用於重新定時和重新對準同步光網絡信號的方法和設備的製作方法
2023-10-23 18:43:02 1
專利名稱：用於重新定時和重新對準同步光網絡信號的方法和設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及遠程通信。更具體地說，本發明涉及計算指針漏洩率以用於重新定時SONET信號的方法和設備。
背景技術：
自從早在二十世紀六十年代初至今，在世界上已經研究出了三種不同的數字多路復用和信號發送體系。這些體系在歐洲、日本和北美得以發展。所幸的是，這些體系都是基於相同的脈衝編碼調製(PCM)，它的信號發送率為每秒8,000採樣，產生125微秒採樣時間片(sampling slot)(1秒/8,0 00個採樣＝.000125)。日本和北美的多路復用體系都是基於1.544兆比特/秒±20ppm的DS-1速率，但在日本的更高數據率與在北美使用的更高速率並不對應。歐洲的多路復用基於被稱為E1的2.048兆比特/秒的速率，與DS-1速率中攜帶24個話路相比，這種速率攜帶30個話路。在美國和歐洲中第二普遍的更高速率分別是DS-3和E3，它們的速率分別是44.736兆比特/秒±20ppm和34.368兆比特/秒±20ppm。
歐洲所公知的，同步光網絡(SONET)或者同步數字體系(SDH)是被設計以適用於DS-1和E1業務及其複合(multiple)(DS-3和E3)的公用傳輸方案。在二十世紀七十年代初開發的SONET在北美具有51.84兆比特/秒的基本(STS-1)速率。在歐洲，基本(STM-1)速率是155.520兆比特/秒，等於北美的STS-3速率(3*51.84＝155.520)。縮寫STS代表同步傳輸信號，縮寫STM代表同步傳輸模塊。在光學傳輸而不是電傳輸時，STS-n信號也稱為光學載波(OC-n)信號。
基本STS-1信號的幀長為125微秒(每秒8,000幀)，並可被組織成810個八比特字節的幀(9行乘90位元組寬的列)。每行的頭三列包含傳輸開銷(TOH)。在這些2 7個八比特字節中，9個分配給段開銷，18個分配給線路開銷。幀的其餘部分(87列9行＝783個八比特字節)稱為包絡或同步有效負荷包絡(SPE)，或在歐洲稱為虛容器。包絡的第一列保留用於STS通路開銷(POH)，並且稱為包絡的傳輸部分。其餘的86個列稱為包絡的用戶部分。「通路」代表穿過SONET網絡的完整輸運線路，「線路」代表從一個多路復用器到另一個多路復用器的輸運線路。「段」代表從一個網絡元件到另一個網絡元件的輸運線路。
為了使數據有效地容納在SPE中，將SPE的87個字節分為三個塊，每個塊包括29個列。POH佔用列1，「固定塞入」(不傳送任何信息的字節)被插入到第30和第59列中。數據被容納在其餘的3*28＝84個列＝756個字節中。STS-n信號包括幀對準和字節交錯的n個STS-1信號。STS-nC信號包括幀對準和串聯的n個STS-1信號。目前，最高水平的STS信號是STS-192，它具有9,953.28兆比特/秒的線路速率。
這些不同的同步光網絡信號包含有效負荷指針，這種指針提供了在包絡或容器容量內、獨立於包絡或容器的實際內容而允許SPE(虛容器)的靈活且動態對準的方法。動態對準意味著STS或STM相應的SPE或虛容器被允許在STS/虛容器包絡容量/容器內浮動。例如，STS-1 SPE在STS-1包絡容量內任何地方都可以開始。通常，它在一個STS-1幀開始並在下一幀結束。STS有效負荷指針被包括在線路開銷的H1和H2位元組(頭兩個字節)中。這兩個字節指定了STS SPE開始的有效負荷字節(J1位元組)的位置。
