確定atm傳輸的時隙延時的制作方法

專利名稱：確定atm傳輸的時隙延時的制作方法
背景1.發明的領域本發明涉及被稱為異步傳送模式(ATM)的分組技術，特別涉及確定在Plesiochronous Digital Hierarchy(PHD)傳輸網上接收到的復幀中時隙的延時(用幀表示)。
2.相關技術及其他的考慮對于高頻段服務，如多媒體應用，點播電視，電視電話，和遠程會議不斷增長的興趣促進了寬帶集成服務數字網(B-ISDN)的發展。一種支持B-ISDN的適當的技術稱為異步傳送模式(ATM)，對遠程通信能力提供了相當大的擴展。
ATM是一種面向分組的傳送模式，利用異步時分多路復用技術。分組被稱為單元，傳統上具有固定的規模。傳統的ATM單元包括53個字節，其中5個組成一個頭段，其中48個組成該單元的“有效負載”或信息部分。該ATM單元的頭段包括頭段誤差控制(HEC)字節，以及兩個量，被用于識別該單元所經過的ATM網中的連接，特別是VPI(虛擬路徑識別符)和VCI(虛擬信道識別符)。通常，虛擬路徑是一種在網的兩個交換節點之間所規定的主要路徑；虛擬信道是在該各個主要路徑上的一個特定的連接。
在其終點，ATM網被連到終端設備，例如，ATM網的用戶。典型情況下在ATM網終點之間有多個交換節點，這些交換節點具有通過物理傳輸路徑或鏈路連接在一起的端口。因此，在從一個始發終端設備到一個目的地終端設備的行進過程中，組成一個消息的ATM單元可以經過幾個交換節點。
一個交換節點有多個端口，每個端口可通過鏈接電路和鏈路連到另一個節點。該鏈接電路按照在鏈路上使用的特定協議將單元分組。來到一個交換節點的單元可進入第一端口上的交換節點，并通過連到另一個節點的鏈路上的鏈接電路從第二端口輸出。每個鏈路可以傳送用于多個連接的單元，一個連接是，例如，在主呼用戶或主呼方和受呼用戶或受呼方之間的一種傳輸。
典型情況下這些交換節點的每一個有幾個功能部件，其中主要的是交換核。該交換核主要起著交換的端口之間交叉連接的作用。到交換核內部的路徑被有選擇地控制，以使將該交換的特定端口連接在一起，使消息能夠最終從該交換的一個輸入側到該交換的一個出口側，并最終從始發的終端設備到目的地終端設備。
當前對于較低速應用的ATM傳輸網主要是基于PlesiochronousDigital Hierarchy(PHD)傳輸網(見ITU-T推薦文件G.702)。用于在不同PHD位速率，例如，既用于1544又用于2048幀結構上傳輸ATM單元的映象已被提供(見ITU-T推薦文件G.804，ATM CellMapping Into Plesiochronous Digital Hierarchy(PHD)(November1993))。這些幀結構被描述在ITU-T推薦文件G.704中，“Synchronous Frame Structures Used At 1544，6312，2048，8488and 44734 Kbit/s Hierarchical Levels”(July 1995)。復幀的每個幀具有一系列的時隙，時隙具有字節結構。
將ATM單元映象到如ITU-T推薦文件G.804中所規定的幀中包括基于ATM連接既用于1.5Mb/s又用于2 Mb/s PCM的某些基本原則。這些基本原則如下(1)將ATM單元以連貫的次序映象到所有的時隙中(每個ATM單元包括幾個時隙)；(2)將在ATM單元中的字節與幀的字節結構調成一致；(3)這些單元具有53字節速率，與幀結構不一致；(4)將時隙1-15和17-31用于2Mb/s連接中的ATM單元(時隙16未用)；(5)將時隙1-24用于1.5Mb/s連接中的ATM單元；(6)可將48字節的ATM單元有效負載擾頻，以便防止虛假的描述；(7)將空單元作為填充數發送。這些空單元可以有三種類型空閑單元，未分配單元；和IMA填充數單元。空閑單元具有預先規定的以下字節值的頭段(用16進制，用后綴“H”指明)00H，00H，00H，01H和52H(52H是頭段差錯控制(HEC)字節)。ATM空閑單元的有效負載，其48字節中每一個具有值6AH。未分配單元具有以下字節值的頭段00H，00H，00H，00H，55H。在用于ATM的逆多路復用(“IMA”)中，填充數單元替代空閑單元。對于IMA的填充數單元具有型式00H，00H，00H，0BH，和64H。
分數映象包含只使用一幀中一部分時隙，例如，從1到30時隙。可將分數映象概念化為一種篩選掩模，其中每個時隙可或者處于狀態“已用”或者狀態“未用”。分數映象一般被規定在ITU-T推薦文件G.704中。用于ATM的分數映象原本未被規定在ITU-T推薦文件G.804中，但ITU-T推薦文件G.704的分數映象可應用于ATM。
因為ATM單元長度53字節是一個質數，ATM單元的頭段將在所有時隙上周期性地移動(只要每幀所用的時隙數小于53)。當所用的時隙數小于53時，以下的特性將適用(1)每個時隙在一個53幀間隔內將準確地包含一個ATM單元的起始字節一次；(2)在一個53幀復幀或周期內，5個連貫的時隙將具有一個完整的ATM頭段；(3)在時隙n中ATM單元的開始和時隙n＋1中ATM單元的開始之間將有一個確定的幀數。
