CN100373884C - 电信网络的交换设备、其中使用的部件和交换数据流的方法 - Google Patents

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Abstract

一个用于电信网络的交换设备，其包括多个I/O端口，用于输入任意协议的呼入数据流，以及输出任意协议的呼出数据流，一个用于处理内部数据流的交换单元SF，多个与交换单元SF相关的自适应功能块，每个AFB能够执行下列自适应功能中的至少一个：将一个或多个呼入数据流，或部分呼入数据流转换成一个或多个内部数据流；以及将一个或多个由SF处理过的内部数据流转换成一个或多个所述呼出数据流，或部分的呼出数据流。交换设备还包括一个分配块DB，适合于允许在I/O端口和自适应功能块AFB之间选择***换，从而可配置为在任何一个I/O端口和任何一个自适应功能块AFB之间提供需要的连接。

Description

电信网络的交换设备、其中使用的部件和交换数据流的方法
技术领域
本发明涉及一个包括交换单元和具有很多输入/输出端口的交换设备，例如一个能够交换和转换大量呼入数据流的ATM交换机，这些呼入数据流可以具有不同的协议。
背景技术
异步转移模式(ATM)是一种基于信元的传送以及交换的技术。ATM在电信和计算环境中提供语音，数据和视频的高容量传输。ATM是一种将网络传播的所有信息内容格式化成53字节信元的传送技术。因为这些信元在长度上很短，并且在尺寸上是标准的，它们可以利用所提到的ATM交换单元，以很小的时延通过通称为ATM交换机的网络部件进行交换。因为相同的网络可以传播不同类型的话务，带宽可以得到很高利用。这些特性使得网络非常灵活，同时成本合算。ATM交换单元运行以控制ATM信元从一个接口到另一个接口。这样，ATM交换单元响应在信元内包括的动态可变虚连接信息而操作。ATM信元可以通过SONET数据帧，例如利用STS-1或者STS-Nc，其是NSTS-1信号的级联，或者通过利用STM-1或STM-N的SDH数据帧，被封装和传输。(STS-1是SONET中的一个基本数据流，STM-1是SDH中的一个基本数据流，其中SONET和SDH是数据传输的同步系列，优选地通过光通信网络)。
在许多情况下，用户需要在他们的通信***中同时支持ATM交换和SONET/SDH交换。但是，由厂商提供的支持SONET的设备通常没有也支持ATM的功能。尤其是，典型的现有ADM(分插复用器)仅仅支持SONET/SDH环状网，而现有的ATM交换通常仅仅支持ATM网络。
因此，如果用户既需要SONET/SDH网络也需要ATM网络，除了ATM交换机，他们还必须购买专用的SONET/SDH设备(ADM)。就必备的多重设备来说，这样费用是很大的。此外，当大多数的用户购买一件设备时，他们不能预见他们未来的通信需求。因为现有的***已经被限制成仅仅支持SONET/SDH或ATM交换中的一种，对于增加支持另一个协议来说，它们是不灵活和不可升级的。作为这种不灵活性的结果，用户需求的改变可能需要购买全新的设备以支持先前不支持的协议。因此，需要一种通信设备，它能够形成多重配置以支持纯STM，纯ATM，或者混合STM/ATM操作。此外，该设备因该是能够被升级的，这样当经过一段时间用户的需求变化时，可以很方便地增加附加的功能。
通过提供类似于在欧洲专利公开出版物EP 1091529 A2中描述的多种服务网络节点，上述任务部分地得到了解决。
EP 1091529 A2描述了一个能够根据不同的协议处理发射信号的通信网络节点，即一个具有“多种协议”性能的节点。该节点能够结合进入该节点的帧的同类(homogeneous)(或者在不同话务类型中严格地分配的)净荷。该节点包括装置，这些装置能够处理接收到的帧，并根据特定的需求，产生具有同类净荷，和/或以灵活方式分配的混合/多种协议净荷的帧。该节点避免了构造不同的用于每种传输(SHD，PDH，IP，ATM，Ethernet......)类型的网络。EP申请的图1a和1b说明了该节点的框图，包括多个输入/输出(I/O)块，多个自适应块，以及一个交换单元，在这种情况下是一个ATM/IP信元以及分组交换机。在EP 1091529 A2中描述的配置中，每个特定的I/O块的所有I/O端口都与一个特定的功能块连接/相关，该功能块负责通过该特定I/O块至节点交换单元接收到的信息的自适应。
