CN1326663A - 确定atm传输的时隙延时 - Google Patents

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Abstract

一种时隙调准器(60)确定在PlesiochronousDigitalHierarchy(PHD)传输网上接收到的帧组中时隙的延时(用帧表示)。依据本发明的时隙帧/延时确定技术,时隙调准器通过搜索在帧组的附近帧中5个相继的时隙寻找一个ATM单元中的初始头段,一旦初始头段被找到,为包括头段的每个时隙确定帧/延时值,然后,对于头段中所选时隙的帧/延时值被用于形成一个窗,该窗被用于搜索下一个头段。对于下一个ATM单元下一个头段的搜索包含将窗滑动到帧组的其他帧,并在一个相继的时隙中搜索一个值,对于由滑动的窗成帧的头段,这将组成一个HEC字节。当下一个头段被定位时,必须只对头段的最后时隙例如组成HEC字节的时隙完成帧/延时确定。然后利用来自最近获得的头段的帧/延时型式形成一个新的窗,该新的窗被滑动以找到另一个头段。头段定位,时隙帧/延时确定,和形成一个新的窗继续进行直到对于帧组中所有时隙完成帧/延时确定为止。

Description

确定ATM传输的时隙延时
背景
1.发明的领域
本发明涉及被称为异步传送模式(ATM)的分组技术，特别涉及确定在Plesiochronous Digital Hierarchy(PHD)传输网上接收到的复帧中时隙的延时(用帧表示)。
2.相关技术及其他的考虑
对于高频段服务，如多媒体应用，点播电视，电视电话，和远程会议不断增长的兴趣促进了宽带集成服务数字网(B-ISDN)的发展。一种支持B-ISDN的适当的技术称为异步传送模式(ATM)，对远程通信能力提供了相当大的扩展。
ATM是一种面向分组的传送模式，利用异步时分多路复用技术。分组被称为单元，传统上具有固定的规模。传统的ATM单元包括53个字节，其中5个组成一个头段，其中48个组成该单元的“有效负载”或信息部分。该ATM单元的头段包括头段误差控制(HEC)字节，以及两个量，被用于识别该单元所经过的ATM网中的连接，特别是VPI(虚拟路径识别符)和VCI(虚拟信道识别符)。通常，虚拟路径是一种在网的两个交换节点之间所规定的主要路径；虚拟信道是在该各个主要路径上的一个特定的连接。
在其终点，ATM网被连到终端设备，例如，ATM网的用户。典型情况下在ATM网终点之间有多个交换节点，这些交换节点具有通过物理传输路径或链路连接在一起的端口。因此，在从一个始发终端设备到一个目的地终端设备的行进过程中，组成一个消息的ATM单元可以经过几个交换节点。
一个交换节点有多个端口，每个端口可通过链接电路和链路连到另一个节点。该链接电路按照在链路上使用的特定协议将单元分组。来到一个交换节点的单元可进入第一端口上的交换节点，并通过连到另一个节点的链路上的链接电路从第二端口输出。每个链路可以传送用于多个连接的单元，一个连接是，例如，在主呼用户或主呼方和受呼用户或受呼方之间的一种传输。
典型情况下这些交换节点的每一个有几个功能部件，其中主要的是交换核。该交换核主要起着交换的端口之间交叉连接的作用。到交换核内部的路径被有选择地控制，以使将该交换的特定端口连接在一起，使消息能够最终从该交换的一个输入侧到该交换的一个出口侧，并最终从始发的终端设备到目的地终端设备。
当前对于较低速应用的ATM传输网主要是基于PlesiochronousDigital Hierarchy(PHD)传输网(见ITU-T推荐文件G.702)。用于在不同PHD位速率，例如，既用于1544又用于2048帧结构上传输ATM单元的映象已被提供(见ITU-T推荐文件G.804，ATM CellMapping Into Plesiochronous Digital Hierarchy(PHD)(November1993))。这些帧结构被描述在ITU-T推荐文件G.704中，“Synchronous Frame Structures Used At 1544，6312，2048，8488and 44734 Kbit/s Hierarchical Levels”(July 1995)。复帧的每个帧具有一系列的时隙，时隙具有字节结构。
将ATM单元映象到如ITU-T推荐文件G.804中所规定的帧中包括基于ATM连接既用于1.5Mb/s又用于2 Mb/s PCM的某些基本原则。这些基本原则如下：(1)将ATM单元以连贯的次序映象到所有的时隙中(每个ATM单元包括几个时隙)；(2)将在ATM单元中的字节与帧的字节结构调成一致；(3)这些单元具有53字节速率，与帧结构不一致；(4)将时隙1-15和17-31用于2Mb/s连接中的ATM单元(时隙16未用)；(5)将时隙1-24用于1.5Mb/s连接中的ATM单元；(6)可将48字节的ATM单元有效负载扰频，以便防止虚假的描述；(7)将空单元作为填充数发送。这些空单元可以有三种类型：空闲单元，未分配单元；和IMA填充数单元。空闲单元具有预先规定的以下字节值的头段(用16进制，用后缀“H”指明)：00H，00H，00H，01H和52H(52H是头段差错控制(HEC)字节)。ATM空闲单元的有效负载，其48字节中每一个具有值6AH。未分配单元具有以下字节值的头段：00H，00H，00H，00H，55H。在用于ATM的逆多路复用(“IMA”)中，填充数单元替代空闲单元。对于IMA的填充数单元具有型式00H，00H，00H，0BH，和64H。