如以下所描述的那樣，有些被想象的技術，其中用于ATM傳輸的時隙可被延時。因此，本發明的一個目的是用于調準時隙以補償這樣的延時的一種技術，這是需要的。
發明簡述時隙調準器確定在Plesiochronous Digital Hierarchy(PHD)傳輸網上接收到的幀中時隙的延時(用幀表示)。依據本發明的時隙幀、延時確定技術，時隙調準器通過搜索附近幀中5個連貫時隙來找出一個ATM單元的初始頭段。一旦初始頭段被找到，為包括該頭段的每個時隙確定幀/延時值。然后將對于該頭段的所選時隙的幀/延時值用于組成一個窗，將它用于搜索下一個頭段。搜索下一個ATM單元的下一個頭段包含將該窗滑動到其他的幀，并搜索在相繼時隙中的值，這將組成一HEC字節，用于由滑動窗成幀的頭段。當將下一個頭段定位時，必須只對頭段的最后時隙，如組成HEC字節的字隙進行幀/延時確定。然后利用該幀/延時模式從最近獲得的頭段組成一個新的窗，滑動該新的窗以尋找另一個頭段。繼續進行頭段定位，時隙幀/延時確定，和形成新的窗直到對所有的時隙完成幀/延時確定為止。
提供兩種模式的時隙幀/延時確定技術，具體是試驗與HEC差錯模式和空閑單元調準器模式。在空閑單元調準器模式中，一旦一個空閑單元的初始頭段被定位，將一種已知的關系用來確定哪個幀具有在一個預先規定的位置，例如，初始頭段的第二時隙中開始的下一個ATM單元的頭段。將該預先規定的關系和初始頭段的窗用于定位下一個頭段的所有非HEC字節。利用下一個頭段中非HEC字節的內容，對于該下一頭段計算HEC值。然后將算得的HEC值放置在適當的時隙中，從而確定該幀/延時。在對于所有時隙完成幀/延時確定以前，空閑單元調準器模式繼續查找新的頭段，以確定其最后時隙(HEC時隙)的幀/延時，并組成用于(與已知關系組合)定位另一個頭段的一個新的窗。
附圖簡述從以下如在附圖中所示的最佳實施方案的更詳細的描述，本發明上述的和其他的目的，特征，和優點將很明顯，在全部附圖中標號指在各個視圖中相同的部件。附圖并不一定按比例，重點放在說明本發明的原理。


圖1A是一種具有備用傳輸容量的現有技術移動遠程通信系統簡圖。
圖1B是一種利用ATM-基服務增強的移動遠程通信系統簡圖，使用備用的傳輸容量。
圖2A和圖2B是幀的部分簡圖，圖2A用作說明無延時的狀況，圖2B用作說明時隙幀/延時。
圖3是一個舉例的ATM節點簡圖，包括一個本發明的時隙調準器。
圖4是示出在本發明的時隙調準確定技術的試驗和HEC差錯模式方面所執行的基本步驟流程圖。
圖4A是示出圖4中一個被選步驟的分步驟流程圖。
圖5A，圖5B和圖5C是提供示范幀順序描述的簡圖，在圖4中所描繪的試驗和HEC差錯模式是按此操作的。
圖6是示出依據圖4的試驗和HEC差錯模式，通過幀移動窗口的簡圖。
圖7是在執行圖4的試驗和HEC差錯模式的時隙調準器中應用的功能塊簡圖。
圖8是示出在本發明的時隙調準確定技術中空閑單元調準器模式方面所執行的基本步驟流程圖。
圖8A是示出圖8中一個被選的步驟的分步驟流程圖。
圖9是一個示范幀的簡圖，圖8中所描述的空閑單元調準器模式是按此操作的。
圖10是在執行圖8中空閑單元調準器模式的時隙調準器中所應用的功能塊簡圖。
圖11是示出適合于本發明的時隙調準確定技術使用的一種檢索樹操作的簡圖。
圖11A是示出依據圖11的檢索樹的假設節點簡圖。
圖12是描繪連同本發明的時隙調準確定技術的一種檢索樹示范性實施方案的簡圖。
圖13是示出用于本發明的時隙調準確定技術的參數值圖表。
附圖簡述在以下的描述中，為了解釋和不是限制的目的，陳述了具體的細節，如特定的結構，接口，技術，等，以便提供對本發明的透徹理解。然而，本領域的技術人員將明白，本發明可在偏離這些具體細節的其他實施方案中被實現。在其他的例子中，眾所周知的設備，電路，和方法的詳細描述被省略，不致使本發明的描述被不必要的細節弄得含糊不清。
參考圖1A和圖1B示出一種示范性的革新技術，在其中ATM單元被映象到PDH幀中。圖1A實際上示出一種現有技術移動遠程通信系統18A，包括基站20A，通過通常如24A所描繪的傳輸網連到基站控制器22A。雖然未示出，將會理解基站20A通過空中接端口與移動站射頻通信。基站控制器22A可被連到其他的基站控制器并通過網關連到其他的遠程通信網。在所示的實施方案中，移動遠程通信系統18A采取如在歐洲使用的全球移動通信系統(GSM)。
如圖1A中所示，2Mb/s傳輸網24A可只有一部分帶寬為GSM基的服務所用(如“專用線”矩形框26A中交叉線所示)。為了利用現有基礎設施未用的容量，進行修改得到移動遠程通信系統18B，其中一種新的ATM基服務，也被稱為UMTS，被加上。在增強型移動遠程通信系統18B中，一種ATM基的基站30B被通過2Mb/s鏈路31連到GSM基站20B，一種ATM基的無線電網控制器(RNC)32B被通過2Mb/s鏈路33連到GSM基站22B。ATM基服務利用現有GSM網中的備用傳輸容量，如“專用線”矩形框26B所示。這種增強是通過添加ATM節點到現有的節點實現的，沒有重大改變或干擾現有的配置和通信業務。
