专利名称：具有改进消息分配器的交换机的制作方法
技术领域：
本发明涉及到具有改进消息分配器的交换机，和特别是将具有消息分配器的数字交换机用于改进信令消息的分配，交换机各个单元的控制消息的分配以及建立连接或者撤消连接的消息分配。
附
图1表示了具有传统交换机的无线通信系统，如由西门子EWSD-系统实现的。
按照附图1这种传统的交换机主要是由连接组1(LTG，线路/干线组)组成的，这些连接组与数字的用户导线单元2(DLU，数字线路组)为了与准备交换的用户终端机3和4进行连接共同实现为所谓的连接单元。此外用户终端机3和4可以或者直接与连接组1或者经过数字的用户导线单元2接通。用户终端机3和4例如是模拟的或者是数字的终端机，ISDN-基础连接，小的和中等的私人交换机的连接等。为了交换或者为了实现在各个用户终端机3和4之间的通信一般来说交换机具有耦合网络7，有益的是为了避免中断这个耦合网络有一个多余的耦合网络7’。在耦合网络7和7’(SN，交换网络)上不仅各个用户终端机3和4的语言-和数字信道相互连接，而且各个单元例如连接组1和数字用户导线单元2也相互通信或者控制。
为了实现与有用信道网络重叠的信令网络按照附图1传统的交换机此外具有信令控制单元5(CCNC，普通信道信令网络控制)。有益的是通过信令控制单元5控制中央信号发送系统Nr.7(CCS7，普通信道信令No7)。在信令网络中传输的信令消息此外构成为所属的语言-和数字信道的真正交换或者脱耦的重要基础。
将交换控制单元6或者其多余的单元6’用于交换机的中央控制。交换控制单元6或者6’主要是由交换机中将传输消息进行分配的消息分配器8或者没有表示的多余分配器8’(MB消息缓冲器)组成的。这些消息例如是信令消息(CCS7-消息)，控制数字用户导线单元2，连接组1和耦合网络7、7’的控制消息。为此消息分配器8也与耦合组控制器10(SGC，交换组控制器)连接，耦合组控制器进行耦合网络7、7’的真正控制。此外由消息分配器8分配的消息用于建立连接或者撤消连接以及当系统有可能重新启动时软件下载。有益的是消息分配器8与耦合网络7的连接是通过数据率各自为64千位/秒的HDLC-接口实现的。交换控制单元6或者6’除了消息分配器8之外还有协调处理器9(CP，协调处理器)用于实现真正的通信连接和通过控制消息分配器8和信令控制单元5划分区段。此外有益的是与信令控制单元5的连接是通过异步接口ATM(异步传输模式)实现的。协调处理器9重要的是有一个共同的存储器12(CMY，普通存储器)和一个交换处理器11(CAP，单元处理器)，这些进行交换过程和耦合过程的真正控制。
然而这种传统交换机的缺点是，协调处理器9的负荷非常大，特别是这种负荷是由于处理或者从消息分配器8到信令控制单元5连续传送信令消息而产生的。特别是当实现移动无线系统时，此时在各个连接组1上连接了移动无线站，此时仅限于32个连接组，因为在移动无线系统中由于临时的单元传递原因出现更多的信令。
因此此任务以本发明为基础，创建一种其系统效率得到非常大改进的交换机。特别是应该创建可以提供比较大数目服务和可以毫无问题地胜任提高信令访问量的交换机。
按照本发明此任务是通过权利要求1的特征解决的。
特别是由于使用为了将信令控制单元与耦合网络直接连接的具有内部总线的消息分配器非常大地减轻了协调处理器的负荷，因此非常大地提高了系统效率。即使例如由于移动无线站引起的信令访问量提高时，也可以在任何时间建立和撤消连接。此外可以将更多的服务提供使用，例如在ISDN中有可能改善D-信道的利用。此外用这种方式和方法第一次可以被消息分配器控制和管理达到2016连接组。
