专利名称：通用交换中心和交换方法以及输入、输出和连接单元的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于交换具有多种数据格式的数据流的通用交换中心、用于在交换中心中执行交换任务的方法、通用交换中心的输入单元、通用交换中心的输出单元和交换中心的连接单元。
背景技术：
按照不同的格式和协议操作的多个子网络组成目前的全球电信网络。ISDN、SDH、IP、ATM和以太网只是在这里可以被引证的关键词示例。在上下文中，可能的连接类型既有交换连接又有虚拟连接，以及具有一个完整地址和数据部分的独立数据报。所有这些的共同点是如下的事实交换按照某种形式发生，即，一个数据流与其它数据流在区域和时间方面共享物理网装置，并且在它们之间需要切换。为此目的，很明确的是所有这些多个子网络都是互连的。
这些单个子网络中的每一个通常具有其本身的交换设备。依靠使用于各自子网络中的数据格式，例如可以使用术语交换中心、路由器或互连，实际的英文术语例如经常被使用于德语环境中。由于技术的发展，业务类型在总业务中的比例和因此在单个子网络中的比例在短的期间内(工作日和周日的时间)和长的期间内波动。另外，不但是开发，而且特别是构造具有新型交换设备的新子网络，都有不断的需要。
美国专利申请US 2002/0191588 A1描述了一种交换系统，为了在一个交换网络中交换的目的，利用该系统，以能够在周期性发生的固定长度时隙中发送数据分组的方式，分割该数据分组。然而，在那种情况下，由一个外部控制单元控制数据分组的划分和路径，这既是时间密集的又是成本密集的。
在下面，为了简化的原因，将各种格式、协议或业务类型称为传输格式；将各种交换设备称为交换中心。将在一起并且在这种交换中心内被同等处理的所有数据称为消息；将这样的处理称为交换。
发明内容
本发明是以改善上述情形的目的为基础的。
为实现上述目的，本发明提供一种用于交换具有多种数据格式的数据流的通用交换中心，包括多个输入端、多个输出端和一个交换网络，该交换网络包括多个输入端和多个输出端，通过一个输入单元分别将交换网络的多个输入端与通用交换中心的多个输入端中的一个连接，通过一个输出单元分别将交换网络的多个输出端与通用交换中心的多个输出端中的一个连接，并且将交换网络构造为一个具有一个字节或一些字节时隙长度的同步时分多路复用交换网络，在该交换中心中，每个输入单元具有用于根据接收数据流的格式、向自身永久地或临时地分配一个或多个通过该交换网络到达一个输出单元的连接的装置，每个连接具有至少一个时隙，以便将各数据流与这些连接匹配，将其分割成需要的时隙并予以发送，并且以便再一次清除已经分配的通过该交换网络的连接，其特征在于每个输入单元具有用于在数据流分配到时隙之前、向数据流增加信息的装置，该信息在该数据流分成数据子分组之后，使这些数据子分组能够对其自身进行路由以通过该交换网络，并且每个输出单元具有用于接收来自于这种分配的连接中的数据并根据收到数据流的格式对数据进行再处理并在输出端发送数据的装置。
本发明还提供一种用于在交换中心中执行交换任务的方法，该交换中心包括多个输入端、多个输出端和一个交换网络，该交换网络包括多个输入端和多个输出端，通过一个输入单元分别将交换网络的多个输入端连接到交换中心的多个输入端中的一个，通过一个输出单元分别将交换网络的多个输出端连接到交换中心的多个输出端中的一个，特别是在上述本发明的通用交换中心中，该交换中心包括至少一个可以由至少一部分该输入单元访问的连接单元，该交换中心包括至少一个连接单元，从中至少一部分该输出单元是可访问的，在该交换中心中，从中连接单元可访问的那部分该输入单元是这样设计的，以便使其能够将部分到达数据流转发到该或者一个连接单元，并且在该交换中心中，该连接单元是这样设计的，以便使其能够对至少一种格式的到达数据流进行处理，以便将这些数据流或者交换到进一步的连接单元，该进一步的连接单元是这样设计的，以便使其可以对至少一种格式的到达数据流进行处理，以便随后将这些数据流交换到从该进一步的连接单元可访问的那些输出单元，或者将数据流直接交换到这些输出单元，其特征在于包括如下步骤一个输入单元接受一个交换任务；检查该交换任务是否能够由这个输入单元处理，如果能这样做，则由这个输入单元对该交换任务进行处理；检查一个连接单元或者一对连接单元是否能够执行这个交换任务，如果是，则将该交换任务转发到该连接单元或者一对连接单元的第一个；由该连接单元或者一对连接单元的第一个对该交换任务的第一部分进行处理，并且由该连接单元或者一对连接单元的第二个对该交换任务的第二部分进行处理。
