Расширяемая телекоммуникационная система

Расширяемая телекоммуникационная система

Реферат

 

Предложена открытая, высокоскоростная широкополосная цифровая коммуникационная сеть для соединения многих программируемых телекоммуникационных коммутаторов с образованием коммутационной системы большой емкости и не разбитой на блоки. Каждый сетевой коммутационный узел содержит схемные блоки для передачи и приема объединенной в пакеты переменной длины информации по сети, тем самым обеспечивая каждому узлу возможность получения информации от всех других узлов и отправки информации ко всем другим узлам. Сеть может нести любой тип информации, имеющейся в системе, включая голосовые сообщения, данные, видео-, мультимедиа, управляющие сообщения, служебные сообщения конфигурации и обслуживания, и ширина полосы сети может быть разделена или поделена между различными типами информации. Устройства, такие как устройства обработки голосовых сообщений, могут также взаимодействовать с данной сетью, тем самым получая прямой доступ ко всей информации, проходящей по сети. Предложены также способы и структуры пакетов для взаимообмена информацией по сети. Для получения еще большей коммутационной емкости или емкости обработки голосовых сообщении множество сетей могут быть соединены друг с другом. 4 с. и 48 з.п.ф-лы, 6 ил.

Настоящее изобретение относится к области телекоммуникаций и, более точно, к архитектуре соединения множества программируемых телекоммуникационных коммутаторов для создания расширяемой коммутационной системы и для обеспечения прямого доступа различных коммуникационных устройств.

Уровень техники Для любой телекоммуникационной системы фундаментальное значение имеет коммутационная емкость. Для того чтобы найти решение, эффективное по стоимости как в настоящем, так и в будущем, коммутационная емкость должна быть проанализирована в свете текущего спроса и перспективного спроса. Например, предположим, что развивающаяся страна находится в процессе строительства базовой телекоммуникационной системы и имеет намерения обслуживать большинство населения, проживающего в ней в настоящий момент. Это население, скорее всего, географически распределено в небольших по площади районах с высокой плотностью населения (городах) и больших по площади районах с низкой плотностью населения (пригороды и сельская местность). В дополнение, население вероятно будет расти, но разными темпами в разных районах. Таким образом, задачей проектировщика телекоммуникационной системы является создание достаточной коммутационной емкости для поддержки удовлетворительного уровня обслуживания для большинства или всего населения, одновременно с предвидением вероятного роста в будущем и учетом возможности экономичного расширения.

Другой пример трудности обеспечения соответствующей коммутационной емкости связан с сетью беспроводных или персональных коммуникационных устройств. Эти типы устройств основаны на микросотовой архитектуре, требующей множества базовых станций, расположенных вблизи городских районов, с различными коммутационными емкостями, образующими вместе большую коммутационную емкость.

Вторым по важности фундаментальным фактором в разработке телекоммуникационной системы является возможность добавления новых функций или услуг в будущем. Телекоммуникационное оборудование и услуги продолжают быстро развиваться, главным образом вследствие прихода цифровой технологии. В будущем вероятно еще более быстрое движение вперед, особенно ввиду того, что отдельные отрасли индустрии, такие как кабельное телевидение и локальные телефонные компании, объединяют свои услуги. Таким образом, вновь ставится задача создания системы, экономично удовлетворяющей потребности сегодняшнего дня при одновременном обеспечении гибких и недорогих путей для внедрения в нее новых функций и услуг по мере их появления.

Известные подходы к решению двойной проблемы обеспечения адекватной коммутационной емкости одновременно с доступом к новым функциям и услугам в большинстве, если не всех случаях, страдают от одного из следующих основных недостатков: (1) недостаточная ширина полосы системы для того, чтобы оперировать с информацией, такой как видео и мультимедиа, в дополнение к голосовым сообщениям и данным (в контексты данного описания и формулы изобретения понятия "информация" и "данные" рассматриваются как эквивалентные и взаимозаменяемые), (2) нет прямого, готового доступа ко всей информации, идущей к системе или от системы, имея в виду, что нет способов для снятия всей информации и распределения ее по другим коммутационным системам или оборудованию, и (3) требуется увеличивающийся в размерах большой центральный коммутатор для обеспечения доступа к некоторым видам расширенных услуг.

