[发明专利]用于多路复接与多路分接数字信号流的方法和设备

说明书

本发明总的属于多路复接与分接多个数字信号流的领域。具体地，它涉及到通过使用SRTS(同步剩余时间印记)数值对与复接/分接有关的数字信号流进行速率调节。

在数字电信系统中，数字信号流以各种不同速率同步地或异步地进行传送，在所有情况下，时钟被用来处理这些数字信号流。这些时钟必须被变成同步以用于正确的数据交换，以及某种些形式的定时信息要从源传送到目的地。数字信号流当它们经受由噪声、延时、抖动等等引起的信号恶化时，也经常被重新以正确的速率产生。它们也被复接，以便产生更高的比特率用于更高容量的传输系统，作为一种经济地利用同一个传输媒体以用于可能不同用户的方法。在复接时，对于世界不同区域有不止一种用于电信的数据传输分级体系。图1显示了在北美使用的数字分级体系的一个例子。在图上，四个DS1信号流被复接成一个DS2信号流，以及7个DS2信号流被复接成一个DS3信号流。在图上也显示了比特速率级别。复接的主要问题包括对输入信号流的同步。数字信号流不能直接被交织和确保它们随后的识别，除非所有信号源的脉冲速率被锁定在公共的时钟上。这意味着所有信号流是频率同步的，或者否则它们是异步的并且由复接器来形成频率同步。复接器系统可通过在把每个分开的输入组合成一个比特流以前把它们的比特速率提高到一个公共速率，来建立频率同步。这添加了额外的时隙，在其中可填充额外的脉冲。在脉冲填塞时，所有进入的数字信号流被填塞以足够数目的脉冲，以便把它们每个的速率提高到相应的公共速率。在分接时，高速率的单个信号流被分成多个信号流。每个被分离的信号流被去掉填塞的比特，它们被这样进行识别，并被去同步而成为按照公共时钟的较低速率的单个信号流。

通过参照图2，这个速率调整可更详细地被解释。例如，图2显示了DS2信号流的结构，它在一个所谓的M-帧内包含1176比特，一个M-帧由四个子帧组成，每个子帧294比特。每个子帧包括一个填充块，其中保留一个特定比特位置用于填充。如果需要填充的话，这个位置被用来填充零比特，或者如果不需要填充的话，它可被用于数据。所以，当填充位置被用于数据时，在DS2的M帧中，有6×48=288比特的DS1数据。当填充位置上放置了零比特时，每个DS2的帧中，有287比特的DS1数据。因此，DS1数据率可通过改变填充位置被用于零比特还是用于数据比特的频繁程度而来进行调节。所以，调节范围是从6.312*287/1176=1.5404Mb/s到6.312*288/1176=1.5458Mb/s。

图3显示了DS3信号流的结构。DS3信号流在一个M-帧内包含4,760比特，一个M-帧由7个子帧组成，每个子帧680比特。在每个子帧中的填充位置也是以和DS2信号流同样的方式被安排。所以，在DS3流中，在一个M-帧中有7个填充位置，每个DS2一个填充位置。

应当指出，虽然DS信号流在上面被详细描述，实质上类似的数字信号分级体系被使用于欧洲和其它地方，例如E1、E2、和E3。在一帧中的比特数、具体比特分配等在它们之间可能是不同的，但本发明的概念同样能应用于这些数字信号流。

诸如SONET那样的宽带网络可处理其它同步业务以外的ATM业务。虽然网络是同步运行的，但ATM业务本质上是异步的，因而这样的数据流在它通过网络传送到目的地节点时，经受了信元抖动、信元延时变化、和其它起伏。即使当ATM网络正在源节点与目的地节点之间传送CBR(恒定比特速率)数据流时，在目的地节点处的时钟频率不能通过CBR数据流规则地周期地到达而被直接归溯到源节点的频率。几种技术已被用来输送新时钟频率和业务时钟频率(正在被传输的数据的频率)之间的差值。Fleischer等的美国专利No.5,260,978(1993年11月9日)描述了被称为SRTS(同步剩余时间印记)的技术，在宽带网络中用于定时恢复。这个专利显示，只需要小的附加比特(称为P比特)来非模糊地表示从两个时钟频率之间的标称差值的变化。P比特被称为SRTS比特。分辨率由标称的频率差值和时钟公差支配，它确定所需要的最小P比特数。在正常预期的参量下，这些P比特将大大地小于为表示时钟频率所需要的比特数，例如3比特而不是13比特。典型的采样周期是3008，它相应于8个ATM单元的周期，以及每个单元47个八位有用负载。

在上面参考的专利和文章中描述的SRTS方法利用了锁相环(PLL)来产生从SRTS值得出的模拟时钟信号。另一方面，Upp等的美国专利No.5,608,731(1997年3月4日)描述了用于SRTS的数字闭环时钟恢复。在该专利中，4比特被用于SRTS来恢复DS1信号流的时钟脉冲。