專利名稱：在動態帶寬電路仿真業務中管理語音緩沖器的方法
技術領域：
本發明涉及電信領域，特別涉及在ATM這樣的信元中繼網絡中的動態帶寬電路仿真業務(DBCES)。
ATM(異步傳輸模式)是一種在分組交換網絡上在小的固定尺寸的分組或信元中承載數據的業務。該信元被在網絡節點之間的固定物理鏈路上統計地復用，并且在端點之間的網絡上建立虛擬電路。ATM包括多個規范，其中AAL1(ATM自適應層1)建立用于在端點之間的虛擬電路上承載例如語音或視頻圖像這樣時間敏感數據的一種標準。這被稱為電路仿真(CES)，因為它提供多個語音信道，該信道對用戶來說類似于時分復用信道。
DBCES是根據檢測哪個給定的時分復用干線的時隙有效而哪個時隙無效的結果在ATM網絡中動態帶寬應用的一種模式。當在特定的時隙中檢測到無效狀態時，該時隙被從下一個ATM結構中釋放，并且它所用的帶寬可以重新用于其它業務。DBCES在ATM論壇規范af-vtoa-0085.000(1997年7月)中詳細描述。
被稱為SAR(分段和重新組合)設備的設備把輸入數據轉換為信元，反之亦然。SAR包括用于存儲要被處理的信元的緩沖器。
當在DBCES(動態帶寬電路仿真業務)模式下操作時，如果由AAL1信元流所承載的語音信道的數目改變，則信元到達接收器的速率也改變。除非有特別的準備，否則到達速率的改變會造成在接收輸入信元的接收器處的語音緩沖器中出現欠載或過載現象。
為了解決該問題，人們提出添加額外的緩沖器配置來避免過載，以及在緩沖器中插入額外的延遲來避免欠載。另外，另一個解決方案是用特定數目的有效語音信道建立適當的緩沖器填充狀態來啟動該緩沖器，但是該緩沖器可能不會自動地從滑移誤差中恢復。
最后，另一個解決方案就是讓欠載和過載的情況發生；但是，這會使得接收器接收不正確的數據，在接收音頻信號中該不正確的數據被轉換為卡嗒聲。
在廣義方面，本發明提供一種管理在工作于DBCES(動態帶寬電路仿真業務)模式中的SAR(分段和重新結合)設備中的緩沖器的方法，其中包括根據有效信道的數目確定用于一個虛擬電路的有效信道緩沖限度；以及把用于每個有效信道的緩沖量設置為等于CDV(信元延遲偏差)加上有效信道緩沖限度。
緩沖量一般由用于循環緩沖器的寫入指針和讀取指針之間的距離所表示。根據本發明，對于有效語音信道的任何當前數值N，計算一個有效語音信道的確定最小數目MIN、以及所需信元延遲偏差容限CDV、所需寫入指針(滑移指針)與讀取指針相分離的間隔。在啟動時或在出現錯誤時(即，欠載或過載)，所需間隔被用來產生用于寫入指針的一個新數值。
允許MIN的各種定義使得系統的用戶在緩沖器的延遲與信元流中的帶寬之間作權衡選擇。當N改變時重新計算所需的間隔使得緩沖器處理的語音信道數目下降到MIN。通過利用校正緩沖間隔自動執行從錯誤中的恢復(而沒有用戶CPU的干預)。信元流可以用任何有效語音信道的初始值N為開始。10.
在計算裝置中包含信元延遲變化(CDV)意味著在所接收信元流中任何信元延遲變化不會造成滑移誤差(即，欠載或過載)。
一般地，該間隔被定義為使得寫入指針＝讀取指針+CDV+(47/MIN)-(47/N)，其中使用47，因為在每個ATM AAL信元中分別包含大約47字節的語音數據。
下面通過舉例參照附圖更加具體地描述本發明，其中
圖1a和1b示出在用于SAR工作的SDT和DBCES模式中在SAR中的循環緩沖器的方框圖；以及14.