实际上，一个包括多个I/O端口的I/O块以及其相配的自适应功能被安装在一个相同的印刷电路板上。在I/O块和一个特殊的自适应功能之间预定互联的事实不允许从一个不属于所提及的I/O块的I/O端口，例如从任何一个新的位置，接入该特殊的功能。因此，当网络需要升级或修改时，上述具有预设设计的配置会产生问题。
在纯ATM或其他的交换机中存在类似的问题，其中，由于最初的设计，接入一个特殊的自适应功能被连接到相配的功能性自适应块的多个I/O端口限制。
在EP 1091529 A2中提出的解决方案的另一个缺点是在应用高次阶(high order)的STM-N和低次阶(low order)的PDH数据流至自适应功能之前，高次阶的STM-N和低次阶的PDH数据流利用它们各自的矩阵在各自的路由中被处理。可以仅仅通过特定的自适应功能块连接矩阵(比方说，用于为了进一步的处理，将高次阶的数据流分离成多个低次阶的数据流)。此外，由于两级交换SDH/SONET设备内在固有的限制，即使互相连接，低次阶的矩阵将不能同时处理所有到达高次阶矩阵的高次阶数据流(即，将被阻塞)。
另一个混合交换结构的解决方案是WO00/76156 A1，其描述了用于SONET的网络部件的结构，例如一个混合STM/ATM分插复用器(ADM)。所描述的***包括一个用于网络部件的互联***，包括一个线路单元LU(用作集合线输入/输出)，一个交换单元SF，以及两个或更多用作ADD-DROP输入/输出的服务单元。WO00/76156 A1的交换机结构作为一个典型的ADM工作，其中存在两个线路(集合)链路，同时所有的ADD-DROP话务是交叉连接至两个线路链路的。在WO00/76156 A1中，网络部件(LU单元)以及客户分插部件(SU)不是通用的，即，不能互相替代。在该解决方案中提供ATM交换功能的方法和ATM交换设备典型的实现类似，其中的I/O端口与特定的服务(自适应)功能永久相关。
在WO0076156 A1的解决方案中，接入一个特殊的自适应功能也被与相配的功能性自适应块相关的多个I/O端口限制。
发明内容
因此本发明的一个目的是提供一个电信交换节点的灵活***，包括一个交换单元，其能够容易地对它输入/输出端口的交换性能和通用用途进行升级。
通过下面的描述和附图，本发明的其它目的和特征将变得很清楚。
上述目的可以通过提供一个用于电信网络的交换结构(设备)而获得，该结构包括：
-多个I/O端口，用于输入任意协议的呼入数据流，以及输出任意协议的呼出数据流，
-一个用于处理内部数据流的交换单元SF，
-多个与所述交换单元SF相关的自适应功能块AFB，每个AFB能够执行下列自适应功能中的至少一个：
i.将一个或多个所述呼入数据流，或部分所述呼入数据流转换成适合于在SF中处理的一个或多个所述内部数据流；以及
ii.将一个或多个由SF处理过的所述内部数据流转换成一个或多个所述呼出数据流，或部分的呼出数据流；
以及
-一个分配块DB，适合于允许在所述I/O端口和所述自适应功能块AFB之间交换，并可配置为在任何一个所述I/O端口和任何一个所述自适应功能块AFB之间提供需要的连接。
根据优选实施例，交换单元是一个ATM交换单元(ATM交换机)。但是，交换单元也可以构造成以太网交换机，IP交换机，路由器，等等。
最优选地，所述AFB块形成交换单元SF的主要部分，并与所述SF被安装在一个相同的印刷电路板上。虽然，它们可以以适合于互连的形式与SF分别安装。
应当理解，当通过DB从一个I/O端口获得呼入数据流或它的一部分时，交换单元SF以及AFB块能够给呼入数据流或它的一部分提供一些交换和/或组合功能。由SF处理的一个内部数据流通常通过一个特定的AFB输出，该AFB可以与用于呼入数据流的相同，也可以不同，同时通过DB将该内部数据流送至一个不同于用于呼入数据流的I/O端口。
优选地，DB包括一个交叉连接，例如，一个能够处理高次阶和低次阶的SDH/SONET数据流，以及PDH数据流的TDM交叉连接。DB可以被定义为一个具有低间隔尺寸的可配置交换矩阵，能够以非阻塞的方式处理高和低次阶的数据流。可以在2002年2月26号提交的专利申请号为148391的未决的IL专利申请中，找到一些对这种低间隔尺寸的交换矩阵特征的描述，该申请编入在此作为参考。
