專利名稱：用于數(shù)字多路復(fù)用信號(hào)的交換機(jī)結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及交換機(jī)，尤其涉及多信道、無阻塞的交換機(jī)。
在各種各樣的通訊系統(tǒng)中使用交換機(jī)以從一個(gè)或多個(gè)源向一個(gè)或多個(gè)目的地發(fā)送如聲音、數(shù)據(jù)、視頻和音頻信號(hào)的數(shù)字信號(hào)。一個(gè)N×M多端口交換機(jī)可以用于連接任何N個(gè)輸入數(shù)據(jù)信道到任何M個(gè)輸出數(shù)據(jù)信道。每個(gè)數(shù)據(jù)信道可以指定它自己的物理信道或者多個(gè)信道可以被多路復(fù)用到一個(gè)單個(gè)物理信道以便共享該物理信道。一個(gè)嚴(yán)格的無阻塞交換機(jī)保證可以獲得每個(gè)輸入信道和每個(gè)輸出信道之間的連接路徑而不用在其他端口之間重新安排任何現(xiàn)有的連接?？v橫制交換機(jī)是一個(gè)嚴(yán)格無阻塞交換機(jī)的例子。某些應(yīng)用，如著名的同步光網(wǎng)絡(luò)(SONET)系統(tǒng)要求交換機(jī)除了由無阻塞性能說明的重新配置能力以外提供多信道廣播或廣播能力。即交換機(jī)必須具有交換來自任何交換機(jī)輸入信道的數(shù)據(jù)到它的一些或所有的輸出信道的能力。假如無阻塞交換能力用于大量的同步傳輸信號(hào)如等級(jí)1(STS-1)、等級(jí)3(STS-3)、等級(jí)12(STS-12)或者SONET系統(tǒng)中的其他信道可能是特別有前途的。SONET和STS-1是公知的并且被論述過，例如由Lagle等人發(fā)布的美國(guó)專利5,715,248，由Byers發(fā)布的美國(guó)專利5,781,320，由Norman發(fā)布的美國(guó)專利5,742,605，由Morton發(fā)布的美國(guó)專利5,383,196，由Uchida發(fā)布的美國(guó)專利5,682,257，所有這些專利在此作為參考。
要求傳播一組數(shù)據(jù)信道的物理信道(例如光纖、雙絞線或同軸電纜)的數(shù)量常常通過多路復(fù)用數(shù)據(jù)信道到單個(gè)物理信道被減至最小，這樣避免了與建立和維護(hù)附加的物理信道有關(guān)的資金花費(fèi)。這種信號(hào)合并的一個(gè)結(jié)果是增加了物理信道上的數(shù)據(jù)速率。當(dāng)這種高數(shù)據(jù)速率信號(hào)被交換時(shí)，可以去多路復(fù)用被多路復(fù)用的數(shù)據(jù)信道以便調(diào)節(jié)該裝置從輸入信道到輸出信道的物理交換數(shù)據(jù)的交換速度限制。例如，一個(gè)10信道、每秒一千兆位(Gbs)的物理信道可以去多路復(fù)用為10個(gè)每秒100兆位(Mbs)的數(shù)據(jù)信道，因此顯著地降低施加在物理交換機(jī)上的交換速度要求。所以，在物理信道上可以合并的數(shù)據(jù)信道的數(shù)量和交換數(shù)據(jù)信道的裝置所需操作速度之間存在著一種折衷。另外，在物理輸入/輸出連接可得到交換的數(shù)量上的限定勢(shì)必迫使數(shù)據(jù)信道合并到一個(gè)有限的物理信道數(shù)量上。由于輸入/輸出限制的限定在集成電路組件級(jí)是特別明顯的，這里設(shè)計(jì)有時(shí)被管腳引出線限制了。即，雖然特別要求的電路可能物理地適合于在集成電路(IC)的尺寸限制內(nèi)，但是不能獲得足夠的輸入/輸出管腳來調(diào)節(jié)所有的必須引入或引出該電路的信號(hào)?；蛘咝栌糜谠撦斎牒洼敵鰯?shù)量的輸入/輸出緩沖器可能消耗太多的功率。另外，隨著集成電路復(fù)雜性的增加，IC上各種電路元件的互聯(lián)、互聯(lián)的線路產(chǎn)生更多的困難并且往往導(dǎo)致管腳引出線和尺寸限制之間的折衷。
除了如減少設(shè)計(jì)的努力、標(biāo)準(zhǔn)化的重新使用、全面的測(cè)試和由此可靠的模塊組合塊、與大量模塊生產(chǎn)有關(guān)的規(guī)模的經(jīng)濟(jì)性的模塊化設(shè)計(jì)公知的優(yōu)點(diǎn)以外，模塊化設(shè)計(jì)可以允許設(shè)計(jì)者平衡輸入/輸出、裝置尺寸、信號(hào)速度和線路限制之間競(jìng)爭(zhēng)的要求。
因此很需要能調(diào)節(jié)輸入/輸出限制、裝置交換速度限制、線路和裝置尺寸限制的模塊化交換機(jī)。
在根據(jù)本發(fā)明原理的交換機(jī)中，每個(gè)交換模塊包括一個(gè)去組合塊，一個(gè)交換核心和一個(gè)組合塊，交換模塊被組合以實(shí)現(xiàn)一個(gè)N×M多端口交換機(jī)，該交換機(jī)有效地連接N個(gè)輸入端口到M個(gè)輸出端口并且提供廣播性能。這種交換機(jī)也可以實(shí)現(xiàn)作為無阻塞交換機(jī)。
在說明的實(shí)施例中，每個(gè)交換模塊包括物理信道，稱為輸入和輸出端口，每個(gè)端口傳播至少一個(gè)輸入或輸出數(shù)據(jù)信道。所有的數(shù)據(jù)信道具有它們以相同數(shù)量的位包(bit-pack)組織的各個(gè)數(shù)據(jù)塊。例如，如果要被交換的數(shù)據(jù)信道包含以字節(jié)組織的數(shù)據(jù)，即每個(gè)數(shù)據(jù)塊是8位長(zhǎng)，而諸位包(它們是數(shù)據(jù)塊的幾分之一)被組織為諸單個(gè)位，即每個(gè)位包是一位長(zhǎng)，則一個(gè)模塊用于一個(gè)位包的八個(gè)模塊將組合形成一個(gè)交換機(jī)。類似地，一個(gè)三十二位數(shù)據(jù)塊可以分別以三十二個(gè)、八個(gè)或四個(gè)模塊組織為三十二個(gè)一位位包，八個(gè)四位位包，四個(gè)八位位包等等，用于交換數(shù)據(jù)信道。雖然數(shù)據(jù)塊可以被組織為任何數(shù)量的位包而位包可以被組織為任何數(shù)量的位，為了容易描述，除非另外指出，下面的論述將一般假設(shè)一個(gè)數(shù)據(jù)塊包含八位而一個(gè)位包包含一位。
每個(gè)模塊內(nèi)的去組合器分解或“切開”它接收的數(shù)據(jù)塊為位包，從信道發(fā)送位包到交換核心。例如，在接收以字節(jié)為單位寬度數(shù)據(jù)塊并且在一位位包上工作的模塊中，去組合器切開每個(gè)字節(jié)為八位并且發(fā)送每一位到包含這種交換的八個(gè)交換模塊內(nèi)交換核心中不同的一個(gè)。
每個(gè)模塊內(nèi)的交換核心在位包級(jí)連接每個(gè)輸入信道與每個(gè)輸出信道。即，每個(gè)交換核心被指定一個(gè)特定的位包，在該位包上操作，接收對(duì)于所有信道的那些位包并且發(fā)送那些特定的位包到適當(dāng)?shù)慕M合器，并且經(jīng)過組合器到輸出信道。例如，在具有以字節(jié)為單位寬度數(shù)據(jù)塊的信道上操作并且在位級(jí)(一位位包)交換的交換機(jī)中，一個(gè)交換核心將接收和交換來自所有輸入信道的每個(gè)字節(jié)的第一位，第二個(gè)交換核心將接收和交換來自所有輸入信道的第二位，第三個(gè)交換核心將接收和交換來自所有輸入信道的第三位，等等。
