CN1112001C - 对异步传输模式的atm信元进行多路复用的装置及方法 - Google Patents

Abstract

根据通信量多路转换用输入缓冲器的异步传输模式的单元装置和方法，转换装置包括：包含对应于输入端口的单元缓冲器的缓冲器部分，存储通过输入端口接收的单元；数量对应于缓冲器的计数器，存储要存入缓冲器的单元的数量；用以确定要存入计数器的单元的计数单位的单位时钟装置；彼此比较计数器值用以输出控制信号而选择有最大值的缓冲器的选择器；输入缓冲器装置的输出信号，根据控制信号多路转换输入单元的装置。

Description

对异步传输模式的ATM信元进行多路复用的装置及方法

技术领域

本发明涉及多路复用装置及方法，具体地说，涉及通过动态控制缓冲器而对ATM信元进行多路复用的装置及其方法。本申请是以韩国申请No.56582/1995为基础的，本文中也包含了上述韩国申请的内容，以供参考。

背景技术

通常，多路复用装置用以对输入数据顺序地进行选择和多路复用。图1表示采用循环(Round Robin)系统的先有技术多路复用装置。参阅图1，多路复用装置是要对在输入端口所收到的数据顺序地进行多路复用，用以存储所接收的数据(ATM信元(cell))的缓冲器bf1至bfn配置在各输入端口。因此，其结构如图1中所示的多路复用装置通过顺序地读出输入各缓冲器bf1-bfn的数据而进行多路复用。

根据上述循环系统的多路复用装置读出和多路复用存储在相应缓冲器内数据(ATM信元)。同时顺序地选择所有的缓冲器(bf1至bfn)。然而，采用这种循环系统的多路复用装置在通信集中在特定的缓冲器时，如图2中所示，由于可能发生缓冲器溢出或缓冲器延迟，ATM信元可能会失去。

图2是例示图1的多路复用装置中发生缓冲器溢出的示意图。

在上述多路复用过程中，在特定缓冲器上的通信集中按下列方式发生。

第一，当通信本身作为来自信号源的突发性(burstiness)问题发生时，通信就会集中在其上。第二，在网络的内部路由选择过程中，当多个输入通信要输出到同一点时，就会发生通信集中。第三，当由于网络内的各种延时发生不稳定性而使通信的突发性增加时，通信就会集中。

因此，在上述循环系统的多路复用装置中，当通信量不均匀及突发性变强时，输入特定缓冲器的ATM信元数量就会相对增加。这样，由于通信量集中的缓冲器溢出引起可能发生ATM信元损失，此外在缓冲器内可能发生ATM信元传输延迟。由于在输入特定缓冲器的ATM信元数量相对减少的情况下缓冲器的使用效率大为下降，因此在通信量不均匀及其目的地集中时，上述多路复用装置就显得无效。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的是提供根据通信量对输入采用输入缓冲器的异步传输模式的ATM信元进行多路复用的装置和方法。

相应地，为了达到上述目的，根据本发明的一个方面，一种异步传输模式的ATM信元多路复用装置，包括：

包含对应于输入端口的ATM信元缓冲器，用以存储通过所述输入端口所接收的ATM信元的缓冲器部分；

包括数量对应于所述缓冲器数量的计数器，用以由各所述计数器存储要存入所述缓冲器的ATM信元的数量，以及产生第一控制信号，以通过彼此比较所述ATM信元数量而选择存有最多ATM信元的数量的缓冲器的第一装置；

