一种程控交换网中大容量无阻碍交换的方法

摘要

本发明提供一种程控交换网中大容量无阻碍交换的方法，其采用三级交换网，所述三级交换网包括输入级、中间级以及输出级三级芯片组，所述中间级设置有中间级资源使用表，该中间级资源用于存放所述中间级的时隙资源的使用情况，所述方法包括以下步骤：在程控交换过程中分别在接续和断续过程中对所述中间级资源使用表进行维护，即：在接续之前首先进行预查表，在接续的时候根据该中间级资源使用表进行判断使用接续资源；在断续的时候对该中间级资源使用表中的时隙对应的标识进行释放。本发明方法的程控数字交换网中能进行大容量无阻碍交换，交换效率高，迟延小。

说明书

技术领域

本发明涉及程控数字交换技术，具体地说，涉及一种如何使数字时分交换网络实现大容量无阻塞交换的方法，本发明方法在程控交换机的领域将有广泛的应用。

背景技术

目前在大容量数字程控交换机中使用的交换网络主要采用两种方法，一种是采用硬件元器件进行逻辑控制搭建电路，来满足时隙交换的要求；在以前交换芯片的容量比较低的情况下，基本是都是采用这种方法，但这种方法的缺点在于，硬件电路复杂，可靠性差，并且工作量比较大。在中国专利文献95107865.8中，就采用了串并转换，双口RAM，并串转换的电路搭建而成，但电路非常复杂。另一种就是直接采用芯片厂商提供的集成芯片构成的交换网络。对于第二方法的优点正好可以弥补第一种方法的缺点，在第二种方法中的硬件结构同样采用两种方法：一种是采用N×N的矩阵结构，这种方法的优点是基本上不存在阻塞的问题，但它的缺点是它所使用的芯片数增长与它的交换容量增长与N的平方成正比，在交换容量较大的时候所需要的交换芯片特别多，因此产品成本将很高，生产、设计都很复杂。另一种方法是采用三级交换网的方法，这种方法的优点是所需芯片的数目与交换容量的成线性增长，但它的缺点在于容易阻塞，时延大。

因此，现有技术明显存在缺陷，而有待于改进。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的三级交换网的方法的缺陷，提供一种程控交换网中大容量无阻碍交换的方法。

本发明的技术方案如下：

一种程控交换网中大容量无阻碍交换的方法，其采用三级交换网，所述三级交换网包括输入级、中间级以及输出级三级芯片组，所述中间级设置有中间级资源使用表，该中间级资源用于存放所述中间级的时隙资源的使用情况，所述时隙资源具有的参数包括输入级的输入参数和输出参数、中间级的输入参数和输出参数、输出级的输入和输出参数，所述方法包括以下步骤：

在程控交换过程中分别在接续和断续过程中对所述中间级资源使用表进行维护，即：

在接续之前首先进行预查表，在接续的时候根据该中间级资源使用表进行判断使用接续资源；

在断续的时候对该中间级资源使用表中的时隙对应的标识进行释放。

所述的方法，其中，所述接续过程之前所进行的预查表步骤如下：

a0)依次对所述中间级芯片的每个组的元素值进行查找，从查询指针的起始位置开始，确定该元素有可用资源即将该查询指针移到该元素，并作为下一次查找的指针的初始位置。

所述的方法，其中，所述接续过程采用了如下步骤：

a1)根据输入参数分别确定所述输入级的芯片号和所述中间级的输入组合，以及所述输出级的芯片号和所述中间级的输出组号；

a2)随机选定一个所述中间级的芯片，根据预查表结果通过对所述中间级资源使用表进行查找，得到对接续能否成功的判决条件以及该芯片中输入组和输出组是否都有资源可用；

a3)如找到满足资源条件的中间级芯片，所述程控交换系统对所述输入级、中间级和输出级进行物理接续操作；如果整个网络都没有资源了，返回相应结果并结束；

a4)完成当前的接续后，进行所述预查表操作对中间级资源使用表进行处理以获取下一次接续的资源，并保存当前的查询指针。

所述的方法，其中，所述断续过程采用了如下步骤：

b1)根据已建立的接续输出其时隙的参数；

b2)根据该输出的时隙的参数，依次读取输出级、中间级以及输入级的物理接续配置，得到中间级和输入级的交换配置；

b3)所述程控交换系统进行物理断续操作；

b4)对所述中间级资源使用表进行处理，释放该中间级资源使用表中相应的时隙资源的标识。

所述的方法，其中，所述中间级资源使用表根据交换单元物理连接情况又细分为子表，每个子表的大小为一个物理接续的对应时隙数。

本发明提供的一种程控交换网中大容量无阻碍交换的方法，由于其采用了对现有的三级交换网中采用了中间级资源使用表来记录时隙资源情况，并在接续之前进行预查表确定时隙资源情况，而不影响接续过程的操作时间，从而本发明方法的程控数字交换网中能进行大容量无阻碍交换，交换效率高，迟延小。

