專利名稱：數(shù)據(jù)分組傳輸方法及相關(guān)的發(fā)送器和接收器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有比特率B的通信網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)分組異步傳輸?shù)姆椒ǎ皩嵤┻@種方法的發(fā)送器和接收器。
本發(fā)明進一步涉及通信網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)分組同步傳輸?shù)姆椒?，其中要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)有效負載被嵌入到根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)G.709的幀結(jié)構(gòu)中。
背景技術(shù)：
數(shù)據(jù)分組異步傳輸?shù)姆椒跋鄳?yīng)的接收器單元可從H.Nishizawa等人在2000年9月3-7日德國墨尼黑舉行的第26屆歐洲光通信會議ECOC2000上發(fā)表的論文(參見卷4，第75頁，論文10.4.8)中得知。
高信息流，即單位時間內(nèi)要傳輸大量二進制信息單元(比特)的數(shù)據(jù)傳輸，尤其是9.95328Gb/s(10Gb/s)和更高速率的數(shù)據(jù)傳輸，主要通過點對點連接在光信息網(wǎng)中進行。最簡單的情形是，信號從第一個網(wǎng)絡(luò)點的發(fā)送器單元經(jīng)光波導(dǎo)連續(xù)地專門發(fā)送到第二個網(wǎng)絡(luò)點的接收器。即使兩個網(wǎng)絡(luò)點間偶爾沒有數(shù)據(jù)需要傳輸，也要維持信號流。因此，接收器可以維持其讀相位、讀比特位置(即與發(fā)送器單元同步)和門限水平(即這樣的閾值強度，其中當(dāng)信號低于閾值強度時，信號被認(rèn)為是“0”，當(dāng)信號高于閾值強度時，信號被認(rèn)為是“1”)。因此，這種數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ū环Q之為“同步的”。
為了確定數(shù)據(jù)分組的目的地，在接收器中數(shù)據(jù)被拆包和讀出。接著將信息重新打包到數(shù)據(jù)分組中，并且由第二個網(wǎng)絡(luò)點的發(fā)送器單元將數(shù)據(jù)分組傳遞給第三個網(wǎng)絡(luò)點，其中第三個網(wǎng)絡(luò)點比第二個網(wǎng)絡(luò)點更靠近數(shù)據(jù)分組的目的地。
另一種數(shù)據(jù)傳輸是突發(fā)模式的數(shù)據(jù)傳輸；這被稱作“異步”數(shù)據(jù)傳輸。這種方法尤其適于IP數(shù)據(jù)傳輸(Internet)，其中必須在經(jīng)常改變的發(fā)送器和接收器對之間進行短數(shù)據(jù)分組交換。線路從各種其它網(wǎng)絡(luò)點匯集到一個網(wǎng)絡(luò)點(在發(fā)送器和接收器之間)。在這些線路中的一條線路上的輸入數(shù)據(jù)分組經(jīng)光交換機物理地直接傳遞(即不經(jīng)過讀取)到網(wǎng)絡(luò)點的另一條線路上。根據(jù)數(shù)據(jù)分組的目的地選擇這條線路，其中這個目的地信息從短頭數(shù)據(jù)分組得到。這個分組頭是唯一讀出的部分；其傳輸可以被延時，或者在單獨的信道上進行。
在這樣的網(wǎng)絡(luò)點處，數(shù)據(jù)分組輸入和傳輸?shù)臅r段與靜默(darkness)時段(即沒有信號輸入)交替出現(xiàn)。在靜默時段(如果存在)中，針對下一個要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)分組進行輸出線路切換。
突發(fā)模式網(wǎng)絡(luò)的接收器具有兩個難以克服的困難。第一個困難是，輸入信號的頻率(比特率)和輸入信號的相位均是未知的。因此接收器必須和每個輸入信號分組同步。第二個困難是，輸入信號分組的幅度隨發(fā)送器的不同而變化，例如因為到達網(wǎng)絡(luò)點的不同長度信號路徑中的衰減效應(yīng)。因此對每個輸入數(shù)據(jù)分組必須重新校準(zhǔn)門限水平。在兩個不同的發(fā)送器之間可以進行的切換越快，則數(shù)據(jù)吞吐量就會越高。