雖然大多數的現有GSM網是面向時隙的，許多GSM轉換器只能夠處理64Kb/s的連接。而且，如果幾個64Kb/s的連接被一起轉換，可能引起不同時隙的延時。而且，可能有這樣的情況，希望為ATM服務使用一個PCM基的1.5和2Mb/s連接中某些或全部的時隙。
圖2A和圖2B是幀部分的簡圖。如在此所用的那樣，一個“幀”是如ITU-T推薦文件G.804中所描述的那樣，包括(例如)32或34個時隙(分別對于2Mbps和1.5Mbps)。該幀以8KHz的重復速率重復。一個時隙相對于一個幀中64Kbps信道中的一個。在圖2A中，一個ATM單元的字節A-L被作為在相同幀，也就是，幀0的12個相繼字隙中相繼地接收到示出的。因而圖2A示出一種無時延的情況。另一方面，在圖2B中，示出一種由圖2B幀在64Kb/s基的轉換器中被轉換引起的可能的情景。通過參考圖2B中所描繪的情景，一般認為時隙3的字節C具有幀/延時為“1”；時隙5的字節E具有幀/延時為“2”；依此類推。
因此，如圖2B所示，在這樣的情況下建立接收ATM單元的連接時，必須有一種技術，用于為每個時隙確定或標定幀/延時。“幀/延時”意思是在一個規定的時隙中一個字節偏離ATM單元中一個參考字節的幀數。參考字節可以是，例如，初始ATM單元中頭段的第一或最后字節(HEC字節)。正如以后會明白的那樣，幀/延時可以是一個正數(表明該字節在后繼幀中所規定的字節中找到)或者是一個負數(表明該字節在前面幀中所規定的時隙中找到)。確定關于時隙的幀/延時的過程在此稱為“時隙調準確定”或時隙延時標定。
本發明的時隙調準，其操作在以下作較詳細的描述，在一個ATM節點的時隙調準器中被實施。圖3示出一個示范性的ATM節點50，在其中可利用本發明的一個時隙調準器60。時隙調準器60位于一個接端口板62上，該接端口板位于節點的ATM轉換器64和外部接端口66的中間。示范性的ATM節點50，可以是，例如，移動遠程通信網18B的任何節點(見圖1B)，例如無線電網控制器32B或基站30B。在ATM節點50是無線電網控制器32B的情況下，外部接端口66被連到或被連到鏈路33。在ATM節點50是基站30B的情況下，外部接端口66被連到或被連到鏈路31。
在接端口板62上，通過成幀器和線電路70從外部接端口66接收幀。時隙調準器60從成幀器和線電路70既接收幀數據和速率(在線72上)又接收幀同步信號(在線74上)。幀數據和速率以及幀同步信號被從時隙調準器60分別通過線82和84輸出到傳輸收斂電路76。ATM層電路76利用ATM轉換器64雙向連接傳輸收斂電路76。在出端口側上，傳輸收斂電路76被連到成幀器和線電路70。
一個接端口端口，如圖3的接端口板62，有3個按ATM標準的常規狀態。這三個狀態是搜索，預同步，和同步。在所示的實施方案中，為了達到本發明的一般目標(為每個時隙尋找延時補償)，一種稱為“調準搜索”的新狀態被實施。如果在預先規定的時間(例如，30秒)內搜索和預同步的狀態一直未成功，就進入這種新的調準搜索狀態。正是在調準搜索狀態中執行本發明的模式。當一個樣本已被成功地調準(例如，為每個時隙確定幀/延時)時，退出調準搜索狀態。然而，如果線路有物理媒介方面的故障，如LOS或AIS，則不進入調準搜索狀態。
如以上所指出的那樣，本發明的一般目標是為每個時隙尋找延時補償。雖然由本發明的時隙調準器60實施的時隙調準確定技術有兩種操作模式，兩種模式利用相同的基本原理、第一模式稱為“試驗和HEC差錯”模式；第二模式稱為“空閑單元調準器”模式。
在試驗和HEC差錯模式中包含的基本步驟示于圖4中。圖5A表示一組示范性的幀，將據此描述試驗和HEC差錯模式。如在此所用的那樣，“一組幀”意思是為調準步驟所用的輸入幀。在試驗和HEC差錯模式的情況下，幀組是在調準步驟期間所使用的連續的幀流。對于所描述的例子，幀組包括53幀，每幀有13個時隙(如圖5A的幀組頂上所標)。試驗和HEC差錯模式實時監測接收到的數據。例如，利用在網絡的另一端由數據源提供的連續數據。在試驗和HEC差錯模式啟動時，為了測試不同的時隙補償(如延時)，需要在幀延時存儲器中存儲若干幀。也就是，在試驗和HEC差錯調準確定技術中，在啟動時，幀組中的某些幀被存入存儲器供初始分析。
圖4的步驟4-1表示本發明的試驗和HEC差錯模式時隙調準確定技術的開始。開始時，幀組中至少有若干被裝入存儲器。然后，試驗和HEC差錯模式的第一步，步驟4-2，被執行。在步驟4-2，時隙調準器60尋找幀組中的初始頭段，并為初始頭段中的每個時隙確定調準值。
在步驟4-2中包含的分步驟示于圖4A中。作為第一分步驟4A-1，時隙調準器60搜索幀組中的一個或多個幀，以便確定是否在一個或多個幀中第一多個相繼的時隙的內容滿足預先確定的準則，例如，組成一個帶有有效HEC的頭段。正如將被回憶起的那樣，ATM頭段有5個字節，其中的第5字節是頭段差錯控制(HEC)字節(HEC)，其內容在數學上是以頭段的頭4個字節的內容為基礎的。因此，在分步驟4A-1，時隙調準器60搜索幀組中頭5列(時隙)，尋找1個或多個幀，從這些幀中任何一個幀的頭5個時隙可以組成一個有效的頭段。也就是，時隙調準器60測試這5個時隙中延時的不同組合直到一個有效的組合，例如，一個有效的頭段，被找到為止。頭段的有效性，稱為“預同步”，是通過利用準確的53幀的頻率。在該窗端口中尋找正確的頭段實現的。正如在圖5A的例子中得到的那樣，利用字節HA1-HA5(字節HA5是頭段HA的HEC)找到第一頭段HA。頭段HA的所有字節被方便地在第一幀(FRAME1)中找到，但時隙調準器60必須查看FRAME2以尋找時隙2中的字節(第3時隙)，這將得到關于FRAME1的時隙0-1和3-4的有效頭段信息。