分数映象包含只使用一帧中一部分时隙，例如，从1到30时隙。可将分数映象概念化为一种筛选掩模，其中每个时隙可或者处于状态“已用”或者状态“未用”。分数映象一般被规定在ITU-T推荐文件G.704中。用于ATM的分数映象原本未被规定在ITU-T推荐文件G.804中，但ITU-T推荐文件G.704的分数映象可应用于ATM。
因为ATM单元长度53字节是一个质数，ATM单元的头段将在所有时隙上周期性地移动(只要每帧所用的时隙数小于53)。当所用的时隙数小于53时，以下的特性将适用：(1)每个时隙在一个53帧间隔内将准确地包含一个ATM单元的起始字节一次；(2)在一个53帧复帧或周期内，5个连贯的时隙将具有一个完整的ATM头段；(3)在时隙n中ATM单元的开始和时隙n＋1中ATM单元的开始之间将有一个确定的帧数。
如以下所描述的那样，有些被想象的技术，其中用于ATM传输的时隙可被延时。因此，本发明的一个目的是用于调准时隙以补偿这样的延时的一种技术，这是需要的。
发明简述
时隙调准器确定在Plesiochronous Digital Hierarchy(PHD)传输网上接收到的帧中时隙的延时(用帧表示)。依据本发明的时隙帧、延时确定技术，时隙调准器通过搜索附近帧中5个连贯时隙来找出一个ATM单元的初始头段。一旦初始头段被找到，为包括该头段的每个时隙确定帧/延时值。然后将对于该头段的所选时隙的帧/延时值用于组成一个窗，将它用于搜索下一个头段。搜索下一个ATM单元的下一个头段包含将该窗滑动到其他的帧，并搜索在相继时隙中的值，这将组成一HEC字节，用于由滑动窗成帧的头段。当将下一个头段定位时，必须只对头段的最后时隙，如组成HEC字节的字隙进行帧/延时确定。然后利用该帧/延时模式从最近获得的头段组成一个新的窗，滑动该新的窗以寻找另一个头段。继续进行头段定位，时隙帧/延时确定，和形成新的窗直到对所有的时隙完成帧/延时确定为止。
提供两种模式的时隙帧/延时确定技术，具体是试验与HEC差错模式和空闲单元调准器模式。在空闲单元调准器模式中，一旦一个空闲单元的初始头段被定位，将一种已知的关系用来确定哪个帧具有在一个预先规定的位置，例如，初始头段的第二时隙中开始的下一个ATM单元的头段。将该预先规定的关系和初始头段的窗用于定位下一个头段的所有非HEC字节。利用下一个头段中非HEC字节的内容，对于该下一头段计算HEC值。然后将算得的HEC值放置在适当的时隙中，从而确定该帧/延时。在对于所有时隙完成帧/延时确定以前，空闲单元调准器模式继续查找新的头段，以确定其最后时隙(HEC时隙)的帧/延时，并组成用于(与已知关系组合)定位另一个头段的一个新的窗。
附图简述
从以下如在附图中所示的最佳实施方案的更详细的描述，本发明上述的和其他的目的，特征，和优点将很明显，在全部附图中标号指在各个视图中相同的部件。附图并不一定按比例，重点放在说明本发明的原理。
图1A是一种具有备用传输容量的现有技术移动远程通信系统简图。
图1B是一种利用ATM-基服务增强的移动远程通信系统简图，使用备用的传输容量。
图2A和图2B是帧的部分简图，图2A用作说明无延时的状况，图2B用作说明时隙帧/延时。
图3是一个举例的ATM节点简图，包括一个本发明的时隙调准器。
图4是示出在本发明的时隙调准确定技术的试验和HEC差错模式方面所执行的基本步骤流程图。
图4A是示出图4中一个被选步骤的分步骤流程图。
图5A，图5B和图5C是提供示范帧顺序描述的简图，在图4中所描绘的试验和HEC差错模式是按此操作的。
图6是示出依据图4的试验和HEC差错模式，通过帧移动窗口的简图。
图7是在执行图4的试验和HEC差错模式的时隙调准器中应用的功能块简图。
图8是示出在本发明的时隙调准确定技术中空闲单元调准器模式方面所执行的基本步骤流程图。
图8A是示出图8中一个被选的步骤的分步骤流程图。
图9是一个示范帧的简图，图8中所描述的空闲单元调准器模式是按此操作的。
图10是在执行图8中空闲单元调准器模式的时隙调准器中所应用的功能块简图。
图11是示出适合于本发明的时隙调准确定技术使用的一种检索树操作的简图。
图11A是示出依据图11的检索树的假设节点简图。
图12是描绘连同本发明的时隙调准确定技术的一种检索树示范性实施方案的简图。
图13是示出用于本发明的时隙调准确定技术的参数值图表。
附图简述
在以下的描述中，为了解释和不是限制的目的，陈述了具体的细节，如特定的结构，接口，技术，等，以便提供对本发明的透彻理解。然而，本领域的技术人员将明白，本发明可在偏离这些具体细节的其他实施方案中被实现。在其他的例子中，众所周知的设备，电路，和方法的详细描述被省略，不致使本发明的描述被不必要的细节弄得含糊不清。