因此為了接收突發(fā)模式的信號，需要特殊的接收器。這種突發(fā)模式的接收器由Nishizawa等在上面的文章中描述。接收器中存在Manchester編碼的光數(shù)據(jù)分組，和提取信號。光數(shù)據(jù)分組由EDFA前置放大器放大，然后送給差動光電檢測器。其信號被線性放大，高通濾波，并送給電子限幅放大器。數(shù)據(jù)分組和提取信號最后經(jīng)過數(shù)字環(huán)形振蕩器和判決電路的分析，使得原始數(shù)據(jù)分組作為電子非歸零(NRZ)信號出現(xiàn)在接收器輸出端上。所用的光數(shù)據(jù)分組由同步短前綴比特和數(shù)據(jù)有效負載構(gòu)成。與光信號并行送給接收器的提取信號指示了前綴周期。
這種突發(fā)模式的接收器與連續(xù)(同步)信號傳輸?shù)男盘柦邮掌飨啾仍诮Y(jié)構(gòu)上更加復(fù)雜和昂貴。由于檢測數(shù)據(jù)有效負載的起始時會出現(xiàn)一些問題，對此需要附加控制信號，即提取信號。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于構(gòu)造一種突發(fā)模式的處理方法，使得信號接收器能夠直接和容易地檢測數(shù)據(jù)分組的數(shù)據(jù)有效負載，并且信號接收器也能夠主要根據(jù)來自連續(xù)點對點連接的接收器的已知硬件技術(shù)構(gòu)造。
通過本發(fā)明的方法實現(xiàn)了該目的，其中在具有比特率B的通信網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)分組異步傳輸?shù)奶卣髟谟谙率霾襟E(a)處理要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，使得數(shù)據(jù)流中0或1狀態(tài)在每個比特位置上出現(xiàn)的概率近似地相等，且與其它比特位置無關(guān)(擾碼)；(b)等待保護帶時間tgb，時間tsy內(nèi)的同步序列傳輸，時間tco內(nèi)的同步字的傳輸，和數(shù)據(jù)有效負載的傳輸；(c)在接收器內(nèi)檢測同步序列以及與這個同步序列的同步；(d)在接收器內(nèi)通過檢測同步字來檢測數(shù)據(jù)分組的起始；(e)在接收器內(nèi)接收數(shù)據(jù)的有效負載。
為了接收根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的數(shù)據(jù)分組，通過提升接收器的下限頻率fu可以根據(jù)本發(fā)明來修改最初設(shè)計用于連續(xù)信號接收的接收器。這避免接收器的記憶效應(yīng)超出分組限制之外。然而結(jié)果是，具有高DC部分的信號序列(即具有許多直接相繼的0或1的序列)則陷入接收混亂狀態(tài)。為此，根據(jù)本發(fā)明，使用數(shù)據(jù)加密的擾碼方法來避免產(chǎn)生這樣的序列。
為此，根據(jù)本發(fā)明，使用至少一種擾碼方法，該方法不管數(shù)據(jù)有效負載的性質(zhì)如何，保證了這些比特的均勻和獨立的分布(例如在傳真中，幾乎所有的“比特”是“白的”，只有少數(shù)是“黑的”；只有通過擾碼才能使所得到的序列中0/1是均勻分布的)。信道編碼優(yōu)于擾碼。這里，在數(shù)據(jù)流中插入附加比特，使得能夠基本排除不希望的比特序列(擾碼不能排除這樣的不希望的序列，只是根據(jù)長度使其成為極其不可能出現(xiàn)的情形)。Manchester編碼是信道編碼的極端例子，其中針對每個待傳輸?shù)谋忍貍鬏敻郊拥谋忍?。這保證信號中的比特變化最遲出現(xiàn)在第三個相繼信號比特中。然而數(shù)據(jù)吞吐量也因此減半。
一種可選的編碼假定例如8信息比特的序列(或具有可比較量級)通過一個10比特信號傳輸，其中第9個比特和第10個比特不同，即近似地是0和1。因此保證了最遲10個比特后出現(xiàn)信號比特變化。這種編碼方式只減少了20％的數(shù)據(jù)吞吐量。
通過擾碼或編碼，減少了信號的DC比例，使得截去信號的低于下限頻率的低頻部分不引起信息損失，即在編碼信號中沒有低頻分量。
為了在B/300的下限頻率fu上達到與非提升下限相同的誤碼率(典型地10-12)，需要信噪比好于3dB。這能夠通過提升發(fā)送功率來達到。不管信噪比如何，較高的下限頻率會導(dǎo)致誤碼率急劇上升，因此分組丟失的概率也就越高。
