专利名称：包括交换矩阵的网络单元的制作方法
技术领域：
本发明涉及包括交换矩阵(switch fabric)的网络单元，该交换矩阵包括-用于接收将被多点传播的输入信号的第一级；以及-用于响应输入信号生成多个输出信号的第二级。
这样的网络单元例如是异步传输模式信元交换机(AsynchronousTransfer Mode Cell Switch)或分组模式交换机(Packet Mode Switch)。
背景技术：
从美国专利US5,436,893可知一种现有技术的网络单元，该专利公开了一种包括用于检测多播信元的输入级和包括交换矩阵的异步传输模式信元交换机。交换矩阵识别多播信元(第一级)，对其进行复制，并选路发送这些复制(第二级)。
通常，如果输出级出现拥塞部分，则背压(backpressure)信号从输出级的这个部分发送到输入级的对应部分，以停止输入信号从输入级到输出级的内部传送。这样的机制例如在美国专利US6,011,779中公开。
此外，现有的网络单元存在缺点，因为如果多播输入信号的一个输出信号因输出级的对应部分拥塞而不能发出，则停止将多播输入信号复制成输出信号及其内部传送。因此，该多播输入信号的所有输出信号都被停止，即使如果其输出级的对应部分未被拥塞。已知的交换矩阵以相对非单独(non-individual)的方式处理输出拥塞。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种如前言定义的网络单元，其包括以相对单独的方式处理输出拥塞的交换矩阵。
根据本发明的网络单元的特征在于，该网络单元还包括-检测器，用于检测指示每个输出信号的第二级的状态的参数，并用于生成每个输出信号的检测结果；以及-控制器，用于响应检测结果，控制每个输出信号的第二级。
第二级响应多播输入信号生成多个输出信号。该第二级可包括一个或多个物理交换单元级，包括用于发送多个输出信号的级。检测器检测指示每个输出信号的第二级的状态的参数。换言之，检测器检测指示每个输出信号的第二级的部分的状态的参数，这些第二级的部分负责发送输出信号。作为响应，控制器控制每个输出信号的第二级。换言之，控制器单独地控制第二级的每一个部分。因此，如果第二级的一个部分拥塞，则不再需要停止将多播输入信号复制成多个输出信号及其内部传送。只有与第二级的拥塞部分对应的一个输出信号不能传送。该多播输入信号的所有其它输出信号仍然能够传送。根据本发明的网络单元中的交换矩阵以相对单独(individual)的方式处理输出拥塞，因此更高效。
根据本发明的网络单元的一个实施例，其特征在于，输入信号包括协议数据单元的一段，该网络单元还包括-另一个检测器，用于检测包括同一协议数据单元的另一段的另一个输入信号，并用于生成另一个检测结果；控制器被设置为响应该另一个检测结果进一步控制第二级。
多播输入信号包括协议数据单元，例如分组或帧或信元，或者它们的一段。该另一个检测器检测作为同一协议数据单元的另一段的另一个输入信号。作为响应，控制器能够更有效地控制第二级例如，如果多播输入信号被复制成十个输出信号，则十个信号中的两个信号由于第二级的对应部分拥塞而不可传送。现在，该控制器可这样控制第二级构成同一协议数据单元的一段的另一个多播输入信号只被复制成八个另外的输出信号。十个输出信号中的两个信号不能传送，因此传送十个另外的输出信号中的对应的两个是无用的。
根据本发明的网络单元的一个实施例，其特征在于，第二级包括生成级和发送级，其中发送级包括用于缓存输出信号的输出缓冲器，生成级包括路由级和接受级，接受级包括每个输出缓冲器的支路，用于向输出缓冲器提供接受的输出信号，路由级被设置为以输出信号的形式将输入信号选路发送到支路。
输出缓冲器具有有限的大小，因此它会变得拥塞。路由级以输出信号的形式将多播输入信号选路发送到支路，或者串行地通过顺序地对支路寻址，或者并行地通过同时对所有相关的支路寻址。经接受级，输出信号以单独的方式被接受或不被接受。
根据本发明的网络单元的一个实施例，其特征在于，控制器控制路由级，用于不向支路提供未被接受的输出信号。
在这种情况中，控制器防止未被接受的输出信号被提供给对应的支路。未被接受的输出信号通常被放弃或丢弃。可选地，它可以缓存在某个中间缓冲器中。