由于上面的描述，在DB中分离的所述呼入数据流的一部分被理解为作为高次阶呼入数据流组成部分的低次阶数据流。
根据本发明的优选实施例，DB能够交换应用于DB的PDH(E1，E3，DS3)以及SDH/SONET(高和低次阶净荷)数据流。这样的一个DB可以被称为TDM交叉连接4/4c/3/2/1，它们分别对应于处理虚SDH容器VC-4，VC-4c，VC-3，VC-2以及VC-12，或者相应的SONET容器。
交换设备优选地适合于处理具有从下列非穷举的列表中选择出的协议的呼入数据流，该列表包括：ATM，IP，以太网，PDH(TDM)，SDH/SONET(TDM)，帧中继，例如ESCON，FICON，光纤信道的光信号。
进一步，根据本发明的优选实施例，其中DB是TDM一个交叉连接，输入的数据流可以被各自的封装成适合于在分配块DB中处理的SONET/SDH。在一个特定的情况下，至少一些I/O端口可以配备用于将呼入数据流格式化成SONET/SDH格式的装置。
进一步，在交换单元的处理不被要求，或者对于特定的数据流不可能的情况下，如果需要，分配块DB可以被配置成在任何所述I/O端口和任何其他的所述I/O端口互联。
根据本发明的另一个实施例，分配块DB包括一个或多个空闲的入口/出口，并且进一步配置为将任何一个所述I/O端口互联至任何一个所述入口/出口连接，由此启动从DB至外部的离开，和从外部至DB的接入。实际上，入口/出口连接是在DB连接中任何选择的连接。
这些入口/出口连接可以被用于将结构的I/O端口与不包括在所述(基本)SF中的外部自适应块连接。
也就是说，交换结构可以包括一个附加的交换单元(例如，与其他AFB而不是基本的交换单元相关)，和/或一个执行用于内部数据流的附加交换单元，这些内部数据流有不同于由基本SF处理的其他协议。例如，第一交换单元可以是一个ATM SF，而附加的SF可以是另一个ATM SF，或者是处理IP，以太网，TDM，SDH等的交换单元。这样，可以获得交换结构性能的升级。
每个附加的交换单元可以与它的多个功能性自适应块相关。
如上所述，DB，例如一个交叉连接，可以通过指配特定的I/O端口至特定的FAB块，其他的I/O端口，或者特定的入/出触点而配置和重新配置。另外，DB可配置为执行保护功能。
例如，从主通信路径接收相同数据流的两个I/O端口可以被连接至一个相同的AFB。在I/O端口其中一个出错的情况下，DB将能够从第二个I/O端口接收呼入数据流。反之亦然，通过特定AFB从SF输出的内部数据流可以在DB中复制，并且形成通过两个I/O端口离开交换结构的两个输出数据流。这个例子指的是1+1保护原理(话务和软件保护)的情况。另一个例子(1∶1)指的是当一个I/O端口被指配为用于另一个(主要)端口的备用端口的情况。仅当数据通过主要端口的传输失败时，备用端口被DB激活。
然而，DB可被配置为执行一个所谓的用于硬件的1∶n保护原理，其中n个数据流被单个备用的DB保护，如果n个数据流中的一个失败，其可以被使用。
由于在先前所知的交换结构中，每个自适应功能块被连接至一组I/O端口的事实，能够利用这个功能的I/O端口的数量被组限制。
在提及的设备中，每一个I/O端口(以及每个端口的每一组)从一个特定的功能自适应性块被分离，因此AFB和I/O端口的使用变得更加灵活。分离工作是由一个用来通过合适的AFB将每一个特定的I/O端口连接到一个需求的交换单元的新型分配块来完成的。
它对于执行一个所谓的IMA自适应功能(ATM反多路复用Inversemultiplexing)非常有用，其中相当多的呼入数据流被应用于一个自适应功能块。到目前为止，分配所有的呼入数据流在相同的I/O块被认为是必须的。提及的解决方案使得这个问题得以解决。
实际上，优选地，交换结构的I/O端口能够成组地位于单独印刷电路板上，其上包括尽可能多的I/O端口。与AFB块互连的交换单元优选的放在相同的印刷电路板上。附加的交换单元(优选地连同自适应功能块)，如果需要服务于附加的数据流和/或不同协议的数据流，能被放置在附加的卡上。
分配块DB能够被放置在I/O端口的卡上，或是单独放置。这些卡能够安装在具有背板的标准机架结构的插槽内，所以I/O端口和交换单元之间的连接将通过使用背板，根据分配块DB的配置被配备。