Один из известных подходов может быть назван, например, подходом "расширение шины". Во многих известных телекоммуникационных коммутаторах имеется одна или большее количество внутренних шин для пересылки информации, включая голосовые сообщения, данные и контрольную информацию, между различными частями коммутатора. Шины хорошо подходят для пересылки такой информации, так как, по определению, с шинами могут стыковаться множество устройств (например, печатных плат или карт) и делить их в соответствии с определенным коммуникационным протоколом. В телекоммуникационном коммутаторе обычно имеется одна или большее количество шин, соединяющих между собой карты - физические оконечные устройства телефонных линий, с другими картами, осуществляющими коммутацию, управление или другие функции. Как следует из названия, идея, лежащая в основе подхода расширения шины, состоит просто в присоединении дополнительных карт, обеспечивающих дополнительную коммутационную емкость или другие функции, к существующей шине. В дополнение к двум главным недостаткам, указанным выше, этот подход содержит еще несколько других недостатков. Во-первых, имеются физические ограничения, такие как количество карт, которые могут быть физически соединены с шинами без снижения производительности системы. Во-вторых, для того чтобы обеспечить значительное расширение в будущем, шины и другие элементы системы должны быть сконструированы прежде всего так, чтобы обеспечивать намного больший трафик, чем это требуется перед любым расширением системы. Эти ограничения относятся к электрическим и механическим характеристикам шин (или может быть в особенности к одной из шин) и к их эффективным эксплуатационным скоростям. Попытки преодолеть эти ограничения (например, путем использования чрезвычайно большого количества соединений с шиной) приводят к увеличению стоимости и сложности "основы" нерасширенной системы, делая систему слишком дорогой для некоторых случаев применения. Имеется также ограничение, относящееся к мощности процессора, требуемой для фактического выполнения коммутационных функций, а также для управления трафиком на шинах.

В-третьих, конструкция шины во многих, если не в большинстве известных коммутационных систем в общем случае предназначена исключительно для выполнения базовой обработки вызовов и коммутационных функций и не обеспечивает готового прямого доступа к портам для внедрения новых функций и услуг.

В-четвертых, конструкция шины обычно не приспособлена к передаче коммутационных данных в виде пакетов или других типов информации.

Второй подход может быть назван для краткости "модульным". В модульном подходе идея заключается в создании коммутационной системы, сконструированной из ряда по существу идентичных модулей. Каждый модуль обеспечивает определенный объем коммутационной емкости, который может быть добавлен к существующей системе (один или большее количество одновременно) для увеличения общей коммутационной емкости системы.

В дополнение к указанным ранее недостаткам предыдущего подхода, модульный подход имеет и другие узкие места. Для обеспечения полной бесперебойной работы каждый модуль должен быть выполнен так, чтобы иметь возможность приема данных коммутации каналов от всех других модулей, вплоть до любого их максимального количества. С точки зрения аппаратной части это подразумевает, что каждый модуль должен быть выполнен с достаточно большим объемом запоминающего устройства для хранения максимального количества данных коммутации каналов, которое может быть получено в случае, если соединено вместе максимальное количество модулей. Например, если каждый модуль в состоянии коммутировать эквивалент 64 портов, а вместе могут быть соединены максимум восемь модулей, то каждый модуль должен обязательно содержать запоминающее устройство, способное хранить данные коммутации каналов для (8х64) = 512 портов. Таким образом, при модульном подходе именно максимальная коммутационная емкость системы при ее расширении до максимума определяет размер запоминающего устройства, которое должен иметь каждый модуль. Для систем большего размера (т.е. порядка нескольких тысяч портов или более) создание такого запоминающего устройства становится непрактичным из-за соответствующего количества физических интерфейсов сеть/линия, а также ввиду необходимости дополнительных цепей для управления запоминающим устройством.