本发明还提供一种通用交换中心的输入单元，该通用交换中心包括多个输入端、多个输出端和一个交换网络，该交换网络包括多个输入端和多个输出端，通过一个输入单元分别将交换网络的多个输入端连接到通用交换中心的多个输入端中的一个，通过一个输出单元分别将交换网络的多个输出端连接到通用交换中心的多个输出端中的一个，并且使该交换网络构造为一个具有一个字节或一些字节时隙长度的同步时分多路复用交换网络，在该交换中心中，每个输入单元具有用于向自身永久地或临时地分配通过交换网络到达一个输出单元的一个或多个连接的装置，每个连接具有至少一个时隙，以便根据收到的数据流的格式将各数据流与这些连接匹配，将其分割成需要的时隙并予以发送，并且以便再一次清除已经分配的通过该交换网络的连接，其特征在于该输入单元包括用于以如下方式将各数据流与这些连接匹配的装置，该方式是在该数据流分配到时隙之前，向该数据流增加信息，该信息在该数据流分成数据子分组之后，使这些数据子分组能够对其自身进行路由以通过该交换网络。
本发明还提供一种通用交换中心的输出单元，该通用交换中心包括多个输入端、多个输出端和一个交换网络，该交换网络包括多个输入端和多个输出端，通过一个输入单元分别将交换网络的多个输入端连接到通用交换中心的多个输入端中的一个，通过一个输出单元分别将交换网络的多个输出端连接到通用交换中心的多个输出端中的一个，并且使该交换网络构造为一个具有一个字节或一些字节时隙长度的同步时分多路复用交换网络，在该交换中心中，每个输入单元具有用于向自身永久地或临时地分配通过交换网络到达一个输出单元的一个或多个连接，每个连接具有至少一个时隙，以便将各数据流与这些连接匹配，将其分割成需要的时隙并予以发送，并且以便再一次清除已经分配的、通过交换网络的连接，其特征在于在该数据流分配到时隙之前，向该数据流增加信息，该信息在该数据流分成数据子分组之后，使这些数据子分组能够对其自身进行路由以通过该交换网络，并且输出单元包括用于接收从这种分配的连接中抵达的数据子分组、并且根据收到的数据流格式对数据子分组进行重新处理并在输出端发送数据子分组的装置。
本发明还提供一个交换中心的连接单元，该交换中心包括多个输入端、多个输出端和一个交换网络，该交换网络包括多个输入端和多个输出端，通过一个输入单元将交换网络的多个输入端分别连接到交换中心的多个输入端中的一个，通过一个输出单元将交换网络的多个输出端分别连接到交换中心的多个输出端中的一个，特别是对于上述本发明的通用交换中心，该交换中心包括至少一个可以由至少一部分该输入单元访问的连接单元，该交换中心包括至少一个连接单元，从中至少一部分该输出单元是可访问的，其特征在于连接单元是这样设计的，以便使其能够处理至少一种格式的到达数据流，以便将这些数据流或者交换到进一步的连接单元并随后交换到从该进一步的连接单元可访问的那些输出单元，或者将数据流直接交换到从连接单元或第一连接单元中可访问的那些输出单元。
因此将同一交换中心用于所有的传输格式。在这种情况下，把将被交换的所有消息分割成单元，该单元彼此长度相同，但是非常短，优选地，长度为一个字节。交换单元是适合于交换这种短单元的同步时分多路复用交换网络。在适当的输入端和输出单元中外围地执行各种传输格式的匹配。
对于特别需要或者很少有要求的传输格式匹配，能够与交换网络附加连接单元连接，因此能够从输入单元中以或多或少透明方式访问该连接单元，并且接着，该连接单元还能以或多或少透明的方式访问输出单元。这种连接单元不仅适合于使用在目前的通用交换中心的情况下，而且适合于使用在其它类型的交换中心的情况下。例如，那些不在同步基础上操作的交换中心，或者那些不限制为短数据单元的交换中心。
由于不同的子网络在这种交换中心处聚合，因此网络接口在该点上可能更易于实现，也就是将所谓网关的功能包括在由该交换中心的外设所执行的功能中，或者是由输入单元、输出单元、连接单元执行，或者是由其组合执行。
结合以下附图详细描述本发明。其中图1示出了根据本发明输入单元中的示例性操作顺序；图2示出了根据图1所述例子的数据分组结构；图3示出了根据本发明通用交换中心的示例性实施例；图4示出了根据本发明连接单元的示例性实施例。
具体实施例方式