在同步序列tsy期間，接收器有機會調(diào)諧到數(shù)據(jù)分組。這尤其適用于確定輸入信號的相位和使接收器與此序列同步，并且確定輸入信號的強度以建立門限水平。簡單的同步序列由序列101010......等等構(gòu)成。
在進行序列同步期間將判決閾值(門限水平)設(shè)置為平均信號值。第一批比特可能在某些情況下沒有被檢測到并且丟失，因為在此期間對0和1進行確定識別是不可能的。根據(jù)tsy≥1/(2*π*fu)，最小調(diào)諧時間tsy源于接收器在fu上的高通的調(diào)諧時間，其中fu＝B/300并且tsy≥53/B。在這種情形下，同步序列必須至少需要53個比特的長度；實際上選擇100個比特，這在B＝10Gb/s時對應(yīng)于10ns的tsy。
通過包含同步字，定義了數(shù)據(jù)有效負載的起始。這是十分必要的，因為在同步過程中丟失了數(shù)量不確定的、分組起始處的比特。同步字針對同步序列(例如，101010...)和信號間歇(pause)(0000...)應(yīng)當(dāng)具有窄自相關(guān)函數(shù)和最大可能的碼間隔。16比特同步字一般是不夠的。同步字的包含使得標(biāo)識數(shù)據(jù)有效負載的起始的控制信號(擠壓(extrusion)信號)成為多余，并且不需要時間關(guān)鍵的切換過程。
在接收具有最大傳輸功率的數(shù)據(jù)分組之后，保護帶時間tgb必須為接收器提供解調(diào)諧時間，使得接著仍然能夠可靠地檢測出最小傳輸功率的數(shù)據(jù)分組。在下限頻率fu＝B/300和7dB的功率波動的情況下，提供對應(yīng)于150比特的保護帶tgb，即在B＝10Gb/s時近似為15ns。
接收器規(guī)定最小保護帶，這個最小保護帶必須由幾個發(fā)送器和光交換機構(gòu)成的較高系統(tǒng)的同步所遵守。
這個較高的系統(tǒng)是網(wǎng)絡(luò)點構(gòu)成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，在光突發(fā)模式網(wǎng)絡(luò)的情形下由多個可使用放大器元件的光波導(dǎo)和光交換機組成。至少一個線路從光交換機引向接收器?？梢允褂眯切巍h(huán)形和樹狀的結(jié)構(gòu)。
數(shù)據(jù)分組中數(shù)據(jù)有效負載所占比例的大小原則上并不受本發(fā)明的方法或接收器的限制。固定分組長度和可變分組長度都是可以的。然而，數(shù)據(jù)有效負載所占比例的大小影響信道的利用率，即影響整個信號傳輸中數(shù)據(jù)有效負載傳送所占的比例。數(shù)據(jù)分組中的數(shù)據(jù)有效負載部分越長，信道的利用率就越好(越高)。在具有兩個數(shù)據(jù)分組間50ns的平均間歇時間、12ns的同步序列、1μs(10000比特)的數(shù)據(jù)有效負載長度的10Gb/s數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中，信道利用率近似為95％。
在根據(jù)本發(fā)明的方法的最優(yōu)變形中，以B≥9.95328Gb/s的高比特率光數(shù)據(jù)傳輸發(fā)送數(shù)據(jù)分組。9.95328Gb/s的標(biāo)準(zhǔn)被簡稱為10Gb/s。在這樣高的比特率下，本發(fā)明的優(yōu)勢顯得特別明顯。光學(xué)系統(tǒng)能夠達到這樣的高比特率。
本發(fā)明的方法的另一個變形也是最優(yōu)的，其中數(shù)據(jù)分組以突發(fā)的模式傳輸。這就是本發(fā)明特別適用的異步信號傳輸?shù)某Ｒ?guī)方法。
在本發(fā)明的一個變形中，為了在步驟(a)處理數(shù)據(jù)，使用編碼處理方法，其中編碼數(shù)據(jù)的功率譜在低于0.01*B的頻率上沒有任何強度，尤其是在低于0.003*B的頻率上沒有任何強度。在B≈10Gb/s的情形下，這些頻率對應(yīng)于100MHz和30MHz。這使得數(shù)據(jù)傳輸時接收器中的信息損失達到最小，因為在根據(jù)本發(fā)明的接收器中數(shù)據(jù)信號通過高通處理。
