异步传输模式链路切换方法和装置 本发明涉及一种用于双重ATM(异步传输模式)交换机的作为工作系统和备份系统的系统切换过程。
图5表示一种由日本未审查专利公开号Hei 6-6372所公开的传统的双重ATM交换机。
在图5中，ATM交换机被设计成双重模式，其一为正在工作的工作系统，另一种为等待被转换到下一工作系统的备份系统，每个系统包括一个临时电池单元510或520和一个监视单元511或521。
来自输入端的输入信元流通过一个输入选择器被导入工作系统，工作系统所交换的输出信元流通过一个输出选择器选择一个输出路径。临时信元储存单元根据每个信元所具有的延迟等级将进入的信元存储在每个存储区，并且按照高延迟优先级从存储区读取用于每次交换的每个信元，以保持每个信元的延迟优先性能。例如，CBR(恒定位率)的信元通常用于实时数据例如话音或影像，对于这些信元来说延迟时间的容差是非常严格的。因此，高延迟优先级被分配给这些信元，通过前述操作保持延迟优先性能。
当工作和备份系统进行切换时，输入选择器将输入信元流地方向从工作系统变化到备份系统(刚刚被切换到工作状态的系统)，其结果是，输入信元现在被临时存储在临时信元存储单元520而不是临时信元储存单元510。从另一方面说，被存储在工作系统(前一工作状态的系统)的临时信元存储单元510中的剩余信元即使在这种状态也应当被输出以避免任何信元的丢失。因此，监视单元511监视临时信元存储单元510的内容，看看是否所有的信元都已经被输出，没有被剩下。
如果监视单元511确认没有一个信元被剩下在临时信元存储单元510中，监视单元510将该状态发送到备份系统(目前工作的系统)的监视单元521，允许它开始作为新的工作系统的工作，同时该状态被传递到输出选择器，命令将输出信元流路径从工作系统切换到备份系统。
通过这些过程，可以在双重ATM交换机中从一个系统切换到另一系统，而不会在切换过程中引起信元传输的丢失。
在以上说明的传统的实例中，通常来说，只要在切换操作时工作系统的临时信元存储单元中没有剩下信元则没有问题。但是，如果在切换操作时工作系统的临时信元存储单元中有信元剩下，那么将引起下列问题。例如，假设在切换操作时工作系统的临时信元存储单元中还存储有低延迟优先级的信元。在这种情况下，尽管具有高延迟优先级的进入信元被存储在备份系统(刚刚进入工作状态的系统)的临时信元存储单元中，但是它们必须等待工作系统(先前工作的系统)的临时信元存储单元内存储的所有低延迟优先级的信元已经全部被流出以后才能够被输出。
因此，只要涉及到进行系统切换的时间，单个的信元的延迟优先级被忽略了，工作系统(先前工作的系统)的临时信元存储单元内存储的信元即使具有较低的延迟优先级也首先流出。结果，即使是一个具有高延迟优先级的信元也有了一个大CDVT(信元延迟变动容差)，其延迟性能降低。
本发明的目的是提供一种用于双重ATM交换机的ATM链路从工作系统向备份系统切换的装置和方法，以解决上述问题并且保持所涉及信元的延迟性能。
为实现上述目的，本发明提供了一种用于双重ATM交换机的ATM链路切换装置，它包括在每个工作和备份系统中的临时信元存储单元，用于根据每个信元所具有的延迟优先级存储进入的信元；和控制装置，用于根据系统切换时刻的信元存储状态以及每个临时信元存储单元中的延迟优先级确定从哪个临时信元存储单元进行信元的读取。
详细地说，用于双重ATM交换机的ATM链路切换装置包括一个输入选择器，用于将来自输入线的进入信元传送到正进行工作的系统中；一个输出选择器，用于将来自正进行工作的系统中的输出信元传送到输出线；一个在工作和备份系统中的临时信元存储单元，用于根据从所说的输入选择器传送的信元所具有的延迟优先级存储进入的信元；以及系统切换控制装置，用于检测存储在工作以及备份系统中的每个临时信元存储单元中的包含有延迟优先级的信元信息，以命令工作和备份系统的临时信元存储单元中存储具有最高延迟优先级的信元的临时信元存储单元之一读取该信元，并将从一个临时信元存储单元中读取的信元选择地输出到所说的输出选择器。
