以大小固定的數據包傳輸數據的通信鏈路的製作方法

2023-06-23 06:04:51 1

專利名稱：以大小固定的數據包傳輸數據的通信鏈路的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種以大小固定的數據包傳輸數據的通信鏈路。
具體地說，本發明涉及用各節點(例如計算機)之間的通信鏈路以小數據包的形式傳輸信息的異步轉移模式(ATM)，這種小數據包通常叫做單元，一般長53位元組，這按照ITU-T的I.150建議，對於對延遲敏感的器件來說，是夠短的了，但對數據來說卻足夠長。
ATM一般採用寬帶鏈路，例如一般在25-620兆位/秒及以上的光纖，但這樣做當這種鏈路不使用時會有問題。
為解決這個問題有人研製出一種方法，叫做逆多路復用法(美國專利US-A-5251210)。(在AT論壇上議論過ATM逆多路復用(IMA)的專利說明書)。參看

圖1，進來的按例如30兆位/秒計時的數據流輸入到第一接口IMA1(對ATM進行逆多路復用)中，IMA1的各包元在以2兆位/秒較低的速率工作的16個標準鏈路L1、L2、L3等之間成圈分布。接口IMA1具有控制線路和發信機，IMA2具有收信機和控制線路，以便重組原數據流。這樣，由多個慢速鏈路模擬一個較高速的鏈路。
這些鏈路是物理上分立的通路，而且在性能上可能完全不同，例如，L1可以是電話線路，L2可是以是微波陸上鏈路，L3可以是衛星鏈路。這樣，傳播上的延遲就會大不相同，例如最快的可能達到2毫秒，最慢的可能達到18毫秒。
因此，逆多路復用法要求定期在鏈路L1等給每一個的數據單元(其中M一般在32～256的範圍)增加控制單元，M數據單元含有使數據流在IMA2按正確順序重新彙編的時序信息。
這就是說從IMA1至IMA2整個鏈路的總數據速率必須超過整個通信鏈路的數據速率(即IMA1之前和IMA2之後的數據率)。由此數據速率提高了，因而(在時間上的)量化級數減少了，而且與整個通信鏈路不同步。
參看圖2，IMA1的發信機Tx在控制線路「控制」的指示下將進來的業務單元(其中夾雜有不用的(空閒)單元)依次以循環的形式分配給各鏈路L1等，形成連續的單元流(「業務」)。
圖3以符號的形式示出了這些時隙。從圖3中可以看到，時間在垂直的方向上向下遞增。這樣，到達IMA1的ATM流由夾雜有空閒(即下用的)單元I的業務單元C1，C2組成。這些單元以進來的ATM流的數據率到達。
從圖3中IMA1與IMA2之間的時隙可以看出業務和空閒數據包進入中間鏈路L1至L16的時間。各時隙比進來的ATM流的時隙稍微密集一些。因此，如業務數據包C2所示，會出現這樣的情況個別鏈路(例如L2)的時隙在業務數據包C2可用來傳輸之前已經到達。因此IMA1有一個產生填充數據包(圖2中的「填充」)使數據流沿各中間鏈路保持連續。業務數據包C2沿第三鏈路在下一個時隙中傳輸。
另一個問題是在業務數據包C5可以進行傳輸之後發生的。情況達到這樣的地步引入數據單元不是沿鏈路L7往下傳輸而下饋到該鏈路上，需要插加控制單元，因而業務單元C5沿下一個可利用的鏈路L8傳輸。
IMA2的配置方式與圖2所示IMA1的相反，各單元利用控制單元中包含的信息按原來數據流的順序重新彙編。可以看出，圖3垂直線IMA2右側各業務和空閒數據包的量化級與進來數據流的相同，但顯然由於圖3中未示出的沿各中間鏈路傳播上的延遲，因而它們之間在時間上的差別非常大。應該指出的是，業務單元C1沿鏈路L1的傳輸使業務單元C1處在複合的ATM流中。但發送的下一個單元是填充單元，而這個單元在IMA2處被廢除掉，由於沒有單元可以發送，因而收信機產生空閒單元，即不用的單元，將其在業務單元C1之後發送出去。
還應該指出的是，控制單元在收信機中作廢，但這時由於業務單元C4已經到達，因而無需產生空閒單元。
IMA1和IMA2都含有緩存器供排列業務和空閒單元用。IMA1中之所以要配備緩存器是因為各數據率之間的量化不同而且也因為需要產生控制單元所致。輸出端處設置緩衝器的原因也相同，一來由於數據率之間量化的不同，二來由於需要廢除填充或控制單元而無需在再現的ATM流中留下間隙而這樣做。