每個(gè)模塊內(nèi)的組合器接收來自每個(gè)交換核心的交換的位包并且把該位包組合成用于每個(gè)輸出信道的數(shù)據(jù)塊。
對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，結(jié)合附圖和下面的詳細(xì)說明，本發(fā)明的上面和另外的特性、方面和優(yōu)點(diǎn)將變得更加明顯。


圖1是一個(gè)根據(jù)本發(fā)明原理的N×M交換機(jī)的概念方塊圖；圖2是一個(gè)根據(jù)本發(fā)明原理的交換模塊的功能級(jí)方塊圖；圖3是一個(gè)使用本發(fā)明原理的交換模塊的2×2交換機(jī)的功能級(jí)方塊圖；圖4是一個(gè)根據(jù)本發(fā)明原理的空間/時(shí)間交換核心的功能級(jí)方塊圖5是一個(gè)描述包括768×768無阻塞SONET交換的交換模塊組合的功能級(jí)方塊圖；圖6是一個(gè)說明768個(gè)信道的可能組織的位圖，用于如圖5交換機(jī)的768×768交換機(jī)的交換；圖7是一個(gè)根據(jù)本發(fā)明原理的交換核心的功能方塊圖；圖8是一個(gè)根據(jù)本發(fā)明原理的交換核心的另一個(gè)實(shí)施例的功能級(jí)方塊圖；圖9是一個(gè)根據(jù)本發(fā)明原理的交換模塊的方塊圖，它描述了八模塊交換中的一個(gè)交換模塊的互連路徑；圖10A和10B分別是根據(jù)本發(fā)明原理的交換核心的輸入和輸出變換；圖11A和11B分別是僅使用一個(gè)交換模塊的96×96的SONET交換的方塊圖表示，以及相應(yīng)的輸入/輸出矩陣。
圖12是一個(gè)八模塊576×576 SONET交換的功能級(jí)方塊圖；圖13A和13B分別是多位交換模塊的功能級(jí)方塊圖，以及一個(gè)使用四個(gè)這種模塊的768×768 SONET交換。
圖14A和14B分別是多位交換模塊的功能級(jí)方塊圖，以及一個(gè)使用四個(gè)這種模塊的576×576交換。
雖然數(shù)據(jù)塊可以被組織為任何數(shù)量的位包而位包可以被組織為任何數(shù)量的位，為了容易描述，除非另外指出，下面的例子一般假設(shè)數(shù)據(jù)塊包含八位而一個(gè)位包包含一位。圖1的概念方塊圖說明根據(jù)本發(fā)明原理的一個(gè)嚴(yán)格無阻塞N×M交換機(jī)的基本構(gòu)成。交換機(jī)100接收來自可選擇的去多路復(fù)用器102的數(shù)據(jù)并且交換來自N個(gè)輸入數(shù)據(jù)信道中每一個(gè)的數(shù)據(jù)到選擇的M個(gè)輸出數(shù)據(jù)信道。在交換之后，輸出信道被發(fā)送到可選擇的多路復(fù)用器用于集中到較少數(shù)量的物理信道中。該交換機(jī)包括N個(gè)輸入數(shù)據(jù)端口106-116和M個(gè)輸出數(shù)據(jù)端口118-128。數(shù)據(jù)端口106-128提供交換機(jī)100和如說明實(shí)施例的去多路復(fù)用器102和多路復(fù)用器104的其他裝置之間的物理信道。在說明實(shí)施例中，每個(gè)數(shù)據(jù)信道被指定它自己的數(shù)據(jù)端口。每個(gè)數(shù)據(jù)信道內(nèi)的數(shù)據(jù)被組織在由位包組成的數(shù)據(jù)塊中。所有數(shù)據(jù)信道可以將數(shù)據(jù)組織為例如由1位的位包組成的以字節(jié)為單位寬度數(shù)據(jù)塊。交換機(jī)包括O個(gè)交換模塊130-138，這里O是數(shù)據(jù)塊中位包的數(shù)量。例如，當(dāng)數(shù)據(jù)塊是以1個(gè)字節(jié)為單位寬度而位包是以1位為單位寬度時(shí)O=8，當(dāng)數(shù)據(jù)塊是以1個(gè)字節(jié)為單位寬度而位包是以2位為單位寬度時(shí)O=4，等等。
O個(gè)交換模塊130-138的每一個(gè)至少包括1個(gè)輸入端口和1個(gè)輸出端口。在說明實(shí)施例中，所有交換模塊具有相同數(shù)量的輸入端口和相同數(shù)量的輸出端口。為了清楚起見，圖1中省略了這些端口中的一些。交換模塊130包括輸入端口106和108以及輸出端口118和120并且提供兩個(gè)物理信道，每個(gè)用于輸入數(shù)據(jù)信道到交換模塊130和來自交換模塊130的輸出信道。交換模塊130-138中每一個(gè)包括從相關(guān)輸入端口接收數(shù)據(jù)的去組合器140-148，接收和交換來自每個(gè)去組合器的位包的交換核心150-158，以及接收來自每個(gè)交換核心的交換的位包的組合器160-168。下面將更詳細(xì)地描述每個(gè)交換模塊部件。
根據(jù)說明實(shí)施例的原理，當(dāng)交換模塊130接收一個(gè)數(shù)據(jù)塊，例如一個(gè)字節(jié)時(shí)，去組合器140切開數(shù)據(jù)塊為例如諸位的位包，并且分配諸位到各個(gè)交換核心150-158。因此，輸入到去組合器140的來自數(shù)據(jù)信道的所有各個(gè)位1、2、3、4、5、6、7和8被分別發(fā)送到交換核心150、152、154、156、…158。圖1說明了從去組合器140到交換核心150-158的各個(gè)連接路徑170、172、176、178和180。還說明了提供從去組合器142到交換核心150的所有位為1的線路的連接路徑182。為了清楚起見，圖1去除了去組合器和交換核心之間的其余連接路徑。類似地，示出了傳播組合器160的交換位1-8的各個(gè)連接路徑184、186、188、190和192。來自交換核心150的連接路徑194傳播從交換核心150的交換的位1到組合器162，該組合器組合來自各個(gè)交換核心150-158的交換位1-8。交換核心150-158連接到組合器160-168，為了清楚起見，以類似的方式，在圖1省略了一些連接路徑。
在操作中，來自數(shù)據(jù)信道的數(shù)據(jù)發(fā)送到去組合器140-148，這些去組合器以位為單位切開數(shù)據(jù)(假設(shè)為1位位包)并且發(fā)送切開的數(shù)據(jù)到交換核心150-158，它們中的每一個(gè)交換來自所有輸入信道的所有各個(gè)位數(shù)據(jù)并且分配交換的位數(shù)據(jù)到適當(dāng)?shù)慕M合器160-168用于組合到輸出端口118-128的數(shù)據(jù)塊。
