高階數的多路復用設備中的並行信號分配和信號處理的製作方法

2023-08-01 08:25:21 2

專利名稱：高階數的多路復用設備中的並行信號分配和信號處理的製作方法
在TDM網絡中為建立數據通信通過分配時段按同步的時分多路復用使用傳輸信道。由此，按同步時分多路復用通過將時窗分配給信道和根據一個同步幀確定時窗的相對的時間位置來完成信道識別。
為此，多路復用設備用來這樣建立數據通信，以致於將傳輸速度低的多個信號組合構成一個傳輸速度較高的信號。
在TDM網絡中高階數和高傳輸比特率的傳統的多路復用器需要大的實現複雜性。特別是使發射側信號與規定的SDH協議體系結構的信號相適應/匹配更需較廣的功能範圍。迄今，通過僅一個多路復用設備和由此利用集成開關電路、譬如高度複雜的CMOS模塊獲得SDH格式信號的信號構成。
現今的多路復用設備的一個缺點是只利用一個複雜的模塊將發射側的信號轉換成SDH格式的信號。由於這種信號構成需要對已復用的信號的信道進行再分類，所以現今常用的多路復用設備需要一個容量大的緩衝存儲器。因此，為對信道和比特率分類，高復用級別和高比特傳輸率的信號需要佔用大的存儲容量和耗時長。況且，由於這種過程會造成多路復用設備上的不可忽視的功率損耗。
本發明的任務在於提供一個用於多路復用設備的模塊化布置，它以少存儲容量和短耗時而處理n個信號成一個信號，反之處理一個信號成n個信號。
這個任務由n級多路復用設備1完成，它具有第一多路復用設備級100和第二多路復用設備級200，它們通過接口300連接，並且其中第二多路復用設備級200由n/m個m級多路復用器220.1、220.2、...、220.n/m組成。第一多路復用設備級100具有第一信號埠110，並且第二多路復用設備級200具有n個第二信號埠210.1、210.2、...、210.n。通過這種布置優選使第二多路復用設備級200可能通過n/m個m級多路復用器220.1、220.2、...、220.n/m導致同步地並行處理n個發射側信號(信號構成)或一個接收側的信號(信號分解)。在多個m級多路復用器230.1、230.2、...、230.n/m上對信號建立進行功能劃分，便允許耗費少地實現SDH格式的n級的信號構成或將信號分解成n個信號。
按照本發明所述的n級多路復用設備的優選擴展和方案在權利要求2至7中說明。權利要求8和9說明了有關的方法。
按優選的布置，將第一多路復用設備級100的接口側的信號埠130通過連接裝置310與第二多路復用設備級200的n/m個接口側的信號埠230.1、230.2、...、230.n/m相連接。優選採用總線系統作為連接裝置。特別優選地使用差分CML(電流型邏輯)，非常優選地使用PCML(正電流型邏輯)16比特總線。
在優選的實施例中，第一多路復用設備級100的接口側的信號埠130由n/m個信號埠130.1、...、130.n/m組成，該信號埠對應於第二多路復用設備級200的接口側的信號埠230.1、...、230.n/m。在n/m個信號埠130.1、...、130.n/m和接口側的信號埠230.1、...、2 30.n/m之間的通信連接由連接裝置310實現，該連接裝置310由各個埠之間的單個連接組成，也可由一條總線或兩者的組合構成。在信號分解時，連接裝置310特別優選地由一條總線系統構成，該系統通過第一多路復用設備級100的接口側的信號埠130通到第二多路復用設備級200的接口側的信號埠230.1、...、230.n/m。相反，在信號構成時連接裝置特別優選地由n/m個信號埠130.1、...、130.n/m和第二多路復用設備級200的接口側的信號埠230.1、...、230.n/m之間的單個連接組成。