正如在此所使用的那樣，短語“相繼的時隙”是從ATM的觀點采用的。在PDH幀中所用的時隙并不需要是相繼的。換句話說，從ATM觀點看，在一個幀中的最后3個時隙和頭2個時隙是相繼的時隙。
第一有效頭段(例如，頭段HA)在分步驟4A-1被定位以后，在分步驟4A-2，可以確定對于組成第1有效頭段的時隙的幀/延時值。例如，在圖5A的例子中，時隙0-4具有“0”幀/延時值，而時隙2具有幀/延時值為“1”，因為組成第1有效頭段(例如，頭段HA)的時隙2中的字節與對于第一有效頭段的參考字節幀相比被偏置一個幀。因此，在分步驟4A-2中，為第一多個相繼時隙中的每一個確定延時值，延時值是依據幀具有滿足頭段的準則的內容確定的(例如，從頭段的其他字節和頭段被定位的HEC判定屬于頭段的內容)。
在檢測有效的第一頭段(例如頭段HA)和對于它的時隙確定幀/延時值時，在步驟4-2，根據初始頭段所選的時隙組成一個初始窗。在所示的例子中，頭段所選的時隙除了頭段的第1時隙外全都是。例如，在圖5A中所示的幀/延時的型式被描繪成窗WA(對于頭段HA)。窗WA具有幀/延時型式為0，+1，0，0。
在步驟4-4，窗WA被通過幀組中的幀移動，以便找出下一個頭段。窗WA的移動是在幀組的行方向，如幀WA的移動在圖5B所示的方式中進行。時隙調準器60將類似樣板型式的窗WA沿著幀組中的幀滑動，在每次移動或垂直移位窗WA時，只檢查時隙5中的值，尋找一個字節，該字節對于由移動的窗WA成幀的字節形成HEC字節。圖5B示出該時隙調準器60，利用窗WA，已經找到下一個有效的頭段HB。如圖5B中所示，頭段5B包括5個字節HB1-HB5，來自相繼的時隙1-5中每個時隙。
在對下一個頭段(例如，頭段HB)定位時，時隙調準器60不需要確定頭段HB頭4個字節的幀/延時，因為對這些時隙的幀/延時是逐幀恒定的。但時隙調準器60必須為下一個頭段確定HEC字節的延時，例如在圖5B的例子中頭段HB的HEC字節HB5。因此步驟4-5示出時隙調準器60確定下一個頭段包含HEC時隙的幀/延時。在圖5B的例子中，出現在時隙5中的頭段HB的HEC字節HB5具有幀/延時為+2。因而，通過整個幀組，時隙5將具有幀/延時為+2。例如，具有頭段HA的單元中有效負載的第一字節PA也將具有幀/延時為+2，所以具有頭段HA的單元中有效負載的第一字節PA是在圖5B中的FRAME3中。
在步驟4-6，確定是否已對幀組中所有時隙確定調準值。在至今為止參考圖5A和圖5B所描述的例子中，情況不是這樣，因為13個時隙中只有5個已被確定它們的幀/延時。因此，當時隙還仍然留著供幀/延時確定時，在步驟4-7繼續執行，在其中根據(至今已被考慮的)下一個頭段(例如，頭段HB)的所選時隙(例如，第一時隙外的所有時隙)形成一個新的窗。在步驟4-7，時隙調準器60根據頭段HB的第一字節外的所有字節的幀/延時型式也形成一個新的窗。在這方面，圖5C示出根據頭段HB的第一字節外的所有字節的幀/延時型式的新窗WB。
當已經確定，仍然有時隙的幀/延時必須被確定時，執行分支返回到步驟4-4，使得新作出的窗可被用于尋找另一個頭段。例如，在循環回路包括步驟4-4到4-8的第二次執行中，窗WB將被用于(在步驟4-4)尋找下一個頭段(在圖5C的例子中未被示出的頭段HC)。該下一個頭段HC中HEC字節的幀/延時將在步驟4-5，隨后的確定步驟4-6，等被確定。
執行圖4中成環形的步驟直到已對幀組中所有時隙確定幀/延時值為止。圖4的環路執行次數被表達為量N-(q＋1)，其中q是包括ATM單元頭段的字節數(通常q＝5)。因此，對于圖5A-圖5C中所示的例子，步驟4-4到4-6的環路在確定第一頭段HA以后被執行N＝8次。
圖6示出在搜索具有位于相繼時隙中第一字節的頭段中。本發明的窗通過一組幀移動。例如，圖6的窗WA表示根據對幀組中第一頭段HA定位形成的窗。接近圖6的窗WA的雙向箭頭反映這樣的事實，對于頭段HA的所有5個字節，必須通過復幀完成搜索。對于第2頭段(例如頭段HB)的窗WB被從窗WA偏置一個時隙。接近窗WB的僅有的雙向箭頭指明這樣的事實，窗WA可用于尋找頭段HB的頭4個字節，時隙調準器60只需在一個時隙內搜索，例如，最后的時隙(也就是HEC字節)，并只對這一個時隙確定幀/延時值。圖6進一步示出窗WC，WD等通過幀組水平方向的移位。然而為簡單起見，圖6示出的窗在經過幀組移位時，是以垂直下斜方式移動的，應該記住，單向的窗移動是不需要的，并且(取決于幀延時)窗的垂直移動(例如相對于幀號)可以改變。
圖6還反映這樣的事實，對于每個時隙的幀/延時在5個頭段上被測試。例如，如圖6中所示，時隙4的幀/延時被測試5次—對于WA，WB，WC，WD和WE。
當幀/延時值已經按圖4的方式對于所有時隙進行確定時，時隙調準器60是利用試驗和HEC差錯模式時隙調準確定技術(見步驟4-8)完成的，并可接收其他的幀組，根據已經完成的時隙調準確定值，通過進行適當的時隙調準處理幀組，從而復原全部ATM單元。