圖2為示出在一個優選實施例中用于SAR的重新組合控制結構的方框圖。
結構化數據傳輸模式(SDT)是一個AAL1數據傳輸模式，其中數據被首先結構化為數據塊，然后分為用于傳輸的信元。
在典型的應用中，TDM數據在一個發送或分割設備(TX_SAR)和一個接收或重新組合設備(RX_SAR)之間在一個ATM虛擬電路上傳輸，如上文所述在ATM信元之間轉換數據，反之亦然。該虛擬電路承載仿真一個TDM業務的多個信道。
SDT RX_SAR負責把來自所接收信元的數據寫入到重新組合電路緩沖器，而TDM模塊從該緩沖器讀取數據，并且把它作為TDM信道輸出。但是，由于SDT RX_SAR和TDM以不同的時鐘速率工作，因此需要一些緩沖控制(根據信元到來速率(變化的)把該數據置于緩沖器中，而按照由TDM輸出時鐘速率(例如，2.048MHz)所確定的恒定速率從緩沖器中讀出數據。
在SDT和DBCES工作模式中，SDT RX_SAR的一個主要任務是保證在SDT RX_SAR和把數據轉換為時分多路復用信道的TDM模塊之間不出現欠載或過載現象。當在緩沖器中的數據不足以按照TDM速率供應TDM模塊時則出現欠載現象。當緩沖器由于信元的到來速率比由TDM模塊讀出數據的速率更快而溢出時，出現過載現象。
SDT RX_SAR負責保持SDT RX_SAR的寫入指針和TDM模塊的讀取指針之間的關系。該控制由一個例程所提供，該例程在每次SDTRX_SAR要寫入到該循環緩沖器時確定寫入指針與讀取指針之間的距離。通常，每次寫入出現在上次寫入結束時，并且寫入指針隨著字節的寫入而簡單地遞進。但是，在啟動時，或者當SDT RX_SAR的算法判斷已經出現一個滑移誤差(即，過載或欠載時，或者當從零有效信道變為至少一個有效信道時，SDT RX_SAR使用一個內部計算的寫入指針數值作為正確的寫入指針數值。
在這些情況中，不管原來的寫入指針數值如何，該寫入指針被調節為滑移指針數值，并且數據被在由滑移指針所指向位置處寫入到重新組合循環緩沖器中。使用滑移指針的目的是在讀取和寫入指針之間建立一個已知的關系，以消除多次連續滑移的可能性(例如，使寫入指針遠離讀取指針，以避免一次又一次地出現欠載現象)。
本發明可以用任何適當的SAR設備來實現。一種適當的SAR設備例如是Mitel的MT90528設備。圖1a中示出在SDT工作模式中用于RX_SAR的一個循環緩沖器。數據被存儲在緩沖器的各個地址12上。寫入指針16確定在何處寫入該輸入信元。讀取指針14確定從何處讀取輸出的TDM數據。
圖1b示出用于DBCES工作模式的類似結構。
在SDT和DBCES工作模式中的滑移指針數值在讀取指針和寫入指針之間保持預定的間隔。在下文給出對計算的描述。該計算使用上舍入(round-up)計算方法。
如果對基本SDT(圖1a)配置虛擬電路，則SDT RX_SAR滑移指針被指定為等于TDM讀取指針+CDV(CDV被稱為“avg_lead(平均領先)”并且等于用戶可編程的“最大領先(Maximum_Lead)/2”)。CDV表示該信元將到達在接收SAR的虛擬信道的信元延遲變化。
一般來說，信元會以規則的速率到達SDT RX_SAR(圖1a)，從而信元數據將總是在TDM讀取指針CDV的時間處寫入到循環緩沖器。但是，由于信元延遲變化，信元到來的速率可能比平均速率更慢或更快。因此，必須在循環緩沖器中提供足夠的緩沖，使得如果一個信元來遲，則在緩沖器中有足夠的數據(以前接收的)來保證TDM模塊可以繼續以相同的速率從循環緩沖器中讀取，而不會出現欠載。