附图说明

图1为本发明的一种程控交换网中大容量无阻碍交换的方法中的三级交换网的物理连接示意图；

图2为本发明方法中的接续过程的流程示意图；

图3为本发明方法中的断续过程的流程示意图；

图4为本发明方法中的中间级资源使用表的存储形式示意图。

具体实施方式

以下将结合附图，通过对本发明较佳实施例的详细描述，使本发明的技术方案及其有益效果显而易见。

由于本发明方法完善地管理了交换矩阵地中各单元(每个交换芯片)的信息，使得各级接续的关系都是可靠的，只要各级有可使用的资源，就可以保证从初级到末级建立起一条通路来，而不会影响其他通路已建立的接续关系。本发明方法实现了一种三级交换网的交换方法，所述三级交换网的硬件示意图如图1所示，由三级交换网的连接图示可以看出，要确定整个交换网的连接关系，需要知道六个方面的时隙参数关系：输入级的输入参数，输入级的输出参数，中间级的输入参数，中间级的输出参数，输出级的输入参数，输出级的输出参数。

但从图1所示的物理的连接关系可以知道：所述输入级的输出参数和所述中间级的输入参数是一样的，所述中间级的输出参数和所述输出级的输入参数是一一对应的。因此需要的参数就减为4个：所述输入级的输入参数，所述中间级的输入参数，所述中间级的输出参数，所述输出级的输出参数。由于所述输入级的输入参数和所述输出级的输出参数由接续参数就可以确定，所以本发明方法只要维护所述中间级的输入资源使用表和中间级输出资源使用表，即中间级资源使用表即可。

为了保证接续的可靠性，必须维护所述中间级的使用情况，对于已经使用的资源在释放前不能擅自占用，以防止破坏其他的接续关系。所述中间级资源使用表主要用来存放所述中间级的时隙资源的使用情况，对接续能否成功的判决条件主要通过对这个表进行查询得到的。在接续的时候需要对这个表进行查找；在断续的时候需要对这个表中的时隙对应的标识进行释放。所述中间资源使用表根据交换单元物理连接情况又细分为子表，每个子表的大小为一个物理连接的对应时隙数。

本发明方法提供了一种单板级特大容量的交换网络，可以在一块普通单板上完成64K×64K的大容量交换；而通过扩展本发明方法可以实现256K×256K的交换。

对于64K×64K容量，单片交换容量是16K×16K的的芯片。本发明方法的硬件原理图如图1所示。共采用12片单片的交换芯片，分为三级：输入级交换级，中间级交换级，输出级交换级；每级有四列，整个交换网的容量相当于单个交换芯片的4倍。该单片芯片能实现16K无阻塞电路交换，数据通道接口为32MHW(High Way，一种承载数据的高速串行数据线)，共32对(输入和输出)，每个32MHW有512Ts(Time Slot，时隙)。为了本发明方法操作方便，定义在每个芯片的32条HW分为四个组(Group)：0～7HW为的一组，8～15HW为第二组，16～23HW为第三组，24～31HW为第四组。

由图1可以看出：将4列交换芯片的HW进行排序，共128个HW。所述输入级的输出HW与所述中间级的输入HW的连接关系是：所述输入级的每个芯片的输出第一组HW物理连接到所述中间级的第一列的芯片上，第二组HW物理连接到所述中间级的第二列的芯片上，第三组HW物理连接到所述中间级的第三列的芯片上，第四组HW物理连接到所述中间级的第四列的芯片上。需要强调的是(一个组(Group)的8条HW内连接关系是顺序连接的)，同样所述中间级的输出与所述输出级的输入的物理连接关系类似。

所述中间级资源使用表：

本发明方法的该实施例中系统的交换能力是64K，我们定义一个32bit的数组，每个bit维护一个时隙，每个数组元素可以维护32时隙，这个维护64K的中间级输入需要64×1024/32＝2048个元素，同理，中间级的输出也需要2048个元素。对于64K的交换容量我们由4个芯片完成，每个芯片又有4个组(8HW)，这个每个组需要2048/4/4＝128元素。

每个组的表的存储形式如图4所示的，每个表维护4k的时隙资源。同理所述中间级的输出也是以这种方法来存储的。每个中间级输入(输出)的资源表，要维护一个当前查表指针的起始地址，初始时将每个表的初始位置作为查表指针的起始地址；其他情况查表的起始地址是上一次查表所命中的地址。每个组的子表在整个中间级的资源表的位置是：初始位置：((4×I)+J)*128，终结位置((4×I)+J)*128+127，其中I：中间级的芯片号，J：所选的芯片号的组号。该表中每个元素的每一位，代表一个时隙的占用情况。如果该时隙已经被占用，则改为被标记为1；初始化时，该表被初始化为0。

