专利名称：异步传输模式交换网络中的地址纠错方法
技术领域：
本发明涉及一种在共享存储器式异步传输模式ATM交换网络中实现地址系统自我纠错和恢复的方法，属于检验在记录载体上标记正确性的数据识别方法的技术领域。
现在，基于共享存储器的异步传输模式ATM交换网络已经是一种成熟的技术，它的基本结构组成如
图1所示每个输入端口一个的信元输入处理器4；将各个输入处理器4的信元复用到共享存储器1的输入端口复用器2；共享存储器1；将共享存储器1输出的信元解复用到各输出端口的输出端口解复用器3；每个输出端口一个的信元输出处理器5；表示共享存储器1中空闲的单元地址的空闲地址队列6；每个输出端口一个的输出地址队列7；信元写入共享存储器1的控制器8(简称写控制)和信元读出共享存储器1的控制器9(简称读控制)；以及地址回收处理器10，其用于将交换出去的信元占用的共享存储器1的地址回收到空闲地址队列7，以便以后的信元继续使用。
该共享存储器的异步传输模式ATM交换网络运行工作的基本原理如下参见图1，在正式交换之前，应预先在空闲地址队列6里写满地址，其中每个地址代表共享存储器1中一个可以使用的单元。信元输入处理器4用于将输入端口的信元进行处理，使之适合于写入共享存储器1。并从每个输入信元中提取出信元的路由标签并送到写控制器8，该路由标签用于指明该信元的出端口。然后，各个输入端口的信元通过输入端口复用器2，分时间段写入共享存储器1。从共享存储器1出来的信元首先被送到解复用器3，然后分给各个信元输出处理器5，再从各个出端口输出。
参见图2，每当一个信元X通过输入端口复用器2，将要被写入共享存储器1的时候，就从空闲地址队列6中读出一个地址A(请注意一个地址位于空闲地址队列6中，就代表该地址所指向的共享存储器1中的某个存储单元是可用的)，并将这个信元X写入到该地址A所指向的共享存储器1的某个存储空间。同时，根据路由标签的指引，该地址A则被写入到相应的输出地址队列7中。上述控制动作是由信元写入共享存储器控制器8完成的。图2中的X1、X2、X3就是表示分别写到共享存储器1里不同地址中的三个信元。
信元读出共享存储器控制器9轮流查询各个输出地址队列7，从各个端口的输出地址队列7中读出地址，根据该地址的指引，读出共享存储器1中的信元，再通过解复用器3送到对应的端口输出。然后，该信元的地址被地址回收处理器10回收到空闲地址队列6，以便供后面的信元存储交换使用。这样，就完成了信元从任意入端口到任意出端口的交换。可见，在这种交换网络中，信元的交换是通过对地址的管理而体现的。因为在输出地址队列6中排队的地址就代表着将要从本端口输出的信元。
由上述对共享存储器式交换网络的工作原理的描述，可以了解到，地址的正确流通在这种交换网络的运行上起着重要的作用。如果写到输出地址队列中的地址发生错误，则表示该输出端口在从共享存储器中读信元时将会读错存储单元，从而输出并不是原来存储的信元；而地址的丢失则意味着实际可用的共享存储器存储单元的减少。例如，地址A被丢失，意味着在信元被写到共享存储器中的时候，永远不可能写到地址A所指定的单元。而随着地址的丢失，共享存储器中可用的单元会逐渐减少，相当于共享存储器的容量减小。然而地址的丢失几乎是不可避免的，在长期运行时，发生外来干扰(例如噪声和电源纹波)和偶然的硬件错误的情况下，将会不时发生地址丢失的现象，而且这种地址丢失会随着网络运行的时间加长而不断累积，直到该交换网络性能变得很差或无法运行。
本发明的目的是提供一种异步传输模式交换网络中的地址纠错方法，也就是在共享存储器式异步传输模式ATM交换网络中实现地址系统自动查找，自动搜索丢失的地址，并将它写回空闲地址队列的自我纠错和恢复的方法，以保证交换机长期运行的可靠性。
本发明的地址纠错方法是这样实现的包括有下列步骤
(1)采用一块读写存储器RAM作为标记登记表(FLAG)，该标记登记表(FLAG)内部划分为若干个单元，其单元总数与上述交换网络系统中的地址总数相等，标记登记表(FLAG)中的每个单元对应上述交换网络的共享存储器中的一个存储单元地址；(2)设计一个地址纠错控制逻辑来检测上述标记登记表，该地址纠错控制逻辑的工作状态分为三个过程，依次为清零状态，登记状态，校验状态；其中在清零状态，将标记登记表的所有单元依次清零，以保证标记登记表的所有单元都处于初始状态；在登记状态，检查空闲地址队列的入口处的地址，每当出现一个地址，就将该地址对应的标记登记表单元置“1”；在校验状态，依次逐一检查标记登记表的所有单元，如发现其某个单元内容为“0”，则认为该单元从未被对应的地址登记过，就将该地址写入空闲地址队列；然后重新转入清零状态，周而复始继续进行。