圖2的方塊圖提供一個(gè)更詳細(xì)的交換模塊圖，如同圖1的交換模塊130，相同的部件具有相同的表示標(biāo)號(hào)。每個(gè)交換模塊130可以包括N個(gè)輸入端口106、108…109以及M個(gè)輸出端口118、120…121。例如，在說明實(shí)施例中，這里每個(gè)數(shù)據(jù)塊是以8位為單位寬度，每個(gè)位包是以1位為單位寬度，768個(gè)輸入數(shù)據(jù)信道交換到768個(gè)輸出數(shù)據(jù)信道，每個(gè)交換模塊上的輸入端口和輸出端口的數(shù)量是768÷8=96個(gè)輸入端口和96個(gè)輸出端口。來自這些輸入端口中每一個(gè)的數(shù)據(jù)在去組合器140中分解并且分解的位包，例如在1位位包實(shí)現(xiàn)中的單個(gè)位沿著連接170、172…173分配到內(nèi)部交換核心150和其他交換模塊的交換核心(未示出)。如果在每個(gè)去組合器內(nèi)僅僅分解1個(gè)數(shù)據(jù)信道，則連接170、172、173中每一個(gè)傳送僅僅用于一個(gè)數(shù)據(jù)信道的位包數(shù)據(jù)。另一方面，如果通過每個(gè)交換模塊調(diào)節(jié)多個(gè)數(shù)據(jù)信道，連接路徑170-173中每一個(gè)可以包括來自多個(gè)數(shù)據(jù)信道的位包數(shù)據(jù)。從去組合器140引導(dǎo)到其他交換模塊的連接路徑的數(shù)量等于交換模塊O-1的數(shù)量，但是每個(gè)連接路徑可以傳播多個(gè)數(shù)據(jù)信道。另外，每個(gè)連接路徑可以包括多個(gè)物理路徑，如在一個(gè)集成電路中的線路、印刷電路跡線或傳導(dǎo)路徑。由一個(gè)數(shù)據(jù)塊例如一個(gè)字節(jié)8位的位包數(shù)量確定交換模塊的數(shù)量。
類似地，總的O-1連接路徑182-183將其他去組合器連接到交換核心150，O-1、194-195連接將交換核心150連接到其他組合器，以及O-1、186-187連接路徑將其他交換核心連接到組合器160。這些連接路徑的每一個(gè)可以從多個(gè)數(shù)據(jù)信道發(fā)射位包，使得例如8個(gè)連接路徑170、182…183可以每個(gè)傳送來自96個(gè)數(shù)據(jù)信道的位包數(shù)據(jù)，因此為768個(gè)數(shù)據(jù)信道提供數(shù)據(jù)到交換核心150。去組合器140和組合器160可以分別包括一個(gè)去多路復(fù)用器和一個(gè)多路復(fù)用器。例如，借助于在這個(gè)例子中包括的多路復(fù)用器和去多路復(fù)用器，到去組合器140的96個(gè)輸入信道可以傳播在8個(gè)物理信道上。
圖3的功能級(jí)方塊圖說明根據(jù)本發(fā)明原理的一個(gè)2信道、2位數(shù)據(jù)塊、1位位包交換機(jī)300的結(jié)構(gòu)。交換機(jī)300包括交換模塊302和304。如前所述，每個(gè)交換模塊302和304分別包括去組合器306和308、交換核心310和312以及組合器314和316。去多路復(fù)用器318接收輸入數(shù)據(jù)信道ch1和ch2并且去多路復(fù)用數(shù)據(jù)，發(fā)送ch1數(shù)據(jù)到交換模塊302以及ch2數(shù)據(jù)到交換模塊304。去組合器306分解每個(gè)2位數(shù)據(jù)塊到1位位包并且分別發(fā)送信道1、位1(c1b1)和信道1、位2(c1b2)到交換核心310和312。類似地，去組合器308分解信道2的每個(gè)2位數(shù)據(jù)塊并且分別發(fā)送信道2、位1(c2b1)和信道2、位2(c2b2)到交換核心310和312。
交換核心310和312分別交換來自信道1和2的位1數(shù)據(jù)到輸出信道3和4。因此，交換核心310發(fā)送信道3、位1(c3b1)和信道4、位1(c4b1)數(shù)據(jù)分別到組合器314和316。類似地，交換核心312發(fā)送信道3、位2(c362)和信道4、位2(c462)數(shù)據(jù)分別到組合器314和316。組合器314和316分別組合信道3和信道4的位包到2位數(shù)據(jù)塊，這些數(shù)據(jù)塊被轉(zhuǎn)換到多路復(fù)用320。多路復(fù)用器320多路復(fù)用來自信道3和4的數(shù)據(jù)塊并且產(chǎn)生輸出數(shù)據(jù)流ch3/ch4。
圖4說明了一個(gè)根據(jù)本發(fā)明原理的4×4交換核心400的概念方塊圖。交換400是一個(gè)空間/時(shí)間交換，它將物理或空間的交換與時(shí)間交換結(jié)合在一起以便調(diào)節(jié)信號(hào)速度和交換尺寸限制之間的競(jìng)爭(zhēng)要求。即如果使用時(shí)間交換，位包可以被順序地交換，則交換機(jī)可以在物理上做得小一些。同時(shí)，當(dāng)使用空間交換的交換并行發(fā)生時(shí)，可以交換高速信號(hào)。如下面的例子明顯看出，對(duì)于一個(gè)給定的實(shí)現(xiàn)，可以相對(duì)于其他因數(shù)折衷考慮一個(gè)因數(shù)以獲得尺寸和速度的適當(dāng)?shù)幕旌稀?br> 在這個(gè)說明實(shí)施例中，4個(gè)輸入信道的第1位，c1b1到c4b1被交換到4個(gè)輸出信道的第1位，c5b1到c8b1。一個(gè)4∶2多路復(fù)用器402多路復(fù)用從各個(gè)去組合器發(fā)送到交換核心400的位包、第1位，到達(dá)2∶1多路復(fù)用器404、406、408和410。在這個(gè)說明實(shí)施例中，在第1個(gè)時(shí)隙期間，多路復(fù)用器402選擇位c1b1和c2b1并且發(fā)送那些位到2∶1多路復(fù)用器404-410。在第2個(gè)時(shí)隙期間，多路復(fù)用器402選擇位c3b1和c4b1并且發(fā)送它們到2∶1多路復(fù)用器404-410。以這種方式，2∶1多路復(fù)用器404-410中每一個(gè)可以選擇任何輸入c1b1到c4b1以分別鎖存到存儲(chǔ)區(qū)412-418。存儲(chǔ)區(qū)412-418常常被描述并且以后作為一個(gè)交換矩陣，它可以相應(yīng)于時(shí)隙和稱為軌條(rail)的物理連接路徑的組合。如在這個(gè)說明實(shí)施例中，代替在兩個(gè)時(shí)隙中交換位，對(duì)于每個(gè)輸出位位置412-418，通過重復(fù)一個(gè)4∶1多路復(fù)用器可以在單個(gè)時(shí)隙中交換所有的位。然而，這樣一個(gè)實(shí)施例可能要求較高速度的電路并且可能占用更多的空間。如果空間和高速電路可以獲得，則根據(jù)本發(fā)明原理，這樣一個(gè)交換可以集成在交換模塊內(nèi)作為交換核心。從下面的例子可以明顯地看到，在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以考慮不同規(guī)模例如大一些的交換機(jī)以及不同等級(jí)的多路復(fù)用。
新的、模塊化、非阻塞交換機(jī)特別適用于復(fù)雜的應(yīng)用，如在SONET系統(tǒng)內(nèi)768×768的STS-1信道的非阻塞交換。在圖5的說明實(shí)施例中，這里相同的部件具有相同的參考標(biāo)號(hào)，通過使用位切開方法(例如，每個(gè)位包是以一位為單位寬度)，模塊交換機(jī)調(diào)節(jié)板的管腳、裝置管腳、裝置尺寸和功率消耗限制。在這個(gè)說明實(shí)施例中交換機(jī)包括八個(gè)交換模塊，一個(gè)交換核心用于一位。每個(gè)交換模塊內(nèi)每個(gè)去組合器分解來自96個(gè)STS-1信道的數(shù)據(jù)，分配來自所有信道的數(shù)據(jù)位到適當(dāng)?shù)慕粨Q核心。例如，來自所有768個(gè)信道的所有第一位可以發(fā)送到第一個(gè)模塊的交換核心150用于交換，來自所有768個(gè)信道的第二位可以發(fā)送到第二個(gè)模塊的交換核心152用于交換，等等。
