專利名稱：構(gòu)建無(wú)連接異步傳輸模式通信網(wǎng)絡(luò)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字信息的傳輸，尤其涉及異步傳輸模式通信網(wǎng)絡(luò)，特別涉及無(wú)連接異步傳輸模式通信網(wǎng)絡(luò)中的信元結(jié)構(gòu)，以及該結(jié)構(gòu)信元的產(chǎn)生、交換轉(zhuǎn)接和接收。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)ATM(異步傳輸模式)通信網(wǎng)絡(luò)中，以固定長(zhǎng)度的信元作為傳輸和交換單元。所述通信網(wǎng)絡(luò)中包括一定數(shù)量的用戶端接入設(shè)備和信元交換網(wǎng)絡(luò)。信元交換網(wǎng)絡(luò)包括信元交換設(shè)備，如ATM交換機(jī)、集線器等。用戶端接入設(shè)備和信元交換設(shè)備之間，不同的信元交換設(shè)備之間都采用ATM信元流互連，所謂信元流是指在傳輸線路上或設(shè)備中各模塊間連線上一個(gè)接一個(gè)不間斷流過(guò)信元。信元流發(fā)端如果有需要發(fā)送的信元就把這些信元發(fā)出，如果沒(méi)有需要發(fā)送的信元就發(fā)空信元。信元流收端丟棄空信元，將需要轉(zhuǎn)發(fā)的包含有用數(shù)據(jù)的信元根據(jù)信元頭的虛通道和虛信道標(biāo)識(shí)，交換到相應(yīng)路由方向上信元流的發(fā)端，并對(duì)信元頭進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)規(guī)定的操作；將發(fā)給設(shè)備自身的信元截留下來(lái)做相應(yīng)的處理。
在ATM網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行的一次單向的數(shù)據(jù)包傳送，發(fā)出數(shù)據(jù)包的設(shè)備稱為源端設(shè)備，接收該數(shù)據(jù)包的設(shè)備稱為目的端設(shè)備。源端設(shè)備將要發(fā)送的數(shù)據(jù)拆分封裝成一個(gè)個(gè)ATM信元，插入信元流中發(fā)出。這些包含數(shù)據(jù)內(nèi)容的信元可能會(huì)經(jīng)過(guò)幾個(gè)信元交換設(shè)備的路由轉(zhuǎn)換，最后送達(dá)目的端設(shè)備。目的端設(shè)備將收到的信元還原重組為原來(lái)發(fā)出的數(shù)據(jù)。
ATM網(wǎng)絡(luò)中所有的數(shù)據(jù)或信令傳輸，都可以分解為一系列從源端設(shè)備到目的端設(shè)備的單向數(shù)據(jù)包傳輸。需要注意的是，在一次數(shù)據(jù)包傳輸中，源端設(shè)備發(fā)出的包含數(shù)據(jù)的每一個(gè)信元都包含一樣的信頭，而信元交換設(shè)備對(duì)每個(gè)信元的處理都是獨(dú)立的，信元路由選擇完全由其自身信頭所決定而不受它之前或之后信元的影響。
在目前標(biāo)準(zhǔn)的ATM通信網(wǎng)絡(luò)中采用了兩種信元結(jié)構(gòu)，用于UNI接口(ATM用戶端接入設(shè)備和ATM交換機(jī)之間的接口)的信元結(jié)構(gòu)如下表所示


用于NNI接口(不同ATM交換機(jī)之間的接口)的信元結(jié)構(gòu)如下表所示

上述兩種信元結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度都為53個(gè)字節(jié)5個(gè)字節(jié)的信元頭和48個(gè)字節(jié)的凈載數(shù)據(jù)。
標(biāo)準(zhǔn)的ATM網(wǎng)絡(luò)的基本結(jié)構(gòu)是面向連接的。每次用戶端之間通信前都要通過(guò)信令交換在網(wǎng)絡(luò)中建立一條通路，用戶數(shù)據(jù)這條通路上傳送，傳送結(jié)束后還要拆除通路。
而無(wú)連接的傳送，如internet上IP數(shù)據(jù)包的傳送，傳送前不需要建立通路，要傳送數(shù)據(jù)包本身包含目的端地址，每個(gè)路由轉(zhuǎn)換節(jié)點(diǎn)會(huì)根據(jù)該目的端地址和預(yù)定的路由表內(nèi)容，將其轉(zhuǎn)發(fā)到相應(yīng)路由上。
與無(wú)連接的IP數(shù)據(jù)包傳送相比，面向連接的ATM網(wǎng)絡(luò)傳送要復(fù)雜許多。然而ATM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在寬帶交換，如何把IP和ATM結(jié)合起來(lái)是一個(gè)倍受關(guān)注的問(wèn)題。目前有兩大類技術(shù)用于ATM和IP的互連一類是重疊型，基本上將IP網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議重疊于ATM協(xié)議之上；另一類是集成型的，是把IP和ATM融合，使ATM交換機(jī)也具有IP路由器的功能。這兩類作法的共同之處在于它們都增加協(xié)議和設(shè)備的復(fù)雜性，進(jìn)一步降低ATM傳輸效率。
那么能否建立一種無(wú)連接的ATM網(wǎng)絡(luò)呢 引述網(wǎng)頁(yè)www.kepu.com.cn，“電信博物館/交換網(wǎng)/深入探討ATM”中關(guān)于ATM的定義“ATM是一種傳輸模式，在這一模式中，信息被組織成信元，因包含來(lái)自某用戶信息的各個(gè)信元不需要周期性出現(xiàn)，因此這種傳輸模式是異步的?！痹谶@個(gè)定義中，既沒(méi)有提到信元是不是固定長(zhǎng)度的，也沒(méi)有提到用ATM技術(shù)組成的網(wǎng)絡(luò)是連接的或者非連接的。事實(shí)上，ATM技術(shù)是面向傳輸?shù)?，它是要在傳輸線上通過(guò)統(tǒng)計(jì)復(fù)接的方式提高傳輸效率。至于現(xiàn)有的ATM網(wǎng)絡(luò)采用53個(gè)字節(jié)的信元，采用面向連接的的方式提供端到端的通信，則是由于ITU-T標(biāo)準(zhǔn)化的結(jié)果。
采用無(wú)連接的-ATM的最大障礙來(lái)自于信頭長(zhǎng)度。實(shí)現(xiàn)無(wú)連接功能的ATM信元信頭不再是僅包含幾個(gè)字節(jié)的虛路徑標(biāo)識(shí)符(VCI/VPI)，而是要象IP信頭一樣包含信元的目的端地址和源地址，再加上其它控制信息，總信頭長(zhǎng)度在16個(gè)字節(jié)左右。如還保持53個(gè)字節(jié)的信元長(zhǎng)度，傳輸效率會(huì)低得無(wú)法容忍。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出了一種無(wú)連接的ATM網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，采用連發(fā)信元的技術(shù)克服由于長(zhǎng)的信頭帶來(lái)的傳輸效率低下的問(wèn)題。
本發(fā)明提出的無(wú)連接的ATM的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，符合異步傳輸模式網(wǎng)絡(luò)的基本特征，即以固定長(zhǎng)度的信元為傳輸和交換轉(zhuǎn)接單元，信元中包含信頭和凈載數(shù)據(jù)。與標(biāo)準(zhǔn)的ATM網(wǎng)絡(luò)的區(qū)別在于，本發(fā)明采用了不同的信元結(jié)構(gòu)和無(wú)連接的信元傳送方式。為了和已成標(biāo)準(zhǔn)的ATM相區(qū)別，以下將本發(fā)明提出的無(wú)連接的異步傳輸模式通信網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)稱CATM。