首先参考图1对本发明下面的基本概念进行描述。为该目的，还要参考专利申请EP 0 320 714 A2和相应的美国专利4,922,487及其内容。
图1的第一行示出到达交换中心输入端的数据流。根本不同结构的数据流可到达同一交换中心的另一输入端。在交换中心的输入端和交换网络的输入端之间分别提供的是一方面满足传输要求并且另一方面引起与交换网络内部格式匹配的输入单元。在这里只是更详细地考虑与交换网络内部格式的匹配。
在这里示出的数据流是由不同长度的数据分组序列组成的，在这些数据分组之间有间隔。数据分组相对于彼此完全异步。每个数据分组具有一个分组报头(阴影)和一个有效载荷(非阴影)。分组报头可以包含详细地址信息，其规定发送方和接收方；然而，其也可以包括对预设置的连接路径的参考。两种变量本身都是熟知的。
如图1的第二行所示，该数据流准备用于在交换中心中的内部处理。为此目的，如图2更详细地所示，增加了附加信息，其提供在交换网络内的可能处理。
第三行则示出了交换网络的输入端的数据流。箭头表示从第二行到第三行的转移。依靠交换网络的内部结构，将每个数据分组现在分割成单个数据子分组，该数据子分组对应于交换网络中的时隙长度。然后将这些数据子分组带入这种同步时序，以便使该数据分组在该数据流内以长度为T的相等时间间隔出现。这个长度T是交换网络内的所有同步序列的帧长度。首先，将第一数据分组的第一数据子分组插在输入单元的输出数据流的一个空闲时隙中。然后，将该数据分组另外的数据子分组以帧长度为T的间隔插在该数据流中。其间，前面的数据分组的数据子分组到来。对于所有后续数据分组实现相同的序列。
原则上，例如对于大的数据分组，还可允许将一个以上的时隙分配给帧长度T内的一个数据分组。在将两个时隙分配的情况下，所有不均匀地编号的数据子分组则以间隔T彼此分开，正如所有均匀地编号的数据子分组一样。第二数据子分组以小于T的间隔跟随第一数据子分组。因此平均间隔是T/2。同样的情况也应用在两个以上时隙分配中。
这里假定输入电路的输出容量至少与输入容量一样大。由于在图1中从第一行转移到第二行时增加的附加信息，作为结果的总有效载荷信息比输入端大。在输入数据流中可能有由传输引起的间隙，在该情况下，不需要采用任何类型的进一步测量。有时由于其它原因，还要确保在交换中心特定输入线上的数据流密度低于到交换网络的输入上的数据流密度；同样地，在这里缓冲存储器可能是必要的。否则，需要适当划分为几个输出数据流，或者内部时钟周期必须较高。
图2示出了示例性数据分组结构，诸如在根据图1的示例中的第二行中所获得的结构。PL表示实际的有效载荷。在这种情况下，它被表示为一个长度不确定且宽度为一个字节(8比特)的字块。从通常串行传输的数据流，通过串并转换获得8比特的宽度。通常地，这还对应于要被传输的有效载荷的子分排列。然而，这最终是非实质的；任何其它宽度都是可能的。在任何情况下，必须将该有效载荷内容无改变地转发，也不能对它的内容进行估计。已经将该有效载荷包含在图1的第一行中，尽管时间刻度可能不同。
图2中的“报头”Hd表示分组报头。在示出的例子中，报头具有两个字节的长度。将数据分组几乎专门以一种非同步方式传输。这至少意味着属于同一消息的数据分组在整个数据流中未以均匀的间隔彼此跟随。因此，不能从数据流中的编号位置中识别各数据分组与一条消息的关联。分组报头的内容提供这种识别功能。
至少在单个数据分组本身已经包含一条完整消息并因此构成一个所谓的数据报的那些情况中，分组报头必须至少包含接收方的完整地址。在许多其它情况中，一条消息将包含多个数据分组，或者例如在互联网冲浪期间，可能将多个消息在一条预置路径上从同一发送方传输到同一接收方。在这种情况下，如果在网络中的每一点中，可以将分组报头唯一地分配给有限数量的(虚拟)传输路径中的一个特定传输路径就足够了。在这种情况下，正如已经描述的，首先必须对传输路径进行标记，在每个传输链路上完成传输通道的单独分配。如果在分组报头中规定各自的分配，就足够了。然而，在两个传输链路之间的边界处，就必须对分组报头的内容进行转换。在示例中，这可以从图1中的第一到第二行的转移处完成。在根据本发明构造的通用交换中心的情况下，在交换网络内部不需要这种寻址。因此已经在这点上能够为经过交换中心的传输链路输入信息。在这种情况下，还可以在交换网络的输出端，即在一个输出单元中，完成转换。
另外，为了在交换网络中内部处理的目的，现在将内部需要的信息加到有效载荷PL上和分组报头Hd上。