在本發(fā)明的一個最優(yōu)變形中，通過網(wǎng)絡(luò)單元上的若干發(fā)送器來傳輸數(shù)據(jù)分組，該網(wǎng)絡(luò)單元以時分復(fù)用方式通過公共輸出線路將數(shù)據(jù)分組傳遞給所選的接收器。其它網(wǎng)絡(luò)單元可以連接到作為發(fā)送器的網(wǎng)絡(luò)單元。只有當(dāng)網(wǎng)絡(luò)單元與若干發(fā)送器相連時，才可以完全使用突發(fā)模式操作。這實現(xiàn)了良好的數(shù)據(jù)吞吐量。
在本發(fā)明關(guān)于數(shù)據(jù)異步傳輸?shù)姆椒ǖ纳鲜鰞蓚€變形的結(jié)構(gòu)中，網(wǎng)絡(luò)單元使得第一個數(shù)據(jù)分組結(jié)束和第二個發(fā)送的數(shù)據(jù)分組的起始之間具有至少為tgb的時間間隔。這防止數(shù)據(jù)分組在接收器中發(fā)生沖突，并且接收器在新的數(shù)據(jù)分組到達之前能夠充分地減輕壓力(relax)(解調(diào)諧)。
在本發(fā)明方法的一個最優(yōu)變形中，保護帶tgb選擇為tab≥100/B。這個保護帶足夠接收器在接收高信號強度的數(shù)據(jù)分組之后返回到其起始狀態(tài)，即解調(diào)諧狀態(tài)，使得在tgb之后低強度信號能夠可靠地被檢測出來。因此根據(jù)本發(fā)明的tgb的大小改善了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?br> 在一個優(yōu)選變形中，接收器輸入的下限頻率在0.0005*B和0.005*B之間，最好在0.001*B和0.003*B之間。在B≈10Gb/s時，這對應(yīng)于5MHz、50MHz、10MHz和30MHz的頻率。由于根據(jù)本發(fā)明設(shè)置的接收器輸入的下限頻率，用于連續(xù)信號接收的常規(guī)接收器可被用于分組接收。該數(shù)值構(gòu)成數(shù)據(jù)安全和數(shù)據(jù)吞吐量的最優(yōu)范圍。
本發(fā)明的范圍還包含在本發(fā)明的方法及其變形中用于傳輸數(shù)據(jù)分組的發(fā)送器，其中提供了執(zhí)行步驟(a)和步驟(b)的裝置。因此能夠在信號線上生成根據(jù)本發(fā)明的數(shù)據(jù)分組。
本發(fā)明還包含在本發(fā)明的上述方法及其變形中用于數(shù)據(jù)分組傳輸?shù)慕邮掌鳎渲刑峁┝藞?zhí)行步驟(c)、(d)和(e)的裝置。因此能夠從信號線中讀出根據(jù)本發(fā)明的數(shù)據(jù)分組。
在這種接收器的實施例中，提供耦合電容器作為高通以提高接收器輸入的下限頻率。這縮短了接收器的解調(diào)諧時間，并且在前面的數(shù)據(jù)分組結(jié)束之后快速地重新產(chǎn)生就緒狀態(tài)以便記錄新數(shù)據(jù)分組。
本發(fā)明還包含在通信網(wǎng)絡(luò)中進行數(shù)據(jù)分組同步傳輸?shù)姆椒ǎ渲幸獋鬏數(shù)臄?shù)據(jù)有效負載被嵌入到根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)G.709的幀結(jié)構(gòu)中，其特征在于(i)在ODUk管理開銷(overhead)中插入具有編碼形式的連接碼，該連接碼將有關(guān)數(shù)據(jù)分組分配給具體網(wǎng)絡(luò)連接，(ii)在交換點之內(nèi)，修改數(shù)據(jù)分組的幀結(jié)構(gòu)的FEC部分，使得在前一數(shù)據(jù)分組的結(jié)束和緊接之后的數(shù)據(jù)分組的起始之間的保護帶時間tgb＞20ns，并且在數(shù)據(jù)分組的交換中心內(nèi)產(chǎn)生用于同步相繼接收器單元的內(nèi)部控制信號。
本發(fā)明的其它優(yōu)點從描述和附圖中可以看出。根據(jù)本發(fā)明上述的特征和即將列出的其它特征能夠單獨地使用或一起以任何組合的方式使用。所示和所述的實施例不應(yīng)當(dāng)解釋為本發(fā)明完全的列表，而是僅作為闡述本發(fā)明的一些例子。


