多路多速率數字交換的方法及其裝置的製作方法
2023-10-25 00:48:17 1
專利名稱：多路多速率數字交換的方法及其裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及程控數字交換技術，具體地說，涉及其中的數字交換方法及其裝置。
專利申請號為99116116的中國專利「多頁順寫控讀數字交換單元」提供了一種採用「順寫控讀」方法實現數字交換的數字交換單元，包括多頁數據存儲器、順序寫入計數器、交換控制器、控制信息存儲器和輸出時隙計數器，如
圖1所示。它將固定的單一速率的串行輸入數據分割成獨立的時隙數據，經串並轉換後順序地寫入多頁數據存儲器中，而與輸出時隙(信道)一一對應的交換控制器中存放著待交換輸出數據在多頁數據存儲器中的地址，改變交換控制器的內容，就改變了從多頁數據存儲器讀出數據的地址，即改變了數據的交換方向，這種輸入數據順序寫入多頁數據存儲器而輸出數據地址由交換控制器決定的方法就叫「順寫控讀」，由於它對輸入只採取簡單順序寫入，所以只能適用於單速率輸入數據的情況。
專利號為4206322的美國專利「多速率時分交換系統」是將各通道輸入數據先存在輸入緩衝器內，由中央處理器掃描控制各路輸入輸出存儲器的讀寫內容和交換方向，它顯然不能同時處理多路交換，無法滿足現代通信對速度的要求。而專利號為4332026的美國專利「多速率數字交換控制器」是一個用於衛星通訊的專用電路，它的多速率數字交換是指網絡間接收和發送埠可以在不同時間工作於不同速率，而不是本發明所述的可以同時有多種速率的數字交換。
以前的通信業務由於種類不多和通信網絡結構相對簡單，單速率順寫控讀的數字交換裝置及方法可以完成其功能。但是，隨著通信業務種類的不斷增加和通信網絡拓撲結構的日益複雜，單速率順寫控讀數字交換裝置和方法已經無法滿足需要了。如在移動通信系統的基站的設計中，針對不同的拓撲結構，與基站控制器直接相連的基站需要收集其它基站的信息，即有多個2M鏈路，在完成時隙的交叉連接後，整合成一條或多條高速鏈路(4M或8M)，輸出到基站控制器，目前一般是採取先交叉連接再復接的方法分別實現的，它大大增加了系統設計的複雜程度，並且無法適應網絡的變化和調整。另外，在寬帶接入系統中，也存在同樣的問題，因此，迫切需要一種能夠處理多路多速率數字交換的方法及應用此方法的裝置。
本發明所述多路多速率數字交換的方法，包括以下步驟一、根據數字交換的工作模式確定對應的輸入輸出通道數和每通道每幀信道數；二、根據步驟一的結果對多頁數據存儲器和連接存儲器進行邏輯分塊；三、根據交換方向的要求來確定連接存儲器各存儲單元的內容；四、輸入數據經過串並轉換後按照所處通道和信道寫入多頁數據存儲器中對應的邏輯分塊中的相應單元；五、獲得當前輸出信道對應的連接存儲器單元的地址；六、根據步驟五的結果確定的連接存儲器單元中的數據作為讀出地址，從多頁數據存儲器中讀出數據；七、讀出的數據經過並串轉換後在當前信道輸出。
另一方面，本發明提出了一種多路多速率數字交換裝置，包括串並轉換電路，用於將輸入的串行數據轉換成並行數據；多頁數據存儲器，用於存儲所述串並轉換電路輸出的數據；並串轉換電路，用於將從所述多頁數據存儲器中讀出的並行數據轉換為串行數據輸出；控制寄存器，用於存儲數字交換的工作模式；輸入通道信道計數器，用於對輸入數據所在的通道和信道進行計數；寫入地址映射電路，根據所述控制寄存器的內容生成輸入數據在所述多頁數據存儲器中的寫入地址；輸出通道信道計數器，用於對輸出數據所在的通道和信道進行計數；讀出地址映射電路，根據所述控制寄存器的內容決定輸出信道對應在所述連接存儲器中的地址；連接存儲器，位於所述多頁數據存儲器與所述讀出地址映射電路之間，用於存儲各輸出信道對應的輸入信道數據在所述多頁數據存儲器的地址。