圖7示出時隙調準器60的主要功能塊，實現具有基本上在圖4中所描述的功能的試驗和HEC差錯模式時隙確定技術。圖7的時隙調準器60接收在線72上的數據與速率和在線74上的幀同步信號。幀同步信號既施加到控制器200又施加到時隙計數器202。數據和速率被施加到時隙計數器202，轉換器204，和幀延時存儲器組206。在幀延時存儲器組206中的寄存器或幀位置206A，206B，等中的每一個被連接，將它的輸出或者施加到轉換器204，或者施加到幀延時存儲器組206中相繼的存儲器。由時隙計數器202確定的時隙計數值被輸出到(如線210所示)轉換存儲器212和窗控制器214。無論轉換存儲器212還是窗控制器214都在控制器200的監管之下。一個單元頭段檢測器220被連接用以在搜索單元頭段中分析轉換器204的輸出。
在標定階段中，時隙調準器60在建立ATM連接時，為一個樣本幀組的每個時隙執行幀/延時確定(依據試驗和HEC差錯模式)。此后，在正常的通信業務階段中，時隙調準器60依據在標定階段中所確定的幀/延時，對于通信業務幀組執行時隙調準。在標定階段期間，來自實施試驗和HEC差錯模式技術的樣本幀組的相繼的幀被串行地移入幀延時存儲器組206。在控制器200的監管下，試驗和HEG差錯模式技術被啟動，利用控制器200控制，例如，轉換存儲器212，用以從所選的存儲器組讀出幀供分析用。單元頭段220在尋找初始頭段，以及當窗被移動時尋找相繼的頭段中執行圖4中步驟4-2的功能。窗控制器214利用從單元頭段檢測器220搜集到的信息和在控制器200的監管下，負責形成窗(步驟4-3和步驟4-7)并為搜索其他頭段移動窗(步驟4-4)。
幀延時存儲器組206是先進先出的存儲器，可以是固定的規模，與幀的長度對應(例如，對于標準的2Mb/s信號是256位；對于1.5Mb/s是193字節)。轉換器204根據對于不同的幀延時讀出數據進行補償。轉換器的頂部位置對應于最大的幀/延時，下一個位置對應少一個幀的幀/延時，依此類推。在組206中的幀延時存儲器，轉換器204，和時隙計數器202最好被實現在單一電路中，但可以是分立元件。正如以上所提到的那樣，時隙調準器60的各種部件可利用FPGA，PGA，或ASIC制配，控制器200，例如，可由微處理器實現。
圖8示出包含在本發明的時隙調準確定技術中的空閑單元調準模式中的基本步驟。步驟8-1示出空閑單元調準器模式的開始，其中，整個的第1幀組被存儲供時隙調準確定技術使用。在空閑單元調準器模式的情況下，幀組是53幀加上留作余地的附加幀。對于31時隙的1個幀組，大約需要2千字節的存儲器。在步驟8-2，按空閑單元調準器模式操作的時隙調準器60尋找初始頭段并確定其時隙的調準值。另外，在步驟8-2，時隙調準器60指明頭段第1字節的位置(時隙)。
雖然與圖4的試驗和HEC差錯模式的步驟4-1有類似的目的，空閑單元調準器模式的步驟8-2具有不同的實施方案。在步驟8-2，時隙調準器60搜索整個幀組，尋找一個空閑單元頭段。按慣例，一個空閑單元的頭段被規定為具有以下值(用16進制描述，由后綴“H”指明)00H，00H，00H，01H，52H，其中52H是用于空閑單元的HEC字節。在建立ATM鏈路期間，單元流一開始幾乎全是空閑單元，所以在空閑單元調準器模式啟動期間搜索1個空閑單元并不是一個問題。在鏈路建立以后，空閑單元的頻率直接與在ATM鏈路上的負載有關。
空閑單元調整器模式的初始任務，例如，步驟8-2，檢測初始頭段，包括各個分步驟如圖8A中所示。第1分步驟8A-1是將一個空閑單元的HEC字節(也就是52H)定位。然后，作為分步驟8A-2，時隙調準器60檢查在附近幀中前面3個時隙，以便尋找(以逆的次序)頭段的往下3個前面的字節，也就是型式01H，00H，和00H。通過移動以前所描述的調準技術找到頭段的第一字節。當整個空閑單元的頭段被找到時，作為分步驟8A-3，指明第一字節的位置(例如，時隙)。然后，以與圖4的試驗和HEC差錯模式類似的方式，在分步驟8A-4，時隙調準器60，依據哪個幀具有空閑單元頭段的內容，對于組成空閑單元頭段的每個時隙，確定幀/延時值。
圖9示出在包括53幀的一個幀組上操作空閑單元調準器模式的一個簡化的例子。在圖9中參考數字8A-1示出一個潛在的空閑單元頭段中HEC的位置。空閑單元頭段中前面4個字節的定位用參考數字8A-2描繪。參考數字8A-3準確地指明第1字節，例如所找到的頭段的第一時隙的位置。為簡單起見，提出組成一開始找到的空閑單元頭段的所有字節是在相同的幀中(例如，如圖9的幀組中第1行所示)，因此，對于所有這些時隙的幀/延時值是零。應該理解，這樣的情況并不是始終，或者很通常有的。相反，例如，與由圖5A所述的類似，對于一個或多個時隙可能有幀延時。由于這個原因，以上規定，分步驟8A-2，時隙調準器60檢查在附近幀中前面的4個時隙，以便尋找一個完整的空閑單元頭段中的其余部分。
因此，圖9示出在幀1中被找到的一個初始空閑單元頭段，空閑單元頭段的第1字節在時隙14中開始。應該記住，初始空閑單元頭段可能并不位于幀組的第1幀中。