预查表：

在接续之前用户就应该根据表中资源的关系确定目前可利用的时隙资源，查表的算法是：对于每个组维护的资源，首先从查询指针的起始位置开始，先确定该表中的某个元素(双字)是否有可用资源，即这个元素值是否为0×ffffffff，如果此值不等于0×ffffffff，此元素有可用资源，就在该元素中查找，如果没有可用资源就到下一个元素中查找，依此类推。如果遍历所有128个所有的空间都没有可用资源，该芯片此组就没有可用的资源了。如果查找到可用资源，那么就将该查询指针移到这个元素，作为下一次查找的指针的初始位置。该预查表过程实际是一个二维表的查找方法，在本组内的最坏查询次数为128+32＝160次数，但这个查找过程是在接续之前就完成的，所以并不影响接续的速度。

接续的操作：

如图2所示的，首先根据输入参数确定输入级的芯片号，输出级的芯片号，以及中间级的输入组号和中间级的输出组号。对于中间级的4个芯片都有可能将输入级的输出交换到输出级的相应输入上。所以本发明方法中随机选定一个中间级的芯片，在选定的芯片中查找是否满足相应的输入组和输出组都有资源可用。如果不满足这个条件就选定下一芯片并判定是否满足此条件，如果4片芯片都不满足此条件，则该三级交换网已无接续资源可用。

如果找到一个有满足资源条件的中间级芯片，根据目前的可用的中间级的输出资源，确定输出级的接续关系，根据中间级的输入和中间级的输出确定中间级的接续关系；根据中间级的输入和用户参数确定输入级的接续关系。然后对输入级，中间级，输出级进行物理接续，这样这个接续关系就建立起来了。

举例来说明接续的操作过程。输入HW 4的Ts 23输出到HW 124的TS 4。本发明可以从输入HW 4确定输入级的交换芯片是(4/32+1)第一片，中间级的输入为第一组；从输出HW 124确定是输出级的交换芯片是(124/32+1)第四片，中间级的输出为第四组。加入本发明方法随机选取一个中间级的芯片，假如选了第二片，则查找该中间级的该第二片的输入级的第一组和输出级的第四组的可用资源，假如有可用的资源，假如输出级的HW30，ts1(注意此HW号是芯片内的编号0～31)，对应输出级的第四片的芯片的输入为8+(30～24)＝14HW(芯片内部的编号0～31)，ts1。假如中间级的输入为HW 0(芯片内部的编号0～31)，TS 3。即可确定中间级的接续关系。根据中间级的输入可以确定输入级的的输出为(1*8+0)＝HW 8(芯片内部的编号0～31)，TS1。这样所述输入级的接续关系也确定下来了。完成当前的接续后，作预查表获得下一次接续的时隙资源，并保存当前查询指针。

断续的操作：

断续的操作相对于接续过程比较简单，从输出级开始逐级获取接续信息，然后对其断续。由图3的流程图，首先通过断续的参数确定输出级的输出参数，然后读取时隙的接续信息，可以得到输出的输入级的信息；通过输出级的输入参数可以得出中间级的输出参数，然后读取中间级的接续信息获得中间级的输入参数；通过中间级的输入参数可以得到输入级的输出参数。这样三级的断续关系就可以完全得到，分别对其进行物理断续。同时释放所述中间级的相应的时隙资源，并且维护该中间级资源使用表。

举例说明所述断续的过程，断续刚才上述示例中接续的链路。该断续的输入参数：输出HW 124 TS4。读取输入级的第四片的接续信息，知道输出级的输入为14HW(芯片内部的编号0～31)，TS1；计算中间级的交换芯片输出是第二片的输出级的HW30，ts1(注意此HW号是芯片内的编号0～31)；读取中间级的接续信息可以获得中间级的输入为HW 0(芯片内部的编号0～31)，TS 3；计算出输入级的输出是第一片的8+0＝HW8(芯片内部的编号0～31)，TS1。这样三级的断续目标全都找到了，依次进行物理断续即可。

本发明采用预查表的方法，在实际的操作中不存在查表延迟的问题，操作时间为3次接续时间之和(接续时间很短，对于MOTORALA 8260 CPU来说，为μs级的)，所以接续三级网的操作中基本不存在延迟的问题；由于中间级采用预查表的方法每次接续的资源直接使用上一次的查找资源，是一个无阻塞的操作。所述预查表的方法是采用二维查表的方法，查找效率高，所以整个三级网操作是一个无阻塞的操作；对于使用的交换芯片，每个时隙的存储空间对应一个独立的地址，不同的时隙的操作完全是并行的独立的，所以不同时隙操作互不影响。

综上所述，本发明实现了在三级交换矩阵构成的大容量交换网络中实现无阻塞无延迟的交换的方法。本发明方法所采用的接续和断续方法简单可靠，对于表存储空间只需要S＝(C/8)*2(S：所需要的存储空间，C交换网的交换容量)；对查表的效率比较高，对表的维护也相对比较简单。所以此发明在大容量数字交换具有很好应用前景。

应当指出的是，根据本发明的技术方案及其构思，对本领域普通技术人员来说，可以做出各种可能的等同改变或替换，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。