首先示出的两个字节SRT1和SRT2，它们的功能是在交换网络中的内部路径选择。这个示例基于一个交换网络，其中内部路径不是由中央控制器设置，而是在其中消息本身建立其路径。两个字节SRT1和SRT2包含为该目的所需要的控制信息；还将这些字节称为自路由标记。
两个字节SRT1和SRT2后面跟着两个字节，在这里对该字节不是很感兴趣，或者也只是作为一个保留字节提供和以及还未被表示，这些字节后面接着跟着一个开始标志START。该开始标志START后面跟着分组报头Hd和有效载荷PL。末尾由结束标志END标识。
由于在任何情况下分组的末尾必须是可识别的，因此在数据流中结束标志END必须总是可以如此识别的。然而，原则上，不能阻止在有效载荷PL内具有与结束标志END相同的比特序列的一个字节的发生。由于该原因，在这个例中，分配给每个字节的有一个控制比特CB，其在该情况下用一个“1”识别所有另外出现的字节，而数据分组本身的字节用一个“0”来识别。
由于单独数据子分组的结合在交换网络内被分解的这个事实，有效载荷和地址的联系在交换网络内也不再是可以识别的。数据子分组与消息的关联必须以另一种方式来实现。在这种情况下，这通过长度为T的相等时间间隔来实现。交换网络因此必须同步地操作。所得的帧结构内的时隙长度于是和一个数据子分组相等。
参考图1来描述在输入单元的输入端的一个数据分组和这个输入单元的输出端的数据子分组之间的分配供应是明确且可逆的。在交换网络的一个输出端，数据分组的相关数据子分组也将按照同一编号排列再一次到达。在按照后一种布置的一个输出单元中，将颠倒参考图1描述的分配，以便使通常具有一个转换的分组报头的原始数据分组再现。因此这导致建立根据本发明的通用交换中心的输入单元和输出单元。
图2不与图1匹配，由于在那里，分组报头前面的部分是与分组报头相同的尺寸。然而，绝对值无关紧要。
然而，在这种情况下，决定性的是根据图1的数据子分组和因此的交换网络内的时隙长度很短。在上面已经引用的专利申请EP0 320 714 A2和相应的美国专利4,922,487中，已经参考了这种短的数据子分组的重要优点。与其它概念相比，可以彻底地降低交换网络内的存储器资源要求。由于将数据分组分配给一个更大的时间间隔，因此交换网络的容量利用也变得更平均；尽管资源承诺保持相同，但阻塞被减少。附加的延迟缺陷依然存在。
然而，在本发明的情况下，有另外一个要点。在交换网络内发生要被交换的专门非常短的数据单元。然而，在这种短的数据单元中，最后分解每个传输格式是可能的。因此能够将构造的一个交换中心用于交换任何传输格式的消息。在输入和输出单元中完成与这些传输格式的匹配。只是后者需要与各传输格式匹配，并且如果有必要，为新的传输格式而进行开发。另外，只有在这些输入和输出单元才需要可能需要的更大缓冲存储器。这种输入和输出单元的操作流可以是程序控制的。与其它传输格式的匹配能够通过序列程序的改变完成。因此，在两个传输格式之间的转换能够通过在两个序列程序之间的交换完成。
参考图1对一个传输格式进行描述，其中，长度不等的单个数据分组以具有中间传输间隙出现。例如，另一数据格式例如是STM-1分层结构中的SDH数据流中的一个SDH容器。在这种情况下，在一个输入单元中，以类似于图1示例的方式，将每个容器分解为多个连续的子容器，然后对其分配通过交换网络的一条同步路径并且在后者中以字节为单位再一次对其进行交换。相关的子容器然后在它们已被交换到的输出单元中被重新组合，以便形成一个SDH容器。
原则上，可能的另外一种传输格式是一种诸如PCM 30/32的传统同步时分多路复用格式。
原则上，这种通用交换中心可能专门具有全部被构造或设置为同一传输格式的输入单元和输出单元。然后可以将输入和输出单元的一部分用于远程业务而另一部分用于本地业务，并且从而在其它功能当中，还相伴地具有分插复用器的功能。
能够以相应的方式专门为另一传输格式构造或设置另一个这种通用交换中心。因此能够具有例如交叉连接的功能。
然而，通常，各种传输格式的单个子网络未完全空间上彼此分开。而是，该子网络彼此重叠，并且分配给各个服务的单独传输格式的“交换中心”也是就组织而言是经常地组合的，并且因此也是空间上组合的。另外，这通常是在不同子网络之间实现接口或“网关”的地方，在此，还需要完成在转换格式之间的转换。在根据本发明的通用交换中心中，现在可能在两个这种子网络之间轻易地对接。网关功能能因此在涉及的输入单元中或输出单元中被附随地执行。