大家知道，即使有了這些緩存器，複合流的個別單元也會由上述空閒單元的插入而移動，引起所謂的單元延遲，而這個單元延遲的變化幅度可達兩個單元的長度。最長的延遲為兩個單元，這可能是由於單元在整個鏈路上失去機會所致，下一個鏈路預期發送的是一個控制單元。單元延遲的這種變化(CDV)會給接近其容許的性能極限工作的業務帶來問題，還可能給網絡中後面的控制點帶來問題。
本發明的目的是消除單元延遲的這種變化，但本發明不僅僅適用於帶逆多路復用的異步轉移模式而且更廣泛地適用於含數據率總地高於原數據流的一個或多個中間鏈路的任何通信鏈路。
本發明提供的以大小固定的數據包傳輸數據的通信鏈路包括至少一個中間鏈路，其總數據率高於通信鏈路的數據率；一個緩衝器用以將各數據包在傳輸到一個或多個中間鏈路的一端之前排隊；一個緩衝器用以在一個或多個中間鏈路的另一端收到數據包之後將其排隊；和隊列長度裝置，用以在傳輸之前沿一個或多個中間鏈路按隊列長度傳輸信息，並用以在固定數目的數據包保持輸入隊列長度加上輸出隊列長度。
隊列長度裝置使一個或多個中間鏈路儘管其量化不同也可以在其後再造一個與其之前的完全一模一樣的數據包流。
現在參看附圖舉例說明按本發明構制的以大小固定的數據包傳輸業務的通信鏈路。附圖中圖1是現行採用逆多路復用(IMA)的ATM的符號示意圖；圖2是IMA1的符號示意圖；圖3是中間鏈路中和圖1和圖2相應的主ATM流中各時隙的符號示意圖；圖4是圖3相應的示意圖，但採用本發明的通信鏈路；圖5是本發明的通信鏈路示意圖；圖6是圖5的數據鏈路更詳細的示意圖；圖7是輸入緩存器應執行的程序的算法；圖8是輸出緩存器應執行的程序的算法。
本發明的通信鏈路具有按附圖示出周知的逆多路復用(IMA)法應用在異步轉移模式(ATM)的圖1和圖2說明的通信鏈路的所有特點。進來的單一數據流成圈分成採用圖1和圖2所示的發信機的M個速率較慢的數據鏈路和多個模擬數據率高於進來的ATM流的單元鏈路的中間鏈路。由於M個鏈路的傳播延遲時間不同，因而沿多個中間鏈路M(與鏈路L1等類似)發送的每預定數目的業務或空閒單元都沿每個所述中間鏈路發送控制單元。這些控制單元包含使原ATM數據流可以在收信機IMA2處按正確次序複合的信息。填充單元同樣出於參看圖3所述的理由產生。
此外，和圖1至圖3應用現行IMA的情況一樣，這裡也配備了用以將各單元在傳輸到中間鏈路之前排隊的緩存器和用以在中間鏈路的另一端收到各單元之後將其排隊的另一個緩存器。
圖5示出了通信鏈路的一些主要特點。
按照本發明，圖5的通信鏈路配備有隊列長度裝置(圖中未示出)，該裝置的作用是負責按輸入緩存器中的隊列長度沿中間鏈路傳輸信息，和負責將輸入的隊列長度加輸出的隊列長度保持在一定數量的單元。參看圖6。輸入緩存器是個兩單元的先進先出(FIFO)緩存器，輸出緩存器也一樣。隊列長度裝置負責安排該兩個單元，且只有兩個單元完全存儲在該兩個緩存器之間。
圖6中的IMA控制功能(相當於圖2中的「控制」)按圖7中所示的協議起作用。這分成兩個部分收到單元時的作用，和單元應該發送給某一鏈路時的作用。這兩部分由輸入端的FIFO分隔開。選擇部分(相當於圖2中的Tx)從緩存器調用某一個單元，如所希望的控制單元或填充單元。收信端相應的控制功能履行圖8中的各項操作。圖8的上部分涉及單元沿中間鏈路的接收，下部分涉及單元往複合ATM流的發送。輸出端的FIFO將這兩個單元分隔開。
因此，控制單元都用來收信機核實輸入端緩存器中的隊列和輸出端緩存器中的隊列是否與兩個單元完全相等。信息可以包含在鏈路填充指示字節的兩個備用位中或任何其它適當的信息組中。若隊列的聯合長度過短(在起動時就是這樣的情況)，收信機就將兩個空閒單元裝入收信緩存器中。若輸出端緩存器中的單元太多以致在兩緩存器之間產生兩單元的聯合長度，這表明已丟掉了某一差錯和下一個空閒單元。在正常的操作情況下，在沒有出現差錯時，輸入的隊列在發送控制單元時決不應是兩個單元的長度。
有兩種會使系統混亂的差錯。控制單元或填充單元有毛病，看起來象普通的業務一樣，這會使輸出端的FIFO中的單元過多。有毛病的單元作為控制單元(或更大的可能性是作為填充單元)看待。雖然有毛病的單元可能通過其它手法檢測出來，但這一下會使FIFO中的單元過少。