通過附圖并且詳細參照實施例說明本發(fā)明。其中圖1a給出根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)G.709的數(shù)據(jù)分組的幀結(jié)構(gòu)；圖1b給出根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)G.709數(shù)據(jù)分組的傳輸序列；圖2給出根據(jù)本發(fā)明的連接點的圖解結(jié)構(gòu)，用于傳輸根據(jù)本發(fā)明修改的標(biāo)準(zhǔn)G.709的數(shù)據(jù)；圖3給出根據(jù)本發(fā)明修改的標(biāo)準(zhǔn)G.709的內(nèi)部數(shù)據(jù)格式。
具體實施例方式
由于時間tgb(保護帶)和時間tsy(同步序列)，根據(jù)本發(fā)明的數(shù)據(jù)分組異步傳輸(分組傳輸)導(dǎo)致信道容量的損失。(在這種評估中忽略了同步字，因為與tgb和tsy相比同步字短得可以忽略不計)。因此信道利用率為E＝tpay/(tgb+tsy+tpay) (1)(tpay＝凈數(shù)據(jù)有效負載的周期)。
統(tǒng)計上獨立并且均勻分布的比特序列(類似于擾碼)具有0Hz的下限頻率fu。而這對技術(shù)系統(tǒng)是不實際的。如果3dB的信噪比損失是可以接受的，則下限頻率可以提升到比特率的1/300，這可以用簡單的計算來證明fu≤(1/300)*1/T (2)(T＝一個比特的長度，比特率B＝1/T，當(dāng)B＝10Gb/s時，T＝100ps)。
分組起始處的調(diào)諧必須在tsy之內(nèi)進行。接收器輸入上簡單高通的最小調(diào)諧時間近似等于時間常數(shù)Tau，Tau由下限頻率得出。tsy≥Tau≅1/(2πfu)---(3)]]>或用式(2)
tsy≥53T(4)因此，同步序列必須為至少53比特的長度；實際上tsy擴展到100比特(或10ns)。
在光分組傳輸中，當(dāng)分組來自不同的信源時，必須預(yù)期分組之間的水平跳躍(強度跳躍)。在較大，即強功率的具有功率Pmax的分組之后，接收器需要時間tgb解調(diào)諧到具有功率Pmin的可能最小分組的下限水平。Pmin/Pmax≅exp(-tgb/Tau)---(5)]]>作為結(jié)果并且考慮到式(3)tgb≅53T In(Pmax/Pmin)---(6)]]>以dB為單位的功率比(10乘以10為基底的對數(shù))R＝10lg(Pmax/Pmin) (7)R＝10ln(Pmax/Pmin)/ln 10根據(jù)式(6)和(7)，我們得到tgb≅12.3T*R---(8)]]>這個公式意味著●對于相同的分組功率(R＝0)，不需要保護帶(tgb＝0)。
●對于假定的功率波動R≤7dB，我們得到tgb≥87 T(9)因為估計R≤7dB是任意的，確定保留值，例如tgb≥100T，或更好地具有更清楚的保留值tgb≥200T，或tgb≥20ns。
為了實現(xiàn)理論界線值tgb和tsy，以達到最小信道利用率E，由(1)式，我們推出E＝tpay/(12.3T R+53T+tpay) (10)其中有效負載tpay的時間可由數(shù)據(jù)有效負載比特數(shù)N乘以比特持續(xù)時間Ttpay＝N*T得到。
插入到式(10)中，并轉(zhuǎn)換成N，我們得到N≥(12.3R+53)E/(1-E) (11)對于所需要的至少95％(E＝0.95)的利用率，N≥2700比特。因此每個分組的數(shù)據(jù)有效負載必須長于2700比特，否則就不能達到95％的利用率。考慮到對tgb和tsy作技術(shù)性補充到200T或100T(見上面)，最小長度是N≥5700比特。
在根據(jù)本發(fā)明的方法中，假定數(shù)據(jù)最初表現(xiàn)為NRZ信號。
根據(jù)本發(fā)明用于通信網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)分組同步傳輸?shù)姆椒▽⒃谙旅骊U述，其中要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)有效負載嵌入到根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)G.709的幀結(jié)構(gòu)中。
在WDM(WDM波分復(fù)用技術(shù))系統(tǒng)中，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的交換過程在WDM信道上進行。然而其不利之處在于，這些信道的粒度取決于使用的比特率，所用的比特率最高可達40Gb/s。因此難以構(gòu)成接近網(wǎng)狀的數(shù)據(jù)傳送網(wǎng)絡(luò)，因為某些連接會被用于極窄的范圍內(nèi)。