在下面的例子中，假設(shè)所有768個(gè)STS-1信號(hào)在包括八個(gè)交換模塊的交換機(jī)之前在一級(jí)上同步于單個(gè)時(shí)鐘。雖然在說明實(shí)施例中，模塊交換工作在被切開為以1位為單位寬度的位切開的數(shù)據(jù)上，即使用一位位包，但是相同的考慮也可應(yīng)用于工作在2位位包上的裝置。
在每個(gè)交換核心150-158內(nèi)，所有的相關(guān)位(例如位1用于交換模塊130，位2用于交換模塊132，等等)說明地輸入到48個(gè)時(shí)隙中16個(gè)軌條上的交換核心(注意16×48=768)。每個(gè)軌條以311.04Mb/s的速率傳送數(shù)據(jù)。以這種方式，768個(gè)STS-1信號(hào)的數(shù)據(jù)率可以通過8個(gè)這樣的裝置調(diào)節(jié)。即，因?yàn)镾TS-1信號(hào)的傳輸速率是每秒51.84兆位(Mbps)，768個(gè)這樣的信號(hào)會(huì)產(chǎn)生每秒39.81千兆位(Gbps)的傳輸速率。因?yàn)槊總€(gè)裝置的交換核心并行地工作在768個(gè)信道中每個(gè)的一位上，每一位被以(每個(gè)交換核心的軌條數(shù)量)×(交換核心的數(shù)量)×(交換處理速度)=16×8×311.04Mbps=39.81Gbps的速率、768個(gè)STS-1信號(hào)的數(shù)據(jù)速率處理。每個(gè)交換核心的內(nèi)部，數(shù)據(jù)可以去多路復(fù)用到在一半速率155.52Mb/s上工作的32個(gè)軌條上。在這種情況下，768位可以在24個(gè)時(shí)隙的32個(gè)軌條上獲得(注意32×24=768)。這種去多路復(fù)用可以進(jìn)一步繼續(xù)，這里數(shù)據(jù)經(jīng)過兩倍之多的軌條傳送，每個(gè)軌條在一半速率上工作。
說明實(shí)施例的輸入數(shù)據(jù)位可以由如圖6所示的矩陣表示，其中每個(gè)行表示一個(gè)軌條而每個(gè)列表示一個(gè)時(shí)隙。每個(gè)輸入STS-1信號(hào)的數(shù)據(jù)位可以通過一個(gè)軌條數(shù)和一個(gè)時(shí)隙數(shù)安排。這樣一個(gè)矩陣以后稱為輸入位圖。類似地，交換機(jī)輸出可以通過一個(gè)輸出位圖表示，其中每個(gè)輸出STS-1信道由一個(gè)輸出軌條數(shù)和時(shí)隙數(shù)識(shí)別。
交換機(jī)在規(guī)定源的交換控制圖的控制下工作，對(duì)于輸出位圖中768位的一個(gè)，它可以是一個(gè)STS-1數(shù)或圖6矩陣表示的輸入軌條和時(shí)隙數(shù)。假設(shè)數(shù)據(jù)軌條已經(jīng)如上面表示的被去多路復(fù)用并且由圖6矩陣表示，行數(shù)應(yīng)該跨過1-32的范圍而時(shí)隙數(shù)應(yīng)該跨過1-24的范圍。這樣，一個(gè)相應(yīng)于每個(gè)輸出位的10位數(shù)可以表示輸出位的源并且隨后通過存儲(chǔ)7680位可以實(shí)現(xiàn)交換控制圖。例如，如果交換控制圖包含在所有768個(gè)項(xiàng)中的軌條2、時(shí)隙21，則來自軌條2、時(shí)隙21的輸入位應(yīng)該廣播到所有的輸出信道。如果在交換控制圖的768個(gè)項(xiàng)中是唯一的，它應(yīng)該相應(yīng)于一個(gè)重新配置網(wǎng)絡(luò)，因?yàn)槊總€(gè)輸出位源自于一個(gè)不同的位置。交換機(jī)可以調(diào)節(jié)廣播和重新配置混合體的任何組合。
交換核心150-158中的每一個(gè)可以實(shí)現(xiàn)為一個(gè)單級(jí)空間交換。在這種情況下，輸入位應(yīng)該被存儲(chǔ)用于24個(gè)時(shí)隙以便使所有768位可用于交換。一旦可得到所有的位，則一個(gè)768×768縱橫制交換機(jī)能夠工作以組合輸出位圖。然后在下一個(gè)24個(gè)時(shí)隙期間輸出位圖中的位在32個(gè)軌條上發(fā)送出去，而輸入位圖存儲(chǔ)器被新的數(shù)據(jù)填滿。這要求相當(dāng)于768×768=589824個(gè)交叉點(diǎn)。
如上所述，使用空間/時(shí)間交換結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)交換核心以便減少交換核心的尺寸。例如，代替每24個(gè)時(shí)隙僅僅一次操作縱橫制交換機(jī)(即每24×6.43ns=154.32ns一次)，可以在每個(gè)時(shí)隙操作或重新配置交換機(jī)。這將允許交換核心的尺寸按24∶1的比例減少。在說明的768×768實(shí)施例中，每個(gè)這樣的時(shí)間多路復(fù)用交換核心應(yīng)該在尺寸上大致等于具有768×768/24=24576相同交叉點(diǎn)的純空間交換機(jī)。時(shí)間多路復(fù)用或空間/時(shí)間實(shí)現(xiàn)應(yīng)該包括附加的時(shí)間和控制復(fù)雜性，但可能提供其他的優(yōu)點(diǎn)。
可以采用軌條和時(shí)隙的不同組合以各種配置實(shí)現(xiàn)這樣的空間/時(shí)間交換機(jī)。圖7提供這樣一個(gè)空間/時(shí)間實(shí)現(xiàn)700的說明實(shí)施例的概念方塊圖，以后稱為擴(kuò)展器空間/時(shí)間交換機(jī)。這樣一種配置使用選擇塊701用于交換核心輸出位圖的768個(gè)位置中每一個(gè)。在說明實(shí)施例中，每個(gè)選擇塊701使用一個(gè)32∶1的多路復(fù)用器702來選擇32個(gè)軌條中的一個(gè)。選擇的軌條可以在所有的24個(gè)時(shí)隙中保持相同，因?yàn)樽鳛椤爱惢颉遍T708和鎖存器710的組合在功能級(jí)說明的控制電路與768多路復(fù)用器702的每一個(gè)有關(guān)，并且用作將輸入到多路復(fù)用器的768位的所需位經(jīng)過24個(gè)時(shí)隙鎖存到輸出位圖706。即每個(gè)32∶1多路復(fù)用器選擇32個(gè)軌條中的一個(gè)并且控制電路(即門708和鎖存器710)的鎖存動(dòng)作選擇24個(gè)時(shí)隙的所需時(shí)隙。因此，768個(gè)輸入位的適當(dāng)位、32中的一個(gè)在24個(gè)時(shí)隙中任何一個(gè)可以被選擇寫到輸出位圖706內(nèi)的一個(gè)位置。