参考图1A和图1B示出一种示范性的革新技术，在其中ATM单元被映象到PDH帧中。图1A实际上示出一种现有技术移动远程通信系统18A，包括基站20A，通过通常如24A所描绘的传输网连到基站控制器22A。虽然未示出，将会理解基站20A通过空中接端口与移动站射频通信。基站控制器22A可被连到其他的基站控制器并通过网关连到其他的远程通信网。在所示的实施方案中，移动远程通信系统18A采取如在欧洲使用的全球移动通信系统(GSM)。
如图1A中所示，2Mb/s传输网24A可只有一部分带宽为GSM基的服务所用(如“专用线”矩形框26A中交叉线所示)。为了利用现有基础设施未用的容量，进行修改得到移动远程通信系统18B，其中一种新的ATM基服务，也被称为UMTS，被加上。在增强型移动远程通信系统18B中，一种ATM基的基站30B被通过2Mb/s链路31连到GSM基站20B，一种ATM基的无线电网控制器(RNC)32B被通过2Mb/s链路33连到GSM基站22B。ATM基服务利用现有GSM网中的备用传输容量，如“专用线”矩形框26B所示。这种增强是通过添加ATM节点到现有的节点实现的，没有重大改变或干扰现有的配置和通信业务。
虽然大多数的现有GSM网是面向时隙的，许多GSM转换器只能够处理64Kb/s的连接。而且，如果几个64Kb/s的连接被一起转换，可能引起不同时隙的延时。而且，可能有这样的情况，希望为ATM服务使用一个PCM基的1.5和2Mb/s连接中某些或全部的时隙。
图2A和图2B是帧部分的简图。如在此所用的那样，一个“帧”是如ITU-T推荐文件G.804中所描述的那样，包括(例如)32或34个时隙(分别对于2Mbps和1.5Mbps)。该帧以8KHz的重复速率重复。一个时隙相对于一个帧中64Kbps信道中的一个。在图2A中，一个ATM单元的字节A-L被作为在相同帧，也就是，帧0的12个相继字隙中相继地接收到示出的。因而图2A示出一种无时延的情况。另一方面，在图2B中，示出一种由图2B帧在64Kb/s基的转换器中被转换引起的可能的情景。通过参考图2B中所描绘的情景，一般认为时隙3的字节C具有帧/延时为“1”；时隙5的字节E具有帧/延时为“2”；依此类推。
因此，如图2B所示，在这样的情况下建立接收ATM单元的连接时，必须有一种技术，用于为每个时隙确定或标定帧/延时。“帧/延时”意思是在一个规定的时隙中一个字节偏离ATM单元中一个参考字节的帧数。参考字节可以是，例如，初始ATM单元中头段的第一或最后字节(HEC字节)。正如以后会明白的那样，帧/延时可以是一个正数(表明该字节在后继帧中所规定的字节中找到)或者是一个负数(表明该字节在前面帧中所规定的时隙中找到)。确定关于时隙的帧/延时的过程在此称为“时隙调准确定”或时隙延时标定。
本发明的时隙调准，其操作在以下作较详细的描述，在一个ATM节点的时隙调准器中被实施。图3示出一个示范性的ATM节点50，在其中可利用本发明的一个时隙调准器60。时隙调准器60位于一个接端口板62上，该接端口板位于节点的ATM转换器64和外部接端口66的中间。示范性的ATM节点50，可以是，例如，移动远程通信网18B的任何节点(见图1B)，例如无线电网控制器32B或基站30B。在ATM节点50是无线电网控制器32B的情况下，外部接端口66被连到或被连到链路33。在ATM节点50是基站30B的情况下，外部接端口66被连到或被连到链路31。
在接端口板62上，通过成帧器和线电路70从外部接端口66接收帧。时隙调准器60从成帧器和线电路70既接收帧数据和速率(在线72上)又接收帧同步信号(在线74上)。帧数据和速率以及帧同步信号被从时隙调准器60分别通过线82和84输出到传输收敛电路76。ATM层电路76利用ATM转换器64双向连接传输收敛电路76。在出端口侧上，传输收敛电路76被连到成帧器和线电路70。
一个接端口端口，如图3的接端口板62，有3个按ATM标准的常规状态。这三个状态是：搜索，预同步，和同步。在所示的实施方案中，为了达到本发明的一般目标(为每个时隙寻找延时补偿)，一种称为“调准搜索”的新状态被实施。如果在预先规定的时间(例如，30秒)内搜索和预同步的状态一直未成功，就进入这种新的调准搜索状态。正是在调准搜索状态中执行本发明的模式。当一个样本已被成功地调准(例如，为每个时隙确定帧/延时)时，退出调准搜索状态。然而，如果线路有物理媒介方面的故障，如LOS或AIS，则不进入调准搜索状态。
如以上所指出的那样，本发明的一般目标是为每个时隙寻找延时补偿。虽然由本发明的时隙调准器60实施的时隙调准确定技术有两种操作模式，两种模式利用相同的基本原理、第一模式称为“试验和HEC差错”模式；第二模式称为“空闲单元调准器”模式。
在试验和HEC差错模式中包含的基本步骤示于图4中。图5A表示一组示范性的帧，将据此描述试验和HEC差错模式。如在此所用的那样，“一组帧”意思是为调准步骤所用的输入帧。在试验和HEC差错模式的情况下，帧组是在调准步骤期间所使用的连续的帧流。对于所描述的例子，帧组包括53帧，每帧有13个时隙(如图5A的帧组顶上所标)。试验和HEC差错模式实时监测接收到的数据。例如，利用在网络的另一端由数据源提供的连续数据。在试验和HEC差错模式启动时，为了测试不同的时隙补偿(如延时)，需要在帧延时存储器中存储若干帧。也就是，在试验和HEC差错调准确定技术中，在启动时，帧组中的某些帧被存入存储器供初始分析。