在第一次產生時，SPE與在源節點上的線路開銷對準(即，指針值固定在從0至782中的某個值)。然而，在幀穿過網絡時，它到達相對於中間節點的出網傳輸成幀具有任意相位的中間節點(例如，多路復用器或交叉連接)。如果SPE必須與輸出信號進行幀對準，則該幀需要被緩衝並延遲。因此，避免幀對準允許在輸入鏈路上的SPE立即被中轉至輸出鏈路上而沒有人為的延遲。通過將H1、H2指針設置為適當的值(0-782)，可指定SPE在輸出有效負荷包絡中的位置。在網絡中在每個中間節點上再生指針值。
此外，如果在傳輸開銷的幀速率和STS SPE的幀速率之間存在頻率偏移，則指針根據需要遞增或遞減，同時伴隨相應的正或負填充字節。如果STS SPE的幀速率相對於傳輸開銷太低，則包絡的對準必須周期性地在時間上向後滑，並且指針必須增加1。這種操作通過將指針字的所選擇的奇數位(I-位)倒置以在接收器上允許5-位多數表決(或按照Bellcore規定10個中的8個)來指示。正填充字節出現在包含倒置的I-位的幀中的H3位元組緊接之後。隨後的指針包含新的偏移值。
如果STS SPE的幀速率相對於傳輸開銷的幀速率太快，則包絡的對準必須周期性地在時間上提前，並且指針必須減1。這種操作通過使指針字的所選擇的偶數位(D-位)倒置以在接收器上允許5-位多數表決來指示。負填充字節出現在包含倒置的D-位的幀中的H3位元組中。隨後的指針包含新的偏移值。
美國專利US 5,331,641(在此以引用參考的方式將該專利的整個內容都併入在本申請中)公開了用於將STS-1信號重新定時和重新對準為STS-3型信號的方法和設備。輸入STS-3型信號的SPE被解復用為三個STS-1有效負荷並反饋給三個FIFO，通過三個FIFO跟蹤與TOH同步的字節以提供FIFO深度的指示。還保留幀計數以跟蹤自最近的指針運動的幀數。基於FIFO深度以及基於幀計數產生塞入或去塞入(destuff)，同時，如果FIFO接近為滿或接近為空，則塞入或去塞入的產生與從先前的指針運動的四幀一樣快，如果FIFO僅是開始清空或塞入，則稍慢(例如，從先前的指針運動的3 2幀)。′641專利提到了「指針重新計算塊」，但沒有公開關於指針重新計算的詳細內容。
指針重新計算通常通過將正或負指針運動與先前的指針求和來實現。在實踐中在指針運動的頻率和幅值方面存在局限，而這是部分SONET標準。為了確保指針運動不超過標準所允許的數量，以及為避免不需要的指針運動，大家公知的是「漏洩」指針運動。指針漏洩涉及緩衝幾個指針運動、對它們求和以及在累積指針運動一段時期之後漏洩淨指針運動。′641專利沒有教導如何漏洩指針。有利的是，指針漏洩率可基於在STS信號中的抖動量調節。計算指針漏洩率的公知的方法在需要計算漏洩率的代碼量方面經常遇到問題。
發明內容
因此本發明的一個目的是提供一種重新定時和重新對準SONET信號的方法和設備。
本發明的目的還在於提供一種重新定時和重新對準SONET信號且併入了指針漏洩率的計算的方法和設備。
本發明的另一目的是提供一種計算指針漏洩率的、有效且緊密的方法。
本發明的再一目的是提供一種計算指針漏洩率的、精確的方法。
根據下文將詳細討論的本發明的這些目的，本發明的重新定時和重新對準SONET信號的方法包括從STS-3信號中解復用STS-1信號、在FIFO中緩衝三個信號中的每個信號、隨著時間確定FIFO深度以及部分基於FIFO深度和基於所接收的指針運動的速率確定指針漏洩率。本發明的設備包括雙埠RAM FIFO、基於輸入信號時鐘的寫地址發生器、基於輸出信號時鐘的讀地址發生器、與在寫到FIFO中的SPE的First_Byte同步的FIFO深度計數器、與從FIFO中讀出的First_Byte同步的FIFO深度鎖存器和基於在一時間周期上所接收的指針運動數和FIFO深度計算漏洩率的電路。