根据本发明的网络单元的一个实施例，其特征在于，控制器控制接受级，用于不向输出缓冲器提供未被接受的输出信号。
在这种情况中，控制器控制接受级，以防止未被接受的输出信号被提供给对应的输出缓冲器。未被接受的输出信号通常被放弃或丢弃。可选地，它可以缓存在某个中间缓冲器中。
根据本发明的网络单元的一个实施例，其特征在于，指示每个输出信号的第二级的状态的参数是用于指示输出缓冲器的充满度的指示符。
每个单独的输出缓冲器的充满度指示该输出缓冲器被拥塞或没有被拥塞。当然，可以进行进一步的计算。例如，一半的输出缓冲器必须对于所谓的保证输入信号总是可用。在这种情况中，输出缓冲器的50％的充满度导致该输出缓冲器对于非保证多播输入信号拥塞。
根据本发明的网络单元的一个实施例，其特征在于，第一级包括对输入信号加标签的标签器，控制器被设置为根据输入信号的标签进一步控制第二级。
标签可指示作为同一协议数据单元的一段的另一个多播输入信号，和/或指示优先级、服务质量、(输入信号之间的)相关性等。
根据本发明的网络单元的一个实施例，其特征在于，控制器被设置为根据用于非路由目的的输入信号的目的地进一步控制第二级。
多播输入信号的目的地与用于对应输出信号的输出缓冲器有关。如果一个目的地(＝一个输出缓冲器)被拥塞，则包含同一目的地的其它多播输入信号不再需要被选路发送到被拥塞的输出缓冲器，例如在预定的时间间隔内。这适用于所谓的“单级”交换矩阵，其中每个输出缓冲器用于一个目的地。这也适用于所谓的“多级”交换矩阵，其中一个级的一个输出用于多个目的地，但仅当多播输入信号的同一目的地总被选路发送到同一输出缓冲器时。
本发明还涉及在包括交换矩阵的网络单元中使用的控制器，交换矩阵包括-用于接收将被多点传播的输入信号的第一级；以及-用于响应输入信号生成多个输出信号的第二级。
根据本发明的控制器的特征在于，网络单元还包括-检测器，用于检测指示每个输出信号的第二级的状态的参数，并用于生成每个输出信号的检测结果；以及-控制器，用于响应检测结果控制每个输出信号的第二级。
本发明还涉及一种交换矩阵，包括-用于接收将被多点传播的输入信号的第一级；以及-用于响应输入信号生成多个输出信号的第二级。
根据本发明的交换矩阵的特征在于，交换矩阵还包括-检测器，用于检测指示每个输出信号的第二级的状态的参数，并用于生成每个输出信号的检测结果；以及-控制器，用于响应检测结果控制每个输出信号的第二级。
本发明还涉及一种在包括交换矩阵的网络单元中使用的方法，该方法包括如下步骤-通过第一级接收将被多点传播的输入信号；以及-通过第二级，响应输入信号生成多个输出信号。
根据本发明的方法，其特征在于，所述方法还包括如下步骤-检测指示每个输出信号的第二级的状态的参数，并生成每个输出信号的检测结果；以及-响应检测结果，控制每个输出信号的第二级。
本发明还涉及在包括交换矩阵的网络单元中使用的处理器程序产品，所述处理器程序产品包括以下功能-通过第一级接收将被多点传播的输入信号；以及-通过第二级，响应输入信号生成多个输出信号。
根据本发明的处理器程序产品，其特征在于，所述处理器程序产品还包括以下功能-检测指示每个输出信号的第二级的状态的参数，并生成每个输出信号的检测结果；以及-响应检测结果，控制每个输出信号的第二级。
根据本发明的控制器的实施例、根据本发明的交换矩阵的实施例、根据本发明的方法的实施例和根据本发明的处理器程序产品的实施例，符合根据本发明的网络单元的实施例。
本发明基于洞察到多播输入信号应以单独的方式被处理，并基于检测器和控制器对于多播业务具有个性化的基本思想。
本发明解决该问题，以提供一种如上所述的包括以相对单独的方式处理输出拥塞的交换矩阵的网络单元，其优点在于该网络单元更有效。
参照下述实施例，本发明的这些和其它方面将变得明显和清楚。
图1示意性地示出根据本发明的包括根据本发明的控制器和交换矩阵的网络单元；
图2示意性地示出了根据本发明的控制器和更详细的交换矩阵；图3示意性地示出了根据本发明的通过交换矩阵被多点传播的输入信号A-C的实例。
具体实施例方式