图4的步骤4-1表示本发明的试验和HEC差错模式时隙调准确定技术的开始。开始时，帧组中至少有若干被装入存储器。然后，试验和HEC差错模式的第一步，步骤4-2，被执行。在步骤4-2，时隙调准器60寻找帧组中的初始头段，并为初始头段中的每个时隙确定调准值。
在步骤4-2中包含的分步骤示于图4A中。作为第一分步骤4A-1，时隙调准器60搜索帧组中的一个或多个帧，以便确定是否在一个或多个帧中第一多个相继的时隙的内容满足预先确定的准则，例如，组成一个带有有效HEC的头段。正如将被回忆起的那样，ATM头段有5个字节，其中的第5字节是头段差错控制(HEC)字节(HEC)，其内容在数学上是以头段的头4个字节的内容为基础的。因此，在分步骤4A-1，时隙调准器60搜索帧组中头5列(时隙)，寻找1个或多个帧，从这些帧中任何一个帧的头5个时隙可以组成一个有效的头段。也就是，时隙调准器60测试这5个时隙中延时的不同组合直到一个有效的组合，例如，一个有效的头段，被找到为止。头段的有效性，称为“预同步”，是通过利用准确的53帧的频率。在该窗端口中寻找正确的头段实现的。正如在图5A的例子中得到的那样，利用字节HA1-HA5(字节HA5是头段HA的HEC)找到第一头段HA。头段HA的所有字节被方便地在第一帧(FRAME1)中找到，但时隙调准器60必须查看FRAME2以寻找时隙2中的字节(第3时隙)，这将得到关于FRAME1的时隙0-1和3-4的有效头段信息。
正如在此所使用的那样，短语“相继的时隙”是从ATM的观点采用的。在PDH帧中所用的时隙并不需要是相继的。换句话说，从ATM观点看，在一个帧中的最后3个时隙和头2个时隙是相继的时隙。
第一有效头段(例如，头段HA)在分步骤4A-1被定位以后，在分步骤4A-2，可以确定对于组成第1有效头段的时隙的帧/延时值。例如，在图5A的例子中，时隙0-4具有“0”帧/延时值，而时隙2具有帧/延时值为“1”，因为组成第1有效头段(例如，头段HA)的时隙2中的字节与对于第一有效头段的参考字节帧相比被偏置一个帧。因此，在分步骤4A-2中，为第一多个相继时隙中的每一个确定延时值，延时值是依据帧具有满足头段的准则的内容确定的(例如，从头段的其他字节和头段被定位的HEC判定属于头段的内容)。
在检测有效的第一头段(例如头段HA)和对于它的时隙确定帧/延时值时，在步骤4-2，根据初始头段所选的时隙组成一个初始窗。在所示的例子中，头段所选的时隙除了头段的第1时隙外全都是。例如，在图5A中所示的帧/延时的型式被描绘成窗WA(对于头段HA)。窗WA具有帧/延时型式为0，+1，0，0。
在步骤4-4，窗WA被通过帧组中的帧移动，以便找出下一个头段。窗WA的移动是在帧组的行方向，如帧WA的移动在图5B所示的方式中进行。时隙调准器60将类似样板型式的窗WA沿着帧组中的帧滑动，在每次移动或垂直移位窗WA时，只检查时隙5中的值，寻找一个字节，该字节对于由移动的窗WA成帧的字节形成HEC字节。图5B示出该时隙调准器60，利用窗WA，已经找到下一个有效的头段HB。如图5B中所示，头段5B包括5个字节HB1-HB5，来自相继的时隙1-5中每个时隙。
在对下一个头段(例如，头段HB)定位时，时隙调准器60不需要确定头段HB头4个字节的帧/延时，因为对这些时隙的帧/延时是逐帧恒定的。但时隙调准器60必须为下一个头段确定HEC字节的延时，例如在图5B的例子中头段HB的HEC字节HB5。因此步骤4-5示出时隙调准器60确定下一个头段包含HEC时隙的帧/延时。在图5B的例子中，出现在时隙5中的头段HB的HEC字节HB5具有帧/延时为+2。因而，通过整个帧组，时隙5将具有帧/延时为+2。例如，具有头段HA的单元中有效负载的第一字节PA也将具有帧/延时为+2，所以具有头段HA的单元中有效负载的第一字节PA是在图5B中的FRAME3中。
在步骤4-6，确定是否已对帧组中所有时隙确定调准值。在至今为止参考图5A和图5B所描述的例子中，情况不是这样，因为13个时隙中只有5个已被确定它们的帧/延时。因此，当时隙还仍然留着供帧/延时确定时，在步骤4-7继续执行，在其中根据(至今已被考虑的)下一个头段(例如，头段HB)的所选时隙(例如，第一时隙外的所有时隙)形成一个新的窗。在步骤4-7，时隙调准器60根据头段HB的第一字节外的所有字节的帧/延时型式也形成一个新的窗。在这方面，图5C示出根据头段HB的第一字节外的所有字节的帧/延时型式的新窗WB。
当已经确定，仍然有时隙的帧/延时必须被确定时，执行分支返回到步骤4-4，使得新作出的窗可被用于寻找另一个头段。例如，在循环回路包括步骤4-4到4-8的第二次执行中，窗WB将被用于(在步骤4-4)寻找下一个头段(在图5C的例子中未被示出的头段HC)。该下一个头段HC中HEC字节的帧/延时将在步骤4-5，随后的确定步骤4-6，等被确定。
执行图4中成环形的步骤直到已对帧组中所有时隙确定帧/延时值为止。图4的环路执行次数被表达为量N-(q＋1)，其中q是包括ATM单元头段的字节数(通常q＝5)。因此，对于图5A-图5C中所示的例子，步骤4-4到4-6的环路在确定第一头段HA以后被执行N＝8次。