Во-вторых, для того чтобы система оставалась действительно модульной, нельзя изменять коммутационную емкость отдельных модулей.

В-третьих, подобно подходу расширения шины, модульный подход ориентирован на выполнение базовых коммутационных операций и в общем случае не обеспечивает ни прямого доступа ко всем портам, ни возможности передачи данных коммутации пакетов или других типов информации.

В европейском патенте EPO 256526 описана известная пакетно-коммутируемая сетевая система, в которой множество узлов 1 соединены друг с другом с помощью кольца 2, с обслуживанием каждым узлом множества пользовательских терминалов 3. Более конкретно, предложенное в патенте устройство предназначено для назначения в режиме реального времени адресов пакетов для динамически поддерживаемой ширины полосы пропускания в блокирующей коммуникационной сети, то есть в системе, где количество адресов пакетов меньше, чем общее количество станций сети. Недостаток предложенного в этом патенте решения состоит в том, что блокирующая система требует динамического распределения адресов пакетов с помощью централизованного устройства, а также раздельной и последовательной передачи управляющих пакетов и пакетов сообщений для обеспечения связности. Использование центрального устройства блокирующей системы приводит к необходимости затрат значительных ресурсов процессора и связанной контрольной ширины полосы пропускания для управления и динамического назначения пакетных адресов. Кроме того, использование централизованного устройства требует внедрения схемы резервирования во избежание отказов в центральном адресе ячейки запоминающего устройства, выводящих систему из строя. Внедрение второго центрального адреса ячейки запоминающего устройства еще больше усложняет систему и занимает дополнительную ширину полосы пропускания в других устройствах.

Другая известная система описана в заявке на европейский патент EP-A-0119105. В этой заявке предложена телекоммуникационная система, в которой ряд узлов соединен вместе с помощью кольца. Узлы соединены друг с другом через кольцо путем передачи "композитных пакетов" вперемежку со свободными "временными корзинами" или частями кадра. Недостаток описываемой системы состоит в том, что узел должен вначале идентифицировать один или несколько свободных квантов времени для передачи информации, прежде чем предпринимать попытку передачи этой информации к другому узлу. Если на данном узле нет свободных квантов времени для пересылки информации, готовой для передачи, такая информация не может быть передана на адресуемый узел.

Сущность изобретения В кратком изложении, настоящее изобретение предлагает открытую высокоскоростную широкополосную цифровую телекоммуникационную сеть для соединения множества программируемых телекоммуникационных средств (выполненных на основе телекоммуникационных коммутаторов) для образования неблокирующей коммутационной системы большой емкости. В системе имеются средства (представляющие собой межузловую сеть) для соединения друг с другом указанного множества телекоммуникационных коммутационных средств с возможностью обмена данными и с возможностью совместной работы с передающими и принимающими средствами для пересылки пакетированной информации между указанными телекоммуникационными коммутационными средствами, так что информация, включая данные коммутации каналов, отправленная из любого порта любых из указанных телекоммуникационных коммутационных средств, может передаваться, по существу непрерывно, к любому другому порту тех же или других телекоммуникационных коммутационных средств. В предпочтительном варианте выполнения сеть образована с использованием одного или большего количества колец, обеспечивающих среду для пересылки информации по сети, и множества программируемых коммутаторов, каждый из которых выступает в качестве узла сети и обслуживает группу портов. Для повышения коммутационной емкости системы по желанию в сеть могут быть добавлены дополнительные коммутаторы (т.е. коммутируемые узлы).

Каждый узел содержит программируемые телекоммуникационные коммутационные средства, включающие средства для временной коммутации информации, направляемой к указанным портам или от них, причем одно или большее количество указанных программируемых телекоммуникационных коммутационных средств содержат программируемый коммутатор, управляемый хост-устройством. Другими словами, хост-устройство соединено, с возможностью обмена данными, с одним из указанного множества программируемых телекоммуникационных коммутационных средств, а также с возможностью управления этим телекоммуникационным коммутационным средством и другими телекоммуникационными коммутационными средствами с помощью информации, передаваемой средствами для соединения друг телекоммуникационных коммутационных средств с другом.