與標(biāo)準(zhǔn)的ATM網(wǎng)絡(luò)相類似，CATM網(wǎng)絡(luò)中包括一定數(shù)量的用戶端設(shè)備和信元交換網(wǎng)絡(luò)。信元交換網(wǎng)絡(luò)包括信元交換設(shè)備，如CATM交換機(jī)等。用戶端設(shè)備和信元交換設(shè)備之間，不同的信元交換設(shè)備之間都采用CATM信元流互連，所謂信元流是指在傳輸線路上一個(gè)接一個(gè)不間斷流過(guò)信元。由于信元是固定長(zhǎng)度的，傳輸線路上的信元也是以固定的周期出現(xiàn)的。另外，用戶端設(shè)備和信元交換設(shè)備之間，采用星狀網(wǎng)絡(luò)連接，一個(gè)信元交換設(shè)備可和多個(gè)用戶端設(shè)備或其它信元交換設(shè)備相連，但一個(gè)用戶端設(shè)備只和一個(gè)信元交換設(shè)備相連。
CATM網(wǎng)絡(luò)具有以下兩項(xiàng)技術(shù)特征①以固定長(zhǎng)度的信元為傳輸和交換單元，采用連發(fā)信元方法a、源端設(shè)備將要發(fā)送的數(shù)據(jù)根據(jù)其數(shù)據(jù)量大小拆分封裝成至少一個(gè)連發(fā)信元組，插入信元流中發(fā)向信元交換設(shè)備；每個(gè)連發(fā)信元組包括至少一個(gè)時(shí)間上連續(xù)的信元，其中第一個(gè)信元稱為首發(fā)信元，其余稱為后續(xù)信元；在一個(gè)連發(fā)信元組中，首發(fā)信元包括完整的信元頭，而后續(xù)信元共享其首發(fā)信元的全部或大部分信元頭信息，其本身沒(méi)有或只有簡(jiǎn)短的信元頭；b、信元交換設(shè)備接收連發(fā)信元組，根據(jù)連發(fā)信元組中首發(fā)信元的信元頭信息，將該連發(fā)信元組中所有信元交換到首發(fā)信元應(yīng)去的輸出路由上；c、目的端設(shè)備把接收到的連發(fā)信元組還原重組出源端設(shè)備發(fā)送的數(shù)據(jù)；d、網(wǎng)絡(luò)中各設(shè)備采用統(tǒng)一的連發(fā)信元組標(biāo)識(shí)方法，對(duì)所述連發(fā)信元組標(biāo)識(shí)方法有適用性要求，即源端設(shè)備和信元交換設(shè)備，能夠發(fā)送符合此連發(fā)信元組標(biāo)識(shí)方法要求的信元流；信元交換設(shè)備和目的端設(shè)備能夠根據(jù)此連發(fā)信元組標(biāo)識(shí)方法，從輸入的信元流中識(shí)別出不同的連發(fā)信元組、確定每個(gè)連發(fā)信元組中包含的信元；e、在信元的發(fā)送、交換轉(zhuǎn)接、傳輸和接收過(guò)程中，對(duì)所述信元有連發(fā)信元組完整性要求，即同一個(gè)連發(fā)信元組中的信元保持連續(xù)狀態(tài)和順序不變，不允許其中插入其它信元或順序倒錯(cuò)或信元丟失；
②采用端到端無(wú)連接傳送方法在各連發(fā)信元組的首發(fā)信元的信頭中包含有數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中的目的端地址；信元交換設(shè)備僅根據(jù)首發(fā)信元信頭內(nèi)容和預(yù)定的路由表內(nèi)容就能決定連發(fā)信元組中所有信元的路由去向，不需要預(yù)先建立連接或虛通路。
所述路由表是信元交換設(shè)備內(nèi)信元路徑指示，它規(guī)定什么樣目的端地址的信元應(yīng)在什么輸出路由上輸出。象internet路由器的路由表一樣，它既可以是動(dòng)態(tài)的又可以是靜態(tài)的。
CATM網(wǎng)絡(luò)可以選擇任何一種或同時(shí)選用多種滿足適用性要求的連發(fā)信元組標(biāo)識(shí)方法，本發(fā)明提出以下兩種連發(fā)信元組標(biāo)識(shí)方法①每個(gè)信元中固定位置用至少一個(gè)比特表示本信元是首發(fā)信元還是后續(xù)信元，如果是首發(fā)信元就表示一個(gè)新的連發(fā)信元組開始，如果是后續(xù)信元就表示它和它之前最近一個(gè)首發(fā)信元屬于同一個(gè)連發(fā)信元組，這種標(biāo)識(shí)方法稱為本元指示；②每個(gè)信元的固定位置上用至少一個(gè)比特表示在本信元之后的那個(gè)信元是否后續(xù)信元，這種標(biāo)識(shí)方法稱為后向指示；相對(duì)于上述將連發(fā)信元組中的信元捆綁在一起處理的作法，目前ATM中使用的信元可稱為定長(zhǎng)獨(dú)立信元，即信元長(zhǎng)度固定，信元交換設(shè)備對(duì)每個(gè)信元處理都只根據(jù)其信元頭的內(nèi)容而不參照它之前或之后的信元。
由于連發(fā)信元組中的信元捆綁在一起進(jìn)行交換和傳輸，不可分割，看起來(lái)就象一個(gè)信元，因此也可以換下述另一種等價(jià)的說(shuō)法來(lái)表達(dá)連發(fā)信元方法①網(wǎng)絡(luò)采用半固定長(zhǎng)度信元為傳輸和交換單元，信元長(zhǎng)度是某一長(zhǎng)度L的整數(shù)倍，其中L稱為基本信元長(zhǎng)度。以長(zhǎng)度L等分信元，每個(gè)長(zhǎng)度為L(zhǎng)的信元部分稱為信元段，第一段稱為首段，其余段稱為續(xù)段；②源端設(shè)備將要發(fā)送的數(shù)據(jù)根據(jù)其數(shù)據(jù)量大小拆分封裝成至少一個(gè)半固定長(zhǎng)度的信元，插入信元流中發(fā)向信元交換設(shè)備；③信元交換設(shè)備對(duì)接收到的半固定長(zhǎng)度信元進(jìn)行交換；④目的端設(shè)備把接收到的半固定長(zhǎng)度信元還原重組出源端設(shè)備發(fā)送的數(shù)據(jù)；⑤網(wǎng)絡(luò)中各設(shè)備采用統(tǒng)一的信元長(zhǎng)度標(biāo)識(shí)方法。對(duì)信元長(zhǎng)度標(biāo)識(shí)方法有適用性要求源端設(shè)備和信元交換設(shè)備，能夠發(fā)送符合此信元長(zhǎng)度標(biāo)識(shí)方法要求的信元流；信元交換設(shè)備和目的端設(shè)備能夠根據(jù)此信元長(zhǎng)度標(biāo)識(shí)方法，從輸入的信元流中識(shí)別出不同的信元、確定每個(gè)信元中包含的信元段；⑥信頭內(nèi)容不一定連續(xù)集中在信元首段，而取決于不同的信元長(zhǎng)度標(biāo)識(shí)方法。
因而，連發(fā)信元組又可稱為半固定長(zhǎng)信元。相應(yīng)地，與前述的CATM網(wǎng)絡(luò)的兩項(xiàng)技術(shù)特征相等價(jià)的說(shuō)法可表達(dá)為
①網(wǎng)絡(luò)以半固定長(zhǎng)度信元為傳輸和交換單元，信元長(zhǎng)度是某一長(zhǎng)度L的整數(shù)倍(≥1)，其中L稱為基本信元長(zhǎng)度。
②端到端無(wú)連接傳送，在每個(gè)半固定長(zhǎng)度信元的信頭中包含有數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中的目的端地址。信元交換設(shè)備僅根據(jù)信元信頭內(nèi)容和預(yù)定的路由表內(nèi)容就能決定信元的路由去向，不需要預(yù)先建立連接或虛通路。
有一個(gè)問(wèn)題還需要回答能否對(duì)連發(fā)信元組和獨(dú)立定長(zhǎng)信元一樣進(jìn)行寬帶交換 下面分析兩種典型的信元路由轉(zhuǎn)換操作a.信元集線，該操作是將兩條或兩條以上的輸入路由上的信元流匯聚到一條輸出路由上。設(shè)備中進(jìn)行信元集線操作位置稱為信元集線點(diǎn)。包括這種情況看起來(lái)是多條輸出路由，但實(shí)際上是廣播式輸出，每條路由上輸出的內(nèi)容是一樣的。
信元集線要解決的問(wèn)題是信元競(jìng)爭(zhēng)。當(dāng)多于一條輸入路由上同時(shí)有信元要輸出時(shí)就要有判決準(zhǔn)則來(lái)裁決哪一路輸出，另外的路要緩存。信元集線點(diǎn)的各輸入路由上都有緩存，用于緩存未能競(jìng)爭(zhēng)到輸出權(quán)的信元。在ATM交換機(jī)目前已有各種準(zhǔn)則來(lái)裁決信元競(jìng)爭(zhēng)。對(duì)于連發(fā)信元組的清況，如果發(fā)生競(jìng)爭(zhēng)的信元都是首發(fā)信元，則可以采用已有準(zhǔn)則來(lái)裁決。但如果發(fā)生競(jìng)爭(zhēng)的信元有一個(gè)是后續(xù)信元時(shí)，為了保證輸出路由上的連發(fā)信元組的完整性，必須使后續(xù)信元輸出，而不管原有的準(zhǔn)則如何。這條準(zhǔn)則稱為后續(xù)信元優(yōu)先準(zhǔn)則。