图6示出在搜索具有位于相继时隙中第一字节的头段中。本发明的窗通过一组帧移动。例如，图6的窗WA表示根据对帧组中第一头段HA定位形成的窗。接近图6的窗WA的双向箭头反映这样的事实，对于头段HA的所有5个字节，必须通过复帧完成搜索。对于第2头段(例如头段HB)的窗WB被从窗WA偏置一个时隙。接近窗WB的仅有的双向箭头指明这样的事实，窗WA可用于寻找头段HB的头4个字节，时隙调准器60只需在一个时隙内搜索，例如，最后的时隙(也就是HEC字节)，并只对这一个时隙确定帧/延时值。图6进一步示出窗WC，WD等通过帧组水平方向的移位。然而为简单起见，图6示出的窗在经过帧组移位时，是以垂直下斜方式移动的，应该记住，单向的窗移动是不需要的，并且(取决于帧延时)窗的垂直移动(例如相对于帧号)可以改变。
图6还反映这样的事实，对于每个时隙的帧/延时在5个头段上被测试。例如，如图6中所示，时隙4的帧/延时被测试5次—对于WA，WB，WC，WD和WE。
当帧/延时值已经按图4的方式对于所有时隙进行确定时，时隙调准器60是利用试验和HEC差错模式时隙调准确定技术(见步骤4-8)完成的，并可接收其他的帧组，根据已经完成的时隙调准确定值，通过进行适当的时隙调准处理帧组，从而复原全部ATM单元。
图7示出时隙调准器60的主要功能块，实现具有基本上在图4中所描述的功能的试验和HEC差错模式时隙确定技术。图7的时隙调准器60接收在线72上的数据与速率和在线74上的帧同步信号。帧同步信号既施加到控制器200又施加到时隙计数器202。数据和速率被施加到时隙计数器202，转换器204，和帧延时存储器组206。在帧延时存储器组206中的寄存器或帧位置206A，206B，等中的每一个被连接，将它的输出或者施加到转换器204，或者施加到帧延时存储器组206中相继的存储器。由时隙计数器202确定的时隙计数值被输出到(如线210所示)转换存储器212和窗控制器214。无论转换存储器212还是窗控制器214都在控制器200的监管之下。一个单元头段检测器220被连接用以在搜索单元头段中分析转换器204的输出。
在标定阶段中，时隙调准器60在建立ATM连接时，为一个样本帧组的每个时隙执行帧/延时确定(依据试验和HEC差错模式)。此后，在正常的通信业务阶段中，时隙调准器60依据在标定阶段中所确定的帧/延时，对于通信业务帧组执行时隙调准。在标定阶段期间，来自实施试验和HEC差错模式技术的样本帧组的相继的帧被串行地移入帧延时存储器组206。在控制器200的监管下，试验和HEG差错模式技术被启动，利用控制器200控制，例如，转换存储器212，用以从所选的存储器组读出帧供分析用。单元头段220在寻找初始头段，以及当窗被移动时寻找相继的头段中执行图4中步骤4-2的功能。窗控制器214利用从单元头段检测器220搜集到的信息和在控制器200的监管下，负责形成窗(步骤4-3和步骤4-7)并为搜索其他头段移动窗(步骤4-4)。
帧延时存储器组206是先进先出的存储器，可以是固定的规模，与帧的长度对应(例如，对于标准的2Mb/s信号是256位；对于1.5Mb/s是193字节)。转换器204根据对于不同的帧延时读出数据进行补偿。转换器的顶部位置对应于最大的帧/延时，下一个位置对应少一个帧的帧/延时，依此类推。在组206中的帧延时存储器，转换器204，和时隙计数器202最好被实现在单一电路中，但可以是分立元件。正如以上所提到的那样，时隙调准器60的各种部件可利用FPGA，PGA，或ASIC制配，控制器200，例如，可由微处理器实现。
图8示出包含在本发明的时隙调准确定技术中的空闲单元调准模式中的基本步骤。步骤8-1示出空闲单元调准器模式的开始，其中，整个的第1帧组被存储供时隙调准确定技术使用。在空闲单元调准器模式的情况下，帧组是53帧加上留作余地的附加帧。对于31时隙的1个帧组，大约需要2千字节的存储器。在步骤8-2，按空闲单元调准器模式操作的时隙调准器60寻找初始头段并确定其时隙的调准值。另外，在步骤8-2，时隙调准器60指明头段第1字节的位置(时隙)。
虽然与图4的试验和HEC差错模式的步骤4-1有类似的目的，空闲单元调准器模式的步骤8-2具有不同的实施方案。在步骤8-2，时隙调准器60搜索整个帧组，寻找一个空闲单元头段。按惯例，一个空闲单元的头段被规定为具有以下值(用16进制描述，由后缀“H”指明)：00H，00H，00H，01H，52H，其中52H是用于空闲单元的HEC字节。在建立ATM链路期间，单元流一开始几乎全是空闲单元，所以在空闲单元调准器模式启动期间搜索1个空闲单元并不是一个问题。在链路建立以后，空闲单元的频率直接与在ATM链路上的负载有关。
空闲单元调整器模式的初始任务，例如，步骤8-2，检测初始头段，包括各个分步骤如图8A中所示。第1分步骤8A-1是将一个空闲单元的HEC字节(也就是52H)定位。然后，作为分步骤8A-2，时隙调准器60检查在附近帧中前面3个时隙，以便寻找(以逆的次序)头段的往下3个前面的字节，也就是型式：01H，00H，和00H。通过移动以前所描述的调准技术找到头段的第一字节。当整个空闲单元的头段被找到时，作为分步骤8A-3，指明第一字节的位置(例如，时隙)。然后，以与图4的试验和HEC差错模式类似的方式，在分步骤8A-4，时隙调准器60，依据哪个帧具有空闲单元头段的内容，对于组成空闲单元头段的每个时隙，确定帧/延时值。