然而，对于两个或更多这种子网络执行交换功能的根据本发明通用交换中心通常对此任务是规模过大的。例如，将在a输入行和a输出行之间的具有a输入单元和a输出单元的该通用交换中心的一部分和具有一个a×a结构的交换网络的中间部分用于第一子网络。例如，将在b输入行和b输出行之间的具有b输入单元和b输出单元的该通用交换中心的另一部分和具有b×b结构的交换网络的中间部分用于第二子网络。然而，总的来说，需要一个具有一个N×N结构的交换网络，N至少等于a+b。以与从a到a或b到b的那些完全相同的方式对在a输入行和b输出行之间、以及在b输入行和a输出行之间的接口进行装备。然而，一般地，只将它们用于网关功能，通常具有较少的容量利用。
然而，在这个例子中，在任何情况下，如果根据其功能将两个子网络导向到诸如商务和私人用户的不同用户、并且交换中心从而相对于日时间而受到如此波动以使其整体负载变化低于两个子网络的负载，则根据本发明的通用交换中心提供一些优点。当两个子网络的容量利用生存时，网络因此也能够生存。特别地，在两个交换中心之间的连接线能够在一段时间携带一个业务类型，并且在一段时间携带其它业务类型。这只需要在两个业务类型或传输格式之间切换输入单元和输出单元，并且从而分配给其它子网络。
正如要在最后一个例子中所描述的，日常的波动出现，因此不同子网络的容量利用，在比较长的时期，例如在引入新的传输格式的情况下变化。在根据本发明的通用交换中心的情况下，则必须简单地将输入和输出单元逐渐地转换成新的传输格式，或者用适当的新单元替换。剩余部分，特别是交换网络及其控制器能够保持不变。因此，规模过大的存在本身可更加合理。
图3示出了一个完整的通用交换中心的例子，在这个图示中，该通用交换中心看上去像任何其它交换中心。其具有核心、在这种情况下它未被更详细地指示的交换网络、和一系列连接到后者的线路单元。在这种情况下，另外连接的是两个中央处理单元CP。将线路单元和中央处理单元都双向连接到交换网络。线路单元也有对外界的双向连接，但是中央处理单元却没有。
原则上，交换中心还能够以单向的方式表示。然后通常从左至右表示业务流，并且将每个线路单元分成布置在左边的一个输入单元和布置在右边的一个输出单元。然后将诸如在这里表示的中央处理单元的附加单元表示为在右边的交换网络的输出端和在左边的耦合网络的输入端之间的反馈单元。
在这种情况下，将线路单元每一个分成由L1和L2表示的两个块。L1和L 2首先分别代表“层1”和“层2”。这里无意指示关于其结构的任何内容，而只关心其功能。以同样的方式表示的不同模块可以具有不同的结构。本质上，“层1”负责物理匹配。这涉及诸如电信号或光信号、信号电平、时钟速率等的参数。本质上，“层2”负责关于协议的匹配。明确地，在目前的通用交换中心的情况下，后者不是对于所有的线路单元都是相同的。
能够将诸如在这里所示出的中央处理单元用于各种功能。在这里，根据本发明，有意将该中央处理单元用作连接单元以便减轻输入或输出单元。特别地，其交换需要缓存相对大量数据的、或者其需要访问相对大型表格的、或者其将要经受网关功能的传输格式，能够借助这种连接单元得以交换。为该目的，具有该传输格式的一个数据流到达的那个输入单元必须以一种主要透明的方式将该数据流转发到这种连接单元。然后，后者尽可能地承担一个输入单元的功能，并且必要时承担一个网关的功能。然后从连接单元通过交换网络将数据分组发送到另外一个连接单元，在这种情况下，该另外一个连接单元承担一个输出单元的任务，并且必要时承担一个网关的任务。从这里，然后再一次以一种主要透明的方式将该数据分组交换到一个输出单元。在这种情况下也可以由单个连接单元承担输入单元和输出单元的两个任务。
通过更明确地参考图4，能够描述在连接单元中的数据流处理的过程。
图4示出了一个交换网络KN，并且示例性地示出一对连接到交换网络KN并具有类似结构的连接单元CP1和CPn。在这种情况下，将连接单元CP1和CPn就功能而言分别分成一个输入部分CPI1和CPIn，以及一个输出部分CPO1和CPOn。
输入部分CPI1和CPIn分别具有由1表示的一个重组(Defragment)单元、由2表示的、进一步分解数据分组的一个去成帧单元、由3表示的一个路由表和由4表示的一个数据缓冲器。输出部分CPO1和CPOn依次分别具有由5表示的一个数据缓冲器、由6表示的一个成帧单元和由7表示的、利用虚拟级联进行分段的单元。
