CN100341303C - 时分多通道脉冲编码调制信号在以太网中传输的实现方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种时分多通道脉冲编码调制信号在以太网中传输的方法，通过在发送端把输入的时分多通道脉冲编码调制信号构造成能够在以太网中传输的数据包，然后在接收端的缓存区经过接收处理和并串转换恢复成时分多通道脉冲编码调制信号，完成在以太网中的传输。本发明实现了在以太网既能传输语音业务也能传输数据业务，并且对语音业务在传输中的延时抖动和丢包进行了控制和处理。采用本发明的方法能够使以太网在城域网中充分发挥其组网灵活的特点，实现语音业务，降低网络建设成本。

Description

时分多通道脉冲编码调制信号在以太网中传输的实现方法
技术领域
本发明涉及一种时分多通道(TDM)脉冲编码调制(PCM)信号的传输方法，特别是将时分多通道PCM信号通过转换，使之能够在以太网中进行传输的实现方法。
背景技术
目前，在数字程控电话交换机及其他电话用户接入设备之间或与传输设备之间是通过对脉冲编码调制信号的时分制(TDM)多路复用方式进行通讯，时分多通道PCM信号是严格按照同步时序来传输的。随着数据业务在骨干通信网中的比重越来越大，就要求语音业务与数据业务的融合，而数据业务主要是通过数据包(PACKET)的方式传输与交换的，数据包的传输为异步方式，存在较大的延时抖动和有丢包现象，因此研究通过数据包来传输时分多通道PCM信号如何消除延时抖动和丢包的影响是有意义的。以太网为一种广泛应用的数据包传输方式，具有组网方便，结构简单，成本低等优点。随着以太网在宽带城域网中的运用，数字程控电话交换机及其他电话用户接入设备之间或与传输设备之间的连接如能够通过以太网将有利于组网灵活和降低建设投资及网络的融合。
发明内容
本发明解决的技术问题是在于提供一种时分多通道脉冲编码调制信号在以太网中传输的方法，使得时分多通道PCM信号经过转换处理能够在以太网中进行方便的传输，在接收侧再经由还原处理为原时分多通道PCM信号。
本发明的一种时分多通道脉冲编码调制信号在以太网中传输的实现方法的实现步骤如下：
步骤1：将各条时分多通道脉冲编码调制信号通过对应的串行变并行先进先出缓冲器(FIFO)按帧存入缓存区；
步骤2：将步骤1中的缓存区的信号数据组成以太网数据包；
步骤3：将步骤2中构造的以太网数据包发送给以太网的接收端；
步骤4：接收端接收发送端发来的以太网数据包；
步骤5：接收端提取以太网包数据区数据，并保存在接收缓存区中；
步骤6：分别将各条时分多通道脉冲编码调制信号对应的在接收缓存区中的信号数据通过对应的并行变串行先进先出缓冲器，恢复成时分多通道脉冲编码调制信号，并清空相应的数据区，完成在以太网中的信号传输。
所述每一条时分多通道脉冲编码调制信号对应一个串行变并行先进先出缓冲器和一个并行变串行先进先出缓冲器。
所述步骤2中，先将：N1个时分多通道脉冲编码调制信号的帧构成的信息主体、表示所述各条时分多通道脉冲编码调制信号的序列号N、一个数目为N2的表示以太网包先后顺序的循环序列号组成以太网包数据区，再结合构成以太网包的其它部分字节组成一个以太网数据包。
所述步骤5中接收端收到以太网包后不做校验提取数据区中的信息主体、表示各条时分多通道脉冲编码调制信号的序列号、和循环序列号，并按数据区中的表示各条时分多通道脉冲编码调制信号的序列号和包循环序列号把信息主体存入对应的接收缓存区。
所述构造一个以太网数据包的时分多通道脉冲编码调制信号的帧的数目N1的值不小于2。
所述每一个接收缓存区都被均分为N3个接收缓存子区，N2为值不小于3的N3的倍数，以太网包的信息主体按照包循环序列号顺序分别放入N3个接收缓存子区中，每一个子区放置包循环序列号相连的N2/N3个以太网包的信息主体。