包括数量对应于所述缓冲器的计数器，用以由各所述计数器计数所述缓冲器所输出的ATM信元的数量，以及产生第二控制信号以选择具有最大允许量的缓冲器的第二装置；以及

用以输入所述缓冲器部分的输出信号，以及根据所述第一和第二控制信号多路复用所述输入的ATM信元。

根据本发明的另一个方面，一种用以对异步传输模式的ATM信元进行多路复用的方法，其中缓冲器存有从输入端口接收的ATM信元，所述方法包括下列步骤：

对输入各所述缓冲器的ATM信元的数量进行计数；

通过彼此比较各缓冲器的ATM信元计数值而检验最大值；以及

选择具有最大值的缓冲器，多路复用和输出所述选择的缓冲器的所述存储的ATM信元。

其中通过主要处理从存有最多ATM信元的缓冲器输出的ATM信元而防止产生缓冲器溢出。

附图说明

当结合附图考虑时，通过参考以下的详细描述就能更清楚地理解本发明，显然就容易更完整地了解本发明及其伴随的许多优点，附图中相同的标号表示相同或相似的元件，其中：

图1是例示利用循环(Round Rolin)系统的先有技术多路复用装置的结构的示意图；

图2是例示图1的多路复用装置发生缓冲器溢出的示意图；

图3是例示本发明的用以对异步模式的ATM信元进行多路复用的装置的结构的示意图；以及

图4是说明本发明的用以对异步模式的ATM信元进行多路复用的方法的流程图。

具体实施方式

要指出的是在附图中分别用相同的标号表示相同的元件。

要通过异步传输模式的网络所提供的业务具有广阔范围的通信速度及各种通信特性。然而由于网络源有限，用以管理网络在不使质量劣化的前提下同时提供所有业务的方法是必需的。本发明根据在用以对ATM信元通信进行多路复用的多路复用装置中预置的通信量，通过控制ATM信元缓冲器而提供了有效地使用多路复用装置的方法。因此，在具有一定大小的选定的缓冲器用于每个ATM信元输入端口，以及在使用缓冲器的效率方面具有让所有端口共用缓冲器的效果时，本发明能进一步改善业务的品质因素，诸如所能发生的ATM信元损坏或ATM信元传输延迟等。

图3是例示本发明的用以对异步模式的ATM信元进行多路复用的装置的结构的示意图。多路复用装置是用缓冲器装置10、第一控制器20，第二控制器30和第三控制器40所构成的。

首先，缓冲器装置10包括缓冲器BF1至BFn。缓冲器BF1至BFn用以对所要输入的ATM信元进行存储和读出，每个缓冲器BF还包括ATM信元缓冲器11、用以控制和产生写时钟CLK_WT的三态缓冲器12、以及用以产生控制和产生读时钟CLKrd的计数器13。缓冲器BF1至BFn与输入端口相连接，缓冲器BF1至BFn的每个输入端口以一一对应的关系与上述输入端口相对应，缓冲器BF1至BFn的输出端口则与第三控制器40的多路复用器42相连接。

与输入端口相连接的ATM信元缓冲器11存储所接收的ATM信元。三态缓冲器12提供写时钟CLK_WT，从而在输入写控制时钟时，存储输入到ATM信元缓冲器11的ATM信元，以及在输入有效ATM信元时执行控制所要提供的写时钟的功能。计数器13输出读时钟CLKrd，以读取在ATM信元缓冲器11中所存的ATM信元。为了提供从所选择的ATM信元缓冲器11一次所要顺序读出的ATM信元的数量那么多的读时钟CLKrd，由计数器13控制读时钟。

第一控制器20对存储在各缓冲器BF1至BFn的ATM信元的数量进行计数，并且具有通过将所计数的ATM信元值彼此作比较而检索存储最大数量ATM信元的缓冲器的功能。第一控制器20包括计数器CNT_W1211至CNT_Wn21n、选择器23和单位时钟计数器CNTi22。计数器CNT_W1211至CNT_Wn21n用以在ATM信元实际上存入各缓冲器BF1至BFn的情况下计数CLK_Wr，选择器23用以通过彼此比较计数值而检索最大值，单位时钟计数器CNTi 22则用以设定计数器的单位。当计数要存入缓冲器装置10的ATM信元时，单位时钟计数器22还确定多少ATM信元作为一个单位被计数。在选择器23中，通过彼此比较计数器311至31n的值就能选出最大值，如果有多个最大值，就选择较长时间未选出的那一个。

第二计数器30执行选择缓冲器的功能，该缓冲器具有选择各缓冲器BF1至BFn的数量的计数值，后者对应于不是以其最大值在缓冲器BF1至BFn中选出的允许量r。第二控制器30包括计数器CNTr1至CNTrn、r-值比较器321至32n以及选择器33，计数器CNTr1至CNTrn用以在从各缓冲器BF1至BFn中实际读出ATM信元时计数所用的读时钟CLKrd1至CLKrdn。r-值比较器321至32n用以彼此比较从各计数器311至31n输出的计数器值，以达到允许量的值r，选择器33用以在多个值达到允许量时，顺序地从达到允许量r的值中选出一个值。

第三控制器40在第一控制器20和第二控制器30所选的缓冲器中选择一个缓冲器，控制从所选的缓冲器中读出ATM信元。第三控制器40包括选择器41和多路复用器42，选择器41用以接收第一控制器20和第二控制器30的输出，选择具有优先级的一个，多路复用器42用以根据选择器41的输出而输出对应于缓冲器BF1至BFn的缓冲器的ATM信元输出。