因?yàn)橐晃粊碜悦總€(gè)輸入信道的所有768個(gè)輸入位發(fā)送到一個(gè)選擇塊701，所以任何一位可以發(fā)送到輸出位圖706內(nèi)的所有位置。即交換核心700可以用于廣播來自任何輸入信道的數(shù)據(jù)到所有的輸出信道。例如，如果選擇塊701指向輸出位圖706的軌條1、時(shí)隙1并且如前所述由交換控制圖確定的它的源是輸入位圖的軌條8、時(shí)隙19(未示出)，則在所有24個(gè)時(shí)隙期間到多路復(fù)用器702的5位控制輸入可以選擇軌條8出現(xiàn)在多路復(fù)用器702的輸出端。隨后僅僅在輸入時(shí)隙19期間由“異或”電路708功能表示的使能電路將觸發(fā)鎖存器710，這樣選擇在時(shí)隙19出現(xiàn)在軌條8上的位用于輸出到軌條1、時(shí)隙1。在這個(gè)說明實(shí)施例中，在24個(gè)時(shí)隙之后，所有的輸入位已經(jīng)交換到輸出位圖706內(nèi)的適當(dāng)位置，然后輸出位圖706可以被并行加載到另一個(gè)位圖712，它操作以緩沖輸出數(shù)據(jù)并且允許位圖706被以輸出數(shù)據(jù)加載用于下一個(gè)連續(xù)的24個(gè)時(shí)隙。
可以利用768個(gè)選擇塊701的規(guī)律性以組織它們到小的、有效的布置單元，這些單元在集成電路實(shí)現(xiàn)中重復(fù)地使用。即在這個(gè)說明實(shí)施例中使用的八個(gè)交換核心中每一個(gè)可以在各種集成電路實(shí)現(xiàn)中實(shí)現(xiàn)，不管所有八個(gè)模塊被封裝在單個(gè)集成電路內(nèi)，單個(gè)集成電路包含單個(gè)模塊，還是每個(gè)模塊被分配到所有多個(gè)集成電路。不考慮封裝，每個(gè)交換核心可以被組織在若干有效布置的任何一個(gè)。
在圖8的功能級(jí)方塊圖中說明了另一個(gè)交換核心800。交換核心的這個(gè)說明實(shí)施例使用32個(gè)768∶1多路復(fù)用器802。在這個(gè)實(shí)施例中，對(duì)于24個(gè)時(shí)隙的每一個(gè)在一個(gè)步驟從一個(gè)32位總線805(每位一個(gè)軌條)加載輸入位圖804。這樣一旦輸入位圖804被來自768個(gè)信道中一個(gè)的一位填滿，其內(nèi)容就被并行移動(dòng)到一個(gè)完全相同的輸入位圖806。在每24個(gè)時(shí)隙期間32個(gè)多路復(fù)用器802中的每一個(gè)傳送一個(gè)選擇位到32位輸出數(shù)據(jù)總線808。即在任何時(shí)隙，由32個(gè)多路復(fù)用器產(chǎn)生輸出數(shù)據(jù)總線808的數(shù)據(jù)。每個(gè)多路復(fù)用器802可以利用所有768個(gè)輸入位圖并且專用于產(chǎn)生輸出總線的一個(gè)軌條。在每個(gè)時(shí)隙期間到每個(gè)多路復(fù)用器的10位控制輸入一般將改變。因此，在每個(gè)時(shí)隙激活需用于交換控制圖的7680位的不多于320個(gè)控制位，并且交換控制圖可以例如實(shí)現(xiàn)在區(qū)域有效的雙端口RAM中。在說明的SONET應(yīng)用中，多路復(fù)用器802必須以155Mbs工作或者必須采取其他步驟以調(diào)節(jié)SONET數(shù)據(jù)速率。例如，隨著在多路復(fù)用器控制位計(jì)時(shí)中相應(yīng)的變化，可以加上一個(gè)重新計(jì)時(shí)級(jí)。
圖9的功能級(jí)方塊圖提供一個(gè)在768×768無阻塞SONET STS-1交換機(jī)中使用的八個(gè)交換模塊中一個(gè)的互聯(lián)路徑的更詳細(xì)的視圖。交換模塊800包括去組合器802，768×768單個(gè)位交換核心804以及組合器806，所有這些根據(jù)本發(fā)明的原理如在前面關(guān)于去組合器、交換核心和組合器的論述中實(shí)現(xiàn)。在這個(gè)說明實(shí)施例中，每個(gè)交換模塊在一個(gè)單獨(dú)集成電路上實(shí)現(xiàn)并且每個(gè)去組合器和組合器分別包括一個(gè)去多路復(fù)用器和多路復(fù)用器。
每個(gè)模塊800在去組合器802接收八個(gè)STS-12輸入并且在組合器806提供八個(gè)STS-12輸出。因?yàn)槊總€(gè)STS-12信號(hào)包括12個(gè)STS-1多路復(fù)用的信號(hào)，所以8個(gè)輸入包含等同于8×12=96個(gè)STS-1信號(hào)。因此一個(gè)包括8個(gè)交換模塊800的交換機(jī)可以連接768個(gè)STS-1輸入信道到768個(gè)STS-1輸出信道。在這個(gè)說明實(shí)施例中，去組合器802去多路復(fù)用八個(gè)STS-12信道到96個(gè)STS-1信道并且分解96個(gè)STS-1信道的數(shù)據(jù)塊(字節(jié))到以位為單位寬度的切片。在以這種方式切開輸入信號(hào)之后，去組合器802順序地多路復(fù)用“垂直切片”，即所有96個(gè)STS-1信號(hào)的以位寬度為單位的位包并且在標(biāo)記BIT1的垂直輸出上輸出它們。括弧中的“裝置1交換核心”表示分解位包被發(fā)送到裝置1的交換核心。因此，BIT1數(shù)據(jù)將被發(fā)送到裝置1交換核心804，BIT2數(shù)據(jù)將被發(fā)送到裝置2交換核心(未示出)，等等。這樣，在所有96個(gè)輸入STS-1信道上的信息在去組合器的八個(gè)以位為單位的輸出上輸出。去組合器的八個(gè)輸入上的位速率和八個(gè)輸出軌條的位速率是相同的，但是格式是不同的；輸入是(“水平切片”)字節(jié)交錯(cuò)的STS-12(即總的64個(gè)STS-12的8個(gè))而輸出是(“垂直切片”)位交錯(cuò)的STS-1，這里輸出僅具有一個(gè)位包。輸入軌條具有來自STS-12(或12個(gè)STS-1)的所有位，輸出軌條僅僅具有來自所有96個(gè)STS-1的位1。
為了更加清楚，STS-12輸入具有12個(gè)多路復(fù)用的字節(jié)(一個(gè)字節(jié)來自每個(gè)STS-1，每個(gè)字節(jié)是8位)并且因此具有一個(gè)96位的周期。如前所述，去組合器的以位為單位的輸出也具有96位的周期，因?yàn)槊總€(gè)去組合器工作在96個(gè)STS-1上。交換核心804是一位768×768交換機(jī)。它以96的周期在八個(gè)軌條的一個(gè)上(即每周期8×96=768位)接收輸入，根據(jù)控制圖交換它們并且在八個(gè)輸出軌條上輸出結(jié)果，同樣每個(gè)具有96的周期。你可以將輸入看作輸入位的8行乘以96列矩陣，它們被根據(jù)交換控制圖重新安排到一個(gè)輸出8行×96列矩陣。在圖10A和10B的輸入和輸出表分別說明這個(gè)周期。在輸入表10A中，每一行包含來自八個(gè)裝置中一個(gè)的去組合器的位1。水平軸代表時(shí)間軸。這個(gè)矩陣的每個(gè)入口表示由去組合器多路復(fù)用的不同信道。交換的結(jié)果能夠引導(dǎo)輸入表中任何位到輸出表的任何位置。根據(jù)交換塊的設(shè)計(jì)，你可以完成廣播、多信道廣播、在交換控制圖命令下的一對(duì)一的交換或停止或者這些的組合。
在這個(gè)說明例子中，每個(gè)交換模塊800包含整個(gè)交換功能的1/8。交換機(jī)的嚴(yán)格無阻塞特性來自于這個(gè)塊的設(shè)計(jì)。然而，根據(jù)本發(fā)明原理的交換機(jī)不需要是無阻塞的。