这一特性使得提及的交换结构非常容易升级，因此对于在网络升级的时候处理大量新的呼入数据流的蜂窝应用非常适用。例如，当把一个蜂窝网络从2G-2.5G升级到2.5G-3G时，应该处理的同一特定AFB的新E1数据流将被加到每一个基站，因此需要附加的I/O端口接入到网络交换结构的特定AFB上。本应用提及的解决方案使之能够通过配备一个ATM交换单元(在现代通信网络里更适宜)完成这一目标，它具有能够将呼入数据流形成合适格式的I/O端口和一个分配块DB。如果需要，任何一个端口可以连接至ATM交换单元所需的的AFB。
因此，对于服务蜂窝通信网络，提及的结构是最优选的，同时也能很容易适用于为蜂窝电信网络服务。
此外，因为I/O端口是从AFB中分离的，提及解决方案的保护费用只是一个附加I/O端口或是I/O块的费用，这就大大低于已知交换结构里一个包括I/O块和一个自适应功能的装配的费用。
与WO00/761 56相比较，提及结构的另一个优点是描述的交换设备能够被用来建立一个所谓的多ADM或是具有通用I/O端口的ADM。实际上，由于I/O端口从可应用于呼入/呼出数据流或是部分数据流的适配功能分离，I/O端口能够被用于一个线性端口(集合)或是一个ADD-DROP端口(支流)。
多ADM，因为它的高灵活性，使得网络很容易升级，例如组织一个附加的网络环。具有通用I/O端口的交换设备，如果被用在多ADM，能够实现此项操作。因此，发明的多种服务交换设备和多ADM概念的所述组合产生一个所谓的多种服务多ADM。
根据本发明的再一个方面，还提供一个在交换结构中使用的部件(印刷电路板)，其中该交换结构被用来通过I/O块输入任意协议的呼入数据，通过自适应功能块AFB将呼入数据流转换成内部数据流，在交换单元SF中处理内部数据流，通过自适应功能块将内部数据流转换成任意协议的呼出数据流，以及通过I/O块输出呼出数据流，以及该部件包括与多个所述自适应功能块整体地互连的交换单元SF。
优选地，该部件中的交换单元SF是一个ATM交换单元ATM SF。
优选地，该部件至少包括一个自适应功能块，该功能块能够执行关于多个呼入/呼出数据流的IMA功能(ATM反多路复用)。
按照本发明的另一个方面，提供了一种在交换结构中交换数据流的方法，该交换结构包括多个I/O端口，多个自适应功能块AFB，以及一个交换单元SF，该方法包括步骤：
通过I/O端口输入任意协议的呼入数据流；
格式化至少一些呼入数据流，以用一种适合进一步分配的通用格式获得所有的呼入数据流；
在自适应功能块AFB之间选择性地分配这样格式化的呼入数据流或它的一部分，以便任何这样的呼入数据或它的一部分可连接至任何一个AFB；
通过自适应功能块AFB将这样的呼入数据流或它的一部分转换成内部数据流；
在交换单元SF中处理内部数据流；
通过自适应功能块将内部数据流转换成利用通用格式格式化的数据流；以及
在I/O端口之间分配这样获得的已格式化的数据流以进一步用任意的协议输出。
优选地，在该方法中的SF是一个ATM SF，该分配以SDH/SONET(TDM)或PDH(TDM)格式提供。
附图说明
将参照下列非限制性的附图进一步描述和举例说明本发明，其中：
图1a，1b图解举例说明已知的交换结构，其中每个I/O块同它特定的自适应功能模块相连。
图2图解举例说明提及的ATM交换设备。
图3通过提及的ATM交换结构图解举例说明一个数据流的典型路由。
图4a，b，c图解举例说明许多可由ATM结构实现的自适应功能。
图5图解介绍提及的ATM交换设备的典型模块部件。
具体实施方式
图1a举例说明组织一个交换信元的已知规则；这个例子里展示了一个混合交换单元10。图中，一个ATM交换机或是交换单元12连接到一些模块：14，16，18和20。每一个模块(如，14)包括一个I/O块(141)，它包括一组双向连接到特定自适应功能块(142)的I/O端口。这些模块14，16，18，20的自适应功能块同样用双向方式连接到交换单元12。
这个例子里，不同的模块服务于具有不同协议的入/出数据流。
每一个属于一个特定模块的自适应功能块仅服务于属于这个模块I/O块的I/O端口，不能服务于属于不同模块的I/O端口。
图1b举例说明另一个已知交换结构的变换22。模块24和26被这样组织起来为每一个类型的数据流配备单独的交换。每个模块(比如，24)包括一个I/O块(241)，一个自适应功能块(242)和一个本地交换机(243)。此外，对于任一模块，它的自适应功能和交换能力的使用，受限于这个模块里I/O块里I/O端口的数目。这种配置进一步包括一个通用总线28。