在步驟8-3，時隙調準器60根據由初始空閑單元頭段指明的幀/延時值的型式形成一個窗。利用與圖5A有關的以前討論過的可比較的窗WA來理解這樣一種窗的形成，然而，應該理解，窗的形狀與在分步驟8A-4所指明的幀/延時值有關。鑒于初始空閑頭段中只有最后4個時隙被用于窗，再次認為窗是由所選的時隙為基礎的。
在步驟8-4，時隙調準器60利用一種已知的或預先確定的關系，以便確定具有下一個頭段，也就是一個在前面的頭段中第1時隙后的時隙中開始的頭段的幀。已知的關系提供一個值X，指明分離第1 ATM單元和第2 ATM單元的幀數。換句話說，時隙調準器60可以在具有剛好被定位頭段的單元以后X幀或在具有剛好被定位頭段的單元以前X幀找到下一個ATM單元。用于尋找X的關系由公式1給出X＝(Y*53)div UTS 公式1在等式1中，UTS是在幀組中已用時隙數，Y是滿足準則〔(Y*53)mod UTS〕＝1的最低的正整數。
因此，在圖9的例子中，時隙調準器60可以預知在下個時隙，也就是時隙14中開始的ATM單元的頭段。利用如上所解釋的等式1，在完成步驟8-4時，下個頭段的開始被預測為FRAME 31。
利用在步驟8-4所確定的下個頭段的開始，通過使用以前產生的窗(例如，在步驟8-3產生的窗)，在步驟8-5確定下個頭段中除HEC以外的所有字節。也就是，參考圖9的例子，對于初始空閑單元指明的時隙14-17的任何幀/延時也可應用于這下一個單元，所以在步驟8-5容易將這下一個單元的頭4個字節定位。
利用在步驟8-5所確定的下個頭段中頭4個字節的位置(例如，幀)，和相應而生的內容，在步驟8-6通過這頭4個字節計算HEC。通過4個已知的字節計算HEG在技術上是眾所周知的，(例如)由AvramPerez所描述的“Byte-wise CRC Calculations”，IEEE Micro 3，40(1983)。
一旦這下一單元頭段的HEC字節已在步驟8-6被算出，在步驟8-7搜索具有在對該下一頭段與HEC有關的時隙中所算得的值的幀是一件簡單的事。根據對具有與HEC有關的時隙中所算得的值的幀的定位，在步驟8-8依據找到所算得的HEC值的幀，對該時隙確定幀/延時值。例如，如果(象圖5B中那樣)HEC值偏離頭段的其余部分2幀，幀/延時+2將被分配給這個時隙。
步驟8-9，如同步驟4-5，是一種檢查，確定是否已對幀組中所有時隙確定了幀/延時。如果還有時隙仍需確定幀/延時，在步驟8-10，時隙調準器60根據最近檢測到的頭段形成一個新的窗，供在另一個頭段中使用(與試驗和HEC差錯模式中的步驟4-7類似的方式)。然后，利用新組成的窗，返回到步驟8-4執行環路，重復至少從步驟8-4到步驟8-9，搜索下個單元的頭段。
當在步驟8-9確定，已對所有的時隙確定了幀/延時，空閑單元調準器模式被終止，如步驟8-11所示。然后，時隙調準器60可根據已經完成的時隙調準確定值，開始接收其他的幀組，通過適當的時隙調準處理幀組，從而復原全部的ATM單元。
這樣圖9示出用由圖8的邏輯所規定的方式對在相繼的時隙中開始的頭段定位，就這樣對幀組中所有時隙確定幀/延時。關于幀組，要指出，字母“xx”表示非HEC頭段字節，字母“yy”表示一個頭段的HEC字節。
應該指出，當空閑單元調準器模式開始對一個空閑單元頭段定位時，空閑單元調準器模式并不受到限制，相繼于首先被定位的頭段的單元并不需要是空閑單元。鑒于這樣的事實，特別在步驟8-6計算對于一個非空閑單元頭段的HEC。當然，如果下一單元是空閑單元，HEC將仍然通過空閑單元調準器模式的邏輯被定位。
而且，應該理解，空閑單元調準器模式并不限于只利用空閑單元，該模式也可用于其他類型的空單元。例如，空閑單元調準器模式可另外包含未分配的單元和具有如上所述的預先確定頭段的IMA填充數單元。在這樣一些例子中，空閑單元調準器模式搜索各個預先確定頭段的空單元，例如，未被分配的單元和IMA填充數單元。而且，空閑單元調準器模式可被配置成這樣，它首先試圖利用空閑單元調準，如果空閑單元未找到，然后進行搜索另一種類型的空單元，例如，填充數單元，等。
圖10示出一種時隙調準器60的主要功能塊，該調準器實現具有基本上在圖8中所描述的功能(例如，各步驟)的空閑單元調準器模式時隙調準確定技術。圖10的時隙調準器60與關于圖7所指明的設備具有某些相同的功能。特別是，圖10的時隙調準器有一個控制器300；一個時隙計數器302；一組幀延時存儲器；轉換器304；和轉換存儲器312。另外，圖9的時隙調準器60具有一個存儲器330，為了以前關于圖8的操作提到的包括供控制器300參考用于估計幀延時目的，用于存儲至少53個相繼的幀。在控制器300內的邏輯作為一個單元頭段檢測器起作用，用于依據上述的檢測過程檢測單元的頭段。
為了找到一個初始頭段，搜索多個時隙和多個幀的初始任務對于圖4的試驗和HEC差錯模式和圖8的空閑單元調準器模式是共同的。依據本發明的一個方面，這種初始搜索是利用一種檢索樹實現的。此外，為了搜索一個頭段中的一個字節(例如，HEC字節)的移動調準也可以利用檢索樹來實現。
在嘗試其他延時值以前，首先利用最低的和已知的或可能的延時，檢索樹能夠較快地搜索。而且，如果一個分支導致錯誤的樹，利用檢索樹能夠逐漸地轉回來。況且，利用檢索樹將搜索限制在所估計的最大延時差內，例如，跳過不現實的組合。