通過這種布置，由n/m個m級多路復用器220.1、220.2、...、220.n/m並行地處理髮射側的信號或接收側的信號是可能的。於是，n/m個m級多路復用器220.1、220.2、...、220.n/m需要比n級的單個多路復用器要少的功能範圍；這就使快速地處理單個信號成為可能。為此，用這種布置使n級多路復用設備1的模塊化結構成為可能，該多路復用設備1可以準確地適應用戶的需要。
在特別優選的實施例中，第二多路復用設備級200的第二信號埠210.1、210.2、...、210.n可這樣布置，以致使n個信號循環地施加到第二多路復用設備級200的n/m個多路復用器220.1、220.2...、220.n/m上。這種優點在於n/m個子信號的信道按字節序列的順序循環地施加到接口側的埠230.1、230.2、...、230.n/m上，並且得到處理，特別是通過連接裝置310饋送入第一多路復用設備級100內。通過將n個發射側信號循環地布置到n個第二信號埠210.1、210.2、...、210.n上，規定了n/m個子信號的信道的各個字節饋送到第一多路復用設備級100內的順序。
舉例說明通過接口300將接口側的埠230.1、230.2、...、230.n/m上的n/m個子信號饋送入第一多路復用設備級100，其中n＝16和m＝4。按此詳細說明的第二多路復用設備級200包括4個m級多路復用器220.1-220.4。按照以下詳細說明，為構成m個埠均將n個信號埠210.1、210.2、...、210.n匯總到n/m個m級多路復用器220.1、220.2、...、220.n/m上。m個輸入信號施加到第z個m級多路復用器220.z上，以致第z個子信號的信道序列滿足序列z+(n/m)*i，其中i＝0、1、2、...、((n/m)-1)並且z＝1、...、n/m。按照這個詳細說明的第二多路復用設備級200的多路復用器220.1、...、220.4的每一個都處理4個發射側信號，並且由於處理了現運行的16個發射側信號，所以有4個子信號施加在接口側的信號埠230.1-230.4上。於是，這些子信號具有下列信道序列子信號11、5、9、13子信號22、6、10、14子信號33、7、11、15子信號44、8、12、16在特殊優選的布置中，多路復用設備級200的n/m個接口側的信號埠230.1、230.2、...、230.n/m是一個按SDH格式成字節並行的接口。在字節並行的接口上，n/m個信號的字節通過多路復用設備級200的接口側的信號埠230.1、230.2、...、230.n/m按這種方式傳遞到第一多路復用設備級100上，即字節被布置成在此已經滿足SDH格式所需要的要求。由此特別優選的是，利用多路復用設備級100中的變換器120以低耗費變換成SDH格式信號的一個不必再重新分類的字節序列來排列所述的字節。重新分類被理解為把不能滿足SDH格式的字節序列轉換成SDH格式所需要的字節排列的過程。按傳統方法的分類過程需要存儲容量大、需要時間長和產生損耗功率大。
可舉例說明字節如何施加到SDH格式的字節並行接口上。以上述舉例為出發點，字節-信道-元組排列如下子信號11.1、1.5、1.9、1.13、2.1、2.5、...
子信號21.2、1.6、1.10、1.14、2.2、2.6、...
子信號31.3、1.7、1.11、1.15、2.3、2.7、...
子信號41.4、1.8、1.12、1.16、2.4、2.8、...