系統在運行時需要控制輸出端FIFO的起動過程，並核實其大小。單元在整個中間鏈路發送之前輸入端的FIFO和輸出端FIFO在整個鏈路傳送(且容許各鏈路再定時)之後的長度如所述的那樣在任何時候總的正好應為兩個單元。
在輸入側，可能應廢除業務直到鏈路工作為止，從而只要將兩個空閒單元裝入輸出出端的FIFO就可以滿足初始條件。略為好一些、容許在工作過程中檢驗兩個FIFO的系統應該是可以將輸入端的FIFO編碼成控制單元，將其留在終止端以確保輸出端FIFO的長度正確(想這樣做時)。信息可按鏈路填充指示位組組成的兩備用位傳送。
在正常工作情況下，輸入端FIFO含有零單元，輸出端FIFO含兩個單元。有時候輸入端FIFO和輸出端FIFO分別含一個單元，有時候輸入端FIFO含兩個單元，輸出端FIFO不含任何單元。若發送填充單元後再發送控制單元(即由於量化和控制)會導致後一種情況。通常，由於中間鏈路的總傳輸率較高，因而隊列必然會從輸入端移到移出端。
在本發明這種布局的情況下，在收信端，控制單元和填充單元都消除掉，不往業務中加入空閒單元。在上述現行IMA系統的情況下，控制單元和填充單元都被丟掉，但這兩個單元都會使輸出數據流中產生空閒單元，如圖3中的實例所示。
參看圖4，使用隊列長度裝置意味著在正常情況下，輸出緩存器中必須要有兩個單元，以便即使一個接一個地發送填充單元和控制單元也無需在再現的ATM流中產生空閒單元(兩單元的最大延遲可能是由於單元在整個鏈路剛失去機會所致，下一個鏈路是由於發送控制單元引起的)。
上面說的是兩個單元可聯合存入輸入和輸出端的緩存器中，但任何固定數目的單元都可以存儲。所存儲的一個單元都足供去耦(解決量化差異問題)用，但解決不了控制單元的問題。可以將三個或多個單元排隊，但可能會增加不必要的固定延遲。在其它例如發送多個控制單元的系統中，需要加以排隊以消除延遲變化的單元的最大數目可能達三個或以上。
上面是就異步轉移模式的逆多路復用說明本發明的，但本發明也可應用在任何數據率高於主鏈路的中間鏈路來防止因中間鏈路量化上的差異引起的種種延遲。
權利要求
1.一種以大小固定的數據包傳輸數據的通信鏈路，其特徵在於，它包括起碼一個中間鏈路，其總數據率超過通信鏈路的數據率；一個緩存器，用以將各數據包在傳送到一個或多個中間鏈路的一端之前排隊；另一個緩存器，用以在一個或多個中間鏈路的另一端收到數據包之後將各數據包排隊；和隊列長度裝置，用以將關於隊列長度的信息在傳輸之前沿一個或多個中間鏈路傳輸，並用以將輸入隊列長度和輸出隊列長度保持在固定數目的數據包。
2.如權利要求1所述的通信鏈路，其特徵在於，數據包的固定數目為2。
3.如權利要求1或2所述的通信鏈路，其特徵在於，隊列長度裝置配置得使起動時當兩個緩存器都空著時，存儲收到的數據包的緩存器存放著兩個不用的數據包。
4.如權利要求1至3之一所述的通信鏈路，其特徵在於，關於隊列長度的信息任傳輸之前在沿各中間鏈路發送的控制單元中編碼。
5.如權利要求1至4之一所述的通信鏈路，其特徵在於，有多個中間鏈路的數據率小於通信鏈路的。
6.如權利要求5所述的通信鏈路，其特徵在於，所述鏈路適宜在異步轉移模式下逆多路復用，即傳輸連續的夾雜有不用的數據包的業務數據包流，其中，供往各中間鏈路一端傳輸數據包的發信機配置得使其在預定數量的數據包沿該鏈路傳輸之後往各中間甸路中發送相應的控制數據包，控制數據包含有使各鏈路的不同傳播延遲可以得到糾正的信息，且各中間鏈路另一端的收信機配置得使其廢除控制數據包使其不致傳送給輸出緩存器。
7.如權利要求5或6所述的通信鏈路，其特徵在於，發信機配置得使其沒有進來的數據包可以傳輸時將填充數據包沿下一個中間鏈路發送，另一端的收信機則配置得使其廢除填充數居包使其不致傳送給輸出緩存器。
全文摘要
在異步轉移模式下採用逆多路復用法時,數據分成數據流需要往各鏈路中插入控制數據包以校正沿各鏈路傳播時間的差異,LMA
文檔編號H04Q3/00GK1173772SQ9711395
公開日1998年2月18日 申請日期1997年7月12日 優先權日1996年7月15日
發明者R·J·普洛特 申請人:Gpt有限公司