有益的是消息分配器具有耦合网络-连接单元，协调处理器-连接单元和信令-连接单元，这些是经过内部总线相互连接的。用这种方法可以便宜地建立消息分配器。此外连接单元可以由多个连接组件实现，因此可以将消息分配器安装在一个组件框架之内和经过共同的组件后壁借助于内部总线实现连接。
每个连接组件例如有多个具有从属的存储器模块的同样的I-总线模块，因此各个组件可以非常大的简化和制造费用非常少。
特别是在共同的ASIC(用户专用集成电路)中由于实现了I-总线模块和至少一部分协调处理器模块和信令模块或者耦合网络-接口模块，人们得到进一步的费用降低以及在交换机上实现消息分配器时的模块化能力。
其他的从属权利要求是以本发明的扩展结构为特征的。
下面借助于实施例在附图基础上详细叙述本发明。
附图表示附图1具有现有技术的交换机的通信系统的简化框图；附图2具有按照本发明交换机的通信系统的简化框图；附图3在按照附图2交换机上的消息分配器的简化框图；附图4按照附图3的消息分配器的协调处理器-连接组件的简化框图；附图5按照附图3的消息分配器的信令-连接组件的简化框图；附图6按照附图3的消息分配器的耦合网络-连接组件的简化框图。
附图2表示了具有按照本发明交换机的通信系统的简化框图，其中用同样的参考符号标志如同附图1同样的或者相似的元件和因此为了避免重复下面放弃详细的叙述。
按照附图2的无线通信系统原则上对应于按照附图1的传统的通信系统，其中由单元1、2、5、6和7组成的按照本发明的交换机原则上由于改进的消息分配器8与按照附图1的传统交换机是有区别的。与按照附图1的传统交换机相反按照附图2的本发明的交换机是具有内部总线的消息分配器8，内部总线将耦合网络7或者7’直接与信令控制单元5连接。准确一些说可以将按照附图2的通信系统中的信令消息直接从信令控制单元5经过异步接口ATM传输到消息分配器8或者8’和在那里经过内部总线和HDLC接口直接继续传送给耦合网络7或者7’或者传送给其耦合组控制器10或者传送给各个连接组1。
然后信令消息不再必须像附图1传统通信系统那样经过协调处理器9连续传送，因此显著地减轻了在协调处理器上的计算功率(交换功率)。由于减轻了协调处理器上的负荷因此可以提高交换机的系统效率，从而例如可以将更多的服务提供使用，在ISDN中可以改善信令信道(D-信道)的利用或者当使用移动无线系统时可以达到提高连接组数目的目的。
按照附图2交换机的功能方式原则上是建立在按照附图1传统的交换机功能方式基础上的，因此下面放弃了详细的叙述。因为从消息分配器8可以直接接通的信令消息(耦合网络7<->信令控制单元5)为所有准备分配消息的大约35％，由于在消息分配器8上的快速处理结果是显著地改善系统效率。
此外按照附图1的传统交换机或者传统的消息分配器只有可能接通63连接组的组内的消息。整个余下的消息交换必须重新经过协调处理器9进行。由于使用按照本发明的消息分配器8内的内部总线现在将连接组之间的整个消息进行交换(耦合网络7<->耦合网络7)可以不使用协调处理器9进行，因此进一步改善了系统效率。只将由消息分配器进行消息交换余下的15％(耦合网络7<->协调处理器9)在按照本发明的交换机或者相应改善的消息分配器8中经过协调处理器9可以直接进行，其中主要涉及到用于控制耦合网络7的连接组1或者用于控制耦合组控制器10的控制消息。用这种方法的结果是提高系统效率或者特别是相对于按照附图1的现有技术减轻交换处理器11的负荷达到85％。
附图3表示了在附图2上使用的消息分配器8的简化框图。由于兀余的原因使用了第二个消息分配器8’，这个在干扰情况下承担中断的消息分配器8的功能。将消息分配器8或者8’(MB或者MB’消息缓冲器)原则上用于协调处理器9、耦合网络7或者连接组1以及信令控制单元5之间的消息分配。有益的是在消息分配器8和耦合网络7或者连接组1之间的连接是经过具有63信道每个为64/128千位/秒数据宽度的HDLC-接口实现的。消息分配器8附加地具有一个信道和数据率为64/128千位/秒的HDLC-接口到耦合组控制器10，因此控制耦合网络7或者7’，也就是说位置调整、监控等。