将连接单元CP1和CPn的分别的输入部分CPI1和CPIn的输入端各自连接到交换网络KN的输出端之一，并且将连接单元CP1和CPn的分别的输入部分CPI1和CPIn的输出端各自连接到交换网络KN的输入端之一。将连接单元CP1和CPn的分别的输出部分CPO1和CPOn的输入端各自连接到交换网络KN的输出端之一，并且将连接单元CP1和CPn的分别的输出部分CPO1和CPOn的输出端各自连接到交换网络KN的输入端之一。
如果消息本身没有建立通过交换网络KN的数据单元内部路径时，则一个中央控制器(所谓的调度器S)承担该任务，该中央控制器、其到数据缓冲器4的连接、和到连接单元CP1的输入部分CPI1的路由表3的连接、到连接单元CPn的输出部分CPOn的数据缓冲器5的连接以及到交换网络KN的连接一起被示出。
输入单元通过交换网络KN以一种非常透明的方式将数据流发送到连接单元CP1的输入部分CPI1。如果数据流已通过所谓的虚拟级联原理形成，其中将诸如例如在SDH传输的情况下的所谓虚拟容器分段的数据结构的非相邻分段进行组合以便形成一个数据流，则首先在重组单元1中将该虚拟级联逆转，并且将相关的分段组装在一起。
然后，在去成帧单元2中，根据它们的结构(比如GFP(通用成帧过程)、以太网或ATM)将数据分组帧分解为尺寸为一个或一些字节的小数据单元，如输入单元的功能说明中已经提到的那样。
在路由表3中，向各数据单元的输入地址分配通过交换网络的路径、以及确定随后通过交换中心的数据单元的进一步路径的输出地址。
如果消息本身没有建立通过交换网络KN的内部路径，则因此路由表3以自路由标记(SRT)的形式附随地提供具有有关该路径信息的数据单元。
如果借助于中央控制器、通过所谓的调度器S和交换网络KN之间的接口，由调度器S定义通过交换网络KN的内部路径，则调度器S必须为该目的从路由表3中获取有关路由的信息。为了各数据单元的传输，按照该信息，调度器S将交换网络KN交换到相应的位置中。只有当路径未由消息本身通过自路由标记(SRT)建立时，才需要调度器S建立通过交换网络KN的路径。
数据缓冲器4可用于数据单元的存储，并且如果消息本身没有通过自路由标记(SRT)建立通过交换网络KN的路径，则调度器S通过调度器S和数据缓冲器4之间的接口集中控制通过交换网络KN的数据单元的发送。
通过交换网络KN后，各数据单元达到连接单元CPn的输出部分CPOn。由于在这个进一步的连接单元的输出部分CPOn的输入端的数据速率能够比交换中心的输出端的外部数据速率更高，因此能够首先将到达数据单元缓存到数据缓冲器5中。如果该数据缓冲器5有溢出危险时，借助一个所谓的背压(Back Pressure)协议，通过该连接单元CPn输出部分CPOn的数据缓冲器5与调度器S之间的接口，能够实现一种情形，从而调度器S通过对第一连接单元CP1的输入部分CPI1的数据缓冲器4的接口降低通过交换网络KN的数据速率。如果没有调度器S，和经过数据缓冲器5与调度器S之间接口的背压协议，则需要接受数据缓冲器5溢出的可能。
为了获得一个恒定数据速率的数据流，数据单元在成帧单元6中受到一个诸如GFP(通用成帧过程)、以太网或ATM的成帧处理。
然后，在分段单元7中，通过在数据路径上的虚拟级联按照它们的阶数合并数据流，根据标准，诸如VC4和VC12的不同阶数的数据流组合是不允许的。
于是将各种数据流通过交换网络KN发送到相应的输出单元。为该目的，连接单元的输出部分CPO1和CPOn分别具有交换功能，该交换功能控制向哪发送各种数据流。典型地，连接单元的输入部分CPI1和CPIn分别具有多个输入端，能够将该输入端连接到不同输入单元，并且连接单元的输出部分CPO1和CPOn分别具有多个输出端，能够将该输出连接到不同输出单元。为了简化的原因，图4中只分别示出了一个输入端和一个输出端。数据流将被发送到的多个端口(即，输出单元)的定义例如可能由GFP(通用成帧过程)提供。在这种情况下应该已经在第一连接单元CP1的输入单元CPI1中确定不同数据单元要被发送到的相应输出端和端口，并且将该数据单元储存在路由表3中。将包含相应交换信息的标记和数据单元一起发送，并且在连接单元CPn的输出单元CPOn中的成帧处理期间在成帧单元6中对该标记进行估计。虽然该过程增加了通过交换网络发送的数据单元开销，但是该过程在连接单元的输出单元CPOn中不需要第二路由表，并且因此基本上不那么昂贵。
后面所述类型的连接单元也可以用于不是按照与本发明的通用交换中心相同的方式构造的交换中心的情形下。