然而，一个组合的配置能够被建立成包括一个交换矩阵(类似于图1中12所示)而不是总线28。这样的组合变换是一个两级交换方案。
能看出上面举例说明的两种配置不是灵活可变的，如果需要更多的I/O端口(升级)则需要新的模块。从保护的角度来看(比如，当新的数据流需要通过两条路径接收和发送以保证话务不被中断)，它只能通过装备多一倍的模块来提供，这样费用就相当昂贵。
图2显示了提及***的概念，其能够增加连接到交换单元I/O端口的数目(灵活性)，因此增加交换结构的可升级性和保护能力。
这种基本的提及交换结构包括以下部件：
-多个I/O块(卡)30，32，34，35，39，服务于不同的协议(ATM，PDH，SDH，IP，Ethernet，WDM，等等)，但不需要一个特定I/O块的所有的端口被同一协议流占用。
-一个分配块DB36具有一个控制块37；这个例子里DB组成一个TDM交叉连接矩阵，能够处理高次阶和低次阶的数据流，同时
-一个交换单元38(这个例子里，是一个ATM交换单元ATM SF)包括“n”个自适应功能块AFB，标记为40，42，43，44。
一些I/O块(35)由一些设备(没有显示)配备，用来格式化通过I/O端口进入到SDH/SONET格式的数据流。
每一个I/O端口，标记为一个点，同时在I/O块指示为Pi，通过总线连接到DB 36。这些I/O端口和DB36之间的连接显示为许多双向宽箭头：
例如：
I/O块30，32，39包括E1端口(PDH格式)
I/O块34包括STM-1端口(SDH格式)
I/O块35包括G比特以太网端口(Ethernet格式)。本块使之能够将以太网帧数据流封装到SDH容器里)。
在I/O块30中，P1端口携带包括TDM话务的E1，它被送到DB36，由其直接送至SDH格式I/O块34中的P3端口。(参看图4a)
I/O块30中的P2端口也携带包括TDM话务的E1，它被送到DB，由DB直接送至自适应功能块AFB1(在这个例子里，AAL-1用作电路仿真CES，块40)。
在I/O块32中，P3端口可携带包括TDM和ATM话务的E1，它被携带到DB，由其通过自适应功能块AFB3(块43)直接送至ATM SF块38。AFB3将所有呼入的数据转换成ATM信元。
I/O块30里的P3端口和I/O块32里的P5端口接收包括ATM数据的E1数据流，将其送到DB，然后直接送至AFB2(块42)，作为ATM IMA组1进行处理。
如果组里需要增加一个附加的成员，可能不仅仅会用到I/O块30，32，还会用到例如I/O块34；数据流可以进入到块34中的P6端口，作为STM-1携带VC12携带E1，送至DB同时通过相同的负责安排IMA组1的自适应功能块AFB2(42)直接送到ATM SF38块。
在I/O块35中，P1端口接收被封装到SDH容器的以太网信息包，并发送到DB，由其直接送到能接收SDH格式的I/O块34。
在I/O块35中，P2端口接收携带封装到SDH容器的因特网包的以太网帧，送到DB，由其直接通过入/出DB36的触点46送到IP SF块52，它能够对嵌入到以太网帧里的IP包进行交换。
在I/O块35中，P3端口接收封装到SDH容器的以太网帧，并发送到DB，由其通过自适应块AFBn送到ATM SF 38。
所有上述提到的的数据流都是双向的。
DB 36通过由网络管理员(没有显示)控制的控制块37进行配置。此配置通过在低间隔尺寸交换矩阵里(分配块DB在其上建立需要的连接)分配外部触点和内部连接实现。例如，它可以是一个典型的在交换单元38里的任一I/O端口和AFB之间的连接。正如刚才提到的，来自一个I/O端口的数据流还可以不需要自适应或交换送到另一个I/O端口。
有时，一个数据流需要受到保护，例如，从两个不同的I./O块送到交换单元38或是从交换单元38送到两个不同的I/O块(1+1方案)。有时，一个空闲的备用I/O端口保留给许多激活的I/O端口。这样的备用端口能够在上述其中一个激活端口出错的时候得以使用(1∶n方案)。
例如，I/O块39服务于块30，32(1∶2方案)，为其配备保护。DB36里的内部连接没有显示。
DB里的所有分配和再分配，包括保护，都通过DB控制块37进行处理。