因此，在图3中所示的多路复用装置中，缓冲器装置10把经过输入端口所接收的ATM信元存入各对应的缓冲器内。第一控制器20通过计数加到各缓冲器BF1至BFn写时钟CLKwr而选择存有最多ATM信元的缓冲器，第二控制器30通过计数输送到各缓冲器BF1至BFn的读时钟CLKrd而选择具有最不选择的允许量r的缓冲器。因此，第三控制器40根据从第一控制器20和第二控制器30输出的选择信号，多路复用和输出通过缓冲装置10而存储在具有优先级的缓冲器中的ATM信元。

现在参照图3描述本发明的多路复用装置的工作。如在异步传输模式网络中所述的那样，当多个通信输入要在提供业务的通信特性的地方进行多路复用时，应该有效地、即经济地管理上述缓冲器BF1至BFn。为此，本发明的多路复用装置对各计数器BF1至BFn中所存的ATM信元的数量进行计数，将计数结果彼此进行比较，以从存有ATM信元的最大数量的缓冲器中读出ATM信元。这样就能防止在特定的缓冲器中产生溢出，或者防止使用缓冲器的效率下降。之所以要对每个缓冲器中ATM信元的数量进行计数的理由是通过识别哪个缓冲器具有最多ATM信元而从最可能产生缓冲器溢出的缓冲器中读出ATM信元。

在本发明的缓冲器控制方法中，对各缓冲器所存的ATM信元数量进行计数，且加以比较，采用下列控制算法选择具有最大值的缓冲器而读出ATM信元。

第一，当对缓冲器BF1至BFn中所存的ATM信元的数量进行计数时，基本单位i选为c单位(c＝1、2、3......)的ATM信元周期，以致根据通信量的变化可以动态调节ATM信元的输出控制速度。在本发明中，ATM信元周期T1假定为2.76μs。

第二，通过彼此比较缓冲器BF1至BFn中所存的ATM信元数量以及检测最大值m而选出具有最大值的缓冲器。对于各缓冲器BF1至BFn，所存的ATM信元的数量分别用标号b1、b2、b3......表示。

第三，当在缓冲器BF1至BFn中选择存有最大数量的ATM信元的缓冲器时，要从对应的缓冲器中所读出的ATM信元的数量选为j单位(j＝1，2，3...)以便根据通信量的变化动态调节缓冲器中的ATM信元存储状态。亦即是，从发生溢出可能性很大的缓冲器通过增加其j值而读出与增加的值j一样多的ATM信元。否则通过减少j值而要从缓冲器读出较少的ATM信元。

第四，当j≤c时，要从存储器读出的ATM信元的数量处在c的范围内，这是由于比较是以“i”单位进行的，它是c单位的ATM信元周期。这里，从物理层中去除空闲ATM信元，使得从物理层到ATM层的ATM信元输入为2.76μs或以下。

第五，在缓冲器(b_x＝b_y，其中x和y是任意整数)的ATM信元计数比较值相同的情况下，选择已经最长时间没有选过的缓冲器b_old。为了进行这种控制，对各缓冲器选择的数量(b_sn，n＝1、2、3......)进行计数，计数值应该是可以比较的。当b_S1＝b_S2＝b_S3......＝b_Sn时，选择的次序为b_S1、b_S2、b_S3......b_Sn。

第六，当b_old＝r，可以主要选择对应的缓冲器。这里，通过考虑诸如不稳定性或传输延迟的业务质量特性而设定“r”。

第七及最后，当m＜j时，要从对应的缓冲器读出的ATM信元的数量设定为值“m”。

图4是说明本发明用以对异步模式的ATM信元进行多路复用的方法的流程图。在图4中，b_n(其中n＝1、2、3......)表示缓冲器号，b_old表示已经最长时间没有选过的缓冲器；b_sn(n＝1、2、3......)表示各缓冲器的选择数量。此外，“i”表示要从所选定的缓冲器中一次读出的ATM信元的数量；“m”表示存有最大数量的ATM信元的缓冲器的ATM信元数量；“r”则表示未选的缓冲器的ATM信元时间量。

参阅图4，在步骤411中设定值i和j。这里i是通过c单位(c＝1、2、3......)的ATM信元周期选择的，作为输入缓冲器的ATM信元的计数单位，j表示要从所选的缓冲器一次连续读出ATM信元的数量。接着，在步骤412中，计数输入各输入缓冲器的ATM信元。这里，ATM信元计数方法是i，值i与ATM信元单位c乘以整数(i＝1c、2c、3c......，“c”是ATM信元)成正比。亦即是，如果i＝5c，在输入时每5个ATM信元计数作为一个。由于各业务的通信量通过在设定呼叫期间选择适当的i值，通信特性的应用方面就会有差别。