其中第一個數碼給出了字節-信道-元組的字節，並且第二個數碼標明了字節-信道-元組的信道。
子信號要如此施加在接口側的信號埠230.1、...、230.4上，即首先是子信號1的第一個字節-信道-元組1.1，然後是子信號2的第二個字節-信道-元組1.2施加在其上，等等，直到饋送子信號4的字節-信道-元組1.16為止，以便重新開始第一個子信號的字節-信道-元組2.1，直到最後提取子信號4的字節-信道-元組8.16為止。由此可給信號提供16個信道，該信號已在第二多路復用設備級200後面用SDH格式的正確的字節序列和信道序列施加在接口側的信號埠230.1、...、230.4上。然後，字節-信道-元組的順序在第一多路復用設備級100內被轉換後可讀成1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、...、1.16、2.1、2.2、2.3、...、8.15、8.16。為在接口側的信號埠230.1、...、230.4上提取一個更新的信號，需重新從子信號1的字節-信道-元組1.1開始。
通過按所述的方法合成信號，由16個信道組成的信號已經有正確的信道排列，以便饋送到網絡中去。信道的重新分類就不再需要。第一多路復用設備級100就只有提供接收側的n級信號結構的合適同步幀的任務。
在第一多路復用設備級100的優選的實施例中，設置了光電換能器150和變換器120。光電換能器150的任務是將光信號轉換成電信號或將電信號轉換成光信號。特別優選考慮短距系統的PIN光電二極體和長距系統的雪崩光電二極體作為光電換能器150。
利用在第二多路復用設備級200之前和在第一多路復用設備級100中集中地布置光電換能器150，優選將接收到的光信號通過中央單元轉換成電信號是可能的。由此，光電換能器150可以說集中地被拉到第二多路復用設備級200的m級多路復用器220.1、220.2、...、220.n/m的系統前面。由此就可避免在第二多路復用設備級200的n/m個m級多路復用器220.1、220.2、...、220.n/m之前進行n/m次光電轉換。
一個特別優選的實施方案是在第一多路復用設備級100內集中地設置變換器120，類似於光電換能器150。對於接收側的信號，變換器120的任務是通過並串行變換集中進行輸入信號的速度變換。速度變換是必須的，以便使線路端的高頻比特率適應已優選採用CMOS技術的複雜的第二多路復用設備級200的最大允許的處理頻率。
在這種情況下，從最佳耗費的原因出發，在第一多路復用設備級100內提供一個變換器，不在第二多路復用設備級200內提供n/m個變換器是值得的。優選將具有Si雙極性或GaAs技術的集成電路用作變換器120。
對於要發射的信號，變換器120的任務是建立一個同步幀，例如由n/m個子信號構成的STM n個幀，這些子信號來自n/m個多路復用器220.1、220.2、...、220.n/m。通過在發射方向循環地排列n個信號，並且在接口側的信號埠230.1、230.2、...、2 30.n/m上由此導致循環地和順序地排列n/m個子信號的信道，以及在第二多路復用設備級200中在發射方向同步地並行處理n個信號，可以在第一多路復用設備級100的第一埠110上通過僅一個中央變換器120來提供SDH格式的TDM信號。通過在第二多路復用設備級200的接口側的信號埠230.1、230.2、...、230.n/m上循環地提供和順序地提取那些遵照字節並行格式的信道，便已經按正確的順序在第二多路復用設備級200後面布置了SDH格式信號用的信道，並且在第一多路復用設備級中只需要一個簡單的字節-多路復用-功能。這將特別優選地通過僅一個集中的、並行的和串行的高速變換器級120來實現。由此，優選用這種布置節省了變換器120的緩衝存儲器的存儲容量耗費，因為在第一多路復用設備級100的變換器120中現在再也不需對n/m個子信號的信道進行分類了。
本發明的實施例將就附圖給予詳細說明。
在此給出

圖1通過按照本發明所述的n級多路復用設備的原理性結構表示了信號構成(發射方向，TX)；圖2通過按照本發明所述的n級多路復用設備的原理性結構表示了信號分解(接收方向，RX)；並且圖3為用於信號構成的按照本發明所述的n級多路復用設備的方框圖。
在圖1中，根據2個多路復用設備級100、200舉例說明了發射方向(TX)的n級多路復用設備。多路復用設備級100包括一個變換器120和2個光電換能器140、150。在發射側第一多路復用設備級100具有一個第一信號埠110和一個接口側的信號埠130，該埠130由n/m個信號埠130.1、...、130.n/m構成。在第二多路復用設備級200上，並行地設置了n/m個m級多路復用器220.1、220.2、...、220.n/m。n/m個m級多路復用器220.1、...、220.n/m均至少具有用於分配時窗的一個裝置221.1、221.2、...、221.n/m。