本發明所述交換裝置，還可以包括微處理器接口，用於外部微處理器對所述控制寄存器的讀寫。
由上述可知，本發明採用控制寫入地址順序和讀出地址順序的方法及其裝置，使多路多速率數據的交叉連接和時隙交換兩部分功能同時在交換中完成，簡化了系統電路，並且增加了系統的靈活性和適應速率變化的機動性，可以適應外部輸入輸出通道數變化或多種數據速率交叉連接的情況，同時縮小了數字交換裝置的體積，降低設備造價，提高了系統的可靠性。
本發明除了具有控寫控讀的特點外，還能實現其它數字交換的常用功能，如延時方式可變，幀輸入輸出的偏移測量和前置、消息模式和高阻模式等等適用於可視圖文、數據傳輸、ISDN等業務的功能，且容量可調，易於升級。
圖2是本發明所述方法的流程圖。
圖3是本發明所述裝置的結構示意圖。
圖4是應用本發明的兩種輸入速率數據交換的示意圖。
圖1所示的數字交換單元採用順寫控讀的方法進行數字交換，只適用於單速率數據的情況，具體情況已在前面背景技術部分描述過。
本發明所述方法核心在於對輸入數據採用「控寫」，對輸出數據採用「控讀」來完成數字交換，即「控寫控讀」。與原有的「順寫控讀」方法不同，「控寫」的輸入數據的寫入地址不再是簡單的遞增順序，而是由數字交換的工作模式所決定，即根據當前輸入數據所在的通道數和信道數確定該輸入數據在多頁數據存儲器中的位置。由於映射算法能根據工作模式的配置自動調整，所以能夠適用於多路多速率輸入數據的處理。而「控讀」則是當某通道中某信道輸出時，根據工作模式確定源信道數據在多頁數據存儲器中的地址，讀出此並行數據，再經過並串轉換後輸出。
接下來完整地描述一下本發明所述方法如何實現多路多速率數字交換的。首先，根據數字交換的工作模式找出對應的輸入輸出通道數和每通道每幀信道數(步驟201)，工作模式與輸入輸出通道數和各通道數據速率有一個固定的對應關係，如表1所示。
表1
然後根據輸入輸出通道數和每通道每幀信道數對多頁數據存儲器和連接存儲器進行邏輯分塊(步驟202)，多頁數據存儲器和連接存儲器的容量和邏輯結構是一樣的，假設要求處理的最大通道數是M，要求處理的最高輸入速率時每幀有N個信道，那麼在邏輯上多頁數據存儲器和連接存儲器被劃分為M塊，每塊又劃分為N個單元。然後根據交換方向要求確定連接存儲器各存儲單元的內容(步驟203)，例如，交換方向是將輸入的第2通道中第3信道的數據18H交換到輸出的第4通道的第5信道，那麼該待交換數據18H在多頁數據存儲器中的地址是0203H，對應的連接存儲器單元的地址為0405H，那麼地址為0405H的連接存儲器單元中的內容就是數據0203H，即待交換數據在多頁數據存儲器中的地址，其它連接存儲器單元的內容按照同樣的方法來確定。當需要進行數字交換時，輸入數據經串並轉換後按所處通道和信道寫入多頁數據存儲器中對應的邏輯分塊中的相應單元中(步驟204)，同時要獲得當前輸出信道對應的連接存儲器單元的地址(步驟205)，輸出通道中信道與連接存儲器的映射關係和輸入與多頁數據存儲器的映射關係相同，而該地址對應的連接存儲器單元的數據就作為讀出地址，從對應的多頁數據存儲器中讀出數據(步驟206)，讀出的數據經過並串轉換後在當前信道輸出(步驟207)。至此，數字交換的過程結束。
如圖3所示，本發明所述多路多速率數字交換裝置包括串並轉換電路10、多頁數據存儲器11、並串轉換電路12、寫入地址映射電路13、連接存儲器14、控制寄存器15、讀出地址映射電路16、微處理器接口17、輸入通道信道計數器18和輸出通道信道計數器19。
其中，串並轉換電路10，用於把多速率的串行輸入數據轉為並行數據。