图1所示的根据本发明的网络单元1(例如异步传输模式信元交换机或分组模式交换机)包括耦合到输入缓冲器9和交换矩阵10的管理器8。输入缓冲器9包括每个输入的多个大型缓冲器，用于接收和缓存输入信号。其输出耦合到交换输入信号的交换矩阵10的输入端。管理器8包括根据本发明的用于控制交换矩阵的控制器21。可选地，该控制器21可位于管理器8和交换矩阵10之间，或可构成交换矩阵10的一部分。
如图2更详细地显示的交换矩阵10包括用于接收将被多点传播的输入信号的第一级11；用于响应输入信号，生成每个输入信号的多个输出信号的第二级12。第一级11包括用于对输入信号加标签的标签器41。第二级12包括生成级13和发送级14。发送级14包括用于缓存输出信号的(小型)输出缓冲器51-61；生成级13包括路由级42和接受级43。接受级43包括每个输出缓冲器51-61的支路，用于向输出缓冲器51-61提供接受的输出信号。路由级42被设置为以输出信号的形式将输入信号选路发送到支路。
如图2更详细地显示的根据本发明的控制器21包括检测器31，用于检测指示每个输出信号的第二级12的状态的参数，并用于生成每个输出信号的检测结果。响应检测结果，控制器21控制每个输出信号的第二级12。如果输入信号包括协议数据单元的一段，则控制器21还包括另一个检测器32，用于检测包括同一协议数据单元的另一段的另一个输入信号，并用于生成另一个检测结果。响应该另一个检测结果，控制器21进一步控制第二级21。该进一步控制将参照图3进行说明。
控制器21还包括用于检测输入信号的标签(如标签器41提供的)和/或目的地的再一个检测器33，用于响应该再一个检测结果再进一步控制第二级。该再进一步的控制和交换矩阵10的一般功能也将参照图3进行说明。
根据本发明的通过交换矩阵10多点传播的输入信号A-C的实例如图3所示。第二级12包括生成级13和发送级14。将(通过输出缓冲器51、52、54、56)被多点传播到四个目的地的输入信号A-C包括三个协议数据单元A、B和C，例如分组、帧、信元等。另外的输入信号D和E不被多点传播。输入信号A-C构成例如非保证业务的一部分，另外的输入信号D和E构成例如保证业务的一部分。检测器31检测输出缓冲器51-61的充满度。
由于输出缓冲器51和52不用于另一种业务，因此由输入信号C产生的输出信号已经过这些输出缓冲器51和52，而由输入信号A和B产生的输出信号被缓存到这些输出缓冲器51和52中(这里的术语“产生”例如表示“对应至少一部分的复制)。然而，输出缓冲器54包括由输入信号D产生的输出信号，该由输入信号D产生的输出信号刚好在缓存了由输入信号C产生的输出信号后，已进入输出缓冲器54；因此，不能接受由输入信号B产生的经路由级42选路发送的并经接受级43接受的输出信号。因此，由输入信号B产生的输出信号被放弃或丢弃。由于在由输入信号A产生的输出信号想要进入输出缓冲器54的时刻前，由输入信号C产生的输出信号将会离开该输出缓冲器54，因此，由输入信号A产生的输出信号可以进入输出缓冲器54。
输出缓冲器56已经包括由输入信号B和C产生的输出信号，由输入信号A产生的输出信号经路由级42被选路发送，并将要经接受级43被接受。然而，由输入信号E产生的输出信号已经到达，并已被接受级43接受，因此，由输入信号A产生的输出信号不能再被接受，而被放弃或丢弃。
根据第一种选择，控制器21控制路由级42，用于不向接受级43的支路提供未被接受的输出信号。根据第二种选择，控制器21控制接受级43，用于不向输出缓冲器51-61提供未被接受的输出信号。因此，控制器21或者防止未被接受的输出信号被提供给接受级43的对应支路，或者控制接受级43以防止未被接受的输出信号被提供给对应的输出缓冲器51-61。未被接受的输出信号通常被放弃或丢弃。可选地，它可以缓存在未示出的某个中间缓冲器中。
如果输入信号A-C包括一个协议数据单元的三段A-C，则另一个检测器32可方便地用于检测同一协议数据单元的不同段将被多点传播，并用于生成另一个检测结果。控制器21响应该另一个检测结果进一步控制第二级12，例如如下所述。如图3所示，每个段A-C例如被复制成四个输出信号。对于输出缓冲器54，由段B产生的输出信号不能传送，对于输出缓冲器56，由段C产生的输出信号不能传送。现在，控制器21可以以这样的方式控制第二级12任何未示出的并属于与段A-C相同的协议数据单元的其它段，仅被例如复制成两个另外的输出信号。四个输出信号中的两个信号不能被传送，因此传送四个另外的输出信号中的对应两个信号是无用的。这提高了交换矩阵10的效率。