b.信元分路，該操作是將一條輸入路由上的信元流按各信元的路由標(biāo)識(shí)分發(fā)到兩條或兩條以上輸出路由上。設(shè)備中進(jìn)行信元分路操作位置稱為信元分路點(diǎn)。包括這種情況有一條輸出路由是廢棄的，其輸出信元到該路由意味著把信元丟棄。
信元分路要解決的問(wèn)題是信元路由選擇。對(duì)于定長(zhǎng)獨(dú)立信元，這不是個(gè)問(wèn)題，因?yàn)樾蓬^中已包含路徑標(biāo)識(shí)，如VCI/VPI。但對(duì)于連發(fā)信元組的清況，由于后續(xù)信元需要共享首發(fā)信元的信頭，這要求信元分路點(diǎn)每收到一個(gè)首發(fā)信元，除了根據(jù)其信頭內(nèi)容把它輸出到適當(dāng)?shù)穆酚缮贤?，還要記錄當(dāng)前信頭中的涉及路徑選擇有關(guān)的內(nèi)容。一旦收到后續(xù)信元，就用以前記錄的內(nèi)容進(jìn)行路由選擇。若再收到首發(fā)信元，以前記錄的內(nèi)容作廢，重新記錄。這種信元分路點(diǎn)記錄最近一個(gè)首發(fā)信元路徑，供后續(xù)信元路由選擇的功能稱為首發(fā)信元路徑記憶。
信元分路點(diǎn)并不需要記錄首發(fā)信元信頭中的全部?jī)?nèi)容。假如是一入兩出，只需要路徑標(biāo)識(shí)中的一位就能決定信元出向，信元分路點(diǎn)就只需要記錄一位的內(nèi)容。
目前定長(zhǎng)獨(dú)立信元的交換方法，或稱交換織構(gòu)(the switching fabric)為三類(1)時(shí)分交換，其中又分為共享存儲(chǔ)器交換和共享媒體交換；(2)縱橫交換；(3)banyan和delta交換。正如所有的計(jì)算機(jī)軟件都是“0”、“1”兩種字符的排列組合一樣，所有的定長(zhǎng)獨(dú)立信元交換方法實(shí)際上都可看成是信元集線點(diǎn)和分路點(diǎn)互連的結(jié)果。方法不同，在于它們包含的信元集線點(diǎn)和分路點(diǎn)的數(shù)目和互連方法不同。只要在這些方法中識(shí)別出它們的信元集線點(diǎn)和分路點(diǎn)，在信元集線點(diǎn)的信元競(jìng)爭(zhēng)裁決準(zhǔn)則中加入后續(xù)信元優(yōu)先準(zhǔn)則，在信元分路點(diǎn)上實(shí)現(xiàn)首發(fā)信元路徑記憶功能，就能對(duì)連發(fā)信元組進(jìn)行正常交換。
例如，共享媒體交換方法中各個(gè)輸入路由的信元都來(lái)競(jìng)爭(zhēng)一條總線，總線把獲得輸出權(quán)的信元發(fā)送到各個(gè)輸出路由的地址濾波器(AF)，由各地址濾波器判斷信元地址和本路由要輸出的地址是否相符，若相符則輸出，否則丟掉。這種結(jié)構(gòu)只有一個(gè)信元集線點(diǎn)，即總線，而信元分路點(diǎn)在于每個(gè)輸出路由的地址濾波器(AF)上。
在BANYAN交換方法中，其中的每個(gè)Delta單元(2*2)，每根入線上都有一個(gè)1分2的信元分路點(diǎn)，每根出線上都有一個(gè)2合1的信元集線點(diǎn)。
為了在CATM網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)選擇性廣播的問(wèn)題，本發(fā)明提出用于無(wú)連接網(wǎng)絡(luò)中的兩種隨路播信令傳送方式①A型隨路播信令傳送方式在無(wú)連接類型網(wǎng)絡(luò)中，源端發(fā)出的數(shù)據(jù)包是由包頭和凈載數(shù)據(jù)組成，包頭中有接收該數(shù)據(jù)包的目的端設(shè)備地址和數(shù)據(jù)性質(zhì)標(biāo)識(shí)位。網(wǎng)絡(luò)中收到該數(shù)據(jù)包的路由交換轉(zhuǎn)接設(shè)備根據(jù)數(shù)據(jù)包中目的端地址和預(yù)定的路由表內(nèi)容決定數(shù)據(jù)包的路由去向，最后送達(dá)目的端設(shè)備。如果數(shù)據(jù)性質(zhì)標(biāo)識(shí)位表明該數(shù)據(jù)包是隨路播信令，那么該數(shù)據(jù)包從源端到目的端設(shè)備所經(jīng)過(guò)的各個(gè)路由交換轉(zhuǎn)接設(shè)備不僅轉(zhuǎn)發(fā)該數(shù)據(jù)包，也要執(zhí)行該數(shù)據(jù)包凈載數(shù)據(jù)中的信令內(nèi)容。該數(shù)據(jù)包傳送途中所經(jīng)過(guò)的各路由交換轉(zhuǎn)接設(shè)備，可以對(duì)數(shù)據(jù)包的內(nèi)容作增加或修改再轉(zhuǎn)發(fā)到下一個(gè)路由交換轉(zhuǎn)接設(shè)備或目的端設(shè)備，但對(duì)數(shù)據(jù)包的內(nèi)容作出的增加或修改不能影響數(shù)據(jù)包的路由選擇。
②B型隨路播信令傳送方式在無(wú)連接類型網(wǎng)絡(luò)中，源端發(fā)出的數(shù)據(jù)包是由包頭和凈載數(shù)據(jù)組成，包頭中所包含的目的地址指向?qū)⒁盏皆摂?shù)據(jù)包的路由交換轉(zhuǎn)接設(shè)備或目的端設(shè)備。并且有協(xié)議約定或在包頭中有標(biāo)識(shí)位，指示收到該數(shù)據(jù)包的路由交換轉(zhuǎn)接設(shè)備或目的端設(shè)備，把數(shù)據(jù)包中的凈載數(shù)據(jù)作為信令進(jìn)行處理。凈載數(shù)據(jù)中包含有數(shù)據(jù)性質(zhì)標(biāo)識(shí)位。如果數(shù)據(jù)性質(zhì)標(biāo)識(shí)位表明該數(shù)據(jù)包是隨路播信令，那么其凈載數(shù)據(jù)中還包含有最終接收該數(shù)據(jù)包的目的端設(shè)備地址，要求收到該數(shù)據(jù)包的路由交換轉(zhuǎn)接設(shè)備不僅執(zhí)行凈載數(shù)據(jù)中的其它信令內(nèi)容，還要根據(jù)凈載數(shù)據(jù)中的目的端設(shè)備地址和預(yù)定的路由表內(nèi)容選擇輸出路由，將選定的輸出路由對(duì)端的下一個(gè)路由交換轉(zhuǎn)接設(shè)備或目的端設(shè)備的地址填入數(shù)據(jù)包頭的目的地址部分，然后將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到選定的輸出路由上。該數(shù)據(jù)包傳送途中所經(jīng)過(guò)的各路由交換轉(zhuǎn)接設(shè)備，可以對(duì)其凈載數(shù)據(jù)作增加或修改再把數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到下一個(gè)路由交換轉(zhuǎn)接設(shè)備或目的端設(shè)備，但對(duì)凈載數(shù)據(jù)作出的增加或修改不能影響數(shù)據(jù)包的路由選擇。
隨路播信令傳送方式是一種特殊的一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的組播方式，隨路播信令數(shù)據(jù)包的接收端除了數(shù)據(jù)包中目的端設(shè)備地址指明的接收端外，還包括數(shù)據(jù)包傳送途中所經(jīng)過(guò)的各路由交換轉(zhuǎn)接設(shè)備，如交換機(jī)，路由器等。用隨路播方式傳送的信令稱為隨路播信令。數(shù)據(jù)包中用于指明本數(shù)據(jù)包是否是隨路播信令的標(biāo)識(shí)位稱為隨路播信令標(biāo)識(shí)。
A型和B型隨路播信令的主要區(qū)別在于目的端設(shè)備地址和隨路播信令標(biāo)識(shí)在數(shù)據(jù)包中的位置不同，A型隨路播信令把目的端設(shè)備地址和隨路播信令標(biāo)識(shí)放在包頭，在傳送過(guò)程中這些內(nèi)容不變；而B型隨路播信令是把目的端設(shè)備地址和隨路播信令標(biāo)識(shí)放在凈載數(shù)據(jù)中，包頭中的目的端地址指向?qū)⒁盏皆摂?shù)據(jù)包的路由交換轉(zhuǎn)接設(shè)備或目的端設(shè)備的地址，結(jié)果數(shù)據(jù)包每經(jīng)過(guò)一個(gè)路由交換轉(zhuǎn)接設(shè)備，包頭中的目的端地址都會(huì)被改變。