多頁數據存儲器11，用於存儲並行數據，如果要求處理的最大通道數為M，要求處理的最高輸入速率時每幀有N個信道，那麼為了存儲所有多路多速率輸入數據，多頁數據存儲器11的存儲單元個數就是M×N，而且在邏輯上將它們分為M塊，每塊大小為N個單元。每個通道的輸入數據按照信道順序寫入對應邏輯塊的對應單元，例如，第0通道的0信道數據寫入第0塊的0單元，第0通道的1信道數據寫入第0塊的1單元，第1通道的0信道數據寫入第1塊的0單元，第1通道的1信道數據寫入第1塊的1單元，直到第(M-1)通道的(N-1)信道數據寫入第(M-1)塊的(N-1)單元。這裡需說明的是，由於多頁數據存儲器11的容量是按照最多路數和最高速率時每幀信道數決定的，所以在實際使用時會存在部分存儲單元實際沒有使用的情況。
並串轉換電路12，將從多頁數據存儲器11中讀出的並行數據轉換為串行數據流輸出。
寫入地址映射電路13，根據工作模式和輸入通道信道計數器18的計數值產生輸入數據寫入多頁數據存儲器11的地址。
連接存儲器14，位於多頁數據存儲器11與讀出地址映射電路16之間，連接存儲器14的容量和邏輯結構與多頁數據存儲器11的相同。連接存儲器14的每個存儲單元對應一個固定的輸出信道，例如，連接存儲器14第0塊第0單元對應第0輸出通道的第0輸出信道，連接存儲器14第0塊第1單元對應第0輸出通道的第1輸出信道，連接存儲器14第1塊第0單元對應第1輸出通道的第0輸出信道，連接存儲器14第1塊第1單元對應第1輸出通道的第1輸出信道，直到連接存儲器14第(M-1)塊第(N-1)單元對應第(M-1)輸出通道的第(N-1)輸出信道。與多頁數據存儲器11一樣，由於連接存儲器14的容量是按照最多輸出路數和最高速率時每幀輸出信道數決定的，所以在實際使用時有部分存儲單元可能會不被使用。
連接存儲器14的每個存儲單元中存放的是該輸出信道對應的輸入信道的數據在多頁數據存儲器11的地址，即連接存儲器14的內容決定數據的交換方向。簡單舉例說明連接存儲器14的作用，當輸入的第0通道的第1信道數據23H經過串並轉換電路10後寫入多頁數據存儲器11的0001H單元中，如果希望將這個輸入數據23H交換到輸出的第0通道的第3信道，就將連接存儲器14中與輸出的第0通道的第3信道對應的存儲單元0003H中寫入0001H，就能實現將輸入第0通道中第1信道的數據23H交換到輸出的第0通道的第3信道中。
控制寄存器15，其內容主要是工作模式，由微處理器接口進行讀寫，它決定寫入地址映射電路13的寫入地址生成和讀出地址映射電路16的讀出地址生成。
讀出地址映射電路16，根據工作模式和輸出通道信道計數器19決定輸出信道對應的連接存儲器單元在連接存儲器14中的地址，再由連接存儲器單元的內容決定輸入信道數據在多頁數據存儲器11中的地址。
微處理器接口17，外部微處理器通過它讀寫控制寄存器15。
輸入通道信道計數器18，對輸入數據所在通道和信道進行計數，為寫入地址映射電路13生成輸入數據的寫入地址提供條件。
輸出通道信道計數器19，對輸出數據所在通道和信道進行計數，為讀出地址映射電路16生成輸出數據的讀出地址提供條件。
下面舉例說明輸入數據是如何存儲在多頁數據存儲器11中的。
假設一個數字交換電路配置為4個通道輸入輸出，而且其最高工作速率為16Mbit/s時，則每通道每幀有4個信道，那麼輸入數據在多頁數據存儲器11中的存儲位置如表2所示。
表2
假如將該交換電路配置為第0、1通道工作在16Mbit/s，而第2、3通道工作在8Mbit/s，那麼第0、1通道每幀仍然有4信道，而第2、3通道則每幀只有2信道，其輸入數據的存儲位置見表3。
表3