指示每个输出信号的第二级12的状态的参数是用于指示输出缓冲器51-61的充满度的指示符。在图3中，已画出边界线F，以确定用于非保证业务的输出缓冲器51-61的最大充满度。可以进行进一步的计算。例如，有时一半的输出缓冲器51-61必须对于所谓的保证输入信号总是可用。在这种情况中，输出缓冲器51-61的50％的充满度导致该输出缓冲器51-61对于非保证多播输入信号拥塞。
再一个检测器33检测输入信号A-C的标签(如标签器41提供的)和/或目的地，用于响应该再一个检测结果再进一步控制第二级12。该再一个检测器33可至少部分地符合用于检测输入信号A-C的目的地的现有技术检测器，用于能够经路由级42执行选路发送。标签可指示作为如上所述的同一协议数据单元的一段的另一个多播输入信号，和/或指示优先级、服务质量、(输入信号之间的)相关性等。优先级或服务质量例如确定将保证或不保证的业务。多播输入信号A-C的目的地与用于对应输出信号的输出缓冲器51-61有关。如果一个目的地(＝一个输出缓冲器)被拥塞，则包含同一目的地的其它多播输入信号不再需要被选路发送到被拥塞的输出缓冲器，例如在预定的时间间隔内。这适用于所谓的“单级”交换矩阵，其中每个输出缓冲器用于一个目的地。这也适用于所谓的“多级”交换矩阵，其中一个级的一个输出被用于多个目的地，但仅当多播输入信号的同一目的地总被选路发送到同一输出缓冲器。
如图2中更详细地显示的交换矩阵不需要示出整个交换矩阵。如果交换矩阵是所谓的“多级”交换矩阵，则图2仅示出了其中的单级。在这种情况中，在每个后续的路由级中，每次对于输出端口的更小子集，同样的多播操作必须重复进行。那么级11、12、13、14、42、43可被视为子级。
本发明涉及在交换矩阵中处理多播业务，该交换矩阵自己执行多播复制，但具有相对简单的队列和调度结构，在这种情况下，多播业务对特殊(拥塞)输出的有选择的背压是不可能的。因此，重要的是区别可能出现有选择的背压和从单独的输入中丢弃业务的另一级和不能完成这些的交换矩阵本身。
在例如“用于接收”、“用于检测”、“用于生成”和“用于控制”等中的表述“用于”并不排除还同时或不同时执行其它功能。表述“耦合到Y的X”、“X和Y之间的耦合”和“耦合X和Y”等不排除元件Z在X和Y之间。表述“P包括Q”和“包括Q的P”等不排除还包括/包含元件R。术语“一个”不排除可能存在一个或多个。
接收、生成、检测和控制的步骤/功能不排除其它的步骤/功能，类似例如图2和图3描述的步骤/功能。将被多点传播的输入信号A-C也可以被称作多播输入信号A-C，并可构成更大的输入信号的第一部分，该更大的输入信号中的第一部分将被多点传播(将被复制)，而该更大的输入信号中的第二部分将不被多点传播。此外，将被多点传播的输入信号A-C可包括将被多点传播的第三部分和将不被多点传播的第四部分等。
权利要求
1.包括交换矩阵(10)的网络单元(1)，所述交换矩阵包括-用于接收将被多点传播的输入信号(A-C)的第一级(11)；以及-用于响应输入信号(A-C)生成多个输出信号的第二级(12)；其特征在于，所述网络单元(1)还包括-检测器(31)，用于检测指示每个输出信号的第二级(12)的状态的参数，并用于生成每个输出信号的检测结果；以及-控制器(21)，用于响应所述检测结果控制每个输出信号的第二级(12)。
2.根据权利要求1所述的网络单元(1)，其特征在于输入信号(A-C)包括协议数据单元的一段，所述网络单元(1)还包括-另一个检测器(32)，用于检测包括同一协议数据单元的另一段的另一个输入信号(A-C)，并用于生成另一个检测结果；所述控制器(21)被设置为响应所述另一个检测结果进一步控制所述第二级(12)。