按照图3此接口通过一个耦合网络连接单元20将消息分配器8或者8’连接到耦合网络7或者7’。为了将消息分配器8或者8’连接到协调处理器9，该消息分配器8另外具有一个协调处理器连接单元40。另外该消息分配器8具有一个信令连接单元50以将消息分配器8连接到信令控制单元5。优选的，此连接通过异步的接口ATM(异步传输模式)实现。
将各个连接单元30、40和50在消息分配器8或者8’的内部经过内部总线20相互连接，因此可以将信令控制单元5与耦合网络7直接连接。此外消息分配器8经过内部总线20也与其多余的消息分配器B’相连接。节拍发生器60(CG，时钟发生器)用共同的节拍CLK供应各个连接单元30、40和50。有益的是这个节拍CLK是由局节拍9推导出来的。
按照附图3耦合网络-连接单元30是由多个耦合网络-连接组件MBH0至MBH7组成的，这些又是经过(没有表示)内部总线20相互连接的。用同样的方法信令-连接单元50是由多个信令-连接组件MBA0至MBA4组成的，这些又是经过(没有表示)内部总线20相互连接的。协调处理器-连接单元按照附图3是由唯一的协调处理器-连接组件MBC实现的。因为各个连接组件相互与内部总线20连接，按照本发明不仅所有信令消息的100％而且整个消息交换的100％到连接组1经过消息分配器8进行分配，不需要协调处理器承受负荷。此外当实现消息分配器8时可以在一个组件框架内用多个相似结构的组件将协调处理器9、信令-控制单元5和耦合网络7的连接单元经过内部总线20相互连接，有益的是内部总线是位于组件框架共同的后壁上。按照本发明的交换机上多余的消息分配器8’位于相应的组件框架内，此时各个组件框架又经过内部总线相互连接。用这种方法第一次可以用消息分配器8或者8’在一个耦合网络上连接和管理达到2016连接组1。
附图4表示了协调处理器-连接组件MBC的简化框图，在其中同样的参考符号标志同样的或者类似的元件和下面放弃了重复的叙述。
按照附图4协调处理器-连接组件MBC主要是由具有从属的存储器模块42和43的两个I-总线模块M，以及用于实现与协调处理器9的物理接口的两个协调处理器-接口模块44组成的。
此外I-总线模块M各自工作在一个“主”和“副”模块中和原则上有处理器核心单元μc用于实现数据处理，RAM-接口单元RAMI用于实现到具有自由选择存储器存取的存储器模块42(RAM)，一个ROM-接口单元ROM I用于实现到具有只读存取的存储器模块43(ROM)的接口41和I-总线-接口单元IBUS I用于实现内部总线20的接口。有益的是处理器核心单元μc是由具有指令-“cash”，数据“cash”和集成存储器的RISC-处理器核心组成的。有益的是RAM-接口单元RAM I是由仲裁单元和存储器-控制单元组成的，其中对于存储器模块42有益的是使用SDRAM。ROM-接口单元ROM I主要是通过处理器核心单元μc的共同的有用数据-“cash”和指令“cash”实现的。有益的是I-总线-接口单元IBUSI是由用于实现内部总线20和电路单元激活或者在组件内部(板内的)或者在组件外部(板之间)选定总线20的I-总线接口组成的。
附图5表示了在附图3上表示的信令-连接组件MBAx的简化框图，其中又是用同样的参考符号标志同样的或者类似的元件和下面放弃重复的叙述。