图9示出在包括53帧的一个帧组上操作空闲单元调准器模式的一个简化的例子。在图9中参考数字8A-1示出一个潜在的空闲单元头段中HEC的位置。空闲单元头段中前面4个字节的定位用参考数字8A-2描绘。参考数字8A-3准确地指明第1字节，例如所找到的头段的第一时隙的位置。为简单起见，提出组成一开始找到的空闲单元头段的所有字节是在相同的帧中(例如，如图9的帧组中第1行所示)，因此，对于所有这些时隙的帧/延时值是零。应该理解，这样的情况并不是始终，或者很通常有的。相反，例如，与由图5A所述的类似，对于一个或多个时隙可能有帧延时。由于这个原因，以上规定，分步骤8A-2，时隙调准器60检查在附近帧中前面的4个时隙，以便寻找一个完整的空闲单元头段中的其余部分。
因此，图9示出在帧1中被找到的一个初始空闲单元头段，空闲单元头段的第1字节在时隙14中开始。应该记住，初始空闲单元头段可能并不位于帧组的第1帧中。
在步骤8-3，时隙调准器60根据由初始空闲单元头段指明的帧/延时值的型式形成一个窗。利用与图5A有关的以前讨论过的可比较的窗WA来理解这样一种窗的形成，然而，应该理解，窗的形状与在分步骤8A-4所指明的帧/延时值有关。鉴于初始空闲头段中只有最后4个时隙被用于窗，再次认为窗是由所选的时隙为基础的。
在步骤8-4，时隙调准器60利用一种已知的或预先确定的关系，以便确定具有下一个头段，也就是一个在前面的头段中第1时隙后的时隙中开始的头段的帧。已知的关系提供一个值X，指明分离第1 ATM单元和第2 ATM单元的帧数。换句话说，时隙调准器60可以在具有刚好被定位头段的单元以后X帧或在具有刚好被定位头段的单元以前X帧找到下一个ATM单元。用于寻找X的关系由公式1给出：
X＝(Y*53)div UTS           公式1
在等式1中，UTS是在帧组中已用时隙数，Y是满足准则〔(Y*53)mod UTS〕＝1的最低的正整数。
因此，在图9的例子中，时隙调准器60可以预知在下个时隙，也就是时隙14中开始的ATM单元的头段。利用如上所解释的等式1，在完成步骤8-4时，下个头段的开始被预测为FRAME 31。
利用在步骤8-4所确定的下个头段的开始，通过使用以前产生的窗(例如，在步骤8-3产生的窗)，在步骤8-5确定下个头段中除HEC以外的所有字节。也就是，参考图9的例子，对于初始空闲单元指明的时隙14-17的任何帧/延时也可应用于这下一个单元，所以在步骤8-5容易将这下一个单元的头4个字节定位。
利用在步骤8-5所确定的下个头段中头4个字节的位置(例如，帧)，和相应而生的内容，在步骤8-6通过这头4个字节计算HEC。通过4个已知的字节计算HEG在技术上是众所周知的，(例如)由AvramPerez所描述的“Byte-wise CRC Calculations”，IEEE Micro 3，40(1983)。
一旦这下一单元头段的HEC字节已在步骤8-6被算出，在步骤8-7搜索具有在对该下一头段与HEC有关的时隙中所算得的值的帧是一件简单的事。根据对具有与HEC有关的时隙中所算得的值的帧的定位，在步骤8-8依据找到所算得的HEC值的帧，对该时隙确定帧/延时值。例如，如果(象图5B中那样)HEC值偏离头段的其余部分2帧，帧/延时+2将被分配给这个时隙。
步骤8-9，如同步骤4-5，是一种检查，确定是否已对帧组中所有时隙确定了帧/延时。如果还有时隙仍需确定帧/延时，在步骤8-10，时隙调准器60根据最近检测到的头段形成一个新的窗，供在另一个头段中使用(与试验和HEC差错模式中的步骤4-7类似的方式)。然后，利用新组成的窗，返回到步骤8-4执行环路，重复至少从步骤8-4到步骤8-9，搜索下个单元的头段。
当在步骤8-9确定，已对所有的时隙确定了帧/延时，空闲单元调准器模式被终止，如步骤8-11所示。然后，时隙调准器60可根据已经完成的时隙调准确定值，开始接收其他的帧组，通过适当的时隙调准处理帧组，从而复原全部的ATM单元。
这样图9示出用由图8的逻辑所规定的方式对在相继的时隙中开始的头段定位，就这样对帧组中所有时隙确定帧/延时。关于帧组，要指出，字母“xx”表示非HEC头段字节，字母“yy”表示一个头段的HEC字节。
应该指出，当空闲单元调准器模式开始对一个空闲单元头段定位时，空闲单元调准器模式并不受到限制，相继于首先被定位的头段的单元并不需要是空闲单元。鉴于这样的事实，特别在步骤8-6计算对于一个非空闲单元头段的HEC。当然，如果下一单元是空闲单元，HEC将仍然通过空闲单元调准器模式的逻辑被定位。
而且，应该理解，空闲单元调准器模式并不限于只利用空闲单元，该模式也可用于其他类型的空单元。例如，空闲单元调准器模式可另外包含未分配的单元和具有如上所述的预先确定头段的IMA填充数单元。在这样一些例子中，空闲单元调准器模式搜索各个预先确定头段的空单元，例如，未被分配的单元和IMA填充数单元。而且，空闲单元调准器模式可被配置成这样，它首先试图利用空闲单元调准，如果空闲单元未找到，然后进行搜索另一种类型的空单元，例如，填充数单元，等。