此外，系统切换控制装置包括每个工作和备份系统中的系统切换控制单元，用于与另一系统中的系统切换控制单元进行相互通讯，并且检测存储在工作以及备份系统中的每个临时信元存储单元中的包含有延迟优先级的信元信息，如果本系统和另一系统之中存储有最高延迟优先级信元，命令本系统的临时信元存储单元读取该信元，并且输出能够指示信元被读自哪个系统的系统信息；和位于每个工作和备份系统中的与本系统和另一系统的两个临时信元存储单元相连接的延迟优先级选择器，用于根据从系统切换控制单元输出的系统信息选择性地从一个临时信元存储单元中输出一个读取的信元。
如果本系统状态正处于工作，系统切换控制单元向本系统的延迟优先级选择器输出系统信息，如果另一系统状态正处于工作时，通过另一系统的系统切换控制单元向另一系统的延迟优先级选择器输出系统信息。
系统切换控制单元进一步包括一个信元管理部分，一个选择器控制部分和一个系统间通讯部分。
信元管理部分的作用是，记忆信元信息，该信息包括对于每个存储在本系统和另一系统的临时信元存储单元中的每一延迟优先级要读取的队列长度；当两个系统的所有信元中具有最高延迟优先级的信元被存储在本系统中时，向本系统的临时信元存储单元发出信元读取命令；当信元从本系统中被读出时输出系统信息。
选择控制部分的目的是命令本系统的延迟优先级选择器允许传递从被接收的系统信息指示的临时信元存储单元所读取的信元。
系统间通讯部分的作用是为与另一系统的系统间通讯部分进行通讯，以交换包括存储在每一系统的临时信元存储单元中的延迟优先级的信元信息，并且当自另一系统传送时，将系统信息重复到本系统的选择器控制部分。
此外，本发明提供了一种用于双重ATM交换机的ATM链路切换方法，包括以下步骤：
(1)将已经来到的进入信元根据其具有的延迟优先级存储到正进行工作的系统的临时存储单元中；
(2)根据系统切换时刻的信元存储状态以及每个临时信元存储单元中的延迟优先级确定从哪个临时信元存储单元，或者是正工作的系统或者是先前工作的系统，进行信元的读取。
更详细地说，一种用于双重ATM交换机的ATM链路切换方法，包括以下步骤：
(1)将来自输入线的进入信元传递到正进行工作的系统中；
(2)将已经来到的进入信元根据其具有的延迟优先级存储在到正进行工作的系统的临时存储单元中；
(3)检测存储在正工作的系统和先前在工作的系统的临时信元存储单元中的包括延迟优先级的信元信息；
(4)命令两个系统中存储了具有最高延迟优先级的信元的临时信元存储单元之一读取该信元；
(5)将从临时信元存储单元之一读取的信元选择地输出到输出线。
进一步地，以下步骤也包含在本发明中：
(1)将进入的信元从输入线传递到正在工作的系统中；
(2)将已经来到的进入信元根据其具有的延迟优先级存储在到正进行工作的系统中的临时存储单元中；
(3)与另一系统通讯并检测存储在正工作的系统中和先前在工作的系统的每个临时信元存储单元中的包括延迟优先级的信元信息；
(4)如果两个系统的所有信元中具有最高延迟优先级的信元被存储在本系统中时，向本系统的临时信元存储单元发出读取该信元的命令；
(5)输出指示一个信元从该系统被读取的系统信息；
(6)根据系统信息选择性地输出从临时信元存储单元之一读取的信元。
图1是表示本发明的原理的框图。
图2是说明本发明怎样工作的框图。
图3是说明本发明的一个临时信元存储单元的一个实施例的构成的框图。
图4是说明本发明的系统切换控制单元的一个实施例的构成的框图。
图5是说明传统系统的构成的框图。
下面参照附图对本发明的优选实施例进行说明。
图1简要画出根据本发明的一种双重ATM交换机的构成，以及本发明
ATM链路切换方法和装置的原理。