如果一个来自任何I/O端口的数据流，不能通过基本的交换单元38进行交换，它将通过DB里所谓的入/出触点46，48.....路由到基本结构之外，例如，如果需要一个自适应功能AFBn+1来处理任何I/O呼入数据流(或是部分)，一个附加的ATM SF 50能够通过入/出触点48到达。实际上，这些入/出触点是DB(交叉连接)的常规触点，只是为了本描述特别做了标记。
每条示意性的虚线，指示上面描述的DB 36里的其中一个连接，反映特定I/O端口与特定AFB之间的整个数据流，或至少是数据流的一部分。相同的约定应用到本专利的其他图上。
提及的交换结构允许配备最大限度的I/O端口(例如，空闲I/O卡用于今后网络升级)，同时使用任何I/O块里的I/O端口，根据网络的特定需求将它和任一自适应功能块相连。此结构的模块性使其能够引入可接入到任一I/O端口的附加的交换单元。
数据和设备的保护能够在I/O块的等级(level)上配备，这样就比在模块的等级上配备要便宜许多。
图3示意说明一个通过提及的交换设备进行交换的一个任意数据流的可能路由。图三中块的附图标记主要在图2中那些相应块中用到。一个呼入数据流S过Pn端口流向I/O块A，进入到DB36，由其将数据流和自适应功能块AFBi相连，在AFBi上处理后，这个数据流成为一个ATM信元流。然后被交换单元38进行处理，回来的时候，可以通过一下三种方法进行处理。
a)在呼出之前由另一个自适应功能块AFBj转换，在其上被送到DB，例如至I/O块A的Pn-1端口(由实线显示标记为S’)。
b)发送“as is”到DB，(实际上，这个操作也是一种自适应功能的类型，称之为处理填充空闲比特零功能。等等)，从这里送到另一个I/O块B。这个方法显示为虚线标记为S”。要指出的是零功能也能在反方向使用，也就是进入到SF38。
c)通过相同的自适应功能块AFBi送回，通过DB送到例如另一个I/O块B。这个路由显示成一条曲线指示为S’’’。
处理特定数据流的不同的自适应功能块的例子将会在图4a，b，c中显示。
图4a举例说明一个例子，当一个E1TDM数据流通过I/O块30的一个端口进入到交换结构时，它通过DB36被送到一个自适应功能块AFBi，成为电路仿真服务CBS，在其上它通过ATM交换单元38的ATM格式中进行交换，然后通过负责把ATM信元封装到SDH格式的AFB4，作为SDH格式里的一个ATM信元流，被输出到I/O块34的一个端口。反向数据流同样可以从I/O34送到I/O30。
通常携带话音速率为2Mb/s的E1 TDM数据流，在2.5G蜂窝网络中被使用，同时可以从基站收发信机获得。
图4b举例说明另一个例子，其中，一个包括ATM信元的E1数据流在I/O块30获得(比方说，速率同样为2Mb/s)。这样的数据流对于接入三代3G蜂窝网络***非常典型，它由一个特定的设备(节点B)(这个名字用于3G中的基站收发信机)产生。从DB36路由到AFB5，它被分解，或者在ATM交换单元38中同其他ATM数据流汇聚(图解为虚线箭头)，同时作为一个打包到VC-4虚容器(SDH/SONET)的ATM信元通过一个自适应功能块AFB4呼出。这个数据流通过DB36，到达I/O块34。
图4c举例说明另一个在提及的交换机构里处理呼入数据流的可能，通过执行一个所谓的IMA自适应功能(IMA-ATM的反多路复用)。IMA为用户配备一个模块化带宽，用于在传统的多路复用水平速率上接入到ATM网络和ATM网络元素之间的连接。例如，可以要求它获得在DS1/E1到DS3/E3之间异步数字等级的速率。在整个给定的网络里DS3/E3物理链路不是必须可用的。因此引入ATM反多路复用器，提供一个有效的方法将多个链路(例如，DS1/E1)的传输带宽进行组合，提供更高的中间速率。
ATM反多路复用技术包括在一个组合链路中的循环方式里，形成更高的速率约为所有链路速率的和的宽带逻辑链路，对ATM信元进行反多路复用和解复用。这里提到一个IMA组。IMA组在每一个IMA虚电路末端终结。在传送方向上，从ATM层接收的ATM信元流由信元基(cell basis)通过IMA组里的多链路分配到一个信元上。
在图4c中说明的例子里，节点B(41)处理一个数据流T，它从一个蜂窝网络用户发送的数据中形成。这个数据流T不能被分别传送和处理，因为它是在节点B反多路复用到4个E1数据流，在这里例子里组成一个所谓的IMA组。此IMA组需要在交换单元SF中以特殊的方式处理。最后，它要作为一个组流入到相同的AFB中。在目前的解决方案里，一个IMA组只有当通过相同的I/O块里连续的I/O端口流入的时候才进行处理。