返回到圖9，組合器806組合八個(gè)以位為單位的多路復(fù)用的輸入到96個(gè)STS-1的字節(jié)并且隨后進(jìn)一步多路復(fù)用它們到八個(gè)STS-12信號(hào)。這個(gè)功能是去組合器功能的逆。輸入信號(hào)來自于八個(gè)交換核心，每個(gè)包含一個(gè)具有96的周期的不同位(位1到位8)。模塊800的每一個(gè)可以包含常規(guī)的功能塊，如時(shí)鐘恢復(fù)、時(shí)鐘域調(diào)整、控制器接口、交換控制圖，等等(未示出)。如上所述，用于這個(gè)說明實(shí)施例的八個(gè)裝置之間的互聯(lián)在圖9的括弧中說明。注意(1)去組合器802工作在STS-12信號(hào)的輸入(源)八個(gè)軌條切片的所有位上。
(2)交換核心804工作在用于整個(gè)交換的所有STS-1的位1上。
(3)組合器806工作在輸出(目的地)八個(gè)軌條STS-12切片的所有位上。
如圖11的概念方塊圖說明的，單個(gè)交換模塊1100，如圖8的交換模塊800可以連接以產(chǎn)生一個(gè)96×96的STS-1交換。在這樣一個(gè)實(shí)施例中，來自去組合器1102的所有輸出連接到交換核心1104的輸入而來自交換核心1104的所有輸出連接到組合器1106的輸入。相應(yīng)的輸入/輸出矩陣在圖11B中示出。在這個(gè)說明實(shí)施例中，不是圖9例子的用于每個(gè)輸入信道(STS-1信號(hào))的交換單個(gè)位，單個(gè)交換核心1104交換輸入信道的所有8位到輸出信道內(nèi)的所有位置。因?yàn)檫@是一個(gè)96×96交換，交換表可以僅僅在相同行內(nèi)重新安排(如廣播、多信道廣播、一到一或停止)而不跨越行?？梢允褂妙愃频倪B接以實(shí)現(xiàn)一個(gè)僅使用兩個(gè)交換模塊的192×192的STS-1交換，或者使用四個(gè)交換模塊的一個(gè)384×384交換。
通過圖12的實(shí)施例進(jìn)一步說明新的交換模塊的靈活性，其中使用八個(gè)交換模塊1202-1216以形成一個(gè)576×576的STS-1交換。如前所述，在這個(gè)圖中每個(gè)交換模塊分別包括標(biāo)記為D、S和A的一個(gè)去組合器、一個(gè)交換核心以及一個(gè)組合器。六個(gè)模塊1202到1212的每一個(gè)被連接以接收8個(gè)STS-12輸入并且發(fā)射8個(gè)STS-12輸出。這種配置提供用于576個(gè)STS-1信號(hào)的交換。
在模塊1202-1212中每個(gè)去組合器將輸入信號(hào)分為八個(gè)單獨(dú)的位并且輸出它們(以位為單位的多路復(fù)用)到八個(gè)軌條，這八個(gè)軌條輸出到八個(gè)裝置的交換部分。這樣，六個(gè)去組合器輸出六個(gè)模塊×8個(gè)軌條=48個(gè)軌條。48個(gè)軌條連接到八個(gè)交換核心，每個(gè)的情況為每個(gè)交換模塊六個(gè)輸入軌條。交換輸出類似地連接到組合器輸入。即使在這個(gè)說明實(shí)施例中交換模塊被用于一個(gè)576×576交換，周期保持與用于768×768交換時(shí)相同并且對(duì)于這個(gè)或其他類似的應(yīng)用不需要在時(shí)鐘速率或時(shí)間上有任何變化。注意在這個(gè)例子中沒有使用在最后兩個(gè)模塊1214和1216中的去組合器D和組合器A。
圖13的功能級(jí)方塊圖說明一個(gè)多位交換模塊的基本功能部件，使用四個(gè)(或少一些)交換模塊可以用于實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明原理的一個(gè)768×768的STS-1交換。因?yàn)榻粨Q控制圖用于每個(gè)交換模塊，這種方法不僅減少在這種交換機(jī)中交換模塊的數(shù)量，而且減少了交換控制圖的數(shù)量，這些圖必須由相同量重現(xiàn)從八個(gè)到四個(gè)。另一方面，交換核心可以工作在一位的幾分之一上，如每個(gè)交替位(在“半位”的情況下)以兩倍之多的裝置做一個(gè)更大的(1536×1536)交換機(jī)結(jié)構(gòu)。另外，如果打算用于相同模塊內(nèi)交換核心的去組合器的信號(hào)經(jīng)過多路復(fù)用器在內(nèi)部發(fā)送，則輸入和輸出管腳的數(shù)量可以減少，這導(dǎo)致了較低的功率消耗和減少板上擁擠。
如關(guān)于圖13B論述的，如交換模塊1300的四個(gè)交換模塊可以被連接以實(shí)現(xiàn)一個(gè)768×768的STS-1交換。交換模塊1300在去組合器D的輸入端接收十六個(gè)STS-12信道。這些信號(hào)被分解到以位為單位的多路復(fù)用的16個(gè)輸出軌條。每對(duì)軌條傳播來自192個(gè)STS-1的一個(gè)不同位(如位1、位2…位8)。交換核心S包含用于交換768位圖的2位的電路。因此，在連接到交換輸入的十六個(gè)軌條中，四個(gè)來自相同模塊內(nèi)的去組合器D。這四個(gè)軌條可以內(nèi)部從去組合器塊連接到交換塊。
可以設(shè)置多路復(fù)用器M1使得對(duì)于模塊1的1302應(yīng)用，4個(gè)裝置內(nèi)部的軌條傳播位1、2以及對(duì)于模塊4的1308應(yīng)用，它們傳播位7、8。對(duì)于模塊2的1304應(yīng)用去組合器D的12個(gè)裝置之間的輸出分別傳播位3、4；5、6；7、8，而對(duì)于模塊4的1308應(yīng)用它們分別傳播位1、2；3、4；5、6。下面將關(guān)于圖13B結(jié)合這個(gè)說明實(shí)施例更詳細(xì)地論述與其他模塊的互聯(lián)。對(duì)于模塊1，多路復(fù)用器M2引導(dǎo)來自去組合器D的模塊內(nèi)部的輸入到交換核心S的第一個(gè)192個(gè)輸入，而對(duì)于模塊2應(yīng)用，M2引導(dǎo)模塊內(nèi)部的輸入到STS-1輸入數(shù)193-384。另外，對(duì)于模塊1應(yīng)用，M2引導(dǎo)12個(gè)外部輸入(以4個(gè)為一組)分別到交換輸入數(shù)193-384、384-576以及577-768。對(duì)于模塊2應(yīng)用，M2引導(dǎo)12個(gè)外部輸入(以4個(gè)為一組)分別到交換輸入數(shù)1-192、384-576以及577-768。對(duì)于模塊3和模塊4應(yīng)用的M2要求可以類似地獲得。
對(duì)于模塊1應(yīng)用，多路復(fù)用器M3的四個(gè)裝置內(nèi)部的連接傳播來自STS-1輸出數(shù)1-192的信息。對(duì)于模塊3應(yīng)用，來自M3的四個(gè)裝置內(nèi)部的軌條傳播來自輸出數(shù)STS-1的385-576的信息。對(duì)于模塊1應(yīng)用，12個(gè)外部輸出分別傳播(以4個(gè)為一組)用于STS-1輸出數(shù)193-384、384-576以及577-768的信息。對(duì)于模塊3應(yīng)用，M3的12個(gè)外部輸出分別傳播(以4個(gè)為一組)用于STS-1輸出數(shù)1-192、193-384以及577-768的信息。
對(duì)于模塊1應(yīng)用，從交換機(jī)到M4的四個(gè)模塊內(nèi)部的輸出引導(dǎo)到位1、2輸入。對(duì)于模塊2應(yīng)用，來自交換機(jī)的四個(gè)模塊內(nèi)部的輸出引導(dǎo)到位3、4輸入。對(duì)于模塊1應(yīng)用，12個(gè)外部輸入被分別引導(dǎo)到(以4個(gè)為一組)位3、4；5、6和7、8。對(duì)于模塊2應(yīng)用，12個(gè)外部輸入被分別引導(dǎo)到(以4個(gè)為一組)位1、2；5、6和7、8。