Каждый узел содержит также средства (блоки) для передачи и приема пакетированной информации переменной длины по межузловой сети, обеспечивая тем самым возможность приема каждым узлом информации от всех остальных узлов и передачи информации ко всем остальным узлам. Сеть может переносить любой тип информации, имеющейся в системе, включая голосовые сообщения, данные, видео, мультимедиа, управляющие сигналы, сигналы конфигурации и обслуживания, и ширина полосы пропускания сети может быть разделена или поделена между различными типами информации.

В системе имеются также множество интерфейсов, т.е. средств, соединенных, с возможностью обмена данными, с указанными коммутационными средствами для образования интерфейса с одной или большим количеством общественных или частных сетей, представляющих порты, причем указанное соединение с возможностью обмена данными содержит шину для пересылки данных к указанным портам и от них. При этом множество телекоммуникационных коммутационных средств, входящих в межузловую сеть, способно работать синхронно по отношению к указанным общественным или частным сетям, тогда как указанные средства для соединения друг с другом телекоммуникационных коммутационных средств (т.е. межузловые сети) работают асинхронно по отношению к указанным общественным или частным сетям, а также по отношению к коммутаторам.

Система содержит также одно или большее количество средств управления коммутацией, предназначенных для динамического обеспечения передачи данных коммутации каналов одними и только одними из множества средств временной коммутации к шине. При этом каждое из указанных средств для временной коммутации имеет коммутационную емкость, соответствующую максимальному числу портов, которые физически могут быть связаны с указанными средствами.

В общем случае указанные средства для соединения друг с другом телекоммуникационных коммутационных средств содержат множество сред для переноса указанной пакетированной информации в форме оптического сигнала, предназначенных для повышения коммутационной емкости указанной системы, в частности первую и вторую среду, причем указанная вторая среда предназначена не только для повышения коммутационной емкости указанной системы, но и для обеспечения локализации отказа относительно указанного множества телекоммуникационных коммутационных средств. Соответствующая среда для пересылки указанной пакетированной информации в форме оптических сигналов обеспечивает один или большее количество каналов, каждый из которых может переносить всю указанную пакетированную информацию или какую-то ее часть. Возможность прямого доступа ко всем портам с возможностью пересылки информации в пакетной форме является полностью совместимой с работой в асинхронном режиме пересылки (АТМ) в сетях SONET (синхронная оптическая сеть).

При этом межузловая сеть может содержать локальную сеть, беспроводную коммуникационную сеть, синхронную оптическую сеть, сеть с асинхронным режимом передачи или часть общественной коммутационной телефонной сети.

В дополнение, в качестве узлов сети могут также работать иные устройства, чем программируемые коммутаторы, обеспечивая тем самым прямой доступ ко всей информации, проходящей по сети. Более конкретно, устройства обработки сообщений, например, системы голосовой почты, интерактивного голосового ответа, факс-почты, голосовых сообщений, или другие платформы с расширенным сервисом, например, услугами беспроводной связи или персональной связи, могут, функционируя в качестве сервисных узлов, которые являются, например, частью сети персональных коммуникаций PCN, и, стыкуясь с межузловой сетью, т. е. с указанными средствами соединения друг с другом телекоммуникационных коммутационных средств для передачи и приема информации в пакетированной форме, могут динамически обеспечить прямой доступ, т.е. предоставить телекоммуникационные услуги всем портам, обслуживаемым системой, без необходимости большого центрального коммутатора. Возможности устройства, предложенного в настоящем изобретении, по пересылке информации любого типа, в готовой к использованию форме, на высокой скорости по сети обеспечивает возможность предоставления любых услуг, функций или устройств обработки сообщений, существующих на данном узле, любому порту данного узла или любого другого узла.