权利要求
1.用于交换具有多种数据格式的数据流的通用交换中心，包括多个输入端、多个输出端和一个交换网络，该交换网络包括多个输入端和多个输出端，通过一个输入单元(L1，L2)分别将交换网络的多个输入端与通用交换中心的多个输入端中的一个连接，通过一个输出单元(L1，L2)分别将交换网络的多个输出端与通用交换中心的多个输出端中的一个连接，并且将交换网络构造为一个具有一个字节或一些字节时隙长度的同步时分多路复用交换网络，在该交换中心中，每个输入单元具有用于根据接收数据流的格式、向自身永久地或临时地分配一个或多个通过该交换网络到达一个输出单元的连接的装置(L2)，每个连接具有至少一个时隙，以便将各数据流与这些连接匹配，将其分割成需要的时隙并予以发送，并且以便再一次清除已经分配的通过该交换网络的连接，其特征在于每个输入单元具有用于在数据流分配到时隙之前、向数据流增加信息的装置(L2)，该信息在该数据流分成数据子分组之后，使这些数据子分组能够对其自身进行路由以通过该交换网络，并且每个输出单元具有用于接收来自于这种分配的连接中的数据并根据收到数据流的格式对数据进行再处理并在输出端发送数据的装置(L2)。
2.根据权利要求1的交换中心，其特征在于输入单元和输出单元是这样构造的数据流的处理主要是由程序控制的，并且通过改变程序实现与收到数据流的格式匹配。
3.交换中心，包括多个输入端、多个输出端和一个交换网络，该交换网络包括多个输入端和多个输出端，通过一个输入单元(L1，L2)分别将交换网络的多个输入端与交换中心的多个输入端中的一个连接，通过一个输出单元(L1，L2)分别将交换网络的多个输出端与交换中心的多个输出端中的一个连接，特别是根据权利要求1的通用交换中心，其特征在于该交换中心包括至少一个可以由至少一部分输入单元访问的连接单元(CP，CP1)，包括至少一个可从其访问至少一部分输出单元的连接单元(CP，CPn)，从中连接单元(CP，CP1)可访问的那部分输入单元是这样设计的，以便使其能够将部分到达数据流转发到该或一个连接单元(CP，CP1)，并且该连接单元(CP，CP1)是这样设计的，以便使其能够对至少一种格式的到达数据流进行处理，以便将这些数据流或者交换到进一步的连接单元(CPn)，其中该进一步的连接单元是这样设计的，以便使其可以对至少一种格式的到达数据流进行处理，以便随后将这些数据流交换到从该进一步的连接单元(CPn)可访问的那些输出单元，或者将数据流直接交换到这些输出单元。
4.用于在交换中心中执行交换任务的方法，该交换中心包括多个输入端、多个输出端和一个交换网络，该交换网络包括多个输入端和多个输出端，通过一个输入单元(L1，L2)分别将交换网络的多个输入端连接到交换中心的多个输入端中的一个，通过一个输出单元(L1，L2)分别将交换网络的多个输出端连接到交换中心的多个输出端中的一个，特别是在根据权利要求1的通用交换中心中，该交换中心包括至少一个可以由至少一部分该输入单元访问的连接单元(CP，CP1)，该交换中心包括至少一个连接单元(CP，CPn)，从中至少一部分该输出单元是可访问的，在该交换中心中，从中连接单元(CP，CP1)可访问的那部分该输入单元是这样设计的，以便使其能够将部分到达数据流转发到该或者一个连接单元(CP，CP1)，并且在该交换中心中，该连接单元(CP，CP1)是这样设计的，以便使其能够对至少一种格式的到达数据流进行处理，以便将这些数据流或者交换到进一步的连接单元(CPn)，该进一步的连接单元是这样设计的，以便使其可以对至少一种格式的到达数据流进行处理，以便随后将这些数据流交换到从该进一步的连接单元(CPn)可访问的那些输出单元(L1，L2)，或者将数据流直接交换到这些输出单元，其特征在于包括如下步骤一个输入单元(L1，L2)接受一个交换任务；检查该交换任务是否能够由这个输入单元(L1，L2)处理，如果能这样做，则由这个输入单元(L1，L2)对该交换任务进行处理；检查一个连接单元(CP)或者一对连接单元(CP1，CPn)是否能够执行这个交换任务，如果是，则将该交换任务转发到该连接单元(CP)或者一对连接单元的第一个(CP1)；由该连接单元(CP)或者一对连接单元的第一个(CP1)对该交换任务的第一部分进行处理，并且由该连接单元(CP)或者一对连接单元的第二个(CPn)对该交换任务的第二部分进行处理。