現(xiàn)有技術(shù)的解決方案是“突發(fā)交換”，參見Nishizawa等人的論文(同上)，然而，對此必須創(chuàng)立全新的協(xié)議，這將涉及大量格式變化。
本發(fā)明對這個問題的較好解決方案是引入標(biāo)準(zhǔn)G.709中的“虛波長”(有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)G.709，參見圖1a，圖1b底部和2001年2月的ITU-TG.709)。目前作為數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)G.709中預(yù)留或?qū)嶒灦x的那些比特能夠用于區(qū)分不同的虛波長。于是，傳送功能必須觀察這些虛波長，例如對每個虛波長執(zhí)行單獨的監(jiān)視功能。虛波長可以具有恒定帶寬和可變帶寬。
根據(jù)本發(fā)明的傳送信號定義或結(jié)構(gòu)，可以將交換功能容易地加入到最優(yōu)連接單元(＝網(wǎng)絡(luò)節(jié)點)中，它允許根據(jù)虛波長進行交換。
在圖2(見下面)中給出了根據(jù)本發(fā)明設(shè)計的交換設(shè)備。發(fā)送器側(cè)的線路卡滿足下列功能●FEC控制計算，如果可用(FEC前向糾錯)；●外部數(shù)據(jù)格式(遵照標(biāo)準(zhǔn)G.709，“外部幀結(jié)構(gòu)”)到內(nèi)部數(shù)據(jù)格式(根據(jù)本發(fā)明修改的標(biāo)準(zhǔn)G.709，“內(nèi)部幀結(jié)構(gòu)”)的適配，細節(jié)如下●拋棄FEC字段。由于在交換機內(nèi)沒有可能出現(xiàn)傳輸錯誤，F(xiàn)EC是多余的。
●增加“突發(fā)管理開銷”和保護帶以進行安全的數(shù)據(jù)信號接收和交換。
●突發(fā)管理開銷包含至少一個同步序列，通常為010101...比特序列。
●標(biāo)準(zhǔn)G.709和內(nèi)部幀結(jié)構(gòu)可以作為整體或通過四個部分區(qū)段交換，因為FEC字段也通過四個部分區(qū)段交換，其中每個長度為256字節(jié)。第二種可能性提高了靈活性。然而對于相位(比特)同步序列，在這種情況下比特位置(時隙)同步序列也必須加入到數(shù)據(jù)信號中，因為G.709幀結(jié)構(gòu)的對應(yīng)同步序列(幀對齊管理開銷)不可用這僅在第一個數(shù)據(jù)行中可用。
●讀取要建立的表格，該表格涉及虛波長應(yīng)當(dāng)交換到的輸出，和是否應(yīng)當(dāng)改變虛波長；●發(fā)送請求信號給調(diào)度器，這個調(diào)度器控制交換矩陣的狀態(tài)。交換矩陣將信號從其輸入中的一個傳遞到其輸出中的一個；●存儲內(nèi)部幀結(jié)構(gòu)，即存儲數(shù)據(jù)分組，直到調(diào)度器釋放內(nèi)部幀結(jié)構(gòu)。
在接收器側(cè)線路卡滿足下列功能●在突發(fā)模式下接收內(nèi)部幀結(jié)構(gòu)(數(shù)據(jù)分組)；●去除內(nèi)部數(shù)據(jù)管理開銷；●重新計算FEC字段，如果必要；●將數(shù)據(jù)信號(即重新產(chǎn)生的外部幀結(jié)構(gòu))傳輸?shù)酵獠窟B接，即最后傳輸?shù)较乱粋€網(wǎng)絡(luò)節(jié)點或確定的接收方。
交換矩陣的任務(wù)是在保護帶時間內(nèi)精確交換內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，以避免任何類型的數(shù)據(jù)失真。作為管理開銷內(nèi)部使用的FEC字段具有不需要增加傳輸速度(加速)的優(yōu)點，即不需要識別不同的時間系統(tǒng)。
在連接點中，內(nèi)部幀結(jié)構(gòu)能夠在突發(fā)模式下交換，即不需要所有線路卡的精確相位同步。
根據(jù)本發(fā)明的信號傳輸同步方法允許利用特定于突發(fā)模式的益處，并且整個網(wǎng)絡(luò)不必工作在突發(fā)模式下，而是只需要部分網(wǎng)絡(luò)節(jié)點工作在突發(fā)模式下。內(nèi)部數(shù)據(jù)格式與標(biāo)準(zhǔn)格式G.709的緊密相關(guān)也是有利的。