Таким образом, данные коммутации каналов подвергаются коммутации на трех уровнях, причем первый уровень коммутации выполняется средствами временной коммутации, физически связанными с одним из указанных портов, из которых отправлены данные коммутации каналов. Второй уровень коммутации выполняется с помощью указанных средств передачи и приема совместно с указанными средствами соединения друг с другом телекоммуникационных коммутационных средств, а третий уровень коммутации выполняется с помощью средств временной коммутации, физически ассоциированных с одним из указанных портов, в который направляются указанные данные.

Настоящее изобретение также предлагает способы и пакетные структуры для коммуникационной информации, передаваемой по межузловой сети (т.е. сетевой информации или сетевых данных). Эти сетевые данные включают, в частности, данные коммутации пакетов, причем предусмотрены различные пакетные структуры для коммутации информации, коммутации каналов, информации обработки сообщений, например голосовых, данных или служебной информации. Однако все пакеты имеют контрольную головную часть, которая обычно содержит адрес, статус и другую контрольную информацию, и часть с полезной нагрузкой для пересылки данных. При этом данные коммутации каналов, пересылаемые с помощью межузловой сети, организованы в изначально заданном порядке внутри пакета, в результате чего указанный порядок представляет адресную информацию для определения портов, которым соответствуют данные коммутации каналов.

Альтернативные варианты способа пересылки информации между множеством узлов, соединенных с возможностью обмена данными межузловой сетью с образованием расширяемой телекоммуникационной системы, включают следующие операции.

а) Передачи по указанной межузловой сети от одного из указанных узлов пакета, который содержит информацию, идентифицирующую передающий узел (в частности, адрес источника), а также информацию, которую передающий узел намеревается переслать одному или большему количеству других узлов, или емкость для переноса информации, другими словами, полезную нагрузку для размещения или для несения указанной информации.

б) Приема указанного пакета узлом (или узлами), другим (и), чем передающий узел, причем этот принимающий узел выборочно считывает из пакета любую информацию, предназначенную этому принимающему узлу или же выборочно вставляет в пакет информацию, предназначенную этому передающему узлу, а затем обеспечивает продолжение следования указанного пакета по межузловой сети.

в) Повторения операции приема пакета в свою очередь у каждого из указанных одного или большего количества узлов, до тех пор пока указанный пакет не вернется на передающий узел.

Повторение операций а) - в) до тех пор, пока каждый из указанных узлов не получит пакета от каждого другого узла или же не отправит пакет и не получит вернувшийся пакет, содержащий информацию от других узлов.

Таким образом, в соответствии с одним из альтернативных способов пересылки информации между узлами, каждый узел использует сеть для передачи одного или большего количества пакетов, каждый из которых имеет "пустую" полезную нагрузку, и которые принимаются первыми соседним узлом. Соседний принимающий узел определяет источник полученного пакета и статус пакета благодаря информации, содержащейся в контрольной части пакета. Если этот соседний узел имеет информацию для передачи на узел источника, соседний узел вставляет такую информацию в полезную нагрузку пакета, затем обеспечивает прохождение пакета к следующему соседнему узлу сети. Если соседний узел не имеет информации для передачи узлу источника, пакет просто проходит к следующему соседнему узлу сети. Этот процесс повторяется на каждом узле до тех пор, пока пакет не пересечет всю сеть и не вернется с "полной" полезной нагрузкой в узел отправления (передающий узел). В этой точке информация, которая была помещена в пакет другими узлами, получается и извлекается передающим узлом, из которого пакет был отправлен. В свою очередь, каждый узел передает "пустой" пакет, пересекающий сеть и возвращающийся с информацией от других узлов. Таким образом, информация любого типа, отправленная из любого порта, обслуживаемого любым узлом, может быть переслана к любому другому порту того же или другого узла системы.

При осуществлении этого способа по настоящему изобретению перед выполнением операции передачи пакета передающий узел выборочно считывает данные коммутации каналов из запоминающего устройства локального передатчика и вставляет в полезную нагрузку указанные данные, которые отправлены из множества портов, физически связанных с указанным передающим узлом, и имеют пунктом назначения множество портов, физически связанных с указанным передающим узлом.