隨路播信令有比較獨(dú)到的應(yīng)用，例如一條隨路播信令命令該信令傳送途中所經(jīng)過(guò)的各路由交換轉(zhuǎn)接設(shè)備，向源端報(bào)告交換轉(zhuǎn)設(shè)備的名稱、地點(diǎn)、數(shù)據(jù)包到達(dá)時(shí)間等信息，源端就很容易地知道信令在網(wǎng)絡(luò)中的傳播路徑，這對(duì)于網(wǎng)絡(luò)維護(hù)、故障診斷非常有用。
某用戶端在進(jìn)行恒速率數(shù)據(jù)(如電話、電視、廣播等)傳送前，發(fā)送一條隨路播信令，通知沿途各路由交換轉(zhuǎn)接設(shè)備對(duì)數(shù)據(jù)速率等進(jìn)行登記，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)恒速率數(shù)據(jù)傳送的流量統(tǒng)計(jì)和控制。
但隨路播信令最有用的地方是選擇性廣播(包括組播)。因?yàn)橄竽壳暗挠芯€電視電纜把所有可選擇的廣播都送到用戶端，在用戶端進(jìn)行選擇的方案造成的傳輸浪費(fèi)過(guò)大，最好是用戶選擇什么節(jié)目就送什么節(jié)目到用戶端，而且廣播信號(hào)在網(wǎng)絡(luò)上傳播時(shí)，只把信號(hào)送到必要的地方，盡量減少信號(hào)在不必要的地方擴(kuò)散。
發(fā)送某一廣播節(jié)目(指要從一個(gè)源端送到一群用戶端的同樣數(shù)據(jù))的用戶端設(shè)備稱為該廣播的源端，選擇接收某一廣播節(jié)目的目的端設(shè)備稱為該廣播的受端。廣播源端發(fā)出的節(jié)目數(shù)據(jù)包中包含的不再是目的地址，而是廣播標(biāo)識(shí)字，縮寫為BID。所有廣播源端播發(fā)的每一套節(jié)目，都有唯一的BID用于彼此區(qū)別。一個(gè)廣播節(jié)目在要轉(zhuǎn)發(fā)它的路由交換設(shè)備中只有一個(gè)輸入路由方向，至少一個(gè)輸出路由方向。信元交換設(shè)備對(duì)每一個(gè)經(jīng)過(guò)它的廣播節(jié)目都建立一個(gè)廣播路由表，其中包含該節(jié)目的BID、輸入路由、輸出路由總數(shù)和各輸出路由。
用戶端A向某廣播源端BRD點(diǎn)播某廣播節(jié)目的過(guò)程如下①A向BRD發(fā)命令索要節(jié)目列表；
②BRD向A發(fā)送節(jié)目列表，節(jié)目列表中包含每套節(jié)目的名稱和BID；③A在節(jié)目列表選出要接收的節(jié)目，向BRD發(fā)該節(jié)目的BID，假定為ABID；④BRD檢查后認(rèn)為A有權(quán)限收看節(jié)目ABID，就向A發(fā)一條隨路播信令，通知沿途各信元交換設(shè)備建立廣播路由；⑤假定其中一個(gè)路由交換設(shè)備CX收到了該隨路播信令，在轉(zhuǎn)發(fā)的同時(shí)解釋執(zhí)行其含義。該隨路播信令的含義是“如果本數(shù)據(jù)包是從本設(shè)備的第M號(hào)輸入路由輸入的，就把M記錄為節(jié)目ABID的輸入路由，以前記錄的節(jié)目ABID的輸入路由失效；如果本數(shù)據(jù)包是應(yīng)當(dāng)從本設(shè)備的第N號(hào)輸出路由輸出，就把第N號(hào)輸出路由作為節(jié)目ABID的輸出路由之一。”；⑥假定數(shù)據(jù)包是從CX的第M號(hào)輸入路由輸入的，應(yīng)當(dāng)從CX的第N號(hào)輸出路由輸出。CX首先檢查看是否已建立ABID的廣播路由表，然后采取下列相應(yīng)措施a.若還沒(méi)有ABID的廣播路由表，則為ABID建立廣播路由表，寫入輸入路由M、輸出路由N，輸出路由總數(shù)置為1，并設(shè)置輸入路由M允許廣播信號(hào)ABID輸入，允許輸出路由N輸出ABID；b.若已經(jīng)有ABID的廣播路由表，并且已記錄的輸入路由和M相同，已記錄的輸出路由中包括N，表示所需的廣播路由已建立，不需要再有操作；c.若已經(jīng)有ABID的廣播路由表，并且已記錄的輸入路由和M相同，但已記錄的輸出路由中不包括N，就把N加入ABID的輸出路由中，輸出路由總數(shù)加1，并設(shè)置允許輸出路由N輸出ABID；d.若已經(jīng)有ABID的廣播路由表，但已記錄的輸入路由K和M不同，就把輸入路由更改為M，設(shè)置輸入路由M允許廣播信號(hào)ABID輸入，輸入路由K不再允許廣播信號(hào)ABID輸入，并發(fā)廣播撤消信令到輸入路由K對(duì)端的路由交換設(shè)備，通知它撤消在K上的ABID發(fā)送，再進(jìn)行上述b或c的操作。
隨路播信令所途經(jīng)的所有路由交換設(shè)備作上述處理后，廣播信號(hào)ABID就可以從BRD發(fā)送到A。下面是廣播路由的撤銷過(guò)程①CX中ABID的輸出路由N的對(duì)端接收設(shè)備發(fā)來(lái)廣播撤消信令，表示ABID不再需要；②CX檢查ABID的輸出路由，若發(fā)現(xiàn)其中有N，把N從ABID的輸出路由中刪除，輸出路由總數(shù)減1，并設(shè)置輸出路由N不再允許廣播信號(hào)ABID輸出；③如果輸出路由總數(shù)為0，表明ABID不再有輸出路由需要，就設(shè)置輸入路由M不再允許廣播信號(hào)ABID輸入，并發(fā)廣播撤消信令到輸入路由M對(duì)端的路由交換設(shè)備，通知它撤消在M上的ABID發(fā)送，然后撤消ABID的廣播路由表。
可以看出，采用隨路播信令能簡(jiǎn)潔地在面向無(wú)連接的網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)選擇性廣播路由建立。
在CATM網(wǎng)絡(luò)中隨路播信令傳送方式定義如下①A型隨路播信令傳送方式在CATM網(wǎng)絡(luò)中，源端設(shè)備將要發(fā)送的數(shù)據(jù)根據(jù)其數(shù)據(jù)量大小拆分封裝成至少一個(gè)連發(fā)信元組。每個(gè)連發(fā)信元組的首發(fā)信元的信頭中有接收該連發(fā)信元組的目的端設(shè)備地址和數(shù)據(jù)性質(zhì)標(biāo)識(shí)位，網(wǎng)絡(luò)中收到該連發(fā)信元組的信元交換設(shè)備根據(jù)首發(fā)信元的信頭中目的端地址和預(yù)定的路由表內(nèi)容決定連發(fā)信元組的路由去向，最后送達(dá)目的端設(shè)備。如果數(shù)據(jù)性質(zhì)標(biāo)識(shí)位表明該連發(fā)信元組是隨路播信令，那么該連發(fā)信元組從源端到目的端設(shè)備所經(jīng)過(guò)的各個(gè)信元交換設(shè)備不僅轉(zhuǎn)發(fā)該連發(fā)信元組，也要執(zhí)行該連發(fā)信元組凈載數(shù)據(jù)中的信令內(nèi)容。該連發(fā)信元組傳送途中所經(jīng)過(guò)的各信元交換設(shè)備，可以對(duì)連發(fā)信元組的內(nèi)容作增加或修改再轉(zhuǎn)發(fā)到下一個(gè)信元交換設(shè)備或目的端設(shè)備，但對(duì)連發(fā)信元組的內(nèi)容作出的增加或修改不能影響連發(fā)信元組的路由選擇。