圖1a給出了根據(jù)原始G.709標(biāo)準(zhǔn)的幀結(jié)構(gòu)。這個視圖給出了已編號的、具有G.709的數(shù)據(jù)分組的字節(jié)的列11和行12。第1行以幀結(jié)構(gòu)的同步序列13(幀對齊管理開銷)為開始，后面是光傳送單元管理開銷(OTUk管理開銷)14。在第2行至第4行中，這兩個區(qū)域13、14被光數(shù)據(jù)單元管理開銷(ODUk管理開銷)15代替。在所有這四行中，后面跟著光有效負載單元管理開銷(OPUk管理開銷)16，后面是數(shù)據(jù)有效負載(OPUk有效負載)17。所有的行都用前向糾錯(FEC)部分18結(jié)束。
圖1b圖解給出了這樣的幀結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)的傳輸序列。按行進行傳輸，其中從第一列中的第一行開始，然后跟著傳輸各列入口的行序列。第一行完成后，傳輸?shù)诙校渲袕牡谝涣虚_始，繼續(xù)沿箭頭19的方向直到整個幀結(jié)構(gòu)已經(jīng)處理完畢。
圖2示出網(wǎng)絡(luò)節(jié)點21，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點21根據(jù)本發(fā)明的方法進行同步數(shù)據(jù)傳輸。若干輸入22通向發(fā)送器側(cè)的線路卡23構(gòu)成的組。當(dāng)按照標(biāo)準(zhǔn)G.709的數(shù)據(jù)分組到達線路卡23中的一個時，這個相關(guān)的線路卡將消息傳遞給調(diào)度器24，并且將外部幀結(jié)構(gòu)處理成根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)部幀結(jié)構(gòu)。通過避免沖突和維持20ns的最小保護帶，調(diào)度器現(xiàn)在將內(nèi)部幀結(jié)構(gòu)傳遞到交換矩陣，其中由調(diào)度程序根據(jù)數(shù)據(jù)分組的目的地設(shè)置交換矩陣，使得內(nèi)部幀結(jié)構(gòu)被傳向接收器一側(cè)的線路卡26構(gòu)成的組中的相應(yīng)線路卡。在那里重新產(chǎn)生原始數(shù)據(jù)格式并傳遞到網(wǎng)絡(luò)節(jié)點21的輸出27的對應(yīng)輸出線路。
圖3示出了由發(fā)送側(cè)的線路卡根據(jù)格式G.709的輸入數(shù)據(jù)分組產(chǎn)生的內(nèi)部幀結(jié)構(gòu)30和41。幀對齊管理開銷33、OTUk管理開銷34、ODUk管理開銷35、OPUk管理開銷36和ODUk有效負載37按照標(biāo)準(zhǔn)G.709排列，見圖1a。代替FEC18的是保護帶38和內(nèi)部管理開銷39，其中保護帶38擴展到所有的行，然而內(nèi)部管理開銷39僅位于前三行。也被稱為“突發(fā)管理開銷”的內(nèi)部管理開銷39指示第二行至第四行類型的順序數(shù)據(jù)區(qū)段，并能夠用于同步，而內(nèi)部管理開銷39的省略對應(yīng)于新內(nèi)部幀結(jié)構(gòu)的起始。圖3中上部內(nèi)部幀結(jié)構(gòu)30中的最后部分40已經(jīng)分配給下部內(nèi)部幀結(jié)構(gòu)41，在此處按照箭頭方向42的指向繼續(xù)傳輸。下部內(nèi)部幀結(jié)構(gòu)41在結(jié)構(gòu)上與上部內(nèi)部幀結(jié)構(gòu)30相似。
權(quán)利要求
1.具有比特率B的通信網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)分組異步傳輸?shù)姆椒?，其特征在于下列步驟(a)處理要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，使得數(shù)據(jù)流中0或1狀態(tài)在每個比特位置上出現(xiàn)的概率近似相等，且與其它比特位置無關(guān)(＝擾碼)；(b)等待保護帶時間tgb，時間tsy內(nèi)的同步序列傳輸，時間tco內(nèi)的同步字的傳輸，和數(shù)據(jù)有效負載的傳輸；(c)在接收器內(nèi)檢測同步序列以及與這個同步序列的同步；(d)在接收器內(nèi)通過檢測同步字來檢測數(shù)據(jù)分組的起始；(e)在接收器內(nèi)接收數(shù)據(jù)的有效負載。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于以B≥9.95328Gb/s的高比特率光數(shù)據(jù)傳輸發(fā)送數(shù)據(jù)分組。