还设有一个用来统计地址在标记登记表(FLAG)中登记频率的计数器。
上述地址登记频率的计数器在地址纠错控制逻辑进入登记状态前要清零；每当一个地址在标记登记表(FLAG)中的对应单元登记之后，即将该计数器加1；当该计数器计满后，地址纠错控制逻辑才离开登记状态。
本发明是一种自动检测的数据识别纠错方法。在共享存储器式交换网络中，地址是用以指明信元在共享存储器中的位置，本发明能够及时发现地址的丢失，并将该丢失的地址回写到地址系统，从而保证该地址系统在受到外来干扰的情况下能够自我恢复。
本发明的有益效果是通过在共享存储器式ATM交换网络内嵌加了这个数据识别纠错功能，可以成功地实现共享存储器式交换网络的丢失地址自动恢复，保证了交换机在长期免维护运行下的稳定性，提高了交换网络对噪声干扰和电源纹波的免疫力。
本发明在上述登记表方式查找丢失地址的方法中，还同时使用了一项专门的速度调节机制，能够使上述地址查找纠错系统以恰当的速度运转，即根据地址的流速来自动调整处于登记状态时间，从而实现动态地址纠错，避免了将未丢失的地址当作已经丢失的地址回写到地址系统里的误判。否则，将会造成地址系统中出现两个相同的地址，这是不应该的。
本发明的另一特点是它是一个模块化的设计，其所实现的地址查找纠错功能可以作为一个附加部分添加组合到共享存储器式ATM交换网络内部，这样有助于本发明的推广应用。
下面结合附图详细说明本发明的工作原理、步骤和特征图1是共享存储器式异步传输模式ATM交换网络的输入输出端口共享同一个存储媒介的基本原理示意图。
图2是共享存储器式异步传输模式ATM交换网络的工作原理示意图。
图3是本发明中标记登记表(FLAG)在地址纠错控制逻辑运行的不同状态下的登记状况示意图。
图4是本发明地址纠错控制逻辑运行的3个状态的示意图。
图5是本发明的标记登记表(FLAG)和地址纠错控制逻辑模块在共享存储器式ATM交换网络中的位置示意图。
在介绍本发明的检测方法之前，先回顾一下地址在共享存储器式异步传输模式ATM交换机中的流动过程首先，在交换网络正式工作之前，应预先在空闲地址队列6中写满地址，其中每一个地址都是代表共享存储器1中一个可用的存储单元。然后，在正式交换时，随着信元被写入到共享存储器1，地址就被分配给该信元存储使用，同时该地址被写入到上述信元出端口的输出地址队列7。最后，该地址从输出地址队列7中被取出，依靠该地址的指引从共享存储器1中读出上述信元并送出交换网络，同时把该地址回收到空闲地址队列6。
这样，伴随着一个信元的交换过程，完成了一个地址的一次流动，其流动的顺序为空闲地址队列6-某个输出地址队列7-空闲地址队列6。
由上述这个流动顺序，可以发现如果一个地址被丢失，它就不会出现在上述的流动圈内。因此，如果在上述流动圈的某个地点，例如空闲地址队列6的入端口，监视各个地址的变化，对每个经过此地点的地址进行登记，经过一段较长时间，能够保证所有未丢失的地址已经运行了至少一圈以后，再对登记的结果进行统计，就可以发现其中从未被登记过的地址，也就是丢失的地址。此时，应将该丢失的地址写回到空闲地址队列6中，就可以实现地址的自动纠错及恢复功能。
本发明的方法就是根据上述思路实现的。参见图3和图4，其包括有下列步骤(1)采用一块读写存储器RAM作为标记登记表(FLAG)，该标记登记表(FLAG)内部划分为若干个单元，其单元总数与上述交换网络系统中的地址总数相等，标记登记表(FLAG)中的每个单元对应上述交换网络的共享存储器中的一个存储单元地址；(2)设计一个地址纠错控制逻辑来检测上述标记登记表(FLAG)，该地址纠错控制逻辑的工作状态分为三个过程，依次为清零状态，登记状态，校验状态；其中在清零状态，将标记登记表(FLAG)的所有单元依次清零，以保证标记登记表(FLAG)的所有单元都处于初始状态；图3中左图所示为清零状态结束时标记登记表全部单元都被清零的示意图。
在登记状态，检查空闲地址队列6的入口处的地址，每当出现一个地址，就将该地址对应的标记登记表(FLAG)单元置“1”；图3中右图所示为登记状态结束时标记登记表某一单元内容为“0”，表示该单元对应的地址从未被登记过，已经丢失的示意图。
