专利名称：交换设备中多信道链路上时隙分配的交换设备和方法
技术领域：
本发明涉及在多信道链路上时隙分配的一种交换设备和一种方法。
交换设备在电信系统中为传输有用信息而用于建立、控制和清除连接。在最简单的例子中，包含一个接线器的交换设备连接一个用户A和一个用户B。用户A和B的连接，在本例中可能位于一个端口或不同的端口。
更进一步知道，一个交换设备可用所谓的时分多路复用方式，通过一单一连线完成多个连接。这样，在时分多路复用方式下，一条物理连接线路可以传输由时隙形成的多个信道。这样，在用这种原理操作的交换设备中，在接线器中没有硬件的物理连接，而是时隙被分配成一种连接。
如果考虑通过一个交换设备从一个用户A到一个用户B的连接，此连接被简单地认为是单向的，那么，从用户A来的入时隙在交换设备中必须被分配到从交换设备到用户B的出时隙。这样，在时隙中的信息就被交换了。在时分多路复用方式下，时隙的组织是基于帧的。也就是说，一帧包含K个时隙，而时隙每次可以被分配到不同的连接。每一次相同的时隙表明一个存在的连接，从帧到帧。
一个比特率，例如ISDN交换设备中B信道的64K比特/秒，被分配到一个时隙所形成的每一个信道。如果从用户A到用户B的一连接现在要求较高的比特率，那就需要一多信道链路。这意味着在一帧内必须把多时隙分配给这一连接。然而，这些时隙不必在相同的物理连接线路上传送。
比较单信道链路，在多信道链路情况下发生了附加的困难。正常地，用户A产生的是一连续的信息流。此信息流中信息元依据一特定的顺序排列。这种顺序在经过信息传送之后，在用户B中也必须予以保证。用户的通信终端和交换设备能满足此项要求。我们期望，此类问题被排除在通信终端之外，而按照要求处理多信道链路得到交换设备的支持。
本发明的任务在于，在时隙被分配到一多信道链路的交换系统中，为了出时隙保证入时隙信息元的顺序。此目标由权利要求1或2所涉及的方法和权利要求9或10所涉及的交换设备所实现，进一步的优化位于从属权利要求中。
多信道链路由至少两入两出时隙构成。既然这样特定数n表明在每个入帧总共有K个时隙的多信道链路中的入时隙数。在一个出帧中相同数量(n)的出时隙每一个将要被分配给一个入时隙。在多信道链路中，第一个明确的标识被分配给每一个入时隙，以便标明入帧中入时隙的顺序。多信道链路上入时隙内的信息组成了要被交换的多信道信息。
同样，第二个定义顺序的标识被分配给出时隙。考虑到在各自帧中入时隙和出时隙的位置，定义了第一个辅助变量。这第一个辅助变量是指许多出时隙和入时隙之间的最大差异，就包含一个出时隙的时间而言。这第一个辅助变量用于所有的出时隙每次被分配给一个入时隙的指定的匹配偏移。例如，一个匹配偏移为了在本例中意味着在多信道链路中，第四个出时隙对应第一个入时隙，第五个出时隙对应第二个入时隙，等等。如果，如上所述，例如一个入或出时隙包含五个时隙，那么第三个入时隙对应下一个出帧的第一个出时隙。匹配偏移这样可以看作是索引的一种形式。
可以替换地，或者除了第一个辅助变量之外，也可以定义第二个辅助变量来达到依据于本发明的目标。这第二个辅助变量表明一个数值，这个数值定义了在多信道链路中许多出时隙和入时隙在各自帧中的附加的最小差异，在被给定的出时隙数限定的时间之前。然而，入时隙也对这一点负责。这第二个辅助变量也可以用作所有的出时隙对应每一次的一个入时隙的匹配偏移。然而，任何别的在第一个辅助变量和第二个辅助变量之间的值也适于作为匹配偏移。
如果第一个辅助变量被选作匹配偏移，那么多信道信息在交换设备中存在最小延迟。然而，任何其它达到第二个辅助变量的值也提供一种分配，这种分配保证维持信息元的顺序和确保最小帧偏移。基于本发明方法的一个关键的优点在于，信息元的顺序(在数字交换系统中也被称作比特完整性)对每一单个的匹配实现这一事实。而且，又一个优点在于，可以在出帧中选择任何想要的数目的时隙，而且本发明的方法生成的出时隙对入时隙的匹配保证比特完整性。