如圖13B所示，模塊1302的交換核心工作在位1和2。類似地，裝置1308的交換核心工作在所有768個(gè)STS-1的位7、8。這樣，在模塊1302的情況下，從去組合器D到交換核心S的裝置內(nèi)部的連接從第一個(gè)(16 STS-12×12 STS-1=)192個(gè)STS-1帶來位1、2。而在模塊1308的情況下，裝置內(nèi)部的連接從最后的192個(gè)STS-1帶來位7、8。可以設(shè)置圖13A所示的多路復(fù)用器M1，使得對(duì)于模塊1302應(yīng)用，4個(gè)裝置內(nèi)部的軌條傳播位1、2，而對(duì)于模塊1308應(yīng)用，它們傳播位7、8。對(duì)于模塊1302應(yīng)用，去組合器D的12個(gè)裝置之間的輸出分別傳播位3、4；5、6；7、8，而對(duì)于模塊1308應(yīng)用，它們分別傳播位1、2；3、4；5、6。從關(guān)于圖13A和13B的論述中另外的模塊內(nèi)部和模塊之間的連接是很明顯的。在單個(gè)位或多個(gè)位交換核心實(shí)現(xiàn)中可以使用多路復(fù)用器用于模塊內(nèi)部(在集成電路交換模塊實(shí)現(xiàn)中為裝置內(nèi)部)的連接。
在前面的說明實(shí)施例中，每個(gè)去組合器輸出軌條包含單個(gè)位(例如位1或位2，等等)，因此，輸出軌條的數(shù)量看起來被限制在一個(gè)八的整數(shù)倍。然而，通過多路復(fù)用一個(gè)以上的位到一個(gè)輸出軌條，可以得到更多的量化度和優(yōu)化的裝置尺寸。圖14A的交換模塊1400的說明實(shí)施例可以與如圖14B說明的三個(gè)其他類似的交換模塊組合以產(chǎn)生一個(gè)576×576 STS-1交換機(jī)。模塊1400包括12個(gè)STS-12輸入，使得每個(gè)模塊提供相當(dāng)于12×12=144個(gè)STS-1信號(hào)的連接。模塊1400實(shí)際上可能比圖13A的模塊1300小一些。另外，與模塊1300組合器A的16個(gè)輸出相比，模塊1400僅具有12個(gè)來自組合器A的輸出。
去組合器D產(chǎn)生12個(gè)輸出，其中3個(gè)是到2位交換塊S的裝置內(nèi)部的連接。這三個(gè)輸出軌條對(duì)于所有144個(gè)STS-1信號(hào)包含位0和1。對(duì)于48個(gè)STS-1信號(hào)每個(gè)軌條傳播位0和1并且因此具有一個(gè)96的周期。如果對(duì)于每個(gè)STS-1，位1跟著位0，則這兩位的交換可能以較少的轉(zhuǎn)換(以及較少的功率消耗)完成，因?yàn)閷?duì)屬于相同STS-1的兩位，交換表信息是相同的。然而，只要它們和交換核心設(shè)計(jì)一致，也可以使用如四個(gè)位0后跟著四個(gè)位1的任何其他多路復(fù)用安排。9個(gè)其他去組合器輸出可以分為三組。每個(gè)三個(gè)軌條的組類似地傳播用于144個(gè)STS-1的2位。在圖14B說明用于四個(gè)交換模塊1402-1408的相應(yīng)的互聯(lián)。也應(yīng)該注意到去組合器輸出速率不需要與輸入速率相同。它們可以以較低的速率(例如，以兩倍之多軌條的速率的一半)或較高的速率以調(diào)節(jié)互聯(lián)技術(shù)的性能。
根據(jù)本發(fā)明的原理，可以使用交換模塊實(shí)現(xiàn)各種交換，這些模塊的每一個(gè)包括一個(gè)去組合器、一個(gè)交換核心以及一個(gè)組合器。不需要采用由一個(gè)特定交換實(shí)現(xiàn)使用的所有模塊的所有部件部分。例如，雖然可以在一個(gè)交換機(jī)中使用八個(gè)模塊，但并不需要使用所有模塊的去組合器和組合器來實(shí)現(xiàn)該交換。每個(gè)交換模塊內(nèi)的每個(gè)交換核心被估計(jì)大小以交叉連接整個(gè)數(shù)量的可交換實(shí)體(如768、576、1536，等等)用于分?jǐn)?shù)/單個(gè)/多個(gè)位。在一個(gè)交換機(jī)中使用的裝置總數(shù)量一般由每個(gè)數(shù)據(jù)塊的所有位(例如8)管理，這些數(shù)據(jù)塊由每個(gè)交換模塊內(nèi)的交換核心工作的每個(gè)位包(例如，2位、1位或5位，等等)的位分開。整個(gè)輸入信號(hào)分配到每個(gè)交換模塊的去組合器或整個(gè)輸出信號(hào)從每個(gè)交換模塊的組合器分配。當(dāng)可能時(shí)，這種分配一般是均勻分配，以便優(yōu)化特別實(shí)現(xiàn)的大小和速度。分解的輸出可以經(jīng)過模塊內(nèi)部或模塊之間的連接被連接到交換核心并且交換輸出可以經(jīng)過模塊內(nèi)部或模塊之間的連接被連接到組合器輸入。
為了說明和描述的目的，已經(jīng)提供了前面本發(fā)明特別實(shí)施例的描述。但是并不打算限制本發(fā)明的形式僅僅在如公開的實(shí)施例上，根據(jù)上面的技術(shù)可以進(jìn)行許多修改。例如，物理實(shí)現(xiàn)媒介可以采取許多形式，每個(gè)交換模塊作為一個(gè)板級(jí)產(chǎn)品、一個(gè)混合體、一個(gè)集成電路或者集成電路內(nèi)一個(gè)單元或類似的子電路產(chǎn)生。選擇和描述的實(shí)施例最好地解釋了本發(fā)明的原理和它的實(shí)際應(yīng)用，因此使得本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠最好地利用本發(fā)明。本發(fā)明的范圍僅僅由附加的權(quán)利要求書限定。
權(quán)利要求
1．一種交換模塊，用于交換在數(shù)據(jù)塊中格式化的數(shù)字輸入數(shù)據(jù)“Q”個(gè)輸入數(shù)據(jù)信道到“R”個(gè)輸出數(shù)據(jù)信道，每個(gè)數(shù)據(jù)塊包括每個(gè)有“P”位的“O”個(gè)位包，該交換模塊包括一個(gè)去組合器，用于把每個(gè)數(shù)據(jù)塊分解為每個(gè)有P位的O個(gè)位包，一個(gè)交換核心，用于交換來自Q個(gè)輸入數(shù)據(jù)信道的諸位包到R個(gè)輸出數(shù)據(jù)信道，以及一個(gè)組合器，用于把每個(gè)有P位的O個(gè)交換位包組合成諸數(shù)據(jù)塊，用于R個(gè)輸出數(shù)據(jù)信道。
2．如權(quán)利要求1所述的交換模塊，其中交換核心被配置以對(duì)于由去組合器分解的每Q個(gè)數(shù)據(jù)塊交換PQ個(gè)位，這里PQ表示P乘以Q。
3．如權(quán)利要求1所述的交換模塊，其中去組合器被配置以對(duì)于由去組合器分解的每Q個(gè)數(shù)據(jù)塊將來自交換核心的PQO-PQ個(gè)位發(fā)射出去。
4．如權(quán)利要求1所述的交換模塊，其中交換核心被配置以對(duì)于由去組合器分解的每Q個(gè)數(shù)據(jù)塊交換PQO個(gè)位。