②B型隨路播信令傳送方式在CATM網(wǎng)絡(luò)中，源端設(shè)備將要發(fā)送的數(shù)據(jù)根據(jù)其數(shù)據(jù)量大小拆分封裝成至少一個(gè)連發(fā)信元組。每個(gè)連發(fā)信元組的首發(fā)信元的信頭中的目的地址指向?qū)⒁盏皆撨B發(fā)信元組的信元交換設(shè)備或目的端設(shè)備。并且有協(xié)議約定或在首發(fā)信元的信頭中有標(biāo)識(shí)位，指示收到該連發(fā)信元組的信元交換設(shè)備或目的端設(shè)備把連發(fā)信元組中的凈載數(shù)據(jù)作為信令進(jìn)行處理。凈載數(shù)據(jù)中包含有數(shù)據(jù)性質(zhì)標(biāo)識(shí)位。如果數(shù)據(jù)性質(zhì)標(biāo)識(shí)位表明該連發(fā)信元組是隨路播信令，那么其凈載數(shù)據(jù)中還包含有最終接收該連發(fā)信元組的目的端設(shè)備地址，要求收到該連發(fā)信元組的信元交換設(shè)備不僅執(zhí)行凈載數(shù)據(jù)中的其它信令內(nèi)容，還要根據(jù)凈載數(shù)據(jù)中的目的端設(shè)備地址和預(yù)定的路由表內(nèi)容選擇輸出路由，將選定的輸出路由對(duì)端的下一個(gè)路由交換轉(zhuǎn)接設(shè)備或目的端設(shè)備的地址填入首發(fā)信元的信頭的目的地址部分，然后將連發(fā)信元組轉(zhuǎn)發(fā)到選定的輸出路由上。該連發(fā)信元組傳送途中所經(jīng)過(guò)的各信元交換設(shè)備，可以對(duì)其凈載數(shù)據(jù)作增加或修改再把連發(fā)信元組轉(zhuǎn)發(fā)到下一個(gè)路由交換轉(zhuǎn)接設(shè)備或目的端設(shè)備，但對(duì)凈載數(shù)據(jù)作出的增加或修改不能影響連發(fā)信元組的路由選擇。
為了在CATM網(wǎng)絡(luò)中傳輸實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，本發(fā)明提出信元內(nèi)置時(shí)間戳和信元內(nèi)置時(shí)間標(biāo)志位的方法。
先說(shuō)明信元內(nèi)置時(shí)間戳的方法。由于信元的統(tǒng)計(jì)復(fù)接，信元從源端到目的端的傳輸延遲會(huì)發(fā)生抖動(dòng)，這樣周期性輸入網(wǎng)絡(luò)的信元流，在輸出時(shí)會(huì)變成不等周期的。為了去除抖動(dòng)和控制延時(shí)，可以采取在信元結(jié)構(gòu)中加入時(shí)間戳的方式。
信元內(nèi)置時(shí)間戳方法所采用的信元結(jié)構(gòu)中在首發(fā)信元信頭中固定位置上插入時(shí)間戳，所述時(shí)間戳表明連發(fā)信元組在源端的發(fā)出時(shí)間或/和要求連發(fā)信元組在目的端的輸出時(shí)間。
假定源端和目的端各有一個(gè)時(shí)間計(jì)數(shù)器，對(duì)某一穩(wěn)定的時(shí)鐘進(jìn)行計(jì)數(shù)(例如鐘表，每秒計(jì)數(shù)一次)，用于測(cè)量信元發(fā)出和到達(dá)的時(shí)間，這兩個(gè)時(shí)間計(jì)數(shù)器就稱為時(shí)間戳產(chǎn)生器。假設(shè)某一信元CA從源端發(fā)出時(shí)，源端時(shí)間戳產(chǎn)生器輸出值為T1，則T1就是CA的發(fā)出時(shí)間。若要求CA要在T1+T0時(shí)刻在目的端輸出，那么T0就是要求的傳輸延遲時(shí)間。假設(shè)實(shí)際傳輸時(shí)CA到達(dá)目的端時(shí)，目的端時(shí)間戳產(chǎn)生器輸出值為T2，則T2就是CA的實(shí)際到達(dá)時(shí)間。由于傳輸延遲抖動(dòng)，信元CA的傳輸延遲T2-T1是在一定范圍內(nèi)不確定的數(shù)值?？扇绻鸆A中包含有(T1和T0)或者(T1+T0)的數(shù)值，使目的端知道CA應(yīng)在T1+T0時(shí)刻輸出，并且T2在T1+T0之前，目的端就可以把收到的CA緩存到T1+T0輸出。經(jīng)緩存處理后傳輸延遲成了T0，由于傳輸造成T2-T1的抖動(dòng)就被消除。
信元時(shí)間戳就是信元中記錄的信元在源端發(fā)出的時(shí)間(T1和T0)或要求信元在目的端輸出的時(shí)間(T1+T0)。時(shí)間戳中，信元發(fā)出時(shí)間T1稱為發(fā)出時(shí)間戳，要求的信元傳輸延遲T0稱為預(yù)定時(shí)延戳，要求的信元輸出時(shí)間(T1+T0)稱為預(yù)達(dá)時(shí)間戳。顯然單獨(dú)的預(yù)定時(shí)延戳T0是沒(méi)有意義的，若不關(guān)心絕對(duì)傳輸延遲、只要求保持相對(duì)延遲不變(兩個(gè)信元在目的端輸出的時(shí)間間隔和它們?cè)谠炊税l(fā)出的時(shí)間間隔相同)，或者T0取默認(rèn)的數(shù)值，單獨(dú)的發(fā)出時(shí)間戳T1就可以使用。
源端發(fā)出信元流的信元周期應(yīng)當(dāng)是時(shí)間戳發(fā)生器的計(jì)數(shù)時(shí)鐘周期(即計(jì)時(shí)分辨率，普通指針式鐘表的計(jì)時(shí)分辨率為1秒)的整數(shù)倍，否則會(huì)造成計(jì)時(shí)舍入誤差。時(shí)間戳發(fā)生器的計(jì)時(shí)跨度是它能表示的時(shí)間的最大值，或者說(shuō)是它的計(jì)時(shí)循環(huán)周期(普通指針式鐘表的計(jì)時(shí)跨度為12小時(shí))。
舉例說(shuō)明一個(gè)時(shí)間戳發(fā)生器，它是一個(gè)18位二進(jìn)制累加計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)時(shí)鐘頻率為256KHZ，計(jì)時(shí)跨度為1秒，它的輸出每個(gè)計(jì)數(shù)時(shí)鐘脈沖加1，從0計(jì)到255999，再回到0。
下面說(shuō)明信元內(nèi)置時(shí)間標(biāo)志位的方法。上述的源端和目的端(以下統(tǒng)稱用戶端)時(shí)間戳發(fā)生器，需要互相同步同相(同時(shí)輸出的相同的數(shù)值)才能控制信元延時(shí)，否則就象兩只讀數(shù)不一致的鐘表一樣，它們之間的時(shí)間比較是沒(méi)有意義的?？梢赃x擇采用公共的時(shí)間基準(zhǔn)(如GPS信號(hào))對(duì)用戶端時(shí)間戳發(fā)生器進(jìn)行校準(zhǔn)，但這需要外接設(shè)備。為了減化設(shè)備，本發(fā)明提出在各信元交換設(shè)備發(fā)向用戶端的信元中插入時(shí)間標(biāo)志位，該時(shí)間標(biāo)志位周期性地變化。用戶端提取該時(shí)間標(biāo)志位作為定時(shí)基準(zhǔn)，對(duì)時(shí)間戳發(fā)生器校準(zhǔn)(例如在時(shí)間標(biāo)志位上升沿到來(lái)時(shí)將時(shí)間戳發(fā)生器清0)。這種用于信元流接收端提取作定時(shí)基準(zhǔn)，而在信元信頭固定位置插入的周期性變化的時(shí)間標(biāo)志位稱為信元內(nèi)置時(shí)間標(biāo)志位，時(shí)間標(biāo)志位發(fā)生的表示特定時(shí)刻的變化稱為時(shí)間標(biāo)志(例如時(shí)間標(biāo)志位上升沿表示秒的開始)。用戶端提取該時(shí)間標(biāo)志也可作為定時(shí)基準(zhǔn)輸出到其它用戶設(shè)備，使它們和用戶端收到的信元流同步工作。
信元內(nèi)置時(shí)間標(biāo)志位方法所采用的信元結(jié)構(gòu)中在信元信頭中固定位置上插入時(shí)間標(biāo)志位，所述時(shí)間標(biāo)志位在信元交換設(shè)備發(fā)出的信元流中周期性地變化，供接收信元流的設(shè)備作定時(shí)基準(zhǔn)。
由于時(shí)間標(biāo)志在一個(gè)信元中出現(xiàn)一次，時(shí)間標(biāo)志的周期應(yīng)當(dāng)是所有信元周期(一個(gè)信元的持續(xù)時(shí)間)的公倍數(shù)，否則接收端提取的定時(shí)基準(zhǔn)會(huì)變成不等周期的。另外，時(shí)間標(biāo)志的周期應(yīng)至少是網(wǎng)絡(luò)最大傳輸延遲，否則會(huì)發(fā)生計(jì)時(shí)模糊，這和一個(gè)只有時(shí)分秒針的表不能測(cè)量超過(guò)12小時(shí)的時(shí)間間隔道理一樣。
本發(fā)明提出以下方法配合信元內(nèi)置時(shí)間標(biāo)志位方法在網(wǎng)絡(luò)中實(shí)施①信元交換設(shè)備中的時(shí)間標(biāo)志發(fā)生器信元交換設(shè)備為了在發(fā)出的信元流中插入信元內(nèi)置時(shí)間標(biāo)志位，需要有一個(gè)時(shí)間標(biāo)志發(fā)生器，其輸出信號(hào)的表示特定時(shí)刻的變化也稱為時(shí)間標(biāo)志，例如每秒鐘開始時(shí)輸出一個(gè)寬度為1毫秒的脈沖。信元流中插入的時(shí)間標(biāo)志位是對(duì)時(shí)間標(biāo)志發(fā)生器輸出的采樣(每個(gè)信元一次)。