如果虛擬信道被配置給DBCES，并且沒有對DBCES控制<2>位進行置位，則SDT RX_SAR的DBCES版本與滑移指針的SDT版本相同(即，它等于TDM讀取指針+CDV)。這種情況的問題是當到達虛擬電路的有效信道的數目N改變時，信元的到來速率也發生改變。例如，在兩個信道的情況下，每個信元從每個TDM幀中取出兩個字節，從而需要24幀來填滿一個信元的有效負荷。四信道虛擬電路從每個TDM幀取出四個字節，從而僅僅需要12個幀來填滿一個信元。在單個信道的情況下，僅僅從每個幀中取出一個字節，從而在信元被填滿并且準備發送之前總共需要47個TDM幀。
假設一個信元到來并且被寫入由滑移指針所指向的位置(即，到讀取指針的平均距離)，不會出現欠載。但是，如果在虛擬電路的有效信道數目減小，則需要更長的時間來在發射器處形成一個信元。因此，信元到來速率將下降。從而，TDM模塊繼續以其正常速率從循環緩沖器中讀取并且將出現欠載，因為到下一個信元到來為止在緩沖器中沒有足夠的數據來由TDM模塊繼續讀取。
圖2示出用于DBCES格式的控制結構。該DBCES控制字段確定用戶要在每個信道的重新組合電路緩沖器中存儲的緩沖數據的量。如果設置為，數位<2>控制是否使用該變量。數位<10>表示每個信道所需的最小延遲緩沖“00”＝47字節(因此，在虛擬電路中的有效信道的最小數為1)；“01”＝24字節(因此，在虛擬電路中的有效信道的最小數為2)；“10”＝16字節(因此，在虛擬電路中的有效信道的最小數為3)；“11”＝12字節(因此，在虛擬電路中的有效信道的最小數為4)。
根據本發明的原理，如果為DBCES設置虛擬電路，并且對DBCES_控制<2>位(參見圖2)置位，則SDT RX_SAR寫入指針被指定為等于TDM讀取指針+CDV+用于虛擬電路的有效信道CDV緩沖限度。
給定虛擬電路的行為概況(例如，如果在虛擬電路中有兩個有效信道，則在一個信元到來時可以把最多24字節的數據寫入到每個循環緩沖器)，用于虛擬電路的有效信道緩沖限度被計算為用戶所需的DBCES緩沖的字節數(由用于虛擬信道的DBCES重新組合控制結構中的DBCES控制字段的設置所配置)，減去寫入到每個用于虛擬電路的SDT重新組合電路緩沖器的最大字節數。
當在虛擬電路中的有效信道被大量改變時，DBCES控制被用于提供“完全地”緩沖。當用戶設置DBCES控制字段時，他確定在每個SDT重新組合電路緩沖器中對虛擬電路總是可用的最小緩沖字節數。額外的緩沖對數據輸出在TDM總線上產生延遲，但是它在虛擬電路中的有效信道數目改變時用于防止緩沖器欠載。
下面將考慮一個特殊的例子。
假設用戶已經確定在虛擬電路上的信元之間期望的CDV是625μs(在緩沖器中由五個字節的數據)。同樣，用戶決定他允許在虛擬電路上的有效信道數目減小到最小值(需要47字節的額外數據被存儲在緩沖器中)。現在，假設在虛擬電路中以四個有效信道為開始。因此，使用上述公式
與讀取指針相距的距離＝CDV+有效信道緩沖限度＝5字節+(47字節-47字節/4)＝40字節寫入指針將開始在讀取指針前40字節的位置開始寫入(在啟動或錯誤狀態下)。在接收一個信元之后，把1/4的信元，即12個字節，添加到該緩沖器，從而寫入指針將在讀取指針之前的第52個字節處。
在用N＝1(即，僅僅一個信道)發送一個信元的情況下，對該信元需要組合在RX_SAR的接收緩沖器中接收的47個TDM幀。在該時間段內，47字節的數據將被讀取指針讀出緩沖器。從而，當下一個信元到達時，寫入指針仍然比讀取指針提前五個字節，從而不會出現欠載現象。
到讀取指針的距離＝CDV＝5字節+有效信道緩沖限度＝5字節+(47字節-47字節/1)＝5字節但是，沒有DBCES控制，我們將得到到讀取指針的距離＝CDV＝5字節在這種情況下如果在虛擬電路中的有效信道數目減小為1，TDM模塊將讀出存儲在緩沖器中在五幀內的數據，然后由于沒有新的信元到來則開始讀取舊數據。因此，會出現欠載。
