[发明专利]具有时隙调度装置的高速异步传送方式包交换网络系统

说明书

本发明涉及异步传送方式包交换网络系统，更准确地说，涉及装入异步传送方式的包交换网络系统中旨在提高包的吞吐量的时隙调度装置。

对各种数字数据例如数字声音数据及数字图象数据已形成的数据通信来说，异步传送方式的包交换网络系统颇有吸引力。异步传送方式包交换网络系统需防止包发生冲突，并且通常备有包缓冲器。已提出各种网络系统，并可按包缓冲器所处位置进行分类。以大规模高速数据通信观点来看，异步传送方式包交换网络在空分交换装置前提供包缓冲器是合乎要求的，图1示出在空分交换装置前装有包缓冲器类型的异步传送方式包交换网络的典型实例。

参考附图1，包缓冲器11到1n分别指定输入端口21到2n，一系列的包构成了分布在各个包缓冲器11到1n中的队列。包缓冲器11到1n并行地耦合到空分交换装置3，而输出端口41到4m和空分交换装置3相关连。包缓冲器11到1n按先进先出（FIFO）原则工作，队列首部的各个包通过各个内部输入链路51到5n从包缓冲器11到1n供给空分交换装置3。该空分交换装置3将这些包分配给输出端口41到4m。然而，如有多个包导入输出端口41到4m中任一个，则由竞争调解装置（contentionresolution    unit）6防止包发生冲突。

详细地说，在输出队列首部包之前，每个包缓冲器11到1n与竞争调解装置6进行通信以便决定是否允许该包的输出。因此，包缓冲器 11到1n通过与各个允许信号线81到8n配对的询问信号线71到7n耦合到竞争调解装置6。如多个包被导向输出端口41到4m中任一个，则竞争调解装置6允许包缓冲器11到1n中的一个将该对列首部的包供给空分交换装置3，以响应同时通过询问信号线71到7n的询问请求，但其它的包缓冲器则等待直到竞争解调装置6允许。

该空分交换装置3是由诸如Batcher-Banyan交换网络的非阻塞自选路由的交换网络实现的，而竞争调解装置6用自选路由交换网络构成。

然而，这样构造的先有技术的异步传送方式网络系统吞吐量低。这是由于这样的事实，即，迫使与另一前端包冲突的前端包的后面的包也等待，虽然该包指定的输出端口并不忙。事实上，在例如以M/D/1模型表示随机到达的情况下，先有技术的异步传送方式网络系统达到大约58%的吞吐量。该问题称为“线头阻塞”（“head    of    line    blocking”）现象。

对线头阻塞现象已提出各种解决办法，顺序仲裁法可有效对付线头阻塞现象（参见Proceeding    of    the    1989    National    Spring    Conference    of    Communications，B-385中的文章“ATM交换系统的评价”）。即，将从各队列取出的一些包顺序地与另一队列的包进行比较并进行仲裁。这种顺序仲裁很容易找到不忙的输出端口并将该不忙输出端口分配给导向该端口的包。由于这个原因，顺序仲裁法提高了空分交换装置3的吞吐量并可在包缓冲器11到1n输出之前执行。如果按照与内部输出链路一起的保留表安排内部输入链路，那么可将包有效地分配给不忙的输入及输出链路。在“输入缓冲器的时间保留控制技术的分析”（Proceedings    of    the    1989    National    Spring    Conference    of    Comm.    B-437）一文中提出这种保留表。

然而，先有技术的顺序仲裁并不能极大地提高空分交换装置的吞 吐量。实际上，前者可达大约70%吞吐量，而后者可将吞吐量增到大约85%。如包以高于最大吞吐量的速率到达输入端口21到2n，在包缓冲器11到1n会发生溢出，相应地，其中有些数据信息会丢失。吞吐量饱和在70%-85%的原因是竞争调解装置6仅对队列前端位置的包间的冲突进行仲裁。如果前端位置的所有包都导向输出端口41到4m中的一个，则其它输出端口保持空闲，即使指向该端口的包就在处于前端位置的包之后。

如对包缓冲器11到1n的所有包进行仲裁，则输出端口41到4m可始终保持忙碌，因此，可极大地提高吞吐量。但是，异步传送方式的网络对150Mbps链路上各由53字节组成的包要达到高速包交换，因此，目前没有现成的技术可对包缓冲器中全部的包进行仲裁。

因此，本发明的重要目的是提供一种可提高安装其中的空分交换装置吞吐量的异步传送方式的交换网络系统。

为实现这些目的，本发明提供对包缓冲器的包分配各个时隙而不发生目的地冲突的方法。