在我们的例子里，一个相同节点B的三个E1-ATM数据流可以来自不同I/O块30，32中的端口，携带E1的第4个数据流STM-1可以来自I/O端口34(这在以前已知的结构里是不能实现的)。所有的数据流，以类似的形式在DB上流入到执行IMA功能(ATM反多路复用)的AFB2。需要强调的是，由于分配块36收集从I/O端口的E1数据流并将它传送到需要的自适应功能块，一个IMA组的能够不仅仅可以在一个相同的I/O块的非邻近端口应用，甚至还可以应用在不同的I/O块(卡)上，这就使得结构更加灵活和有效。在通常情况下，IMA功能块可以最多接收32个E1数据流；一个节点B最多产生8个E1数据流。这个组合的数据流在ATM SF 38里进行交换，作为一个到I/O块34的另一个端口(Pk)VC-4 SDH数据流通过一个AFB4传送。
图4c的例子是当增长的数据要从一个蜂窝接入网络传送到一个城域网(MAN)时的应用例，在接入网络通过基站从很多的用户(比如宽带蜂窝电话)那里获得的许多E1(E3)数据流必须被处理，用来将大量的宽带数据通常都是以SDH数据流的格式引入到城域网(MAN)。新的数据流必须在现存的设备(I/O卡，ATM交换)的基础上，以最小的费用引入。
在I/O端口和交换单元(一个常用的ATM交换)之间***一个分配卡(DB)使得问题得以解决。在DB和其他结构网元之间的连接是通过使用混和单元的背板执行的。在图5中示意举例说明。
图5举例说明在提及的交换结构中可以组成多少主块卡。外壳60包括一个在许多插槽里的典型交换结构。主插槽包括一个印制电路38，其包括一个ATM交换机(SF)，完整地同多个自适应功能块AFB和下面在各自插槽单独***的卡互连，其中前面使用的附图标记将会被用到：
PDH I/O块30，另一个PDH块32，SDH I/O块34，DB交叉连接36，以太网I/O块35，和可选光纤信道I/O块62，ATM I/O块64，IP I/O块66，WDM I/O块68，和附加的交换单元IP SF70，以及任何在72和74插槽的可选交换单元(以太网，光纤信道，等等)。
此外壳包括一个背板，图解为一个厚层，标记为76。
使用DB，可获得一个灵活，经济和可升级的交换结构。所有的连接通过使用一个背板实现，不需要任何接口和任何连接光纤和线缆。
优选地，结构60能够执行用于相当数目的E1数据流的ATM交换，这些数据流将由被合并到印刷电路38的IMA功能块处理。此外，此结构还能够用于其他用途，例如用于组合一个多种服务的多ADM。
可以理解上述描述仅仅用于证明本发明的某些实施例。在不偏离本发明的范围前提下，本领域的技术人员可以提出许多实现本发明的其他方式，这些方式也被包括在本发明中。

Claims (18)

1.一个用于电信网络的交换设备，包括：
多个I/O端口(30，32，34，35，39，62，64，66，68)，用于输入任意协议的呼入数据流，以及输出任意协议的呼出数据流，
一个交换单元SF(38，50，52，70，72，74)，用于处理内部数据流，
多个与所述交换单元SF相关的自适应功能块AFB(40，42，43，44)，每个AFB能够执行下列自适应功能中的至少一个：
i.将一个或多个所述呼入数据流，或部分所述呼入数据流转换成适合于在SF中处理的一个或多个所述内部数据流；以及
ii.将一个或多个由SF处理过的所述内部数据流转换成一个或多个所述呼出数据流，或部分的呼出数据流；
以及
一个分配块DB(36)，适合于允许在所述I/O端口和所述自适应功能块AFB之间交换，分配块DB(36)包括DB连接(46，48)，从而使话务离开所述DB，并从外部接入所述DB，所述DB并可配置为利用所述DB连接在任何一个所述I/O端口和任何一个所述自适应功能块AFB之间提供需要的互连，以及在任何一个所述I/O端口和任何一个另外的所述I/O端口(30，32，34，35，39，62，64，66，68)之间提供需要的互连，从而或者仅通过所述DB，或者通过从所述两个I/O端口中的一个到所述DB，从所述DB到一个或两个与所述交换单元相关的所述自适应功能块AFB，再回到所述DB和从所述DB到所述两个I/O端口中的另一个的链路，提供两个所述I/O端口之间的互连。
2.根据权利要求1的交换设备，其中交换单元是ATM交换机ATMSF(38)。