对于匹配来说，直到现在还在假设入和出帧在相同的时间开始而且包含相同数目的时隙。如果多信道信息在交换设备中缓存，那么一个缓存时延就要被考虑进去。为了和出时隙匹配，入时隙开始被定义为比出时隙开始时间早至少一个缓冲延迟，第一个标识的匹配被保持。这样这种顺序方法可以被保持，如果偏移精确地对应着缓存延迟。在交换设备的每一接线器中都应考虑一单一的缓存延迟。
如果要被交换的多信道信息被缓存，许多时隙也就联合起来组成一个字。在这种情况下，一个字的所有入时隙负责决定各个字第一个入时隙的辅助变量。作为这种好的度量的结果，反过来使得对单一接线器的指定特征单一地匹配算法成为可能，而接线器正常情况下由相应的连接电路控制，当考虑到缓存延迟时。
为了更进一步的优化，目前同时在不同连接线路上的时隙一起负责决定辅助变量，如果一帧的入和/或出时隙被分配在不同的连接线路上的话。结果是，本发明的方法也可以用于连接多条连接线路上时隙的交换设备而且可以大量出线的不同时隙上分配信息。
如果一个交换设备包含大量的接线器，匹配偏移或单一接线器的总偏移，被有利地选为等于要交换的时隙数，用一个自然数。除了保证比特完整性，这也确保帧完整性，因为，不仅时隙中的信息被保持正确的顺序，而且多信道链路中一个入帧中的时隙在出帧中被保持在一起。
依据进一步的实施形式，在双向通信的情况下，两个方向的时隙分配被分开了。
依据本发明的方法和依据本发明的交换设备，如下借助实施例结合附图进行更详细的解释。图示为
图1显示了一个有三个接线器的交换设备，图2显示了一个示意性说明，说明在每例中出时隙和入时隙在一条连接线路上的时隙分配，图3显示了一个示意性说明，说明在每例中出时隙和入时隙在两条连接线路上的时隙分配，图4显示了一个示意性说明，说明在考虑到逐字缓存情况下的缓存时延时，出时隙对入时隙的时隙分配，图5显示了一个示意性说明，说明出时隙对入时隙通过多个接线器的时隙分配，图6显示了一个有三个接线器的交换设备，且在每一个接线器中保证帧完整性，图7显示一个有三个接线器的交换设备，帧的完整性在最后一个接线器中产生，和图8显示一个计算第一个和第二个辅助变量的流程图方案。
图1所示的交换设备VE的例子，包含三个接线器K1，K2，K3。第二个接线器K2，通过一总线Hwy连到第一个接线器K1和第三个接线器K3，总线Hwy中包含连接线路。接线器K1通过一总线Hwy产生一到用户A的链路，而第三个接线器K3通过一更深层的总线Hwy产生一到用户B的链路。
交换设备VE工作在时分多路复用方式下，所以被传送的信息被分配到连接线路上帧内的时隙上。交换设备VE受控制设备SE控制。程序控制的控制设备SE可能有存储区间，在存储区间内有一个为记录用于连接的出和入时隙ej，aj的数据库DB。当建立一从用户A到用户B的连接时，控制设备SE在连接线路Hwy上，通过访问数据库DB，作出一时隙选择ei，aj。
从用户A到用户B的连接作为一多信道链路建立。这意味着，一定要利用在帧Re，Ra之内的用于多信令信息传输的多时隙ej，aj。在交换设备VE的控制设备SE中，用于此目的的一算法将通过参考附图被解释。
为了为出时隙到入时隙的时隙分配定义辅助变量，也应参考附件A。
如图2所示，在一个总共含有K个时隙的入帧Re内，多信道信息包含，例如，8个入时隙e0到e7。出帧Ra含有同样数目的K个时隙，同样地，有8个出时隙a0到a7被从数据库DB中选出。入时隙e0到e7和出时隙a0～a7相应于帧Re，Ra中的顺序，用一明确的第一个标识i和第二个标识j指定。出和入时隙ei，aj的位置这样就可以在入和出帧Re，Ra内自由地选择了。
第一个辅助变量d0和第二个辅助变量d1的计算结果已经在图2中予以描述。在多信道链路中，在各自帧中的许多出时隙aj和入时隙ei之间的差异由控制设备SE决定。出时隙aj的时间决定也被包括在这种情况中。在图二中的最大的差异，即第一个辅助变量d0被定义为第七个出时隙a6的3。