图10示出一种时隙调准器60的主要功能块，该调准器实现具有基本上在图8中所描述的功能(例如，各步骤)的空闲单元调准器模式时隙调准确定技术。图10的时隙调准器60与关于图7所指明的设备具有某些相同的功能。特别是，图10的时隙调准器有一个控制器300；一个时隙计数器302；一组帧延时存储器；转换器304；和转换存储器312。另外，图9的时隙调准器60具有一个存储器330，为了以前关于图8的操作提到的包括供控制器300参考用于估计帧延时目的，用于存储至少53个相继的帧。在控制器300内的逻辑作为一个单元头段检测器起作用，用于依据上述的检测过程检测单元的头段。
为了找到一个初始头段，搜索多个时隙和多个帧的初始任务对于图4的试验和HEC差错模式和图8的空闲单元调准器模式是共同的。依据本发明的一个方面，这种初始搜索是利用一种检索树实现的。此外，为了搜索一个头段中的一个字节(例如，HEC字节)的移动调准也可以利用检索树来实现。
在尝试其他延时值以前，首先利用最低的和已知的或可能的延时，检索树能够较快地搜索。而且，如果一个分支导致错误的树，利用检索树能够逐渐地转回来。况且，利用检索树将搜索限制在所估计的最大延时差内，例如，跳过不现实的组合。
图11示出一种适合于本发明的时隙调准确定技术的检索树方法。检索树的每个节点用边线不对称三角形表示，代表一个带有几个导致一个新假设的可选项的假设。假设是对于以前时隙的一组补偿，可选项是按优先权次序在新时隙中的设置。关于这点，见图11A，其中节点100有N个由此分出的选项。回到图11，对于时隙1的节点1001有两个选项，其中的一个(用虚线表示)已经发现是无效的。来自节点1001的另一个选项导致时隙2的节点1002，它有3个选项。从图11可见，搜索获得成功，在第1帧中找到时隙1和2的字节，在后继的帧中找到时隙3-4的字节。
在检索树方法中，帧补偿(例如，帧/延时)选项按以下步骤的优先顺序选取：
1.在从最小补偿开始的假设范围内，尝试第一选项。
2.然后测试该假设以外的补偿，选在现有假设以上每隔1个假设和现有假设以下的其他假设。
3.当补偿连同假设在可能范围以外时(例如，在最大补偿范围以外)停止。
作为一个例子，假定最大补偿范围(例如帧/延时)被设置为4，假设在以前的时隙中具有补偿为{0，1，0，-1，-1，0，0}。因而对于时隙8的补偿将具有以下顺序：-1，0，1，2，2，3，-3(第1选项，第2选项，等)。这被示于图12中。
应该理解，本发明调准具有头段HA时隙的单元中有效负载的第1字节PA和确定时隙帧/延时的技术并不限于图1B中所示的特定的用作说明的环境，也不限于与GSM网或任何其他特定的网连用。而且，在图7和图10中所示的特定功能块示出的只是用作说明本发明技术的例子，本技术每种模式的步骤可以通过许多结构配置来实现，本发明对于任何特定的结构或电路实施方案不是特有的。
一般，相信空闲单元调准器模式比试验和HEC差错模式块。关于这点，试验和HEC差错模式对于以上3帧的最大延时可能花费较长时间。然而，空闲单元调准器模式在样本帧组中需要至少一个空闲单元，在此期间完成标定。总的，标定，例如，帧/延时确定的时间少并与所用的时间帧数目和最大延时差成比例。
利用试验和HEC差错模式的标定时间被报告在图13中，这是对于这样一种情景，包含时隙调准器60的一种硬件实施方案，帧速率为8KHz(循环速率6.6ms(+53/8))，采用30个时隙(例如，25个移动窗)，每个头段检测6个预同步周期。应该明白，通过降低预同步值和利用检索树逻辑(最可能的选项在搜索中首先选取)，可以改进性能。在此被使用的术语“预同步”可参考I.432的4.5章得以理解。然而，对于本发明被理解为，预同步包含53帧而不是在I.432的4.5章中所陈述的53字节的重复速率。
一般，无论试验和HEC差错模式还是空闲单元调准器模式都使用利用带HEC的ATM头段估计对于时隙的帧/延时的基本原理。通过检测一个头段的5个相继的时隙开始初始标定，这可以或者由试验和HEC差错模式或者由空闲单元调准器模式完成。正确的标定将导致在5个相继的时隙中检测正确的头段(例如由1个有效的HEC字节随后的4个字节)，这些时隙在53帧的周期中具有其他的头段。本发明的时隙调准确定技术中的移动窗包含逐渐地移动窗1个时隙，每次移动对于由该窗所包围的新时隙实施标定。如果找到的话就是一个新头段。
因此，本发明的时隙调准确定技术提供快速性，不需要为产生测试型式发信号。本发明的时隙调准确定技术的标定是利用正常的ATM通信业务实现的。而且，本发明的时隙调准确定技术利用任何的PCM系统进行工作，只要所用的时隙数小于53。简单的逻辑容易用许多方式实现，例如在一种可编程逻辑设备(PLD)中，这种设备位于市场上所得到的成帧器和传输收敛电路之间。本发明的时隙调准确定技术对于ATM转换器并没有不利的影响，并且不需要修改时隙转换器。而且，时隙调准确定技术既方便地利用整帧工作又在利用一部分时隙的情况下工作。
试验和HEC差错模式完全防止破坏单元头段的位差错。空闲单元调准器模式要求53帧中头段的所有位是正确的，例如总共2120位(8位/字节*5头段字节/每帧*53帧)。1E-6的位差错率具有的概率(1位错误)是0.2％。对于1E-3，概率是88％。以上提到的调准搜索状态解决这种高差错概率的问题，因为时隙调准器连续运行，每次利用新的样本，直到找到成功调准的样本为止。在每个正在调准的序列之间，例如在“空闲单元”和“IMA填充数单元”的头段之间的初始搜索中改变搜索头段是可能的。调准搜索状态也解决具有非常低的空闲单元频率的问题。