按照附图5每个信令-连接组件MBA0至MBA4又各自有两个具有所属的存储器模块52(RAM)和53(ROM)的两个I-总线模块M组成的。此外I-总线模块M与附图4有同样的结构，因此下面放弃重复的叙述。在协调处理器-接口模块44的位置上现在在I-总线模块M上有信令-接口模块54，因此实现了与协调处理器9的物理接口。按照附图5这个信令-接口模块54各自是由一个异步传输-接口模块58(ATMI，异步传输模式接口)组成的，这个与异步的解多路器56(ATM230)相连接。有益的是将光学变换器57(FOTx，光缆传输)与异步的解多路器连接，其结果是用异步传输模式(ATM)到信令控制单元5(CCNC)的光学接口。此外两个I-总线模块M又是在“主”模式和“副”模式中运行，因此得出一个层结构。组件MBAs内的连接和与信令-连接单元50的其他组件MBAy(x≠y)的连接又是通过内部总线20或者在“板内的”或者在“板之间”实现的。
附图6表示为了与耦合网络7或者与其耦合控制器10实现物理接口的各个耦合网络-连接组件MBHx的简化框图。为此用同样的参考符号又标志同样的或者相似的元件，因此下面放弃重复的叙述。
按照附图6每个耦合网络-连接组件MBHx有益的是由8个I-总线模块M与其所属的存储器模块32(RAM)和33(ROM)。为了专门实现到耦合网络7或者7’的网络接口现在各自一个耦合网络-接口模块34(SNI，交换网络接口)位于I-总线模块M上。此外I-总线模块M又与按照附图4的I-总线模块一样是用同样方法构造的，因此下面放弃详细的叙述。
有益的是耦合网络-接口模块34实现了具有数据率为64/128千位/秒的HDLC-协议和按照附图1相应的传统的接口。为了实现这个接口然而也可以使用其他的协议。按照附图6每8个I-总线模块与其各自的耦合网络-接口模块34具有一个共同的只读存取的存储器模块33(ROM)，然而每个I-总线模块M各自有一个自己的自由选择写-读存取的存储器模块32(RAM)。此外具有所属耦合网络-接口模块34的8个I-总线模块为了实现明确的层结构在“主-副”-模式下运行，此时有益的是一个模块在“主”-模式下运行和余下的在“副”-模式下运行。此外各个I-总线模块M经过内部总线20(板内的)相互连接，因此可以分配或者可以接通各个连接组1之间100％的所有消息。
特别是对于各个连接组件MBC、MBAx和MBHx由于使用原则上同样的I-总线模块M在制造消息分配器8时成本显著降低。特别是当实现I-总线模块M和实现至少一部分协调处理器-、信令-或者耦合网络-接口模块34、44和54时在“用户专用集成电路”(ASIC)上的结果是特殊的成本优势，此外降低了地方的需求。
用这种集成时为了实现协调处理器-连接组件MBC例如将协调处理器-接口模块44直接与RAM接口单元RAM I相连接。用同样的方法为了便宜地实现信令-连接组件MBAx的ASIC例如将异步接口58不仅可以直接与RAM-接口单元RAMI，而且经过没有表示的处理器内部总线与处理器核心单元μc和与ROM-接口单元ROM I连接。为了节省地方和成本便宜地实现耦合网络-连接组件MBHx的ASIC同样还可以将各个耦合网络-接口模块34直接与RAM-接口单元RAM I，而且经过没有表示的处理器内部的总线将处理器核心单元μc与这个以及与ROM-接口单元(ROM I)相连接。用这种方法人们得到模块化结构的消息分配器8，可以将这个实现为成本特别便宜和特别节省地方。
按照附图4至6有益的是内部总线20是由多个各自两个连接导线组成的，连接导线原则上代表成束的串联的总线。为了与各个系统要求相匹配此外内部总线20上的数据率可以任意转换，因此可以实现具有不同数据率的接口。例如因此人们得到到达耦合网络的接口具有数据率为128或者64千位/秒，因此也保证了到达按照附图1的传统交换机的下行兼容性。
上述发明借助于专门的接口和协议进行描述。然而并不限于这个和包括多个所有其他可能的接口以及协议，将这些可以使用在交换机上。