在第二多路復用設備級200上，設置了n個第二信號埠210.1、210.2、...、210.n並且在接口側設置了接口側信號埠230.1、230.2、...、230.n/m。在這種情況下，n個第二信號埠210.1、210.2、...、210.n這樣分配，即m個埠的一個束分別設置在n/m個多路復用器220.1、220.2、...、220.n/m中的一個上。在接口300上，第一多路復用設備級100的n/m個信號埠130.1、...、130.n/m，通過連接裝置310對應於第二多路復用設備級200的接口側的信號埠230.1、230.2、...、230.n/m。
如果n個發射側信號施加到第二多路復用設備級200的n個第二信號埠210.1、210.2、...、210.n上，則n個發射側信號插入到n/m個m級多路復用器220.1、220.2、...、220.n/m中，其中m個發射側信號均被分配到n/m個m級多路復用器220.1、220.2....、220.n/m上。將多路復用器220.z、z＝1....、n/m的m個發射側信號復用成一個第z個子信號，這樣n/m個m級多路復用器220.1、220.2...、220.n/m的n/m個子信號被施加到n/m個接口側的信號埠230.1、230.2、...、230.n/m上。在n/m個多路復用器220.1、220.2、...、220.n/m中，並行地處理n個信號以構成n/m個子信號。n個第二信號埠210.1、210.2、...、210.n循環地這樣分配給n/m個多路復用設備，以致在接口側的信號埠230.1、230.2、...、230.n/m上出現循環的、順序的信道序列。n/m個子信號通過接口300通到變換器120和第一多路復用設備級100的光電換能器140上，直到它們通過第一多路復用設備級100的第一信號埠110作為光信號出現為止。在並串行變換器120中，處理n/m個信號成一個信號，並且配備一個同步的時幀，而光電換能器140則將電信號轉變成光信號。通過在多路復用設備級200的接口側的信號輸出端230.1、230.2、...、230.n/m上，將n/m個子信號的信道按字節並行排列，使多路復用設備級100中的存儲容量耗費減少到1/4。如果還採用上述舉例，則通常需要128位緩衝存儲器(4個多路復用器220.1、...、220.4*4發射側信號*8位＝128位緩衝器)，而在按本發明所述的排列中還只需要一個32位緩衝存儲器(4個多路復用器220.1、...、220.4*8位＝32位緩衝存儲器)。
類似圖1，圖2表示接收方向(RX)上n級多路復用設備1的結構。與圖1相反，圖2給出了在接收側進入n級多路復用設備1中的信號分解，該信號被分解成n個信號。
如果將一個信號施加到第一多路復用設備級100的第一信號埠110上，則該信號首先通過光電換能器150變換成電信號，然後通過變換器120、接口側信號埠130和連接裝置310-也即一條總線-而被引導到第二多路復用設備級200的接口側的信號埠230.1、230.2、...、230.n/m上。在此，全部電信號都施加到接口側的信號埠230.1、230.2、...、230.n/m的每一個上。通過接口側的信號埠230.1、230.2、...、230.n/m的每一個信號埠，全部信號被引導到與接口側的信號埠230.1、230.2、...、230.n/m互補的n/m個m級多路復用器220.1、220.2、...、220.n/m上。然後，用於分配時窗221.z的第z個設備為第z個多路復用器220.z提取第z個子信號，z＝1、...、n/m。在m級多路復用器220.1、220.2、...、220.n/m的每一個上，分別將所屬的子信號進行多路分解。於是，n/m個m級多路復用器220.1、220.2、...、220.n/m的各自的m個信號被傳遞到第二多路復用設備級200的n個第二信號埠210.1、210.2、...、210.n上。
圖3表示在按本發明所述的n級多路復用設備1上的信號構成方框圖。在此將第一多路復用設備級100表示作為SDH第I多路復用級101，並且將第二多路復用設備級200作為表示具有n/m個並行的ASIC250.1、...、250.n/m的SDH多路復用級201。