5.通用交换中心的输入单元(L1，L2)，该通用交换中心包括多个输入端、多个输出端和一个交换网络，该交换网络包括多个输入端和多个输出端，通过一个输入单元分别将交换网络的多个输入端连接到通用交换中心的多个输入端中的一个，通过一个输出单元分别将交换网络的多个输出端连接到通用交换中心的多个输出端中的一个，并且使该交换网络构造为一个具有一个字节或一些字节时隙长度的同步时分多路复用交换网络，在该交换中心中，每个输入单元具有用于向自身永久地或临时地分配通过交换网络到达一个输出单元的一个或多个连接的装置，每个连接具有至少一个时隙，以便根据收到的数据流的格式将各数据流与这些连接匹配，将其分割成需要的时隙并予以发送，并且以便再一次清除已经分配的通过该交换网络的连接，其特征在于该输入单元包括用于以如下方式将各数据流与这些连接匹配的装置(L2)，该方式是在该数据流分配到时隙之前，向该数据流增加信息，该信息在该数据流分成数据子分组之后，使这些数据子分组能够对其自身进行路由以通过该交换网络。
6.通用交换中心的输出单元(L1，L2)，该通用交换中心包括多个输入端、多个输出端和一个交换网络，该交换网络包括多个输入端和多个输出端，通过一个输入单元(L1，L2)分别将交换网络的多个输入端连接到通用交换中心的多个输入端中的一个，通过一个输出单元分别将交换网络的多个输出端连接到通用交换中心的多个输出端中的一个，并且使该交换网络构造为一个具有一个字节或一些字节时隙长度的同步时分多路复用交换网络，在该交换中心中，每个输入单元具有用于向自身永久地或临时地分配通过交换网络到达一个输出单元的一个或多个连接，每个连接具有至少一个时隙，以便将各数据流与这些连接匹配，将其分割成需要的时隙并予以发送，并且以便再一次清除已经分配的、通过交换网络的连接，其特征在于在该数据流分配到时隙之前，向该数据流增加信息，该信息在该数据流分成数据子分组之后，使这些数据子分组能够对其自身进行路由以通过该交换网络，并且输出单元包括用于接收从这种分配的连接中抵达的数据子分组、并且根据收到的数据流格式对数据子分组进行重新处理并在输出端发送数据子分组的装置(L2)。
7.一个交换中心的连接单元(CP)，该交换中心包括多个输入端、多个输出端和一个交换网络，该交换网络包括多个输入端和多个输出端，通过一个输入单元将交换网络的多个输入端分别连接到交换中心的多个输入端中的一个，通过一个输出单元将交换网络的多个输出端分别连接到交换中心的多个输出端中的一个，特别是对于根据权利要求1的通用交换中心，该交换中心包括至少一个可以由至少一部分该输入单元访问的连接单元(CP，CP1)，该交换中心包括至少一个连接单元(CP，CPn)，从中至少一部分该输出单元是可访问的，其特征在于连接单元(CP，CP1)是这样设计的，以便使其能够处理至少一种格式的到达数据流，以便将这些数据流或者交换到进一步的连接单元(CPn)并随后交换到从该进一步的连接单元(CPn)可访问的那些输出单元，或者将数据流直接交换到从连接单元(CP)或第一连接单元(CP1)中可访问的那些输出单元。
8.根据权利要求4的方法，其特征在于从连接单元(CP，CP1)中转发出的数据流的是由一个外部控制单元(S)控制的。
9.根据权利要求8的方法，其特征在于由连接单元(CP1)发送的数据流的数据速率是由接收连接单元(CPn)借助该外部控制单元(S)来控制的。
全文摘要
本发明涉及一种用于交换数据流的通用交换中心，包括多个输入端、多个输出端和一个交换网络，该交换网络包括多个输入端和多个输出端，通过一个输入单元(L1，L2)分别将交换网络的多个输入端与通用交换中心的多个输入端中的一个连接，通过一个输出单元(L1，L2)分别将交换网络的多个输出端与通用交换中心的多个输出端中的一个连接，并且将该交换网络构造为一个同步时分多路复用交换网络，每个输入单元具有用于在该数据流分配到时隙之前、向该数据流增加信息的装置(L2)，该信息在数据流分成数据子分组之后，使这些数据子分组能够对其自身进行路由以通过交换网络，并且本发明还涉及一种交换中心、一种用于执行交换任务的方法、一种输入单元(L1，L2)、一种输出单元(L1，L2)和一种连接单元(CP)。
文档编号H04L12/66GK1604566SQ20041008066
公开日2005年4月6日 申请日期2004年9月29日 优先权日2003年9月30日
发明者格特·艾伦贝格尔, 斯特凡·邦泽 申请人:阿尔卡特公司