3.如前述權(quán)利要求中的任何一個所述的方法，其特征在于在突發(fā)模式下發(fā)送數(shù)據(jù)分組。
4.如前述權(quán)利要求中的任何一個所述的方法，其特征在于為了在步驟(a)中處理數(shù)據(jù)，使用編碼處理，其中編碼數(shù)據(jù)的功率譜在低于0.01*B的頻率沒有強度，尤其在低于0.003*B的頻率沒有強度。
5.如前述權(quán)利要求中的任何一個所述的方法，其特征在于通過網(wǎng)絡(luò)單元上的若干發(fā)送器發(fā)送數(shù)據(jù)分組，該網(wǎng)絡(luò)單元通過公共輸出線路將數(shù)據(jù)分組傳遞到選定接收器。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于在網(wǎng)絡(luò)單元中以時分復(fù)用方式發(fā)送數(shù)據(jù)分組。
7.如權(quán)利要求5或6的方法，其特征在于網(wǎng)絡(luò)單元使得在第一個數(shù)據(jù)分組的結(jié)束和第二個傳送的數(shù)據(jù)分組的起始之間具有至少為tgb的時間間隔。
8.如前述權(quán)利要求中任何一個所述的方法，其特征在于選擇保護帶為tgb≥100/B。
9.如前述權(quán)利要求中任何一個所述的方法，其特征在于接收器輸入的下限頻率在0.0005*B和0.005*B之間，最好在0.001*B和0.003*B之間。
10.電信網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)分組的同步傳輸方法，其中要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)有效負載被嵌入在根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)G.709的幀結(jié)構(gòu)中，其特征在于(i)在ODUk管理開銷中插入具有編碼形式的連接碼，該連接碼將有關(guān)數(shù)據(jù)分組分配給具體網(wǎng)絡(luò)連接，(ii)在交換點之內(nèi)，修改數(shù)據(jù)分組的幀結(jié)構(gòu)的FEC部分，使得在前一數(shù)據(jù)分組的結(jié)束和緊接之后的數(shù)據(jù)分組的起始之間的保護帶時間tgb＞20ns，并且在數(shù)據(jù)分組的交換中心內(nèi)產(chǎn)生用于同步相繼接收器單元的內(nèi)部控制信號。
11.用于如權(quán)利要求1至9中的任何一個所述的數(shù)據(jù)分組傳輸?shù)陌l(fā)送器，其特征在于提供執(zhí)行步驟(a)和(b)的裝置。
12.用于如權(quán)利要求1至9中的任何一個所述的數(shù)據(jù)分組傳輸?shù)慕邮掌鳎涮卣髟谟谔峁﹫?zhí)行步驟(c)，(d)和(e)的裝置。
13.如權(quán)利要求12所述的接收器，其特征在于提供耦合電容器作為高通來提升接收器輸入的下限頻率。
全文摘要
具有比特率B的通信網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)分組異步傳輸?shù)姆椒?，其特征在于下述步驟(a)處理要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，使得數(shù)據(jù)流中0或1狀態(tài)在每個比特位置上出現(xiàn)的概率近似相等，且與其它比特位置無關(guān)(＝擾碼)；(b)等待保護帶時間t
文檔編號H04J3/06GK1462137SQ0313075
公開日2003年12月17日 申請日期2003年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月31日
發(fā)明者沃爾夫蘭姆·勞頓施拉格, 斯蒂芬·莎貝爾, 斯蒂芬·班斯 申請人:阿爾卡塔爾公司