通過n級多路復用設備1實現典型的、將n個發射側信號構成一個信號的信號構成。為此，n個發射側信號分別被匯總成m個信號，並且引導到作為m級多路復用器220.1、220.2、...、220.n/m起作用的n/m個ASIC 250.1、...、250.n/m上。在發射側信號被分別匯總成m個的n個信號是按比特順序的STM1信號。通過第z個ASIC 250.z、z＝1、...、n/m，將m個按比特順序的STM1信號多路復用成第z個子信號。第z個子信號是一個字節並行的STM1信號。第z個子信號的多路復用過程對所有n/m個子信號都是並行地通過n/m個ASIC250.1、...、250.n/m實現的。由於n/m個子信號的信道都是循環地和順序地施加到接口300上，所以由SDH第I多路復用級101將其並行地和串行地變換成一個信號。同時將適當的同步的時幀提供給一個信號，該幀滿足SDH格式信號的複雜的幀同步。然後，在接收側信號埠110上提供STM的n個信號。
權利要求
1.n級多路復用設備(1)，包括第一多路復用設備級(100)和第二多路復用設備級(200)，它們通過接口(300)連接並且第一多路復用設備級(100)具有第一信號埠(110)和第二多路復用設備級(200)具有n個第二信號埠(210.1、210.2、...、210.n)，其特徵在於，第二多路復用設備級(200)由n/m個m級多路復用器(220.1、220.2、...、220.n/m)構成。
2.按照權利要求1所述的n級多路復用設備(1)，其特徵在於，第一多路復用設備級(100)包括一個接口側信號埠(130)和第二多路復用設備級(200)包括n/m個接口側信號埠(230.1、230.2、...、230.n/m)，並且連接裝置(310)將第一多路復用設備級(100)的接口側信號埠(130)與第二多路復用設備級(200)的n/m個接口側信號埠(230.1、230.2、...、230.n/m)相連接。
3.按照上述權利要求之一所述的n級多路復用設備(1)，其特徵在於，第一多路復用設備級(100)的接口側信號埠(130)由n/m個單獨的、與第二多路復用設備級(200)的接口側信號埠(230.1、230.2、...、230.n/m)相對應的信號埠(130.1、...、130.n/m)組成。
4.按照上述權利要求之一所述的n級多路復用設備(1)，其特徵在於，第二多路復用設備級(200)的n個第二信號埠(210.1、210.2、...、210.n)是這樣布置的，即n個信號可循環地傳遞到第二多路復用設備級(200)的n/m個多路復用器(220.1、220.2、...、220.n/m)上。
5.按照上述權利要求之一所述的n級多路復用設備(1)，其特徵在於，多路復用設備級(200)的n/m個接口側信號埠(230.1、230.2、...、230.n/m)表示一個按SDH格式的字節並行的接口。
6.按照上述權利要求之一所述的n級多路復用設備(1)，其特徵在於，第一多路復用設備級(100)具有一個變換器(120)和一個光電換能器(140、150)。
7.按照上述權利要求之一所述的n級多路復用設備(1)，其特徵在於，n/m個m級多路復用級(220.1、220.2、...、220.n/m)被構成為集成開關電路。
8.在按照上述權利要求之一所述的n級多路復用設備(1)中傳輸信號的方法，其特徵在於，將第二多路復用設備級(200)中的n個發射側信號多路復用成n/m個子信號，並且該n/m個子信號通過接口(300)和第一多路復用設備級(100)被合併成一個信號，或者接收側信號通過第一多路復用設備級(100)和接口(300)被轉送到n/m個m級多路復用器(220.1、220.2、...、220.n/m)上，並且m級多路復用器(220.1、220.2、...、220.n/m)將該信號分別劃分為m個子信號。
9.按照上述權利要求所述的在n級多路復用設備(1)中傳輸信號的方法，其特徵在於，第二多路復用設備級(200)中的n個發射側的按比特順序的信號被處理成n/m個字節並行的信號，並且這些n/m個字節並行的信號通過接口(300)和第一多路復用設備級(100)被合併成一個信號。
全文摘要
本發明涉及在高階數的多路復用設備中進行並行的信號分配和信號處理的裝置和方法。按照本發明所述的n級多路復用設備的優點在於n個發射側信號循環地被分配給第二多路復用設備級的n/m個m級多路復用器，並通過n/m個m級多路復用器被並行地處理成n/m個子信號，並且這些n/m個子信號通過第一多路復用設備級中的並串行變換器被循環地和順序地處理成一個信號。這樣產生的信號就具備符合SDH格式規定的信道和字節排列。不再需要在第一多路復用設備級中進行耗費存儲器容量的重新分類。
文檔編號H04J3/16GK1419758SQ01807027
公開日2003年5月21日 申請日期2001年1月23日 優先權日2000年2月4日
發明者W·希爾格爾斯, W·普雷布斯特 申請人:西門子公司