5．如權(quán)利要求1所述的交換模塊，其中交換核心是一個(gè)空間/時(shí)間交換核心。
6．如權(quán)利要求5所述的交換模塊，其中交換核心是一個(gè)集中器空間/時(shí)間交換核心。
7．如權(quán)利要求5所述的交換模塊，其中交換核心是一個(gè)擴(kuò)展器空間/時(shí)間交換核心。
8．如權(quán)利要求1所述的交換模塊，其中在單個(gè)集成電路上實(shí)現(xiàn)去組合器、交換核心以及組合器。
9．如權(quán)利要求1所述的交換模塊，其中PO=8。
10．如權(quán)利要求1所述的交換模塊，其中去組合器被配置以分解諸數(shù)據(jù)塊到小于一位的諸位包。
11．一種交換模塊，用于交換在位包組成的數(shù)據(jù)塊中格式化的數(shù)字信息，包括一個(gè)去組合器，通過切割數(shù)據(jù)塊為位包響應(yīng)于來自一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)信道的輸入數(shù)據(jù)，一個(gè)交換核心，通過交換來自一個(gè)輸入信道的位包到一個(gè)輸出信道響應(yīng)于從一個(gè)去組合器接收的位包，一個(gè)組合器，通過把位包組合成輸出信道數(shù)據(jù)塊響應(yīng)于從一個(gè)或多個(gè)交換核心接收的位包。
12．如權(quán)利要求11所述的交換模塊，其中交換核心是一個(gè)空間/時(shí)間交換核心。
13．如權(quán)利要求12所述的交換模塊，其中交換核心是一個(gè)擴(kuò)展器空間/時(shí)間交換核心。
14．如權(quán)利要求11所述的交換模塊，其中在單個(gè)集成電路上實(shí)現(xiàn)去組合器、交換核心以及組合器。
15．一種交換機(jī)，用于從N個(gè)輸入信道到M個(gè)輸出信道交換在位包組成的數(shù)據(jù)塊中組織的數(shù)據(jù)，包括多個(gè)交換模塊，每個(gè)包含一個(gè)去組合器，一個(gè)交換核心，一個(gè)組合器，這些模塊通過把來自N個(gè)輸入信道的數(shù)據(jù)塊分解成位包，交換位包，以及把交換的位包組合成數(shù)據(jù)塊用于M個(gè)輸出信道而響應(yīng)輸入數(shù)據(jù)塊。
16．如權(quán)利要求15所述的交換機(jī)，其中至少一個(gè)去組合器通過把它從所有數(shù)據(jù)信道接收的所有數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)塊切割成位包而響應(yīng)來自一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)信道的輸入數(shù)據(jù)。
17．如權(quán)利要求15所述的交換機(jī)，其中每個(gè)交換核心通過交換來自輸入信道的位包到輸出信道而響應(yīng)從一個(gè)去組合器接收的位包。
18．如權(quán)利要求15所述的交換機(jī)，其中至少一個(gè)組合器通過把位包組合成數(shù)據(jù)塊而響應(yīng)從一個(gè)或多個(gè)交換核心接收的位包。
19．如權(quán)利要求15所述的交換機(jī)，其中交換機(jī)包含一個(gè)交換模塊用于一個(gè)數(shù)據(jù)塊內(nèi)的每個(gè)位包。
20．如權(quán)利要求15所述的交換機(jī)，其中交換機(jī)對(duì)于一個(gè)數(shù)據(jù)塊內(nèi)的每個(gè)位包包含少于一個(gè)交換。
21．如權(quán)利要求15所述的交換機(jī)，其中由交換機(jī)交換數(shù)據(jù)的信道數(shù)是模塊數(shù)的整數(shù)倍。
22．如權(quán)利要求15所述的交換機(jī)，其中該交換機(jī)是一種無阻塞交換機(jī)。
23．如權(quán)利要求15所述的交換機(jī)，其中輸入和輸出數(shù)據(jù)信道被平均分配到諸模塊。
24．如權(quán)利要求15所述的交換機(jī)，其中在它的去組合器處至少一個(gè)模塊沒有被連接用以接收輸入數(shù)據(jù)信道。
25．如權(quán)利要求15所述的交換機(jī)，其中每個(gè)模塊封裝在單獨(dú)的集成電路中。
26．如權(quán)利要求15所述的交換機(jī)，其中多個(gè)模塊封裝在單個(gè)集成電路中。
27．如權(quán)利要求15所述的交換機(jī)，其中每個(gè)模塊內(nèi)的交換核心是一個(gè)空間/時(shí)間交換核心。
28．如權(quán)利要求27所述的交換機(jī)，其中交換核心是一個(gè)擴(kuò)展器空間/時(shí)間交換核心。
29．如權(quán)利要求15所述的交換機(jī)，其中每個(gè)去組合器被配置以分解大于一個(gè)字節(jié)寬度的數(shù)據(jù)塊。
30．如權(quán)利要求15所述的交換機(jī)，其中交換機(jī)被配置以交換768個(gè)STS-1輸入信道到768個(gè)STS-1輸出信道。
31．如權(quán)利要求15所述的交換機(jī)，其中去組合器被配置以在Y個(gè)輸入軌條上接收來自X個(gè)輸入信道的數(shù)據(jù)，Y個(gè)輸入軌條的每一個(gè)接收來自X/Y個(gè)輸入信道的所有數(shù)據(jù)塊。
32．如權(quán)利要求31所述的交換機(jī)，其中每個(gè)去組合器被配置以在Z個(gè)軌條上以位包為形式輸出數(shù)據(jù)，這里Z是每個(gè)數(shù)據(jù)塊的位包數(shù)量并且從1到Z個(gè)輸出軌條的每一個(gè)傳播所有X個(gè)輸入信道的從1到Z的所有相應(yīng)位包。
33．一種交換在數(shù)據(jù)塊中格式化的數(shù)字輸入數(shù)據(jù)的“Q”個(gè)輸入數(shù)據(jù)信道到“R”個(gè)輸出數(shù)據(jù)信道的方法，每個(gè)該數(shù)據(jù)塊由每個(gè)有“P”位的“O”個(gè)位包組成，該方法包括步驟(a)把每個(gè)數(shù)據(jù)塊分解成每個(gè)有P位的O個(gè)位包，(b)交換來自Q個(gè)輸入數(shù)據(jù)信道的諸位包到R個(gè)輸出數(shù)據(jù)信道，以及(c)把每個(gè)有P位的O個(gè)交換的位包組合成諸數(shù)據(jù)塊，用于R個(gè)輸出數(shù)據(jù)信道。
全文摘要
在一種交換機(jī)中,包括去組合器塊、交換核心和組合塊的交換模塊被組合以實(shí)現(xiàn)一個(gè)N×M多端口交換機(jī),該交換機(jī)有效地連接N個(gè)輸入端口到M個(gè)輸出端口,提供廣播性能并且可以是無阻塞的。交換機(jī)工作在數(shù)據(jù)信道上,這些信道都具有它們以相同的位包數(shù)量組織的各個(gè)數(shù)據(jù)塊。每個(gè)模塊內(nèi)的去組合器切開輸入的數(shù)據(jù)塊為位包并且發(fā)送位包到交換核心。每個(gè)模塊內(nèi)的交換核心以位包等級(jí)將每個(gè)輸入信道與每個(gè)輸出信道連接起來。
文檔編號(hào)H04L12/54GK1300148SQ9912352
公開日2001年6月20日 申請(qǐng)日期1999年11月10日 優(yōu)先權(quán)日1999年11月10日
發(fā)明者格里弧珊·噶格, 詹姆斯·韋普勒 申請(qǐng)人:朗迅科技公司