在步骤413，检查表示每个缓冲器的选择的数量是否与未选过的缓冲器的时间量“r”相同，如果是这样的话，选择b_sn＝r的缓冲器，转到步骤420。

然而，如果步骤413为否的话，就转到步骤416和417，以便通过彼此比较各存储器中所存的计数ATM信元的值(b1、b2、b3......b_n)而检索最大值(m)。

这里，当在步骤416中确定最大值m为多个时，就在步骤417选择已经最长时间未选过的缓冲器b_old。此后，就转到步骤418和419，然后在设定多个b_old的情况下，以b_S1、b_S2、b_S3......，b_sn的次序(在b_SX中，x是1至n的任意整数)选择缓冲器。

当在步骤416中最大值m不是多个时，或者通过执行步骤414或419而选择缓冲器之后，在步骤420中改变缓冲计数值以及调节值b_old。在步骤421中，表示存有最多ATM信元的缓冲器中所存储的ATM信元数量的“m”与“j”作比较，“j”是要从缓冲器中一次读出被比较的ATM信元的ATM信元数量。

此时，如果m＜j，在所选定的缓冲器中所存储的ATM信元的数量小于要读出的ATM信元的数量，在步骤422中把j变成m，在步骤423中从所选定的缓冲器中读出ATM信元。这里，要被读出的ATM信元的ATM信元数是j的整数倍(multiplication)，且可以选择j(j＝1，2，3......)，亦即是，当j＝5时，读出5个单位的ATM信元。当m≥j时，就执行步骤423。根据各缓冲器可以将值j设定为不同值。由于通信的突发性是互不相同的，在具有大突发性的通信的情况下，增加值j，从而从缓冲器中读出与其一样多的ATM信元，反之，在较低突发性的通信的情况下，减少值j，以致从缓冲器中读出较少数量的ATM信元。

当在进行呼叫期间重新考虑业务质量参数时，在步骤424中检测再协商(renegotiation)，且在步骤425中更新值i和j。当设定呼叫及在呼叫期间能改变呼叫时，选择值i和j。由于进行了标准化，以致在进行呼叫时能用来对通信参数的再协商，在呼叫期间也能改变通信特性。

如上所述，本发明的多路复用装置通过根据通信量控制ATM信元缓冲器而有效地多路复用ATM信元通信。因此，本发明的多路复用装置在具有固定大小的指定缓冲器用于各ATM信元输入端口时能提高诸如ATM信元损坏或ATM信元传输延迟的业务品质因素，以及当所有端口共用缓冲器时提供在使用缓冲器的效率方面的优点。

本发明可应用于终端设备(下文称为TE)、包括网络终端1/2(NT-1/2)、集中器和多路复用器在内的传输设备，以及交换系统，即与通信网络有关的所有设备。

此外，本发明能设计成采用缓冲器(存储器)、计数器逻辑电路、选择器以及其它无源器件，这些器件是商品化组件，且快得足以以2.7μs为单位而工作，因而能有便于采购和电路设计。

因此，应该理解的是本发明不限于作为设计成完成本发明的最佳模式而在本文中所公开的特定实施例，而是除了所附权利要求书所限定的内容本发明不限于本说明书所描述的具体实施例。

Claims (3)

1.一种异步传输模式的ATM信元多路复用装置，包括：

包含对应于输入端口的ATM信元缓冲器，用以存储通过所述输入端口所接收的ATM信元的缓冲器部分；

包括数量对应于所述缓冲器数量的计数器，用以由各所述计数器存储要存入所述缓冲器的ATM信元的数量，以及产生第一控制信号，以通过彼此比较所述ATM信元数量而选择存有最多ATM信元的数量的缓冲器的第一装置；

包括数量对应于所述缓冲器的计数器，用以由各所述计数器计数所述缓冲器所输出的ATM信元的数量，以及产生第二控制信号以选择具有最大允许量的缓冲器的第二装置；以及

用以输入所述缓冲器部分的输出信号，以及根据所述第一和第二控制信号多路复用所述输入的ATM信元。

2.根据权利要求1的装置，其特征在于，所述第一装置包括：

数量对应于所述缓冲器的数量，用以存储要存入所述缓冲器的ATM信元数量的计数器；

用以确定要存入所述缓冲器的ATM信元的计数单位的单位时钟装置；以及

用以输出第一控制信号，以通过彼此比较所述计数器的值而选择具有最大值的缓冲器的选择器。

3.一种用以对异步传输模式的ATM信元进行多路复用的方法，其中缓冲器存有从输入端口接收的ATM信元，所述方法包括下列步骤：

对输入各所述缓冲器的ATM信元的数量进行计数；

通过彼此比较各缓冲器的ATM信元计数值而检验最大值；以及

选择具有最大值的缓冲器，多路复用和输出所述选择的缓冲器的所述存储的ATM信元。

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