根據當前優選的實施例，每個FIFO是28個字節深度。如果FIFO的深度是12-16位元組，則沒有指針漏洩被執行。如果深度是0-4位元組，則執行直接的正漏洩。如果深度是24-28位元組，則執行直接的負漏洩。如果深度是5-11位元組，則執行一個所計算的正漏洩。如果深度是17-23位元組，則執行一個所計算的負漏洩。所計算的漏洩率基於每32秒(256,000幀)所接收的指針運動的淨數(正負運動幅值之和)。給查詢表提供九種漏洩率，以漏洩之間的毫秒數表示。如果在最後的32秒鐘中接收的指針運動數小於32，則漏洩間隔是960毫秒。在漏洩間隔值和在最後32秒中所接收的指針運動數之間的關係是線性的。即，如果指針運動速率加倍，則漏洩間隔時間減半。在每次產生新的指針和每次發生幀丟失時，所計算的漏洩率優選復位到最小間隔。根據本發明的指針漏洩率計算有效且精確。不需要滑動窗。每32秒重複求和。
結合所提供的附圖參考詳細描述本領域的普通技術人員會清楚本發明的其它目的和優點。
附圖1所示為執行本發明的一種方法的本發明的設備的高級方決圖；和附圖2所示為說明本發明的一些其它方法的簡化流程圖。
具體實施例方式
現在轉到附圖1，根據本發明的設備10包括優選以雙埠RAM12實施的三個FIFO、寫地址發生器14、讀地址發生器16，以及FIFO深度測量電路18。RAM12具有數據輸入WD(寫數據)、數據輸出RD(讀數據)、地址輸入WA(寫地址)、地址輸出RA(讀地址)和寫使能輸入WE。寫地址發生器14從涉及三個SPE、SPE1、SPE2和SPE3的數據的寫的多路分解器(未示)中接收輸入並給RAM12的WA和WE輸入提供輸出。讀地址發生器從涉及SPE1、SPE2和SPE3的數據的讀的多路復用器(未示)中接收輸入並給RAM12的RA輸入提供輸出。
FIFO深度測量電路18包括First_Byte檢測器20、同步器22、三個FIFO深度計數器24和三個FIFO深度鎖存器26。First_Byte檢測器20從前述的多路分解器(未示)中接收STM計數並將First_Byte的指示(在幀的第一行中的9個TOH字節之後的第一字節)提供給同步器22，該同步器22提供輸出到FIFO深度計數器24。FIFO深度鎖存器26接收來自FIFO深度計數器24的輸入、RAM12的RD輸出和前述的多路復用器的SPE1、SPE2和SPE3的指示。FIFO深度計數器24和FIFO深度鎖存器26合作以提供三個FIFO深度計數，處理器28使用這三個FIFO深度計數來確定下文參考附圖2更詳細地描述的指針漏洩率。
FIFO12的數據輸入WD接收線路數據、J1和V1脈衝、以及First_Byte指示。在線路數據輸入上可得到有效的數據字節時，通過寫地址發生器14執行對FIFO12的寫入。這個有效的數據字節由W_SPE1-W_SPE3線路指示。J1和V1脈衝也寫入到FIFO中並從FIFO中讀取以用於產生輸出指針。每當R_SPE1-R_SPE3線之一有效時，讀地址發生器16增量。FIFO的輸出包括數據、控制信息和First_Byte指示。