假如將該交換電路配置為第0、1通道工作在8Mbit/s，而第2、3通道工作在16Mbit/s，那麼第2、3通道每幀仍然有4信道，而第0、1通道則每幀只有2信道，輸入數據的存儲位置見表4。
表4
由此可見，通過對寫入地址映射電路13的控制，不同工作模式下不同速率的輸入數據所在多頁數據存儲器11的地址都可以根據其所在通道數和信道數決定，從而統一了多路多速率輸入數據在多頁數據存儲器11中存儲地址的生成方式，它是實現多路多速率數字交換的關鍵。
連接存儲器14存儲的是時隙交換所對應的位置信息，每個輸出信道對應連接存儲器14的一個單元，此單元地址下的內容則是交換到這個輸出信道的多頁數據存儲器11的地址，所以修改連接存儲器14的內容就控制了每個輸出信道的數據源頭，即改變了交換方向。
圖4是一個4通道2種數據速率進行時隙交換的實施簡例。在該實施例中，第0、1輸入通道有4個信道，即工作在16Mbit/s，第2、3通道有2個信道，即工作在8Mbit/s；而第0、1輸出通道有4個信道，即工作在16Mbit/s，第2、3輸出通道有2個信道，即工作在8Mbit/s。
寫入地址映射電路13根據上述工作模式將各通道的每個信道的輸入數據寫入多頁數據存儲器11中，其存儲位置如表3所示。
設定交換方向為1、輸入的第1通道第2信道的數據b1交換到輸出的第2通道第1信道；2、輸入的第3通道第0信道的數據d0交換到輸出的第0通道第3信道。
那麼數據b1存儲在多頁數據存儲器11的0110單元；d0則存儲在1100單元。
讀出地址映射電路16依據上述交換方向在連接存儲器14的1001單元寫入0110；在連接存儲器14的0011單元寫入1100。
當輸出第2通道第1信道時，根據當前輸出通道信道計數值，找到與之對應的連接存儲器單元地址為1001，以此單元的內容0110作為多頁數據存儲器11的地址，讀出此地址單元內的數據b1，經過並串轉換電路12後輸出，完成交換。
當輸出第0通道第3信道時，根據當前輸出通道信道計數值，找到與之對應的連接存儲器單元地址為0011，以此單元的內容1100作為多頁數據存儲器11的地址，讀出此地址單元內的數據d0，經過並串轉換電路12後輸出，完成交換。
下面進一步詳細描述本發明在實際的無線基站設備中實現多速率多路數字交換的過程。
在無線基站的交換板上，需要用到16通道4M(工作模式2)和16通道8M(工作模式2)兩種速率的數字交換，在不同的應用場合，也可能配置為其它速率的交換模式。其中STi0-STi15為16通道4M的輸入數據，STo0-STo15為16通道4M的輸出數據，STi16-STi31為16通道8M的輸入數據，STo16-STo31為16通道8M的輸出數據。在1幀裡，STi0-STi15和STo0-STo15每通道都有64個信道，而STi16-STi31和STo16-STo31每通道有128個信道，當外部CPU通過微處理器接口17將工作模式寫入兩個控制寄存器15後，寫入地址映射電路13就將STi0-STi15上的4M輸入數據經過串並轉換電路10後存到地址為0000H-0F3FH的多頁數據存儲器11中，而將STi16-STi31上的8M輸入數據經過串並轉換電路10後存到地址為1000H-1F7FH單元，0F40H-0FFFH單元為空。在連接存儲器14中，連接存儲器單元的地址對應於輸出信道，而連接存儲器單元的內容則為待交換輸出對應的輸入信道地址。
例如，要將第2通道中第16信道中數據交換到第3通道的第31信道中，同時要將第31通道中第7信道中數據交換到第17通道的第127信道中。由於第2通道中第16信道數據存在多頁數據存儲器11的0210H單元，而第31通道中第7信道數據存在多頁數據存儲器11的1F07H單元，所以要把連接存儲器14的031FH(對應於第3通道的第31信道)和117FH(對應於第17通道的第127信道)單元寫為0210H和1F07H，連接存儲器14就會按給定的地址在多頁數據存儲器11中讀出源信道數據，再經並串轉換後輸出。這樣，多路多速率的數字交換就完成了。