权利要求
1．交换机，具有至少一个连接单元(1,2)用于连接准备交换的用户终端机(3,4)；信令控制单元(5)用于控制信令网络；交换控制单元(6,6’)用于控制交换机；和耦合网络(7,7’)用于实现在用户终端机(3,4)以及交换机的单元(1,2,5,6)之间进行通信，其中交换控制单元(6,6’)，有消息分配器(8)，用于分配信令网络的信令消息和分配交换机单元(1,2,5,6)的控制消息，和协调处理器(9)，用于实现业务管理和通过控制消息分配器(8)和信令控制单元(5)的区段划分，从而其特征为，消息分配器(8)有内部总线(20)用于将信令控制单元与耦合网络(7,7’)直接连接。
2．按照权利要求1的交换机，其特征为，消息分配器(8,8’)，有耦合网络-连接单元(30)用于连接耦合网络(7,7’)；协调处理器-连接单元(40)用于连接协调处理器(9)；和信令-连接单元(50)用于连接信令控制单元(5)，其中内部总线(20)将连接单元(30,40,50)内部相互连接。
3．按照权利要求2的交换机，其特征为，耦合网络-连接单元(30)有多个耦合网络-连接组件(MBH7)，其中内部总线(20)将组件相互连接。
4．按照权利要求2或3的交换机，其特征为，协调处理器-连接单元(40)有一个协调处理器-连接组件(MBC)。
5．按照权利要求2至4之一的交换机，其特征为，信令-连接单元(50)有多个信令-连接组件(MBA0至MBA4)，其中内部总线(20)将组件相互连接。
6．按照权利要求4的交换机，其特征为，协调处理器-连接组件(MBC)有具有从属的存储器模块(42,43)的两个I-总线模块(M)和有两个协调处理器-接口模块(44)用于与协调处理器(9)实现物理接口。
7．按照权利要求5的交换机，其特征为，信令-连接组件(MBAx)各自有具有从属的存储器模块(52,53)的两个I-总线模块(M)和有两个信令-接口模块(54)用于与信令控制单元(5)实现物理接口。
8．按照权利要求3的交换机，其特征为，耦合网络-连接组件(MBHx)各自有具有从属的存储器模块(32,33)的八个I-总线模块(M)和有八个耦合网络-接口模块(34)用于与耦合网络(7,7’)实现物理接口。
9．按照权利要求6至8之一的交换机，其特征为，I-总线模块(M)，有处理器核心单元(μc)用于实现数据处理，RAM-接口单元(RAMI)用于实现到具有自由选择存储器存取的存储器模块(32；42；52)的接口(35；45；55)，ROM-接口单元(ROMI)用于实现到具有只读存取的存储器模块(33；43；53)的接口(31；41；51)，和I-总线-接口单元(IBUSI)用于实现为了内部总线(20)的接口。
10．按照权利要求6至9之一的交换机，其特征为，I-总线模块(M)和至少一部分协调处理器、信令-或者耦合网络-接口模块(34；44；54)是在一个ASIC中实现的。
11．按照权利要求1至10之一的交换机，其特征为，内部总线(20)代表成束串联的总线。
12．按照权利要求1至11的交换机，其特征为，在内部总线(20)中的数据率是可以转换的。
全文摘要
本发明涉及到一种具有改进的消息分配器(8)的交换机,其中为了改进耦合网络－连接单元(30)、协调处理器－连接单元(40)和信令－连接单元(50)之间消息的传输使用一个共同的内部总线(20)。用这种方法可以减轻协调处理器的负荷和提高交换机的系统效率。
文档编号H04Q3/545GK1323127SQ01117499
公开日2001年11月21日 申请日期2001年5月10日 优先权日2000年5月10日
发明者H·戈尔维策, K·拉姆斯多夫, K·萨波塔 申请人:西门子公司