Данные коммутации каналов в этом случае организованы в изначально установленном порядке в полезной нагрузке, в результате чего принимающий узел может использовать указанный порядок для определения портов, из которых отправлены данные коммутации каналов.

Соответственно, во время операции приема пакета принимающий узел выборочно вставляет в полезную нагрузку данные коммутации каналов, предназначенные для одного или большего количества портов, физически связанных с указанным передающим узлом. В частности, принимающий узел определяет, готовы ли к отправке данные коммутации каналов, предназначенные для передающего узла, и если да, то вставляет указанные данные в полезную нагрузку.

Во время операции извлечения информации данные коммутации каналов, извлеченные из полезной нагрузки, записывают последовательно в запоминающее устройство локального приемника.

Кроме того, во время этой операции передающий узел может копировать данные коммутации пакетов, содержащиеся в указанной полезной нагрузке, в запоминающее устройство приемника пакетов.

В соответствии с другим альтернативным способом пересылки информации между узлами каждый узел использует сеть для передачи одного или большего количества пакетов, каждый из которых имеет "полную" полезную нагрузку, содержащую информацию, отправленную из этого узла. Каждый такой пакет первоначально получает соседний узел, который определяет, откуда пакет отправлен и содержится ли в нем информация, нужная этому соседнему узлу. Если да, то такая информация снимается из полезной нагрузки, прежде чем пакет будет отправлен к следующему соседнему узлу. Если никакая информация не нужна, пакет просто проходит к следующему соседнему узлу. Этот процесс повторяется вновь до тех пор, пока каждый узел сети не передаст один или большее количество пакетов с "полной" полезной нагрузкой и каждый такой пакет не пересечет всю сеть, обеспечивая тем самым каждому узлу доступ к информации, отправленной с каждого узла.

В этом варианте способа по настоящему изобретению во время операции передачи пакета указанный передающий узел последовательно считывает данные коммутации каналов из запоминающего устройства локального передатчика и вставляет в полезную нагрузку указанные последовательно считываемые данные, которые отправлены от одного или большего количества портов, физически связанных с указанным передающим узлом. Кроме того, указанный передающий узел может вставлять в указанный пакет адрес пункта назначения, идентифицирующий один из указанных узлов, как пункт назначения указанных данных коммутации пакетов.

При этом данные коммутации каналов также могут быть организованы в изначально установленном порядке в полезной нагрузке, в результате чего принимающий узел может использовать указанный порядок для определения портов, из которых отправлены указанные данные коммутации каналов.

Во время операции приема пакета принимающий узел выборочно записывает данные коммутации каналов из полезной нагрузки в запоминающее устройство локального приемника, причем указанные выборочно записанные данные предназначаются одному или большему количеству портов, физически связанных с указанным принимающим узлом. Во время этой же операции приема пакета указанный принимающий узел может проверять адрес пункта назначения полученного пакета и, если указанный пакет предназначен для принимающего узла, принимающий узел записывает данные коммутации пакетов, содержащиеся в полезной нагрузке, в запоминающее устройство локального приемника пакетов.

В случае работы в соответствии с каждым (или с обоими) способами пересылки информации, предложенными настоящим изобретением, емкость каждого узла для передачи информации по сети может быть определена независимо от других узлов. Кроме того, данному узлу нужно лишь иметь запоминающее устройство емкости достаточной для соответствия коммутационной емкости узла (или емкости обработки сообщений типа голосовых сообщений), но не всей емкости системы.

Перечень фигур чертежей Отмеченные выше и другие преимущества настоящего изобретения станут более понятны из нижеследующего описания, рассматриваемого совместно с прилагаемыми чертежами, на которых: Фиг. 1A и 1B изображают блок-схему расширяемой телекоммуникационной системы, использующей межузловую сеть кольцевого типа для пересылки информации между программируемыми коммутируемыми узлами, все из которых выполнены в соответствии с предпочтительным вариантом настоящего изобретения.

Фиг. 1C изображает различные типы пакетов, которые могут быть использованы для пересылки информации по сети, выполненной в соответствии с фиг. 1A-1B.