從SONET幀中的固定位置(First_Byte)測量FIFO的深度。First_Byte是緊接幀的第一行的9個TOH字節之後的字節。雖然FIFO的實際深度由寫地址和讀地址確定，但它不能直接通過減法測量，因為讀和寫地址發生器運行在兩個不同的時鐘上。為了克服這種問題，本發明使用在FIFO的寫入側上產生的「First_Byte」標識脈衝。這個標識連同其它的字節和控制一起寫入到FIFO中。這個「First_Byte」標識直接傳遞給讀出側，與讀時鐘域同步，並用於初始化深度計數器。然後，每當讀地址發生器增加時，這些深度計數器增加。在First_Byte標識從FIFO中讀出時，FIFO深度值傳遞給處理器以便在下文更詳細地描述的漏洩率計算中使用。根據當前的優選實施例，用於計算漏洩率的處理器是一種TransSwitch Corporation，Shelton，CT生產的ACE RISC處理器。
如上文所述，指針漏洩率基於FIFO深度以及隨著時間的指針運動淨數。表1所示為在使用28-字節FIFO確定指針漏洩率中的第一步驟。
表1如上文所述，根據本發明的當前優選的實施例，每個FIFO是28個字節深度。在數據速率是理想的且同步的時候，FIFO深度穩定在大約14個字節上。因此，根據本發明的優選實施例，如果FIFO的深度是12-16位元組，沒有指針漏洩被執行。在下文所述的附圖2和表1中，這個深度範圍稱為「區域0」。如果深度是5-11個字節，則執行所計算的正漏洩，以及如果深度是17-23個字節，則執行所計算的負漏洩。在下文所述的附圖2和表1中，這些深度範圍稱為「區域1」。如果深度是0-4個字節，則執行直接的正漏洩，以及如果深度是24-28個字節，則執行直接的負漏洩。在下文所述的附圖2和表1中，這些深度範圍稱為「區域2」。
所計算的漏洩率基於每32(256,000個幀)秒所接收的指針運動的淨數「N」(正和負運動的幅值之和)。給查詢表提供以在漏洩之間的毫秒數表示的9個漏洩率。在表2中示出了當前優選的速率，該表的最後的一項假設漏洩率計算處理器支持0.25毫秒的解析度。如果處理器僅支持0.5秒的解析度，則在表2中的最後的一項應該是3.5毫秒。
表2指針漏洩的最大理論速率是在指針漏洩之間大約6.48毫秒的間隔。因此，初始計算的漏洩率應該設置成在指針漏洩之間低於6.48毫秒。根據當前優選的實施例，所計算的漏洩率被初始設置為4毫秒的間隔。在任何系統復位、指針丟失(LOP)或者幀丟失(LOF事件)之後所計算的漏洩率復位到4毫秒，並且參考附圖2根據下文描述的方法每32秒復位一次。
在附圖2中所使用的縮寫定義在下表3中。
表3附圖2所示為可以實施本發明的漏洩率計算方法的一種方式。根據在附圖2中所示的實施例，該算法在100中開始將表3的變量設置到它們的初始值。對於每個幀，在102中將總的幀計數(TFC)增加1。在104中檢查最小漏洩間隔(MLS)。如果它不等於零，則在106中將MLS減1，在106中將平均漏洩間隔(ALS)減小1並且程序跳轉到132。從132起，在134中檢查總的幀計數以確定是否已經經過了256,000幀(32秒)。如果所經過的幀數少於256,000幀，則不設定對齊計數(NJC)，並且程序返回到100以進行下一幀。應該理解的是，由於MLS的初始值是6，因此算法在進行到110之前將會循環上述的步驟6次。在程序第一次到達110時，MLS和ALS將會為零並且TFC將為6。在110檢查FIFO區域(FZ)。如果FZ為零，如表1所示，沒有漏洩被執行。在112中檢查ALS。如果它不為零，則在114中將它減1。在任一種情況中，程序都跳轉到132中，在134中檢查TFC，並且如果總的幀計數指示已經經過的幀數小於256,000幀則返回到100而不設定NJC。因此，在頭6幀之後，程序繼續進行上述的步驟直到在110中確定FIFO深度在區域0之外。