设定一个接收缓存子区完成指针，当接收缓存子区X中接收到该子区最后一循环序列号的以太网包或接收到缓存子区X+1中的任意一循环序列号的以太网包时，如果缓存子区X-1中有数据，则接收缓存子区完成指针指向缓存子区X-1；如果缓存子区X-1中没有有数据，则当缓存子区X+1中最后一循环序列号的以太网包或接收到缓存子区X+2中的任意一循环序列号的以太网包时，接收缓存子区完成指针指向缓存子区X。
所述X为N3-1时，则X-1为N3-2，X+1为N3，X+2为1；如当X为N3时，则上面的X-1为N3-1，X+1为1，X+2为2。
所述接收缓存子区完成指针指向某个缓存子区时，如果该子区中的某些循环序列号的以太网包没有收到，则用一个特定的噪声包进行填补。
所述接收缓存子区数据接收完成之前收到重复的循环序列号以太网包时，则用重复的后一个包刷新前一个包。
附图说明
图1是本发明对时分多通道PCM信号在以太网中传输的实现方法示意图；
图2是本发明的时分多通道脉冲编码数字信号在以太网中传输的接收方法流程图；
图3是本发明的时分多通道脉冲编码数字信号在以太网中传输的发送方法流程图；
具体实施方式
下面简单介绍一下本发明方法流程，参考图1所示的本发明的实现方法示意图，有N条TDM-PCM信号输入到发送端的串并转换FIFO中，经由发送处理组成能够在以太网中传输的以太网包，再通过以太网的传输与交换到达以太网接收端，将组成以太网包的TDM-PCM信号信息主体保存在接收缓存区中，然后进行接收处理将数据送到相应的并串转换FIFO还原成TDM-PCM信号。
对于以太网的传输与交换是双向通讯电路，本发明的实现方法对上行和下行方向的处理方式是相同的，在图1中仅说明了其中的一个方向的实现。
下面通过一个具体的实例来进一步说明。图1中的第1条时分多通道PCM速率为2.048兆比特每秒，一帧时长为125微秒共32个时隙32个字节；参考图2所示在发送端将该TDM-PCM信号经由串并转换FIFO，取N1＝8，N2＝12，N3＝4；2个字节的头为该条时分多通道PCM信号的序号，序号N为01；以太网传输时延为1毫秒。这样，一个以太网包为22+2+256+2＝282个字节。完成时分多通道PCM信号进入发送FIFO缓冲器，然后封装成以太网包发送上以太网。
参考图3所示，在接收端，接收端收到以太网包后不做校验提取数据区中的时分多通道PCM信号的序号、256字节数据和包循环序列号，并按时分多通道PCM的序号和包循环序列号把数据存入相应的12个256字节数据大小的接收缓存区。
因为以太网传输中存在各包的延时不一和丢包现象，为消除这些影响，所以把接受缓存区均分为1、2、3、4区，每区可存3个以太网包中的数据。确定一接收判定规则：
初始阶段，区数据接收完成指针如果当2区中的最后一序列号6的包被收到或3区中任意一循环序列号包被收到时，在1区中有数据这指向1区；1区无数据则在3区中的最后一循环序列号9的包被收到或4区中任意一循环序列号包被收到为判定时指向2区；2区无数据则以4区中的最后一循环序列号12的包被收到或1区中任意一循环序列号包被收到为判定指向3区；3区无数据则以1区中的最后一循环序列号3的包被收到或2区中任意一循环序列号包被收到为判定指向4区，然后循环移动。
如在1区中有数据时，当2区中的最后一循环序列号6的包被收到或3区中任意一循环序列号包被收到，则判定1区数据接收完成，这时如果1区中有某些序列号的包未收到将按丢包处理，用一特定噪声包填补，然后将1区数据放入第1号并串转换的先进先出缓冲器转回恢复成第1号多通道脉冲编码数字信号同时清空1区数据。如果某区数据接收未完成之前收到该区中重复的循环序列号包，则用最后收到的包刷新旧包。
同样，2区数据接收完成以3区中的最后一循环序列号9的包被收到或4区中任意一循环序列号包被收到为判定；3区数据接收完成以4区中的最后一循环序列号12的包被收到或1区中任意一循环序列号包被收到为判定；4区数据接收完成以1区中的最后一循环序列号3的包被收到或2区中任意一循环序列号包被收到为判定；丢包与收到重复包处理与1区一致。
系统的平均时延等于N1乘125微秒加2乘125乘N1乘N2除N3微秒再加以太网传输时延，本例中系统的平均时延等于8乘125微秒加2乘125乘8乘12除4微秒再加以太网传输时延1毫秒＝8毫秒，是可以接受的。