第二个辅助变量是这样被确定的，每一次在从e0到e7的入时隙内，在由一出时隙aj确定的时间之前，多信道链路中许多出时隙aj和入时隙ei之间的差异被定义在各自的帧Re，Ra内。在本例中最小值在第八个入时隙e7的时间利用-1确定。被分配的aj的时隙数加上这个值-1(这个数等于8)，结果在于，例如第二个辅助变量的值为7。
第一个辅助变量d0和第二个辅助变量的计算过程可以使用一般的符号由如下等式引述d0＝max(|{aj|aj≤z1}|-|{ei|ei≤z1}|)d1＝min(|{aj|aj＜z1}|-|{ei|ei≤z1}|)+nZ1是一个时隙的时间而n是在多信道链路上入时隙ei的数目。{m|E}是一个集合，集合中的元素m具有属性E。操作符|·|在本例中表示集合中元素的数目。
在图2中，第一个辅助变量d0(3)被选择用于分配，结果是第四个出时隙a3被分配到第一个入时隙e0，等等。在本例中，黑色实箭头表明这一分配。虚箭头同样表示这一分配，但是这些分配导致帧中一偏移而且为相应的入时隙e5到e7代替实箭头。
图3所示的分配方案说明和图2所示的分配相同的原理。然而，应注意到每次入时隙e0到e7和出时隙a0到a7被分配在两条连接线路(总线)Hwy。目前时隙ei，aj同时被包含在辅助变量d0，d1的决定中，但是被一起计算。数值3又一次作为第一个辅助变量d0的结果，而数值7作为第二个辅助变量d1的。时隙ei，aj在多信道链路上的一分配，通过使用本发明的方法，又一次实现了。
出时隙aj到入时隙ei的分配将通过图4予以解释，考虑到一缓存延迟dts1＝6和连接形成一个字的2个时隙的缓存。在本例中，一入帧Re开始的时间得出一出帧Ra的开始，例如通过缓存延迟dts1＝6。同时，在这种缓存情况下，两时隙ei每次被存储在一起。
第七和第八个时隙e6，e7，如同第五和第六个时隙e4，e5一样，被存储在一起。这种共同缓存的结果在于，这些时隙每次象一个入时隙ei一样动作。这种情况在决定第一个辅助变量d0和第二个辅助变量d1时必须被考虑到。这由入时隙e6，e7和e4，e5在一起计算一出时隙aj的时间而完成。如图4所示，数值5被确定为第一个辅助变量d0，而数值8(0)被确定为第二个辅助变量d1。从匹配偏移1的数值范围5到8中能选出一个数值(匹配偏移.1)，这样，出时隙aj被分配到入时隙ei。
图5所示的出时隙aj到入时隙ei的分配与图1所示的三个接线器K1，K2，K3有关。第三个接线器K3中的四个出时隙aj，在第二个接线器K2的帮助下，被分配到第一个接线器K1的四个入时隙ei。本例中，在接线器K1，K2，K3中的缓存延迟dts1各不相同。缓存延迟dst1在第一个接线器K1中＝6，在第二个接线器K2中＝10，在第三个接线器K3中＝4。第一个接线器K1和第三个接线器K3逐字存储两个时隙。第二个接线器K2执行与时隙有关的缓存。从图5可以看出，在每个单一的接线器K1，K2，K3中保持时隙中信息元的顺序，也就是说，确保了比特完整性。实线画出的匹配没有帧偏移，而那些用虚线画出的有一个为1的帧偏移。实线A0中的信息，例如，被用户B在一帧后的B2时隙接收。时隙A2被用户B在两帧后的B0时隙接收。
图6和图7显示了使用大量接线器K1，K2，K3情况下，帧完整性TSSI也能通过选择恰当的匹配偏移1来达到。这样，如图6，在每一个接线器K1，K2，K3中生成帧完整性TSSI是可能的。然而，如图7，也可以直到第三个接线器K3才做到正确执行和帧完整性TSSI。帧完整性TSSI得以保证，在于，为匹配偏移1的从第一个辅助变量d0到第二个辅助变量d1的数值范围，从该数值范围中选出一个数值，该数值等于在多信道链路中要被交换的时隙数目n，用一自然数。在图2，3，4所示的匹配的例子中，这意味着匹配偏移1或单个接线器K1，K2，K3的总的匹配偏移1等于0，8或多个8。
如果意于在最后一个接线器K3中改正帧完整性TSSI，这样在多信道链路上在一个出帧中选择明确的出时隙aj是有利的。例如，如果出时隙aj的模式与入时隙ei的一致，很有可能在每一次改正帧完整性TSSI。