②用戶端設(shè)備中的時(shí)間戳發(fā)生器超前預(yù)置即使各信元交換設(shè)備發(fā)出的信元流中的時(shí)間標(biāo)志位同時(shí)變化，各用戶端由于傳輸延遲不同，所提取的定時(shí)基準(zhǔn)在時(shí)間上也會(huì)有差異，結(jié)果各用戶端的時(shí)間戳產(chǎn)生器同時(shí)輸出的數(shù)值也會(huì)有差異。這種數(shù)值差異會(huì)造成固定的測(cè)時(shí)偏差，對(duì)于那些只關(guān)心相對(duì)延遲的數(shù)據(jù)傳輸不會(huì)有影響。對(duì)于那些關(guān)心絕對(duì)延遲的數(shù)據(jù)傳輸，需要用戶端在時(shí)間戳發(fā)生器校準(zhǔn)時(shí)超前預(yù)置一定的時(shí)間，以補(bǔ)償傳播延遲。
③全網(wǎng)信元交換設(shè)備中的時(shí)間標(biāo)志產(chǎn)生器分級(jí)同步在網(wǎng)絡(luò)中包含多于一臺(tái)信元交換設(shè)備時(shí)，為了使各信元交換設(shè)備中的時(shí)間標(biāo)志產(chǎn)生器全網(wǎng)同步，和時(shí)間戳發(fā)生器一樣，需要對(duì)這些時(shí)間標(biāo)志產(chǎn)生器進(jìn)行校準(zhǔn)。當(dāng)然可以采用公共的時(shí)間基準(zhǔn)(如GPS信號(hào))來(lái)校準(zhǔn)，但也可以采用信元內(nèi)置時(shí)間標(biāo)志位的思想，把全網(wǎng)的信元交換設(shè)備分為兩個(gè)或兩個(gè)以上的個(gè)級(jí)別，每一個(gè)信元交換設(shè)備中都有時(shí)間標(biāo)志產(chǎn)生器，在發(fā)出的信元流中的信元信頭中插入信元內(nèi)置時(shí)間標(biāo)志位。低一級(jí)的信元交換設(shè)備從高一級(jí)的信元交換設(shè)備發(fā)來(lái)的信元流中提取時(shí)間標(biāo)志位作為定時(shí)基準(zhǔn)，對(duì)自身的時(shí)間標(biāo)志產(chǎn)生器進(jìn)行校準(zhǔn)。如果補(bǔ)償傳播延遲，就需要信元交換設(shè)備在時(shí)間標(biāo)志產(chǎn)生器校準(zhǔn)時(shí)超前預(yù)置一定的時(shí)間。最高一級(jí)信元交換設(shè)備的時(shí)間標(biāo)志產(chǎn)生器應(yīng)當(dāng)由同一個(gè)高穩(wěn)定的定時(shí)源(如國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間)校準(zhǔn)。
④信元交換設(shè)備輸出信元和時(shí)間標(biāo)志同步為了減少采樣誤差，信元交換設(shè)備輸出信元流的位定時(shí)和信元周期定時(shí)，要求和自身的時(shí)間標(biāo)志產(chǎn)生器輸出時(shí)間標(biāo)志保持固定的延遲。例如，在時(shí)間標(biāo)志產(chǎn)生器輸出上升沿出現(xiàn)時(shí)，各信元流輸出口開始輸出一個(gè)信元的第一位，并且時(shí)間標(biāo)志位是信元的第一位。
⑤用戶端設(shè)備輸出信元和時(shí)間標(biāo)志同步用戶端輸出信元流的位定時(shí)和信元周期定時(shí)，要求和從接收的信元流中提取的時(shí)間標(biāo)志保持固定的延遲。
⑥復(fù)合時(shí)間標(biāo)志可以在信元中同時(shí)內(nèi)置數(shù)種不同周期的時(shí)間標(biāo)志(普通指針式鐘表就有三種時(shí)間標(biāo)志時(shí)，分，秒)，甚至在時(shí)間標(biāo)志位上插入編碼數(shù)據(jù)，例如世界標(biāo)準(zhǔn)時(shí)(UTC)數(shù)值等，供各種不同的應(yīng)用。但插入的編碼數(shù)據(jù)不能影響接收端時(shí)間標(biāo)志的提取。
同現(xiàn)有技術(shù)相比，采用本發(fā)明構(gòu)建無(wú)連接異步傳輸模式通信網(wǎng)絡(luò)的方法建立的CATM網(wǎng)絡(luò)利用連發(fā)信元技術(shù)降低信頭在信元結(jié)構(gòu)中的所占的比重，將無(wú)連接網(wǎng)絡(luò)的簡(jiǎn)單性和ATM信元的硬件寬帶交換特性相結(jié)合，簡(jiǎn)化協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，降低網(wǎng)絡(luò)設(shè)備成本，增添選擇性廣播和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳送功能，擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用領(lǐng)域。


圖1為本發(fā)明構(gòu)建無(wú)連接異步傳輸模式通信網(wǎng)絡(luò)的方法實(shí)施例用戶端設(shè)備組成示意圖。
圖2為本發(fā)明實(shí)施例信元交換設(shè)備組成示意圖。
具體實(shí)施例方式
以下對(duì)本發(fā)明予以詳盡說(shuō)明。
如圖1和2所示，本發(fā)明構(gòu)建無(wú)連接異步傳輸模式通信網(wǎng)絡(luò)的方法①所述異步傳輸模式通信網(wǎng)絡(luò)以固定長(zhǎng)度的信元為傳輸和交換單元，采用連發(fā)信元方法；
②采用端到端無(wú)連接傳送方法在各連發(fā)信元組的首發(fā)信元的信頭中包含有數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中的目的端地址；信元交換設(shè)備僅根據(jù)首發(fā)信元信頭內(nèi)容和預(yù)定路由表內(nèi)容就能決定連發(fā)信元組中所有信元的路由去向，不需要預(yù)先建立連接或虛通路。
為了減化路由表的復(fù)雜性，CATM網(wǎng)絡(luò)中的用戶端地址，象電話號(hào)碼一樣，采用(國(guó)家+城市+地區(qū)+公司、社區(qū)、機(jī)關(guān)、組織等+用戶)的層次化結(jié)構(gòu)編址，相應(yīng)地信元交換設(shè)備也劃分為不同的層次，處于不同層次的信元交換設(shè)備，只要根據(jù)信元目的地址中的對(duì)應(yīng)層次的位段就能確定信元輸出的路由方向。例如，6個(gè)字節(jié)的目的地址作如下分配

處于中心城市一級(jí)的某信元交換設(shè)備把收到的發(fā)來(lái)本中心城市的信元分發(fā)到衛(wèi)星城市/縣一級(jí)信元交換設(shè)備，它只需要知道信元頭中衛(wèi)星城市/縣位段的目的地址內(nèi)容就可以決定信元的路由去向，不會(huì)去關(guān)心小區(qū)或用戶端地址的情況。這可以極大地減化信元交換的復(fù)雜性。當(dāng)然，信元頭中的國(guó)家或地區(qū)代碼、中心城市位段的目的地址內(nèi)容應(yīng)是指向本中心城市的，否則該信元應(yīng)轉(zhuǎn)發(fā)到其它國(guó)家或中心城市。
以下給出一個(gè)案例，設(shè)計(jì)CATM中的信元結(jié)構(gòu)。信元長(zhǎng)度為64(512位)個(gè)字節(jié)，首發(fā)信元結(jié)構(gòu)如下


各字段意義如下1.TM時(shí)間標(biāo)志。各信元交換設(shè)備中時(shí)間標(biāo)志發(fā)生器，每秒鐘輸出一個(gè)寬度為1毫秒的脈沖，其上升沿對(duì)應(yīng)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)秒起時(shí)間，并且此時(shí)各信元交換設(shè)備發(fā)出的信元流輸出一個(gè)信元的第一位。在每分鐘起點(diǎn)輸出脈沖寬度變?yōu)?毫秒。信元交換設(shè)備發(fā)出的信元中的TM位是對(duì)時(shí)間標(biāo)志發(fā)生器輸出的采樣。為了TM的周期是信元周期的整數(shù)倍，選取CATM網(wǎng)絡(luò)中所有信元流的速率是512K的整數(shù)倍。