在图1中，ATM交换机被成双地设置成一个正在工作的工作系统和一个等待被切换为下一次的工作系统的备份系统，每个系统包括一个临时信元存储单元20或30，一个系统控制单元21或31和一个延迟优先级选择器40或50。从输入端到ATM交换机的进入信元流被输入选择器10导入到工作系统，被工作系统切换的输出信元流被输出选择器60选择到输出端的路径。
临时信元存储单元20或30根据每个信元具有的延迟等级将进入的信元临时存储在每个存储区，并且为切换的目的按照较高延迟优先级的顺序从存储区读出每个信元，以保持单个信元的延迟优先级性能。
系统切换控制单元21或31在系统从工作系统切换到备份系统时进行控制操作。
每个延迟优先级选择器40或50与工作和备份系统的临时信元存储单元20或30的输出端连接，并根据系统切换控制单元21或31的控制，选择从工作系统或者备份系统中的一个输出的信元。
然后，下面说明双重ATM交换机的正常工作。假设在正常的工作中，输入信元仅仅通过工作系统，没有信元进入备份系统，也不在这里产生累积。
当信元通过输入线到达双重ATM交换机时，输入选择器10接收它们，并且将它们传递到工作系统交换机(正在工作的系统)。传递进入工作系统的每个信元根据其具有的延迟等级被分类，并存储在临时存储单元20中，并且保持延迟等级的分类。系统-切换控制单元21命令临时信元存储单元20按照延迟优先级读取信元。因此信元按照它们的延迟优先级的顺序被顺序地读出。按照延迟优先级的顺序被读出的信元通过延迟优先级选择器40，也通过输出选择器60，后者选择来自工作系统的信元作为输出。
假设同时，工作系统的临时信元存储单元20还保持着具有低延迟优先级的信元。
在这些条件下，下面说明双重ATM交换机的系统切换操作。还假设，这时，具有高于仍保持在临时信元存储单元20中的信元的延迟优先级的信元流入双重ATM交换机。
输入选择器10被转接，输入信元开始进入备份系统交换机(刚进入工作的系统)，此外，输出选择器60开始从备份系统传递输出。工作系统(先前工作的系统)的临时信元存储单元20仍保持有具有低延迟优先级的信元，同时具有较高延迟优先级的信元累积在备份系统的临时信元存储单元30中。
系统切换控制单元21和31相互通讯并管理临时信元存储单元20和30，并按照它们的延迟优先级读取存储在两个存储单元中的信元。在现在所讨论的实施例中，首先读取存储在备份系统(刚进入工作的系统)中的临时信元存储单元30中的信元，直至延迟优先级比存储在工作系统(先前工作的系统)中的临时信元存储单元20中的信元的延迟优先级高的信元都没有了，然后读取存储在工作系统(先前工作的系统)中的临时信元存储单元30中的信元。
每个延迟优先级选择器40和50分别受系统切换控制单元21和31的控制，并决定从工作系统(先前工作的系统)和备份系统(刚进入工作的系统)中间的哪一个将信元传递到输出选择器60。只要涉及到延迟优先级选择器40，就停止它的操作，因为它处在工作系统(先前工作的系统)，延迟优先级选择器50根据系统切换控制单元31的控制完成选择操作。因此，如果信元从临时存储单元31读出，系统切换控制单元31命令延迟优先级选择器50选择从临时信元存储单元30输出的信元输出到输出选择器60，如果读出信元的权利转移到系统切换控制单元21，它意味着信元从临时存储单元21读出，系统切换控制单元31命令延迟优先级选择器选择从临时信元存储单元20输出的信元输出到输出选择器60。
基于这些步骤的ATM切换操作使得有可能提供一种序列，通过该序列，双重ATM交换机可以安全地切换，不会降低所传送信元的延迟性能。
图2是说明本发明的工作的框图。假设，与上述相同的方式，当具有延迟优先级n的信元(1,2)存储在工作系统的临时信元存储单元20中时，系统被切换，具有延迟优先级为m的信元(3,4)流入备份系统(刚进入工作的系统)的临时信元存储单元30中，其中延迟优先级m具有高于延迟优先级n的较高优先级。
本发明能够同时控制工作系统(先前工作的系统)的临时信元存储单元20和备份系统(刚进入工作的系统)的临时信元存储单元30，使得它们中的信元能够按照它们的延迟优先级的顺序被读出。