对于其他序号时分多通道PCM信号的处理过程与上面的方法是等同的，在此就不再赘述。
由于以太网中存在时延抖动和丢包，可能产生误码。但如果将来以太网带宽足够和以太网交换机无阻塞，以及设定合适的N1、N2、N3值就可大大降低误码率。由于对丢包采用噪声包填补的方法，在丢包不严重的情况下，对用户的影响是可以忽略的。

Claims (9)

1.一种时分多通道脉冲编码调制信号在以太网中传输的实现方法，其特征在于，实现所述方法的步骤是：
步骤1：将各条时分多通道脉冲编码调制信号通过对应的串行变并行先进先出缓冲器FIFO按帧存入缓存区；
步骤2：将步骤1中的缓存区的信号数据组成以太网数据包，其中，先将N1个时分多通道脉冲编码调制信号的帧构成的信息主体、表示所述各条时分多通道脉冲编码调制信号的序列号N、一个数目为N2的表示以太网包先后顺序的循环序列号组成以太网包数据区，再结合构成以太网包的其它部分字节组成一个以太网数据包；
步骤3：将步骤2中构造的以太网数据包发送给以太网的接收端；
步骤4：接收端接收发送端发来的以太网数据包；
步骤5：接收端提取以太网包数据区数据，并保存在接收缓存区中；
步骤6：分别将各条时分多通道脉冲编码调制信号对应的在接收缓存区中的信号数据通过对应的并行变串行先进先出缓冲器，恢复成时分多通道脉冲编码调制信号，并清空相应的数据区，完成在以太网中的信号传输。
2.根据权利要求1所述的一种时分多通道脉冲编码调制信号在以太网中传输的实现方法，其特征在于，每一条所述时分多通道脉冲编码调制信号对应一个串行变并行先进先出缓冲器和一个并行变串行先进先出缓冲器。
3.根据权利要求1所述的一种时分多通道脉冲编码调制信号在以太网中传输的实现方法，其特征在于，所述构造一个以太网数据包的时分多通道脉冲编码调制信号的帧的数目N1的取值不小于2。
4.根据权利要求1所述的一种时分多通道脉冲编码调制信号在以太网中传输的实现方法，其特征在于，所述步骤5中接收端收到以太网包后不做校验提取数据区中的信息主体、表示各条时分多通道脉冲编码调制信号的序列号、和循环序列号，并按数据区中的表示各条时分多通道脉冲编码调制信号的序列号和循环序列号把信息主体存入对应的接收缓存区。
5.根据权利要求4所述的一种时分多通道脉冲编码调制信号在以太网中传输的实现方法，其特征在于，每一个所述接收缓存区都被均分为N3个接收缓存子区，N2是N3的倍数，以太网包的信息主体按照循环序列号顺序分别放入N3个接收缓存子区中，每一个接收缓存子区放置循环序列号相连的N2/N3个以太网包的信息主体。
6.根据权利要求5所述的一种时分多通道脉冲编码调制信号在以太网中传输的实现方法，其特征在于，设定一个接收缓存子区完成指针，当接收缓存子区X中接收到该接收缓存子区最后一循环序列号的以太网包或接收到缓存子区X+1中的任意一循环序列号的以太网包时，如果接收缓存子区X-1中有数据，则接收缓存子区完成指针指向接收缓存子区X-1；如果接收缓存子区X-1中没有数据，则当接收缓存子区X+1中最后一循环序列号的以太网包或接收到接收缓存子区X+2中的任意一循环序列号的以太网包时，接收缓存子区完成指针指向缓存子区X。
7.根据权利要求6所述的一种时分多通道脉冲编码调制信号在以太网中传输的实现方法，其特征在于，所述X为N3-1时，则X-1为N3-2，X+1为N3，X+2为1；如当X为N3时，则上面的X-1为N3-1，X+1为1，X+2为2。
8.根据权利要求7所述的一种时分多通道脉冲编码调制信号在以太网中传输的实现方法，其特征在于，所述接收缓存子区完成指针指向某个缓存子区时，如果该接收缓存子区中的某些循环序列号的以太网包没有收到，则用一个特定的噪声包进行填补。
9.根据权利要求8所述的一种时分多通道脉冲编码调制信号在以太网中传输的实现方法，其特征在于，所述接收缓存子区数据接收完成之前收到重复的循环序列号以太网包时，则用重复的后一个包刷新前一个包。
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