如果在双向链路情况下意于在双方向产生比特完整性BSI和/或帧完整性TSSI，那么本发明所涉及的方法可以分别在两个交换方向上应用。如果任意被请求的出时隙aj被从数据库DB中选出的话，此方法可以使用。然而，如果一个明确的前一个优化算法的选择，为选择出时隙aj做出，这种做法可能是有利的。这种方法允许交换延迟减少和达到较小的帧偏移。
图8用流程图显示了一个第一个辅助变量d0和第2个辅助变量d1的计算。此序列表示上文所述等式的一执行。时隙ei和aj被索引为0到n-1。在第一个循环处设置一辅助变量ixin以便以这个辅助变量ixin为索引的一入时隙ei，在入帧Re结束之前到达，被缓存延迟dts1减。为进一步计算第一个辅助变量d0和第二个辅助变量d1，一输出变量d由第二个循环确定，考虑到缓存延迟和任何逐字缓存，在于入和出时隙ei和aj的设置，在帧Re，Ra内进行考虑和比较。
权利要求
1.在交换设备(VE)内多信道链路上的时隙分配方法，-此多信道链路包含至少两入和两出时隙(ei，aj)，-在一入帧(Re)内，特定数目(n)个入时隙(ei)被分配给一决定顺序的第一个明确表示(i)，而且入时隙(ei)组成将要被交换的多信道信息，和-在一出帧(Ra)内，同样数目(n)个出时隙(aj)被分配给一决定顺序的第二个明确标识(j)，而且出时隙(aj)可被多信道链路利用，其中-第一个辅助变量(d0)被确定，在多信道链路中，该变量表明，在各自帧(Re，Ra)中，直到包含一出时隙(aj)的时间之前，许多出时隙(aj)和许多入时隙(ei)之间的最大差异，和-这第一个辅助变量(d0)被用作所有的出时隙(aj，j＝i+1)每次被匹配到一个入时隙(ei)的匹配偏移(1)，
2.在交换设备(VE)内多信道链路上的时隙分配方法，-此多信道链路包含至少两入和两出时隙(ei，aj)，-在一入帧(Re)内，特定数目(n)个入时隙(ei)被分配给一决定顺序的第一个明确表示(i)，而且入时隙(ei)组成要被交换的多信道信息，和-在一出帧(Ra)内，同样数目(n)个出时隙(aj)被分配给一决定顺序的第二个明确标识(j)，而且出时隙(aj)可被多信道链路利用，其中，-一第二个辅助变量(d1)被确定。在多信道链路中，该变量表明，在各自帧(Re，Ra)中，在出时隙(aj)所形成的时间之前，许多出时隙(aj)和许多入时隙(ei)之间的附加的最小差异，在数目(n)个要被分配的时隙中，包含了要被分配到出时隙(aj)所在时间的入时隙(ei)，和-此第二个辅助变量(d1)被用作所有的出时隙(aj，j＝i+1)每次被匹配到一个入时隙(ei)的匹配偏移(1)。
3.根据权利要求1和2所述的方法，其中，作为使用第一或第二个辅助变量(d0，d1)的一替换方案。- 介于第一个辅助变量(d0)和第二个辅助变量(d1)之间的一数值被用作所有的出时隙(aj，j＝i+1)每次被匹配到一个入时隙(ei)的匹配偏移(1)。
4.根据上述权利要求之一所述的方法，其中，要被交换的多信道信息的缓存考虑到交换设备(VE)的一缓存延迟(dts1)，其中，为出时隙(aj)的匹配，一入帧(Re)的开始被定义为在一出帧(Ra)开始前被偏移了至少缓存延迟(dts1)，以此，第一个标识(i)的匹配被保持。
5.根据上述权利要求之一所述的方法，其中，对于一连接大量时隙(ei，aj)形成一个字的交换设备(VE)，如果要被交换的多信道信息被缓存，一个字的所有的入时隙(ei)由各个字的第一个入时隙(ei)决定，该时隙决定辅助变量(d0，d1)。
6.根据上述权利要求之一所述的方法，其中，至少被分配在不同的连接线路(Hwy)上的一帧的入和/或出时隙(ei，aj)，和目前同时在不同的连接线路上的时隙(ei，aj)同时对辅助变量(d0，d1)的决定负责。
7.根据上述权利要求之一所述的方法，其中，交换设备(VE)中有一个或多个接线器(K1，K2，K3)，匹配偏移(1)或单一接线器(K1，K2，K3)的总偏移，等于自然数(n)个要被交换的时隙产生的结果。