2.SYN對(duì)端同步指示，0/1-----收不到對(duì)端信元流或無(wú)法同步或無(wú)法定界3.CEN對(duì)端發(fā)送使能，0/1-----只允許對(duì)端發(fā)空信元/允許對(duì)端發(fā)非空信元4.CRQ本端發(fā)送請(qǐng)求，0/1-----本端無(wú)/有非空信元需要發(fā)送。
5.CM1連發(fā)信元組本元指示，0/1-----本信元為首發(fā)信元/后續(xù)信元CM2連發(fā)信元組后向指示，0/1-----后一個(gè)信元是后續(xù)信元/不是后續(xù)信元同時(shí)采用連發(fā)信元組的本元指示和后向指示，可以得出CM1和CM2的組合意義00本信元為首發(fā)信元，后一個(gè)信元是后續(xù)信元；01本信元為首發(fā)信元，后一個(gè)信元不是后續(xù)信元，即本連發(fā)信元組只有一個(gè)首發(fā)信元；10本信元為后續(xù)信元，后一個(gè)信元也是后續(xù)信元；11本信元為后續(xù)信元，后一個(gè)信元不是后續(xù)信元，即本信元為連發(fā)信元組的最后一個(gè)信元。
對(duì)于首發(fā)信元CM1＝0。
6.EC第一個(gè)字節(jié)中奇驗(yàn)和位，使第一個(gè)字節(jié)中的1為奇數(shù)，用于檢錯(cuò)和信元定界。
7.MD1，MD2信元類型00空信元，在信元交換設(shè)備發(fā)向某用戶端的空信元中，目的地址為用戶端的物理地址01用戶數(shù)據(jù)信元
10非隨路信令11隨路信令8.BI廣播指示，0/1------非廣播信元/廣播信元廣播信元時(shí)，目的地址內(nèi)容為廣播標(biāo)識(shí)字。
9.SI服務(wù)要求00實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，不允許丟包或亂序，固定路由傳輸，包括實(shí)時(shí)廣播；01實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，允許少量丟包或錯(cuò)包或亂序，固定路由傳輸，包括電話業(yè)務(wù)；10非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，不允許丟包，可以亂序，傳輸過(guò)程中允許根據(jù)擁塞情況變更路由11非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，允許丟包和亂序，傳輸過(guò)程中允許根據(jù)擁塞情況變更路由固定路由傳輸是指從一個(gè)源端發(fā)向一個(gè)目的端的多個(gè)連發(fā)信元組，都按同一路徑傳送，不允許信元交換設(shè)備由于擁塞等原因把這些連發(fā)信元組轉(zhuǎn)發(fā)到不同的路由上。
亂序是指從一個(gè)源端發(fā)向一個(gè)目的端的多個(gè)連發(fā)信元組，到達(dá)目的端的順序和發(fā)出順序不一致。
10.TS0/1------無(wú)/有時(shí)間戳11.目的地址/廣播標(biāo)識(shí)字/用戶端物理地址6個(gè)字節(jié)，在端到端的傳輸中時(shí)為目的地址；在廣播時(shí)為廣播標(biāo)識(shí)字；在發(fā)向用戶端的空信元中為用戶端物理地址。
12.源地址6個(gè)字節(jié)，在TS＝0時(shí)為源地址，在TS＝1時(shí)，第12、13、14中為時(shí)間戳，第9、10、11字節(jié)仍為目的地址的高三個(gè)字節(jié)。
源端和目的端時(shí)間戳發(fā)生器計(jì)數(shù)時(shí)鐘頻率為256KHZ，三個(gè)字節(jié)的時(shí)間戳格式如下

256K計(jì)數(shù)為在1秒時(shí)間內(nèi)對(duì)256K時(shí)鐘計(jì)數(shù)的值(0--256K-1)，秒計(jì)數(shù)為在1分鐘時(shí)間內(nèi)對(duì)秒計(jì)數(shù)的值(0-59)。源端和目的端從信元交換設(shè)備發(fā)來(lái)的信元流中提取出時(shí)間標(biāo)志TM，在TM的上升沿將256K計(jì)數(shù)值清0，在TM上寬度為2毫秒的脈沖到來(lái)時(shí)將秒計(jì)數(shù)值清0。
13.CXT信元交換設(shè)備穿越計(jì)數(shù)，用戶端發(fā)出時(shí)，該數(shù)值為0，每經(jīng)過(guò)一次信元交換設(shè)備該數(shù)值加1，若達(dá)到15時(shí)仍沒(méi)有抵達(dá)目的端，該信元組刪除。
14.HEC信頭差錯(cuò)控制，為前14個(gè)字節(jié)的CRC校驗(yàn)和后續(xù)信元結(jié)構(gòu)上除了保留首發(fā)信元的第一個(gè)字節(jié)外，其余全為凈載數(shù)據(jù)。
后續(xù)信元的結(jié)構(gòu)如下

第一個(gè)字節(jié)中各位的意義在上述結(jié)構(gòu)中已有解釋，對(duì)于后續(xù)信元，CM1＝1。
以上所述之最佳實(shí)施例意在具體說(shuō)明本發(fā)明的思路在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)中引入連發(fā)信元組的概念，隨路播概念，時(shí)間戳以及時(shí)間標(biāo)志等新技術(shù)手段，以構(gòu)建一無(wú)連接的ATM網(wǎng)絡(luò)。本發(fā)明之實(shí)施，并不限于以上最佳實(shí)施例所公開的方式，凡基于本發(fā)明之設(shè)計(jì)思路，進(jìn)行簡(jiǎn)單推演與替換，得到的具體的無(wú)連接ATM通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方法，都屬于本發(fā)明的實(shí)施。
權(quán)利要求
1.一種構(gòu)建無(wú)連接異步傳輸模式通信網(wǎng)絡(luò)的方法，所述通信網(wǎng)絡(luò)以固定長(zhǎng)度的信元為傳輸和交換單元，其特征在于①采用連發(fā)信元方法a、源端設(shè)備將要發(fā)送的數(shù)據(jù)根據(jù)其數(shù)據(jù)量大小拆分封裝成至少一個(gè)連發(fā)信元組，插入信元流中發(fā)向信元交換設(shè)備；每個(gè)連發(fā)信元組包括至少一個(gè)時(shí)間上連續(xù)的信元，其中第一個(gè)信元稱為首發(fā)信元，其余稱為后續(xù)信元；在一個(gè)連發(fā)信元組中，首發(fā)信元包括完整的信元頭，而后續(xù)信元共享其首發(fā)信元的全部或大部分信元頭信息，其本身沒(méi)有或只有簡(jiǎn)短的信元頭；b、信元交換設(shè)備接收連發(fā)信元組，根據(jù)連發(fā)信元組中首發(fā)信元的信元頭信息，將該連發(fā)信元組中所有信元交換到首發(fā)信元應(yīng)去的輸出路由上；c、目的端設(shè)備把接收到的連發(fā)信元組還原重組出源端設(shè)備發(fā)送的數(shù)據(jù)；d、網(wǎng)絡(luò)中各設(shè)備采用統(tǒng)一的連發(fā)信元組標(biāo)識(shí)方法，對(duì)該所述標(biāo)識(shí)方法有適用性要求，即源端設(shè)備和信元交換設(shè)備，能夠發(fā)送符合此連發(fā)信元組標(biāo)識(shí)方法要求的信元流；信元交換設(shè)備和目的端設(shè)備能夠根據(jù)此連發(fā)信元組標(biāo)識(shí)方法，從輸入的信元流中識(shí)別出不同的連發(fā)信元組、確定每個(gè)連發(fā)信元組中包含的信元；e、在信元的發(fā)送、交換轉(zhuǎn)接、傳輸和接收過(guò)程中，對(duì)所述信元有連發(fā)信元組完整性要求，即同一個(gè)連發(fā)信元組中的信元保持連續(xù)狀態(tài)和順序不變，不允許其中插入其它信元或順序倒錯(cuò)或信元丟失；②采用端到端無(wú)連接傳送方法在備連發(fā)信元組的首發(fā)信元的信頭中包含有數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中的目的端地址；信元交換設(shè)備僅根據(jù)首發(fā)信元信頭內(nèi)容和預(yù)定的路由表內(nèi)容就能決定連發(fā)信元組中所有信元的路由去向，不需要預(yù)先建立連接或虛通路。