虽然结合现在认为是最实际和最佳的实施例描述了本发明，但应理解，本发明并不限于所描述的实施例，相反，是要含盖包括在所附权利要求书的精神和范围内的各种修改和等同装置。例如，可以IMA填充单元利用该空闲单元调准器模式。

Claims (18)

1.一种为帧组中ATM单元的时隙确定帧延时的方法，该方法包括：
(1)搜索帧组中一个或多个帧，确定在一个或多个帧中第1多个相继时隙的内容是否满足预先确定的准则；满足预先确定的准则时，
(2)依据哪个帧具有满足该准则的内容，对于第1多个相继时隙中的每一个，确定延时值。
2.如权利要求1的方法，其中对于第2多个相继时隙重复步骤(1)，对于第2多个相继时隙中至少一个时隙重复步骤(2)。
3.如权利要求2的方法，其中第2多个相继时隙的构成要素与第1多个相继时隙的构成要素只差一个时隙。
4.如权利要求1的方法，其中第1多个相继时隙是q个相继时隙；对于q个相继时隙中的N个数目重复步骤(1)；对于q个相继时隙中N个数目的每一个，步骤(2)被重复至少一个时隙；在帧组中的时隙数是N＋(q＋1)。
5.如权利要求1的方法，其中预先确定的准则是第1多个相继时隙的内容组成包括有效头段差错检查(HEC)字节的一个ATM单元头段。
6.如权利要求1的方法，其中预先确定的准则是第1多个相继时隙的内容组成包括对于一个空闲单元的有效头段差错检查(HEC)字节的一个ATM单元头段。
7.如权利要求1的方法，其中第1多个相继时隙是5个相继时隙。
8.如权利要求1的方法，其中步骤(1)被利用检索树实施。
9.如权利要求1的方法，其中预先确定的准则是第1多个相继时隙的内容组成包括有效头段差错检查(HEC)字节的一个ATM单元头段；其中在第1多个相继时隙中的第1时隙包含第1 ATM单元头段的第1字节；其中本方法进一步包括：
(3)利用一种已知的关系，确定帧组中哪一帧具有在第1多个相继时隙的第2时隙中开始的第2 ATM单元头段。
10.如权利要求1的方法，其中已知的关系提供一个值X，指明将第1 ATM单元和第2 ATM单元分离的帧数，其中已知的关系是X＝(Y*53)div UTS，UTS是在帧组中所用的时隙数，Y被这样选取，使量〔(Y*53)mod UTS〕＝1。
11.如权利要求9的方法，还包括：
(4)利用在步骤(1)中为第1多个相继时隙的第2和相继时隙确定的延时值，确定第2 ATM单元头段中非HEC字节的内容；
(5)利用在步骤(4)确定的第2 ATM单元头段中非HEC字节的内容，计算对于第2 ATM单元的HEC值；
(6)在步骤(5)，将在帧组的1个或多个帧中计算的HEG值定位到第2多个相继时隙的一个最后时隙中；和
(7)依据在步骤(5)所计算的HEC值被定位的帧，对于第2多个相继时隙的最后时隙，确定延时值。
12.如权利要求11的方法，其中对于帧组中预先确定的ATM单元数。重复步骤(3)到(7)。
13.一种ATM节点，接收在帧组中的ATM单元，并搜索帧组中1个或多个帧，确定在1个或多个帧中第1多个相继时隙的内容是否满足预先确定的准则，和依据哪个帧具有满足该准则的内容，对于第1多个相继时隙中的每一个确定延时值。
14.一种具有多个节点的远程通信网，其中至少一个是ATM节点，ATM节点包括：
接收帧组的成帧器和调准器电路；
从成帧器和调准器电路接收帧组的时隙调准器，其中时隙调准器搜索帧组中1个或多个帧，确定在1个或多个帧中第1多个相继时隙的内容是否满足预先确定的准则，和其中时隙调准器依据哪个帧具有满足该准则的内容，对于第1多个相继时隙中每一个确定延时值。
15.一种为帧组中ATM单元的时隙确定帧延时的方法，该方法包括：
(1)寻找一个单元的头段并确定其中的时隙的帧延时；
(2)根据在步骤(1)找到的头段中所选的时隙形成一个窗；
(3)通过帧组中的一个时隙移动窗，并利用窗寻找与窗符合的具有非HEC时隙的下一个头段；和
(4)对于在步骤(3)找到的头段，确定HEC时隙的帧延时。
16.如权利要求15的方法，进一步包括利用在步骤(3)找到的头段中所选的时隙形成一个新窗，并对于另一个头段重复步骤(3)和(4)。
17.一种对于帧组中ATM单元的时隙确定帧延时的方法，该方法包括：
(1)寻找一个初始单元的头段并确定其中的时隙的帧延时；
(2)根据在步骤(1)找到的头段中所选的时隙形成一个窗；
(3)利用预先确定的关系，确定具有相继于前面的头段中第1时隙的时隙中开始的下一个头段的帧；
(4)利用该窗寻找下一个头段中的非HEC时隙；
(5)计算对于下一头段的HEC字节的值；
(6)将具有为下一头段的HEC时隙在步骤(5)算得的HEC值的帧定位；和
(7)确定下一头段HEC时隙的帧延时。
18.如权利要求17的方法，还包括利用所找到的下一头段中所选的时隙形成一个新的窗，并对于另一个头段重复步骤(3)到(7)。
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