如果在110中確定FIFO深度在區域0之外，則在118中進一步確定FIFO深度在區域1中還是在區域2中。如果它是在區域2中，則在120中檢查ALS。如果ALS不是零，則在122中將它減1，程序跳轉到132中。如果FIFO深度在區域2中或者如果它在區域1中並且ALS是零，則在124中將MLS設置到6並且將ALS設置到CLS。應該理解的是，在程序第一次到達步驟124時，CLS仍然處於它的初始值6。因此，在步驟124之後，MLS和ALS都被設置到在程序以第一幀開始時它們的值6。在步驟124之後，檢查FIFO長度FF並在126中確定它是處於正漏洩區域還是負漏洩區域。(參見表1。)如果FIFO長度不在區域0中並小於12，則它處於正漏洩區域。否則，它為負。)如果FIFO深度處於正區域(FF＜12)，則在130中將正漏洩計數器(PLC)增加1。如果它處於負區域，則在128中將負漏洩計數器(NLC)增加1。在任一種情況下，程序繼續到132和134，在那裡檢查TFC。如果TFC＝256,000(32秒到時)，則在138中通過取在PLC和NLC之間的差值的絕對值計算淨對齊計數(NJC)。使用重新計算的NJC，在140中通過查詢表設定新的CLS。然後，當確定了表1的區域1中直到新的CLS的漏洩時，使用在140中找到的CLS用作所計算的漏洩率。在140在確定了CLS之後，MLS復位到6，在141 TFC、PLC、NLC和NJC復位到零，在另一32秒中重複在附圖2中所示的處理。
在此已經描述並示出了重新定時和重新對準SONET信號的方法。雖然已經描述了本發明的特定的實施例，但是並不是希望將本發明限制到這些特定的實施例中，而是希望本發明具有在技術上所允許的範圍的一樣寬的範圍，並且對說明書的閱讀也是如此。例如，雖然FIFO的優選實施例的每一個具有28位元組的容量，但是應該理解的是在將FIFO劃分為5個區域時其它長度的FIFO也可使用。因此本領域的普通技術人員應該理解的是在不脫離所要求保護的精神和範圍的前提下可以對本發明作出其它的改進。
權利要求
1.一種重新定時和重新對準SONET信號的方法，包括a)從STS-3信號中解復用出STS-1信號；b)在FIFO中緩衝STS-1信號的每一個；c)在時間上確定FIFO深度；和d)部分基於FIFO深度和部分基於所接收的指針運動的速率確定指針漏洩率。
2.根據權利要求1所述的方法，其中所說的確定指針漏洩率的步驟包括在所設定的時間周期上確定淨指針對齊。
3.根據權利要求2所述的方法，其中所說的確定指針漏洩率的步驟包括在32秒的周期上確定淨指針對齊。
4.根據權利要求2所述的方法，其中所說的確定指針漏洩率的步驟包括在所設定的時間周期上重複地確定淨指針對齊。
5.根據權利要求4所述的方法，其中所說的確定指針漏洩率的步驟包括每32秒重複地確定淨指針對齊。
6.根據權利要求1所述的方法，其中所說的緩衝的步驟包括將每個STS-1信號緩衝在具有n個字節的容量的FIFO中，和所說的確定指針漏洩率的步驟包括如果FIFO長度小於大約.2n則指示直接的正指針漏洩，而如果FIFO長度大於大約.8n則指示直接的負指針漏洩。
7.根據權利要求6所述的方法，其中所說的確定指針漏洩率的步驟包括在FIFO長度大於大約.2n並小於大約.4n時根據在設定的時間周期上的淨指針對齊指示所計算的正漏洩率，和在FIFO長度大於大約.6n並小於大約.8n時根據在設定的時間周期上的淨指針對齊指示所計算的負漏洩率。
8.根據權利要求7所述的方法，其中n＝28，和所說的確定指針漏洩率的步驟包括如果FIFO長度是0-4則指示直接的正指針漏洩，而如果FIFO長度是24-28則指示直接的負指針漏洩。在FIFO長度是5-11時根據在設定的時間周期上的淨指針對齊指示所計算的正漏洩率，和在FIFO長度是17-23時根據在設定的時間周期上的淨指針對齊指示所計算的負漏洩率。