8.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，在双向通信的情况下，时隙(ei，aj)分配在两个方向上分别执行。
9.交换多信道链路的交换设备(VE)，有一为出时隙(aj)设的数据库(DB)，出时隙能被分配到许多(n)个入时隙，和为了出时隙(aj)每次到一入时隙(ei)的分配，有一控制设备-多信道链路包含至少两入和两出时隙(ei，aj)，-一个定义顺序的第一个明确标识(i)，在数据库(DB)中，被分配到在一入帧(Re)内的一特定数目(n)个入时隙(ei)，而入时隙(ei)组成要被交换的多信道信息，和-一个定义顺序的第二个明确标识(j)，在数据库(DB)中，被分配到在一出帧(Ra)内的一相同数目(n)个出时隙(aj)，而且出时隙(aj)可被多信道链路利用，其中，通过控制设备(SE)，-一第一个辅助变量(d0)被确定，在多信道链路中，该变量表明，在各自帧(Re，Ra)中，直到包含一出时隙(aj)的时间之前，许多出时隙(aj)和许多入时隙(ei)之间的最大差异，和-此第一个辅助变量(d0)被用作所有的出时隙(aj，j＝i+1)每次被匹配到一个入时隙(ei)的匹配偏移(1)。
10.交换多信道链路的交换设备(VE)，有一为出时隙(aj)设的数据库(DB)，出时隙能被分配到许多(n)个入时隙(ej)，和为了出时隙(aj)每次到一入时隙(ei)的分配，有一控制设备-多信道链路包含至少两入和两出时隙(ei，aj)，-一个定义顺序的第一个明确标识(i)，在数据库(DB)中，被分配到在一入帧(Re)内的一特定数目(n)个入时隙(ei)，而入时隙(ei)组成要被交换的多信道信息，和-一个定义顺序的第二个明确标识(j)，在数据库(DB)中，被分配到在一出帧(Ra)内的一相同数目(n)个出时隙(aj)，而且出时隙(aj)可被多信道链路利用，其中，通过控制设备(SE)，-一第二个辅助变量(d1)被确定，在多信道链路中，该变量表明，在各自帧(Re，Ra)中，在出时隙(aj)所形成的时间之前，许多出时隙(aj)和许多入时隙(ei)之间的附加的最小差异，在数目(n)个要被分配的时隙中，包含了要被分配到出时隙(aj)所在时间的入时隙(ei)，和-此第二个辅助变量(d1)被用作所有的出时隙(aj，j＝i+1)每次被匹配到一个入时隙(ei)的匹配偏移(1)。
11.根据权利要求9和10所述的交换设备(VE)，其中，通过控制设备(SE)，作为使用第一或第二个辅助变量(d0，d1)的一替换方案。-介于第一个辅助变量(d0)和第二个辅助变量(d1)之间的一数值被用作所有的出时隙(aj，j＝i+1)每次被匹配到一个入时隙(ei)的匹配偏移(1)。
12.根据权利要求9到11之一所述的交换设备(VE)，其中，要被交换的多信道信息的缓存考虑到交换设备(VE)的一缓存延迟(dts1)，其中，为出时隙(aj)的匹配，一入帧(Re)的开始被定义为在一出帧(Ra)开始前被偏移了至少缓存延迟(dts1)，第一个标识(i)的匹配被保持。
13.根据权利要求9到12之一所述的交换设备(VE)，交换设备(VE)包含一或多个接线器(K1，K2，K3)，控制设备是这样设计的匹配偏移(1)或单一接线器(K1，K2，K3)的总偏移被选择为等于自然数(n)个要被交换的时隙产生的结果。
全文摘要
在多信令链路上时隙分配的一种方法中，入和出时隙每次提供一标识，该标识明确地定义了顺序，而且在一给定时间至少有一个辅助变量被确定，在多信道链路中，该辅助变量在各自帧中与许多出时隙和入时隙之间的差异有关。本发明所涉及的方法和本发明所涉及的交换设备保证多信道链路的比特完整性。
文档编号H04Q11/04GK1166771SQ97103339
公开日1997年12月3日 申请日期1997年3月21日 优先权日1996年3月21日
发明者G·D·斯帕尔 申请人:西门子公司