圖11示出一種適合于本發明的時隙調準確定技術的檢索樹方法。檢索樹的每個節點用邊線不對稱三角形表示，代表一個帶有幾個導致一個新假設的可選項的假設。假設是對于以前時隙的一組補償，可選項是按優先權次序在新時隙中的設置。關于這點，見圖11A，其中節點100有N個由此分出的選項。回到圖11，對于時隙1的節點1001有兩個選項，其中的一個(用虛線表示)已經發現是無效的。來自節點1001的另一個選項導致時隙2的節點1002，它有3個選項。從圖11可見，搜索獲得成功，在第1幀中找到時隙1和2的字節，在后繼的幀中找到時隙3-4的字節。
在檢索樹方法中，幀補償(例如，幀/延時)選項按以下步驟的優先順序選取1.在從最小補償開始的假設范圍內，嘗試第一選項。
2.然后測試該假設以外的補償，選在現有假設以上每隔1個假設和現有假設以下的其他假設。
3.當補償連同假設在可能范圍以外時(例如，在最大補償范圍以外)停止。
作為一個例子，假定最大補償范圍(例如幀/延時)被設置為4，假設在以前的時隙中具有補償為{0，1，0，-1，-1，0，0}。因而對于時隙8的補償將具有以下順序-1，0，1，2，2，3，-3(第1選項，第2選項，等)。這被示于圖12中。
應該理解，本發明調準具有頭段HA時隙的單元中有效負載的第1字節PA和確定時隙幀/延時的技術并不限于圖1B中所示的特定的用作說明的環境，也不限于與GSM網或任何其他特定的網連用。而且，在圖7和圖10中所示的特定功能塊示出的只是用作說明本發明技術的例子，本技術每種模式的步驟可以通過許多結構配置來實現，本發明對于任何特定的結構或電路實施方案不是特有的。
一般，相信空閑單元調準器模式比試驗和HEC差錯模式塊。關于這點，試驗和HEC差錯模式對于以上3幀的最大延時可能花費較長時間。然而，空閑單元調準器模式在樣本幀組中需要至少一個空閑單元，在此期間完成標定。總的，標定，例如，幀/延時確定的時間少并與所用的時間幀數目和最大延時差成比例。
利用試驗和HEC差錯模式的標定時間被報告在圖13中，這是對于這樣一種情景，包含時隙調準器60的一種硬件實施方案，幀速率為8KHz(循環速率6.6ms(+53/8))，采用30個時隙(例如，25個移動窗)，每個頭段檢測6個預同步周期。應該明白，通過降低預同步值和利用檢索樹邏輯(最可能的選項在搜索中首先選取)，可以改進性能。在此被使用的術語“預同步”可參考I.432的4.5章得以理解。然而，對于本發明被理解為，預同步包含53幀而不是在I.432的4.5章中所陳述的53字節的重復速率。
一般，無論試驗和HEC差錯模式還是空閑單元調準器模式都使用利用帶HEC的ATM頭段估計對于時隙的幀/延時的基本原理。通過檢測一個頭段的5個相繼的時隙開始初始標定，這可以或者由試驗和HEC差錯模式或者由空閑單元調準器模式完成。正確的標定將導致在5個相繼的時隙中檢測正確的頭段(例如由1個有效的HEC字節隨后的4個字節)，這些時隙在53幀的周期中具有其他的頭段。本發明的時隙調準確定技術中的移動窗包含逐漸地移動窗1個時隙，每次移動對于由該窗所包圍的新時隙實施標定。如果找到的話就是一個新頭段。
因此，本發明的時隙調準確定技術提供快速性，不需要為產生測試型式發信號。本發明的時隙調準確定技術的標定是利用正常的ATM通信業務實現的。而且，本發明的時隙調準確定技術利用任何的PCM系統進行工作，只要所用的時隙數小于53。簡單的邏輯容易用許多方式實現，例如在一種可編程邏輯設備(PLD)中，這種設備位于市場上所得到的成幀器和傳輸收斂電路之間。本發明的時隙調準確定技術對于ATM轉換器并沒有不利的影響，并且不需要修改時隙轉換器。而且，時隙調準確定技術既方便地利用整幀工作又在利用一部分時隙的情況下工作。
試驗和HEC差錯模式完全防止破壞單元頭段的位差錯。空閑單元調準器模式要求53幀中頭段的所有位是正確的，例如總共2120位(8位/字節*5頭段字節/每幀*53幀)。1E-6的位差錯率具有的概率(1位錯誤)是0.2％。對于1E-3，概率是88％。以上提到的調準搜索狀態解決這種高差錯概率的問題，因為時隙調準器連續運行，每次利用新的樣本，直到找到成功調準的樣本為止。在每個正在調準的序列之間，例如在“空閑單元”和“IMA填充數單元”的頭段之間的初始搜索中改變搜索頭段是可能的。調準搜索狀態也解決具有非常低的空閑單元頻率的問題。
雖然結合現在認為是最實際和最佳的實施例描述了本發明，但應理解，本發明并不限于所描述的實施例，相反，是要含蓋包括在所附權利要求書的精神和范圍內的各種修改和等同裝置。例如，可以IMA填充單元利用該空閑單元調準器模式。
權利要求
1.一種為幀組中ATM單元的時隙確定幀延時的方法，該方法包括(1)搜索幀組中一個或多個幀，確定在一個或多個幀中第1多個相繼時隙的內容是否滿足預先確定的準則；滿足預先確定的準則時，(2)依據哪個幀具有滿足該準則的內容，對于第1多個相繼時隙中的每一個，確定延時值。
2.如權利要求1的方法，其中對于第2多個相繼時隙重復步驟(1)，對于第2多個相繼時隙中至少一個時隙重復步驟(2)。