3.根据权利要求1或2的交换设备，其中所述AFB块形成交换单元SF(38，50，52，70)的部分。
4.根据权利要求1的交换设备，其中分配块DB(36)包括一个交叉连接。
5.根据权利要求1的交换设备，包括一个与所述自适应功能块AFB的附加组相关的附加交换结构模块(50，52)，附加交换结构模块利用所述DB连接通过一个或两个所述自适应功能块AFB从所述附加组可被连接至任何的I/O端口。
6.根据权利要求5的交换设备，其中附加交换结构模块(50)与所述交换单元(38)具有相同的类型。
7.根据权利要求5的交换设备，其中附加交换结构模块(52)能够处理具有与所述交换单元(38)内部数据流不同协议的内部数据流。
8.根据权利要求1的交换设备，其中DB(36)可被配置为执行保护功能。
9.根据权利要求1的交换设备，适合于处理具有从至少下列选择出的协议的呼入数据流：ATM，IP，以太网，帧中继，时分多路复用协议PDH，SDH或SONET。
10.根据权利要求1的交换设备，其中所述分配块DB(36)是一个能够交换PDH和SDH/SONET高次阶和低次阶数据流的TDM非阻塞矩阵。
11.根据权利要求1的交换设备，其中所述自适应功能块AFB的其中之一被设计成执行ATM反多路复用的IMA自适应功能。
12.根据权利要求1的交换设备，适合于为蜂窝通信网络服务。
13.根据权利要求9或10的交换设备，其中至少一些所述的I/O端口配备有用于将呼入的数据流格式化成SONET/SDH格式的装置。
14.一个在交换设备中使用的部件，其中该交换设备被用来通过I/O块(30，32，34，35，39，62，64，66，68)的I/O端口输入不同的任意协议的呼入数据，通过使用不同的自适应功能块AFB(40，42，43，44)组将呼入数据流转换成内部数据流，在交换单元SF(38、50、52、70、72、74)中处理内部数据流，通过所述组自适应功能块将内部数据流转换成任意协议的呼出数据流，以及通过I/O块的其它I/O端口输出呼出数据流，
以及其中该部件包括与所述不同的自适应功能块组整体地互连的交换单元SF，以便所述I/O块与所述自适应功能块AFB分离，该部件从而通过所述自适应功能块组的任何一个或两个所述自适应功能块AFB，允许从所述I/O块的任何I/O端口到所述I/O块的任何其它I/O端口提供选择性连互，并且其中
所述不同的自适应功能块组包括两个或多个自适应功能块AFB，分别用于为两个或多个不同协议的呼入数据执行自适应功能，并且每个自适应功能块AFB能够执行以下至少一种自适应功能：
将一个或多个所述呼入数据流或部分所述呼入数据流转换成适于在所述交换单元SF中处理的所述内部数据流；以及
将一个或多个由所述交换单元SF处理的所述内部数据流转换成所述呼出数据流或部分呼出数据流。
15.根据权利要求14的部件，其中交换单元SF是一个ATM交换单元ATM SF(38，50)。
16.根据权利要求15的部件，包括至少一个自适应功能块，该功能块能够执行关于多个呼入/呼出数据流的ATM反多路复用的IMA自适应功能。
17.一种在交换结构中交换数据流的方法，该交换结构包括多个I/O端口(30，32，34，35，39，62，64，66，68)，多个自适应功能块AFB(40，42，43，44)，以及一个交换单元SF(38、50、52、70、72、74)，该方法包括步骤：
通过I/O端口(30，32，34，35，39，62，64，66，68)输入任意协议的呼入数据流；
格式化至少一些呼入数据流，以用一种适合进一步分配的通用格式获得所有的呼入数据流；
在自适应功能块AFB之间选择性地分配这样格式化的呼入数据流或它的一部分，以便任何这样的呼入数据流或它的一部分可连接至任何一个AFB；
通过自适应功能块AFB将这样的呼入数据流或它的一部分转换成内部数据流；
在交换单元SF中处理内部数据流；
通过自适应功能块将内部数据流转换成利用通用格式格式化的数据流；以及
在I/O端口分配这样获得的已格式化的数据流以进一步用任意的协议输出。
18.根据权利要求17的方法，其中SF是一个ATM SF(38、50)，并且分配步骤以SDH/SONET TDM或PDH TDM格式提供。
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