фиг. 2A изображает блок-схему первого типа программируемого коммутируемого узла, который может быть использован в системах, показанных на фиг. 1A-1B.

фиг. 3A, 3B, 3C, 3D и 3E изображают блок-схемы узлового коммутатора, показанного на фиг. 2A.

Фиг. 3F и 3G (7 изображают подробные съемы запоминающих устройств передатчика и приемника соответственно, показанных на фиг. 3B и 3C.

Фиг. 4A изображает блок-схему, иллюстрирующую функции приема и передачи, при использовании первого способа пересылки информации по межузловой сети, показанной на фиг. 1A-1B.

Фиг. 4B изображает блок-схему процесса, подробно иллюстрирующую операции при переносе данных коммутации каналов в соответствии со способом, проиллюстрированным на фиг. 4A.

Фиг. 4C и 4D изображают блок-схему, подробно показывающую операции при переносе как данных коммутации каналов, так и данных коммутации пакетов в соответствии со способом, проиллюстрированным на фиг. 4A.

Фиг. 4E изображает временную диаграмму, показывающую временные взаимоотношения между узлами при пересылке как данных коммутации каналов, так и данных коммутации пакетов.

Фиг. 5A изображает блок-схему, иллюстрирующую второй способ пересылки информации по межузловой сети, показанной на фиг. 1A-1B.

Фиг. 5B и 5C изображают блок-схему, показывающую подробные операции при пересылке как данных коммутации каналов, так и данных коммутации пакетов в соответствии со способом, проиллюстрированным на фиг. 5A.

Фиг. 6A и 6B изображают блок-схему расширяемой телекоммуникационной системы, показывающей, как может быть сохранена связь в случае отказа одного из программируемых коммутируемых узлов или части межузловой сети.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения На фиг. 1A и 1B показана расширяемая, полностью программируемая телекоммуникационная коммутационная система 2 большой емкости. Система 2 содержит хост-устройство 4 и множество программируемых коммутационных средств для динамического соединения или разъединения коммуникационных линий относительно различных портов. Эти программируемые коммутационные средства выполнены на основе программируемых узловых коммутаторов и образуют коммутируемые узлы 6a - 6h. Каждый из узлов 6a - 6h содержит интерфейс, в состав которого входит, в частности, хост-интерфейс, соединенный, с возможностью коммуникаций, с хост- устройством 4 с помощью локальной сети (LAN), например, Ethernet, или с помощью множества асинхронных соединений (RS-232) 8. Хотя показано только одно хост-устройство 4, использование LAN 8 для обеспечения коммуникаций хост-узел позволяет использовать множество хост-устройств для управления системой 2 (или ее частями) посредством конфигурирования каждого хост-устройства в качестве "клиента", а каждого узла в качестве "сервера". В целях лучшей ясности хост-интерфейсы узлов 6a и 6f-6h на чертежах не показаны.

Интерфейс каждого из узлов 6a-6h содержит также цифровые интерфейсы сеть/линия для соединения с общественной коммутационной телефонной сетью или с частной сетью 10. Термин "частная сеть" употребляется в широком смысле для обозначения любой сети или линии, или другого интерфейса, отличных от общественной коммутационной телефонной сети. Вновь, для лучшей ясности, интерфейсы сеть/линия узлов 6b-6e на чертежах не изображены. Как показано с помощью представительного узла 6g, интерфейсы сеть/линия данного узла могут включать подходящие интерфейсы для осуществления коммуникаций с использованием коммуникационных протоколов АТМ, Signalling System 7 (SS7), ISDN (цифровая сеть интегрального обслуживания), T1/robbed bit, E1/CAS или другие.

Узел 6g номинально обозначен как "мастер-узел A" (активный мастер-узел), а узел 6h номинально обозначен как "мастер-узел B" (мастер-узел в состоянии ожидания для резервирования). Линия синхронизации (1...n) проходит от активного мастер-узла 6g к каждому другому коммутируемому узлу, хотя некоторые такие линии для ясности не показаны. Как подробно описано ниже в связи с фиг. 3A - 3E, любой из узлов 6a-6h может быть сконфигурирован как активный мастер-узел. Однако в любой заданный момент времени может быть активен только один мастер-узел.