在校验状态，依次逐一检查标记登记表(FLAG)的所有单元，如发现其中某个单元内容为“0”(如图3中右图所示)，则认为该单元对应的地址从未被登记过，已经丢失，就将该地址写入空闲地址队列6，即在校验状态将其查找回来；然后重新转入清零状态，周而复始继续进行(如图4所示)。
这样，通过上述步骤，实现了查找并恢复交换网络中丢失的地址的功能。但是仍存在一个问题，就是实际交换网络的负荷经常变化，所以地址流动的速度也经常变化。这样，上述登记状态持续的时间可能也需要伴随着改变，否则如果登记状态持续时间过短，可能许多地址还未来得及在标记登记表(FLAG)中登记，便转入校验状态，就会误认为某些地址已经丢失；如果登记状态持续时间过长，又无法起到及时查找丢失地址的作用，电路实现的复杂度也大。
针对这个问题，本发明专门设计了一个用来统计地址在标记登记表(FLAG)中登记频率(也就是地址流动)的长计数器。在地址纠错控制逻辑进入登记状态前要将该计数器清零，每当一个地址在标记登记表(FLAG)中的对应单元登记之后，即将该计数器加1，当该计数器计满后，地址纠错控制逻辑才离开登记状态。这样，实现了地址纠错控制逻辑的运行能够动态跟随于地址流动的流速，可以恰当地实现共享存储器式交换网络的地址纠错功能，还避免了将未丢失的地址当作已经丢失的地址回写到地址系统的误判。
参见图5，本发明可以设计成一个模块，其包括有地址标记登记表(FLAG)和纠错控制逻辑，并将其安设在地址回收处理器10和空闲地址队列6之间，以便在此进行地址登记，同时将丢失的地址写回到空闲地址队列6。这样，本发明的地址查找纠错功能就可以作为一个附加模块添加到共享存储器式ATM交换网的络内部，有助于本发明的推广应用。
本发明已经进行过多次性能试验，并在华为公司的ATM交换机上实施成功。实施例是采用可编程门阵列(FPGA)器件，将标记登记表(FLAG)做在了FPGA的内部，并且将地址纠错逻辑与地址回收处理器合成在一片FPGA内部。因为本发明的硬件结构不在权利要求范围之内，故不再赘述。
权利要求
1.一种异步传输模式交换网络中的地址纠错方法，也就是在共享存储器式异步传输模式ATM交换网络中实现地址系统自动查找、自我纠错和恢复的方法，其特征在于该方法包括有下列步骤(1)采用一块读写存储器RAM作为标记登记表，该标记登记表内部划分为若干个单元，其单元总数与上述交换网络系统中的地址总数相等，标记登记表中的每个单元对应上述交换网络的共享存储器中的一个存储单元地址；(2)设计一个地址纠错控制逻辑来检测上述标记登记表，该地址纠错控制逻辑的工作状态分为三个过程，依次为清零状态，登记状态，校验状态；其中在清零状态，将标记登记表的所有单元依次清零，以保证标记登记表的所有单元都处于初始状态；在登记状态，检查空闲地址队列的入口处的地址，每当出现一个地址，就将该地址对应的标记登记表单元置“1”；在校验状态，依次逐一检查标记登记表的所有单元，如发现其某个单元内容为“0”，则认为该单元从未被对应的地址登记过，就将该地址写入空闲地址队列；然后重新转入清零状态，周而复始继续进行。
2.如权利要求1所述的异步传输模式交换网络中的地址纠错方法，其特征在于还设有一个用来统计上述地址在标记登记表中登记频率的计数器。
3.如权利要求1或2所述的异步传输模式交换网络中的地址纠错方法，其特征在于上述地址登记频率的计数器在地址纠错控制逻辑进入登记状态前要清零；每当一个地址在标记登记表中的对应单元登记之后，即将该计数器加1；当该计数器计满后，地址纠错控制逻辑才离开登记状态。
全文摘要
一种异步传输模式交换网络中的地址纠错方法,包括有下列步骤:采用一块读写存储器作为标记登记表,该登记表内部划分为若干个单元,其单元总数与上述交换网络系统中的地址总数相等;再设计一个地址纠错控制逻辑来检测上述标记登记表,该控制逻辑通过清零、登记、校验三个工作状态周而复始进行数据识别的自动检测和纠错,能及时发现地址的丢失,并将该丢失的地址回写到地址系统,从而保证该地址系统在受到外来干扰的情况下能够自我恢复,以保证交换机长期运行的可靠性。
文档编号G06K5/00GK1294366SQ99122160
公开日2001年5月9日 申请日期1999年10月28日 优先权日1999年10月28日
发明者臧大军 申请人:深圳市华为技术有限公司