3.如權利要求2的方法，其中第2多個相繼時隙的構成要素與第1多個相繼時隙的構成要素只差一個時隙。
4.如權利要求1的方法，其中第1多個相繼時隙是q個相繼時隙；對于q個相繼時隙中的N個數目重復步驟(1)；對于q個相繼時隙中N個數目的每一個，步驟(2)被重復至少一個時隙；在幀組中的時隙數是N＋(q＋1)。
5.如權利要求1的方法，其中預先確定的準則是第1多個相繼時隙的內容組成包括有效頭段差錯檢查(HEC)字節的一個ATM單元頭段。
6.如權利要求1的方法，其中預先確定的準則是第1多個相繼時隙的內容組成包括對于一個空閑單元的有效頭段差錯檢查(HEC)字節的一個ATM單元頭段。
7.如權利要求1的方法，其中第1多個相繼時隙是5個相繼時隙。
8.如權利要求1的方法，其中步驟(1)被利用檢索樹實施。
9.如權利要求1的方法，其中預先確定的準則是第1多個相繼時隙的內容組成包括有效頭段差錯檢查(HEC)字節的一個ATM單元頭段；其中在第1多個相繼時隙中的第1時隙包含第1 ATM單元頭段的第1字節；其中本方法進一步包括(3)利用一種已知的關系，確定幀組中哪一幀具有在第1多個相繼時隙的第2時隙中開始的第2 ATM單元頭段。
10.如權利要求1的方法，其中已知的關系提供一個值X，指明將第1 ATM單元和第2 ATM單元分離的幀數，其中已知的關系是X＝(Y*53)div UTS，UTS是在幀組中所用的時隙數，Y被這樣選取，使量〔(Y*53)mod UTS〕＝1。
11.如權利要求9的方法，還包括(4)利用在步驟(1)中為第1多個相繼時隙的第2和相繼時隙確定的延時值，確定第2 ATM單元頭段中非HEC字節的內容；(5)利用在步驟(4)確定的第2 ATM單元頭段中非HEC字節的內容，計算對于第2 ATM單元的HEC值；(6)在步驟(5)，將在幀組的1個或多個幀中計算的HEG值定位到第2多個相繼時隙的一個最后時隙中；和(7)依據在步驟(5)所計算的HEC值被定位的幀，對于第2多個相繼時隙的最后時隙，確定延時值。
12.如權利要求11的方法，其中對于幀組中預先確定的ATM單元數。重復步驟(3)到(7)。
13.一種ATM節點，接收在幀組中的ATM單元，并搜索幀組中1個或多個幀，確定在1個或多個幀中第1多個相繼時隙的內容是否滿足預先確定的準則，和依據哪個幀具有滿足該準則的內容，對于第1多個相繼時隙中的每一個確定延時值。
14.一種具有多個節點的遠程通信網，其中至少一個是ATM節點，ATM節點包括接收幀組的成幀器和調準器電路；從成幀器和調準器電路接收幀組的時隙調準器，其中時隙調準器搜索幀組中1個或多個幀，確定在1個或多個幀中第1多個相繼時隙的內容是否滿足預先確定的準則，和其中時隙調準器依據哪個幀具有滿足該準則的內容，對于第1多個相繼時隙中每一個確定延時值。
15.一種為幀組中ATM單元的時隙確定幀延時的方法，該方法包括(1)尋找一個單元的頭段并確定其中的時隙的幀延時；(2)根據在步驟(1)找到的頭段中所選的時隙形成一個窗；(3)通過幀組中的一個時隙移動窗，并利用窗尋找與窗符合的具有非HEC時隙的下一個頭段；和(4)對于在步驟(3)找到的頭段，確定HEC時隙的幀延時。
16.如權利要求15的方法，進一步包括利用在步驟(3)找到的頭段中所選的時隙形成一個新窗，并對于另一個頭段重復步驟(3)和(4)。
17.一種對于幀組中ATM單元的時隙確定幀延時的方法，該方法包括(1)尋找一個初始單元的頭段并確定其中的時隙的幀延時；(2)根據在步驟(1)找到的頭段中所選的時隙形成一個窗；(3)利用預先確定的關系，確定具有相繼于前面的頭段中第1時隙的時隙中開始的下一個頭段的幀；(4)利用該窗尋找下一個頭段中的非HEC時隙；(5)計算對于下一頭段的HEC字節的值；(6)將具有為下一頭段的HEC時隙在步驟(5)算得的HEC值的幀定位；和(7)確定下一頭段HEC時隙的幀延時。
18.如權利要求17的方法，還包括利用所找到的下一頭段中所選的時隙形成一個新的窗，并對于另一個頭段重復步驟(3)到(7)。
全文摘要
一種時隙調準器(60)確定在PlesiochronousDigitalHierarchy(PHD)傳輸網上接收到的幀組中時隙的延時(用幀表示)。依據本發明的時隙幀/延時確定技術,時隙調準器通過搜索在幀組的附近幀中5個相繼的時隙尋找一個ATM單元中的初始頭段,一旦初始頭段被找到,為包括頭段的每個時隙確定幀/延時值,然后,對于頭段中所選時隙的幀/延時值被用于形成一個窗,該窗被用于搜索下一個頭段。對于下一個ATM單元下一個頭段的搜索包含將窗滑動到幀組的其他幀,并在一個相繼的時隙中搜索一個值,對于由滑動的窗成幀的頭段,這將組成一個HEC字節。當下一個頭段被定位時,必須只對頭段的最后時隙例如組成HEC字節的時隙完成幀/延時確定。然后利用來自最近獲得的頭段的幀/延時型式形成一個新的窗,該新的窗被滑動以找到另一個頭段。頭段定位,時隙幀/延時確定,和形成一個新的窗繼續進行直到對于幀組中所有時隙完成幀/延時確定為止。
文檔編號H04J3/00GK1326663SQ9981344
公開日2001年12月12日 申請日期1999年9月17日 優先權日1998年9月18日
發明者U·埃克斯特德特 申請人:艾利森電話股份有限公司