Узлы 6a-6h связаны посредством соответствующих средств для соединения узлов, представляющих собой межузловую сеть 12, обеспечивающую высокоскоростную широкополосную цифровую связь между узлами. Как показано на чертеже, межузловая сеть 12 может быть осуществлена с использованием кольца, делающего возможным обмен объединенной в пакеты информацией каждого из узлов 6a-6h с любым другим узлом, обслуживаемым сетью 12. Кольцо представляет собой среду для пересылки пакетированной информации в форме оптических сигналов, обеспечивающую один или большее количество каналов, каждый из которых может переносить всю указанную пакетированную информацию или какую-то ее часть. Межузловая сеть 12 может быть также осуществлена с помощью любого из множества других типов связей сетей, включая Ethernet или другие типы локальных сетей, сети беспроводной связи и общественные коммутационные телефонные сети (ATM/SONET). Использование общественной коммутационной телефонной сети в качестве межузловой сети 12 допускает разброс узлов по географически большой территории.

Общая структура пакета 14 для обмена информацией по межузловой сети 12 содержит контрольную часть 16, часть 18 с полезной нагрузкой и часть 19 статуса и контроля. Подробности различных структур пакетов для пересылки различных типов информации описаны ниже со ссылкой фиг. 1E.

Используя межузловую сеть 12, порт любого заданного узла может быть соединен с любым другим портом того же узла или с любым другим узлом на основе полностью неблокирующей системы. В этом предпочтительном варианте выполнения, со всеми восемью коммутируемыми узлами 6a - 6h, соединенными друг с другом с помощью межузловой сети 12, если вся ширина полосы пропускания межузловой сети 12 использована для пересылки данных коммутации каналов, система 2 в состоянии коммутировать (8 х 2048) = 16384 порта, что эквивалентно 8192 одновременным двухсторонним вызовам.

Следует понимать, что каждый узел 6a - 6h работает независимо относительно интерфейсов сеть/линии, оканчивающихся на нем. То есть, любой узел может быть удален или добавлен к межузловой сети 12 без ухудшения работы интерфейсов сеть/линия других узлов. Далее, коммутационная емкость каждого коммутируемого узла может установлена независимо от коммутационных емкостей других узлов (т.е. "маленькие" коммутаторы могут сочетаться с "большими" в той же межузловой сети 12). Таким образом, общая коммутационная емкость системы 2 может быть увеличена просто путем добавления дополнительных коммутируемых узлов к межузловой сети 12, при наличии очевидных ограничений, связанных со скоростью передачи данных в этой сети или в дополнительной межузловой сети 12, описанной ниже.

Общая работа системы 2 управляется хост-устройством 4, в качестве которого может быть в общем случае использован персональный компьютер, рабочая станция, компьютер высокой надежности или другой компьютер, на котором может работать программное обеспечение, соответствующее решению прикладных задач. Хост-устройство 4 и каждый из узлов 6a - 6h обмениваются сообщениями через соединения LAN/RS-232. Такие сообщения обычно используют для конфигурирования узлов, а также для функции прямой обработки вызовов, например, осуществление соединений и обеспечение коммуникационных услуг (т.е. обнаружение тонового сигнала, генерация тонового сигнала и работа в режиме конференций).

На фиг. 1C показаны предпочтительные варианты выполнения для нескольких пакетов, которые могут быть использованы для пересылки информации по межузловой сети 12. Пакет 3 данных коммутации каналов и пакет 5 обработки сообщений, в частности, голосовых, имеют похожую структуру, и каждый из них содержит контрольную часть, содержащую индикатор (B1) занятости, за которым следуют адрес и контрольная информация. Индикатор занятости может быть использован, как будет подробно описано ниже, для обозначения текущего статуса данного пакета, который может принимать значения "занят" (подразумевая что пакет не может быть использован узлом для передачи информации) или "свободен".

Адресная информаци