3.根据权利要求1所述的网络单元(1)，其特征在于所述第二级(12)包括生成级(13)和发送级(14)，其中，所述发送级(14)包括用于缓存输出信号的输出缓冲器(51-61)，所述生成级(13)包括路由级(42)和接受级(43)，所述接受级(43)包括每个输出缓冲器(51-61)的支路，用于向所述输出缓冲器(51-61)提供接受的输出信号；所述路由级(42)被设置为以输出信号的形式将输入信号(A-C)发送到所述支路。
4.根据权利要求3所述的网络单元(1)，其特征在于所述控制器(21)控制所述路由级(42)，用于不向所述支路提供未被接受的输出信号。
5.根据权利要求3所述的网络单元(1)，其特征在于所述控制器(21)控制所述接受级(43)，用于不向所述输出缓冲器(51-61)提供未被接受的输出信号。
6.根据权利要求3所述的网络单元(1)，其特征在于所述指示每个输出信号的第二级(12)的状态的参数是用于指示所述输出缓冲器(51-61)的充满度的指示符。
7.根据权利要求1所述的网络单元(1)，其特征在于所述第一级(11)包括用于对输入信号(A-C)加标签的标签器(41)；所述控制器(21)被设置为根据输入信号(A-C)的标签进一步控制所述第二级(12)。
8.根据权利要求1所述的网络单元(1)，其特征在于所述控制器(21)被设置为根据用于非路由目的输入信号(A-C)的目的地进一步控制所述第二级(12)。
9.在包括交换矩阵(10)的网络单元(1)中使用的控制器(21)，所述交换矩阵包括-用于接收将被多点传播的输入信号(A-C)的第一级(11)；以及-用于响应输入信号(A-C)生成多个输出信号的第二级(12)；其特征在于，所述网络单元(1)还包括-检测器(31)，用于检测指示每个输出信号的第二级(12)的状态的参数，并用于生成每个输出信号的检测结果；以及-控制器(21)，用于响应检测结果，控制每个输出信号的第二级(12)。
10.交换矩阵(10)，包括-用于接收将被多点传播的输入信号(A-C)的第一级(11)；以及-用于响应输入信号(A-C)生成多个输出信号的第二级(12)；其特征在于，所述交换矩阵(10)还包括-检测器(31)，用于检测指示每个输出信号的第二级(12)的状态的参数，并用于生成每个输出信号的检测结果；以及-控制器(21)，用于响应检测结果，控制每个输出信号的第二级(12)。
11.在包括交换矩阵(10)的网络单元(1)中使用的方法，所述方法包括如下步骤-通过第一级(11)接收将被多点传播的输入信号(A-C)；以及-通过第二级(12)，响应输入信号(A-C)生成多个输出信号；其特征在于，所述方法还包括以下步骤-检测指示每个输出信号的第二级(12)的状态的参数，并生成每个输出信号的检测结果；以及-响应检测结果，控制每个输出信号的第二级(12)。
12.在包括交换矩阵(10)的网络单元(1)中使用的处理器程序产品，所述处理器程序产品包括以下功能-通过第一级(11)接收将被多点传播的输入信号(A-C)；以及-通过第二级(12)，响应输入信号(A-C)生成多个输出信号；其特征在于，所述处理器程序产品还包括以下功能-检测指示每个输出信号的第二级(12)的状态的参数，并生成每个输出信号的检测结果；以及-响应检测结果，控制每个输出信号的第二级(12)。
全文摘要
交换矩阵(10)包括用于接收多播输入信号(A－C)的第一级(11)和用于响应输入信号生成多个输出信号的第二级(12)。交换矩阵(10)被耦合到检测器(31)，用于检测指示每个输出信号的第二级(12)的状态的参数，并用于生成每个输出信号的检测结果；交换矩阵(10)被耦合到控制器(21)，用于响应检测结果，控制每个输出信号的第二级(12)。这种交换矩阵(10)以更单独的方式处理输出拥塞。如果第二级(12)的一个部分拥塞，则将多播输入信号(A－C)复制成多个输出信号及其内部传输不再需要停止。只有与第二级(12)的拥塞部分对应的一个输出信号不能被传送。另一个检测器(32)检测包括与输入信号(A－C)相同的协议数据单元的各段的其它输入信号(A－C)。
文档编号H04Q3/64GK1713780SQ20051007963
公开日2005年12月28日 申请日期2005年6月23日 优先权日2004年6月23日
发明者B·J·G·保韦尔斯 申请人:阿尔卡特公司