9.根據權利要求7所述的方法，其中淨指針對齊計數是正對齊計數減去負對齊計數的絕對值。
10.根據權利要求9所述的方法，其中基於過去的32秒的淨指針對齊，每32秒確定所計算的漏洩率。
11.一種重新定時和重新對準SONET信號的設備，包括a)雙埠RAM FIFO；b)基於輸入信號時鐘的寫地址發生器；c)基於輸出信號時鐘的讀地址發生器；d)與寫到FIFO中的SPE的First_Byte同步的FIFO深度計數器；e)與從FIFO中讀出的First_Byte同步的FIFO深度鎖存器；和f)基於FIFO深度和所接收的指針運動速率計算漏洩率的電路。
12.根據權利要求11所述的設備，其中所說的計算電路包括在所設定的時間周期上確定淨指針對齊的裝置。
13.根據權利要求12所述的設備，其中所說的計算電路包括在32秒周期上確定淨指針對齊的裝置。
14.根據權利要求11所述的設備，其中所說的計算電路包括在所設定的時間周期上重複地確定淨指針對齊的裝置。
15.根據權利要求14所述的設備，其中所說的計算電路包括每32秒重複地確定淨指針對齊的裝置。
16.根據權利要求11所述的設備，其中所說的FIFO是n-字節的FIFO，和所說的計算電路包括這樣的裝置如果FIFO長度小於大約.2n則指示直接的正指針漏洩，而如果FIFO長度大於大約.8n則指示直接的負指針漏洩。
17.根據權利要求16所述的設備，其中所說的計算電路包括在FIFO長度大於大約.2n並小於大約.4n時根據在設定的時間周期上的淨指針對齊指示所計算的正漏洩率的裝置，和在FIFO長度大於大約.6n並小於大約.8n時根據在設定的時間周期上的淨指針對齊指示所計算的負漏洩率的裝置。
18.根據權利要求17所述的設備，其中n＝28，和所說的電路包括如果FIFO長度是0-4則指示直接的正指針漏洩而如果FIFO長度是24-28則指示直接的負指針漏洩的裝置，在FIFO長度是5-11時根據在設定的時間周期上的淨指針對齊指示所計算的正漏洩率的裝置，和在FIFO長度是17-23時根據在設定的時間周期上的淨指針對齊指示所計算的負漏洩率的裝置。
19.根據權利要求18所述的設備，其中淨指針對齊計數是正對齊計數減去負對齊計數的絕對值。
20.根據權利要求19所述的設備，其中所說的計算電路包括基於過去的32秒的淨指針對齊，每32秒指示所計算的漏洩率的裝置。
全文摘要
重新定時和重新對準SONET信號的方法包括從STS－3信號中解復用出STS－1信號、在FIFO中緩衝三個信號中的每個信號(12)、隨著時間確定FIFO的深度(24)以及部分基於FIFO深度和基於所接收的指針運動的速率確定指針漏洩率(28)。對於28個字節深度的FIFO，如果FIFO的深度是12－16位元組(12)，則沒有指針漏洩被執行。如果深度是0－4位元組(12)，則執行直接的正漏洩。如果深度是24－28位元組(12)，則執行直接的負漏洩。如果深度是5－11位元組(12)，則執行所計算的正漏洩。如果深度是17－23位元組(12)，則執行所計算的負漏洩。所計算的漏洩率基於每32秒(256,000幀)所接收的指針運動的淨數(正負運動幅值之和)(20)。
文檔編號H04J3/06GK1488208SQ02804083
公開日2004年4月7日 申請日期2002年1月23日 優先權日2001年1月24日
發明者K·S·辛, P·戈亞爾, A·巴薩克, V·庫馬, D·C·烏普, , K S 辛, 烏普, 嵌 申請人:美商傳威股份有限公司