可以通過使用在圖2中所示的每個DBCES重新組合控制結構中的DBCES控制字段提供所需緩沖的用戶可編程性。用戶可利用DBCES控制字段的數位<2>選擇是否啟動附加緩沖。
DBCES控制字段的數位<10>被用于選擇在虛擬電路中每個信道的重新組合電路緩沖器所需的附加緩沖量。根據將在虛擬信道上承載的最小有效信道數，向用戶提供選項。由于當虛擬信道中的信道數較少時信道到來速率下降(需要較長的時間來收集足夠的數據來填充一個信元)，所以被承載的有效信道越少，則所需要的緩沖量越大。在該例子中，用戶具有四個選項“00”＝一個有效信道的最小值；“01”＝兩個有效信道的最小值；“10”＝三個有效信道的最小值；“11”＝四個有效信道的最小值。
可以使用不同的方法來表示或編程CDV和MIN(該例子使得MIN＝1信道-4信道，并且允許CDV＝最大引導/2(CDV～125us-64ms)。該方法可以與一個欠載和過載檢測算法相結合使用。
因此本發明提供一種防止當在DBCES業務中的信道數目改變時出現過載和欠載的問題。
權利要求
1.一種管理在工作于DBCES(動態帶寬電路仿真業務)模式中的SAR(分段和重新結合)設備中的緩沖器的方法，其中包括根據有效信道的數目確定用于一個虛擬電路的有效信道緩沖限度；以及把用于每個有效信道的緩沖量設置為等于CDV(信元延遲偏差)加上有效信道緩沖限度。
2.根據權利要求1所述的方法，其中每個緩沖器具有一個寫入指針和一個讀取指針，以及寫入指針和讀取指針之間確定緩沖量的距離。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其中有效信道緩沖限度等于每個信元的有效負荷數據的字節數除以許可信道的最小數目減去每個信元的有效負荷數據的字節數除以當前有效信道的數目。
4.根據權利要求3所述的方法，其中當信道數目改變時重新計算緩沖量，以在下次出現信道數目改變時提供適當地緩沖。
5.根據權利要求4所述的方法，其中所述方法可以通過在用于緩沖器的控制結構中設置一個控制位而啟動。
6.根據權利要求4所述的方法，其中所述緩沖器是循環緩沖器。
7.根據權利要求1所述的方法，其中所述DBCES用于一個ATM網絡中。
8.一種用于能夠實現DBCES(動態帶寬電路仿真業務)模式的SAR(分段和重新組合)設備的控制數據結構，其中包括一個控制字段，其具有確定是否啟動緩沖器管理的一個數位；以及確定用于每個信道的最小緩沖的數位；以及用于每個有效信道的緩沖量被設置為等于CDV(信元延遲變化)減去有效信道緩沖限度，該限度取決于有效信道的數目。
9.根據權利要求8所述的控制結構，其中該有效信道緩沖限度等于每個信元的有效負荷數據的字節數除以最小許可信道數減去每個信道的負荷數據的字節數除以當前有效信道的數目。
10.根據權利要求8所述的控制結構，其中有效信道緩沖限度等于47/MIN，其中MIN是所考慮的信道N的最小數，減去47/N，其中N是當前有效信道數目。
全文摘要
在一種管理工作于DBCES(動態帶寬電路仿真業務)模式下的SAR(分段和重新結合)設備中的緩沖器的方法,首先,確定一個有效信道緩沖限度。這是根據在該虛擬電路中的有效信道數目而確定的。接著,把用于每個有效信道的緩沖量設置為等于CDV(信元延遲偏差)加上有效信道緩沖限度。這避免當有效信道的數目突然改變而出現欠載或過載現象。
文檔編號H04L12/64GK1368813SQ0113132
公開日2002年9月11日 申請日期2001年9月11日 優先權日2000年9月13日
發明者喬治·杰弗里 申請人:扎爾林克半導體股份有限公司