權利要求
1.一種多路多速率數字交換的方法，其特徵在於，包括以下步驟一、根據數字交換的工作模式找出對應的輸入輸出通道數和每通道每幀信道數；二、根據步驟一的結果對多頁數據存儲器和連接存儲器進行邏輯分塊；三、根據交換方向的要求來確定連接存儲器各存儲單元的內容；四、輸入數據經串並轉換後按所處通道和信道寫入多頁數據存儲器中對應的邏輯分塊中的相應單元；五、獲得當前輸出信道對應的連接存儲器單元的地址；六、根據步驟五的結果確定的連接存儲器單元中的數據作為讀出地址，從多頁數據存儲器中讀出數據；七、讀出的數據經過並串轉換後在當前信道輸出。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於所述步驟一中工作模式與輸入輸出通道數和每通道每幀信道數的對應關係如表1表1
3.如權利要求1所述的方法，其特徵在於所述步驟二的邏輯分塊包括根據輸入輸出的最大通道數把多頁數據存儲器和連接存儲器劃分為塊以及根據最高輸入輸出速率時的每幀信道數將塊劃分為單元。
4.如權利要求1所述的方法，其特徵在於所述步驟三中連接存儲器各存儲單元的內容是待交換數據在多頁數據存儲器中的存儲地址。
5.一種多路多速率數字交換裝置，其特徵在於，包括串並轉換電路(10)，用於將輸入的串行數據轉換成並行數據；多頁數據存儲器(11)，用於存儲所述串並轉換電路(10)輸出的數據；並串轉換電路(12)，用於將從所述多頁數據存儲器(11)中讀出的並行數據轉換為串行數據輸出；控制寄存器(15)，用於存儲數字交換的工作模式；輸入通道信道計數器(18)，用於對輸入數據所在的通道和信道進行計數；寫入地址映射電路(13)，根據所述控制寄存器(15)的內容生成輸入數據在所述多頁數據存儲器(11)中的寫入地址；輸出通道信道計數器(19)，用於對輸出數據所在的通道和信道進行計數；連接存儲器(14)，位於所述多頁數據存儲器(11)與所述讀出地址映射電路(16)之間，用於存儲各輸出信道對應的輸入信道數據在所述多頁數據存儲器(11)的地址；讀出地址映射電路(16)，根據所述控制寄存器(15)的內容決定輸出信道對應在所述連接存儲器(14)中的地址。
6.如權利要求5所述的裝置，其特徵在於還包括微處理器接口，用於外部微處理器對所述控制寄存器的讀寫。
7.如權利要求5或6所述的裝置，其特徵在於所述多頁數據存儲器(11)的容量和邏輯結構與所述連接存儲器(14)的容量和邏輯結構相同。
全文摘要
本發明所述多路多速率數字交換的方法，根據數字交換的工作模式找出對應的輸入輸出通道數和每通道每幀信道數，並對多頁數據存儲器和連接存儲器邏輯分塊，再根據交換方向確定連接存儲器各存儲單元的內容；輸入數據經串並轉換後按所處通道和信道寫入多頁數據存儲器中對應邏輯分塊中的相應單元，當需交換時，先獲得當前輸出信道對應的連接存儲器單元的地址，然後確定連接存儲器單元中的數據作為讀出地址，從多頁數據存儲器中讀出數據，經過並串轉換後在當前信道輸出。本發明採用控制寫入地址順序和讀出地址順序的方法，使多路多速率數據的交叉連接和信道交換兩部分功能同時在交換中完成，可適應外部輸入輸出通道數變化或多種數據速率交叉連接的情況。
文檔編號H04L5/22GK1428964SQ0114571
公開日2003年7月9日 申請日期2001年12月26日 優先權日2001年12月26日
發明者程農, 朱勵行, 張青松, 丁旭 申請人:深圳市中興通訊股份有限公司上海第二研究所