2.如權(quán)利要求1所述的構(gòu)建無(wú)連接異步傳輸模式通信網(wǎng)絡(luò)的方法，其特征在于還采用A型隨路播信令傳送方法每個(gè)連發(fā)信元組的首發(fā)信元的信頭中的目的端地址指向接收該連發(fā)信元組的目的端設(shè)備地址；所述首發(fā)信元的信頭中還包括數(shù)據(jù)性質(zhì)標(biāo)識(shí)位，如果它表明該連發(fā)信元組是隨路播信令，那么該連發(fā)信元組從源端到目的端設(shè)備所經(jīng)過(guò)的各個(gè)信元交換轉(zhuǎn)接設(shè)備要執(zhí)行該連發(fā)信元組凈載數(shù)據(jù)中的信令內(nèi)容。
3.如權(quán)利要求1所述的構(gòu)建無(wú)連接異步傳輸模式通信網(wǎng)絡(luò)的方法，其特征在于還采用B型隨路播信令傳送方法每個(gè)連發(fā)信元組的首發(fā)信元的信頭中的目的端地址指向?qū)⒁盏皆撨B發(fā)信元組的信元交換轉(zhuǎn)接設(shè)備或目的端設(shè)備，并根據(jù)協(xié)議約定或在首發(fā)信元的信頭中有標(biāo)識(shí)位來(lái)指示收到該連發(fā)信元組的信元交換轉(zhuǎn)接設(shè)備或目的端設(shè)備把連發(fā)信元組中的凈載數(shù)據(jù)作為信令進(jìn)行處理；凈載數(shù)據(jù)中包含有數(shù)據(jù)性質(zhì)標(biāo)識(shí)位，如果它表明該連發(fā)信元組是隨路播信令，那么凈載數(shù)據(jù)中還包含有最終接收該連發(fā)信元組的目的端設(shè)備地址，要求收到該連發(fā)信元組的信元交換轉(zhuǎn)接設(shè)備根據(jù)凈載數(shù)據(jù)中的目的端設(shè)備地址和預(yù)定的路由表內(nèi)容選擇輸出路由，將選定的輸出路由對(duì)端的下一個(gè)路由交換轉(zhuǎn)接設(shè)備或目的端設(shè)備的地址填入首發(fā)信元的信頭的目的端地址部分，然后將連發(fā)信元組轉(zhuǎn)發(fā)到選定的輸出路由上。
4.如權(quán)利要求1至3任一所述的構(gòu)建無(wú)連接異步傳輸模式通信網(wǎng)絡(luò)的方法，其特征在于還采用信元內(nèi)置時(shí)間戳方法在首發(fā)信元信頭中固定位置上插入時(shí)間戳，用以表明連發(fā)信元組在源端的發(fā)出時(shí)間或/和要求連發(fā)信元組在目的端的輸出時(shí)間。
5.如權(quán)利要求1至3任一所述的構(gòu)建無(wú)連接異步傳輸模式通信網(wǎng)絡(luò)的方法，其特征在于還采用信元內(nèi)置時(shí)間標(biāo)志位方法在信元信頭中固定位置上插入時(shí)間標(biāo)志位，它在信元交換設(shè)備發(fā)出的信元流中周期性地變化，供接收信元流的設(shè)備作定時(shí)基準(zhǔn)。
6.如權(quán)利要求5所述的構(gòu)建無(wú)連接異步傳輸模式通信網(wǎng)絡(luò)的方法，其特征在于用戶端設(shè)備輸出信元和時(shí)間標(biāo)志同步用戶端輸出信元流的位定時(shí)和信元周期定時(shí)，與從接收的信元流中提取的時(shí)間標(biāo)志保持固定不變的延遲。
7.如權(quán)利要求5所述的構(gòu)建無(wú)連接異步傳輸模式通信網(wǎng)絡(luò)的方法，所述通信網(wǎng)絡(luò)包含多于一臺(tái)信元交換設(shè)備，其特征在于全網(wǎng)信元交換設(shè)備中的時(shí)間標(biāo)志產(chǎn)生器分級(jí)同步全網(wǎng)絡(luò)的信元交換設(shè)備分為兩個(gè)或兩個(gè)以上的級(jí)別，每一個(gè)信元交換設(shè)備中都有時(shí)間標(biāo)志產(chǎn)生器，在發(fā)出的信元流中的信元信頭中插入時(shí)間標(biāo)志位；低一級(jí)的信元交換設(shè)備從高一級(jí)的信元交換設(shè)備發(fā)來(lái)的信元流中提取時(shí)間標(biāo)志作為定時(shí)基準(zhǔn)，對(duì)自身的時(shí)間標(biāo)志產(chǎn)生器進(jìn)行校準(zhǔn)。
8.如權(quán)利要求7所述的構(gòu)建無(wú)連接異步傳輸模式通信網(wǎng)絡(luò)的方法，其特征在于信元交換設(shè)備輸出信元和時(shí)間標(biāo)志同步網(wǎng)絡(luò)中各信元交換設(shè)備輸出信元流的位定時(shí)和信元周期定時(shí)，與各信元交換設(shè)備自身的時(shí)間標(biāo)志產(chǎn)生器輸出的時(shí)間標(biāo)志保持固定不變的延遲。
9.如權(quán)利要求8所述的構(gòu)建無(wú)連接異步傳輸模式通信網(wǎng)絡(luò)的方法，其特征在于各信元交換設(shè)備在自身的時(shí)間標(biāo)志發(fā)生器輸出時(shí)間標(biāo)志時(shí)，信元流輸出口開始輸出一個(gè)信元的第一位，并且時(shí)間標(biāo)志位是信元的第一位。
10.一種構(gòu)建無(wú)連接異步傳輸模式通信網(wǎng)絡(luò)的方法，其特征在于①、網(wǎng)絡(luò)以半固定長(zhǎng)度信元為傳輸和交換單元，信元長(zhǎng)度是某一長(zhǎng)度L的整數(shù)倍，其中L稱為基本信元長(zhǎng)度，采用半固定長(zhǎng)度信元方法a、源端設(shè)備將要發(fā)送的數(shù)據(jù)根據(jù)其數(shù)據(jù)量大小拆分封裝成至少一個(gè)半固定長(zhǎng)度的信元，插入信元流中發(fā)向信元交換設(shè)備；每個(gè)半固定長(zhǎng)度信元包括至少一個(gè)時(shí)間上連續(xù)的信元段，每個(gè)長(zhǎng)度為L(zhǎng)；其中第一段稱為首段，其余稱為續(xù)段；b、信元交換設(shè)備接收半固定長(zhǎng)度信元進(jìn)行交換；c、目的端設(shè)備把接收到的半固定長(zhǎng)度信元還原重組出源端設(shè)備發(fā)送的數(shù)據(jù)；d、網(wǎng)絡(luò)中各設(shè)備采用統(tǒng)一的信元長(zhǎng)度標(biāo)識(shí)方法；②、端到端無(wú)連接傳送在各半固定長(zhǎng)度信元的信頭中包含有數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中的目的端地址；信元交換設(shè)備僅根據(jù)信元信頭內(nèi)容和預(yù)定的路由表內(nèi)容就能決定連發(fā)信元的路由去向，不需要預(yù)先建立連接或虛通路。
全文摘要
一種構(gòu)建無(wú)連接異步傳輸模式通信網(wǎng)絡(luò)的方法，具備以下特點(diǎn)①以固定長(zhǎng)度的信元為傳輸和交換單元；②采用連發(fā)信元技術(shù)；③采用端到端無(wú)連接傳送，首發(fā)信元信頭中包含信元的目的端地址，信元交換設(shè)備僅根據(jù)首發(fā)信元信頭內(nèi)容就能決定連發(fā)信元組中所有信元的路由；④采用隨路播信令，支持選擇性廣播；⑤采用信元內(nèi)置時(shí)間標(biāo)志和時(shí)間戳，支持實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳送。同現(xiàn)有技術(shù)相比，采用本發(fā)明方法建立的無(wú)連接異步傳輸模式通信網(wǎng)絡(luò)，可以降低信頭在信元結(jié)構(gòu)中所占的比重，將無(wú)連接網(wǎng)絡(luò)的簡(jiǎn)單性和ATM信元的硬件寬帶交換特性相結(jié)合，簡(jiǎn)化協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，降低網(wǎng)絡(luò)設(shè)備成本，增添選擇性廣播和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳送功能，擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用領(lǐng)域。
文檔編號(hào)H04L12/56GK1671121SQ20041002657
公開日2005年9月21日 申請(qǐng)日期2004年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月18日
發(fā)明者賈學(xué)卿 申請(qǐng)人:賈學(xué)卿