речевых данных, предназначенных для одного адресата, в идентичный АТМ элемент данных. АТМ коммутатор соединен с входным узлом компоновки и декомпоновки элементов данных и с АТМ интерфейсом для автоматической маршрутизации АТМ элемента данных, коммутации АТМ элемента данных и выдачи коммутируемого АТМ элемента данных к соответствующему адресату. Модуль компоновки и декомпоновки элементов данных адресата декомпонует АТМ элемент данных, принятый от АТМ коммутатора, в данные речевого потока. Выходные модули коммутации временных интервалов включены между модулем компоновки и декомпоновки элементов данных и интерфейсом КТС адресата для сортировки временных интервалов декомпонованных данных речевого потока в соответствии с адресатами и выдачи каждых отсортированных данных речевого потока на соответствующий интерфейс КТС адресата. 3 с. и 9 з.п. ф-лы, 10 ил., 1 табл.
коммутированных АТМ-элементов данных соответствующему адресату, модули компоновки и декомпоновки элементов данных адресата, соединенные с АТМ-коммутатором для декомпоновки АТМ-элементов данных с АТМ-коммутатора с преобразованием в данные речевого потока, и модули коммутации временных интервалов адресата, включенные между модулями компоновки и декомпоновки элементов данных адресата и упомянутым интерфейсом адресата, для сортировки временных интервалов декомпонованных данных речевого потока в соответствии с адресатами и выдачи каждых отсортированных по временным интервалам данных речевого потока на соответствующий интерфейс адресата.
| US 5568475 A, 22.10.1996 | |||
| Коммутатор асинхронных импульсных каналов | 1977 |
|
SU650246A1 |
| US 5483527 A, 09.01.1996 | |||
| US 5577037 A, 19.11.1996 | |||
| US 5412642 A, 02.05.1995 | |||
| US 5359600 A, 25.10.1994 | |||
| DE 4134476 C1, 06.05.1993 | |||
| Бесколесный шариковый ход для железнодорожных вагонов | 1917 |
|
SU97A1 |