在图2的例子中，临时信元存储单元30中的信元(3,4)首先被读取并通过延迟优先级选择器50传递到输出选择器60(图2中未画出)，接着，信元(1,2)从临时信元存储单元20中被读出，并通过被命令传递来自临时信元存储单元20的信元的延迟优先级选择器50传递到输出选择器60。结果，信元的输出按照(3,4,1,2)的顺序，因此，即使在系统被切换时也有可能保持单个信元的延迟性能。
图3是说明本发明的一个临时信元存储单元20或30的一个实施例的构成的框图。该临时信元存储单元包括一个延迟多路分用器201，它根据延迟等级区分和分离每个输入信元；一个临时信元存储器202用于根据其延迟等级临时地存储输入信元；一个写控制单元203用于控制输入信元写入临时信元存储器的地址；一个读控制单元204，用于管理临时信元存储器输出的信元的读地址；和一个延迟多路复用器205，用于根据待输出的信元流的延迟等级多路复用临时信元存储器输出的每个信元。
下面说明图3所描述的电路的工作情况。首先，当信元到达时，延迟多路分用器201检测每个信元所具有的延迟优先级，并根据每个信元的延迟优先级将其分组，然后将其传送到根据延迟优先级分隔开的临时信元存储器。临时信元存储器接收每个延迟优先级的信元组，并根据写控制单元203对每个延迟优先级命令的存储地址将其存储。另一方面，当读控制单元204接收到系统切换控制单元的数据读取命令时，读控制单元204开始从具有最高延迟优先级的信元组开始逐一地读取临时存储器202中的信元。当读取一个信元的读地址与同一个优先级组中的一个信元的写地址重合时，它意味着同一优先级组中的所有信元都已经被读出，然后读取下个优先级次序组中的信元。从临时存储器202中读出的每个信元都被传送到延迟多路复用器205，多路传输成输出的信元流。
图4是说明本发明的系统切换控制单元21或31的一个实施例的构成的框图。
系统切换控制单元包括一个信元管理部分211，它记忆信元信息，该信息包括存储在本系统和另一系统的临时信元存储单元中的每一优先级组的目前的写地址，和从每个优先级组要读取的队列长度等等，并对本系统的临时信元存储单元产生一个信元读取命令；一个选择器控制部分212，控制本系统的延迟优先级选择器以指示从哪个临时信元存储单元中读出信元；和一个系统间通讯部分213，用于与另一系统的系统间通讯部分进行通讯，用于根据系统切换时每个临时信元存储单元中的信元存储状态和延迟优先级确定从哪个临时信元存储单元中进行信元读取。
图4的电路将以下列方式工作。
当信元被存储在临时信元存储单元中时，有关哪种优先级有多少信元被存储的信息被传送到信元管理部分211。信元管理部分211通过系统间通讯部分213还接收有关另一系统中的临时信元存储单元信元存储的相应信息，而且当系统切换时将自己的信息传送给另一系统。
信元管理部分211在当前存储在本系统和另一系统中的所有信元中寻找具有最高延迟优先级的信元。当信元管理部分211发现具有最高延迟优先级的信元存储在本系统中时，它命令本临时信元存储单元读出该信元。此外，当信元管理部分211发现它的本系统是备份系统(刚开始工作的系统)时，信元管理部分211命令选择器控制部分212控制延迟优先级选择器从其本系统选择一个读出路径。或者，如果信元管理部分211发现它的本系统是工作系统(先前工作的系统)时，信元管理部分211通过系统间通讯部分213命令另一系统(备份系统)的选择器控制部分212控制延迟优先级选择器从另一系统(工作系统)选择一个读出路径。
如上面所述，根据本发明，有可能提供一种保证双重ATM交换机能够安全切换而同时保持信元的延迟优先级不变的方法和装置。
尽管已经通过实施例和附图的方式对本发明进行了充分的描述，但对于本领域普通技术人员来说各种变化和改进是显而易见的。因此，除非这些变化和改进离开本发明的范围，应当被理解为包括在其中。