CN100379211C - 使可变比特率业务同步的方法和蜂窝通信系统 - Google Patents

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Abstract

使ATM网中信源与目的地间可变比特率业务同步的方法包括指定可变比特率ATM自适应层AAL协议AAL5来定义信源到目的地的ATM信元业务流；用一或多个序号和表示信源时钟功能定时的SRTS值的一或多个部分编码SRTS值；在AAL5CPCS-PDU尾部生成SRTS字段以占用至少一部分SRTS值；在该尾部生成序号字段以占用与SRTS值分段部分的顺序和完成状态相应的序号；用AAL5协议发送包含CPCS-PDU尾部的序号和SRTS值的分段部分的CPCS-PDU；在目的地接收ATM信元和相应SRTS值；在目的地将解码SRTS值以供使用；和通过根据SRTS值修改目的地时钟功能，使该功能与信源时钟功能同步。

Description

使可变比特率业务同步的方法和蜂窝通信系统
技术领域
本发明一般涉及网络通信系统，尤其涉及这样一种系统和方法，用于为在AAL2和AAL5分层协议下操作的ATM可变比特率业务提供信源和目的地定时功能的时钟同步。
背景技术
现代通信使得有线和无线网迅猛发展。尤其是，在消费者需求的促进下，计算机网、电视网和电话网正经历着空前的技术发展。由于全球性市场的扩展和郊区的扩大，在一定程度上使交通需求不断增长，这导致人们为了商务和娱乐而越来越多地使用汽车和飞机等交通工具。为此，即使在远离住处或办公室时也要求能保持通信能力，这种要求在很大程度上促进了无线通信市场的发展。因此，移动/无线电话网应运而生。
全世界消费者对移动通信的需求大幅度增长，而且至少在今后十年内还会继续大幅度增长。到1995年底，有1亿多人在使用移动业务，到2000年时，这一数字预计将增长到3亿。有多种因素在促进着电信业激动人心的发展。例如，技术和竞争的互相结合给消费者带来了更多的实惠。电话变得越来越小、越来越轻，其电池的寿命越来越长，而且现在可以提供给大众市场。运营者提供了很好的话音质量、创新的业务以及跨越全国或全世界的漫游。最为重要的是，可动性对使用者来说费用不再昂贵。全球包括在美国，政府准许新运营者使用附加频谱，以便与传统蜂窝运营者竞争。竞争给消费者带来了革新、新业务以及更低价格。
蜂窝电话通信系统使蜂窝电话的用户可与其他蜂窝电话用户连接，也可以与普通陆线公共交换电话网(PSTN)连接。蜂窝电话通过将地区划分为“小区”来工作。各小区都包括基站，基站一般包括收发信机、天线以及到移动电话交换局(MTSO)或移动交换中心(MSC)的专用线路。相邻小区使用不同的射频，以免相邻小区之间的干扰。
公共移动系统有许多标准。其中一种标准是全球移动通信系统(GSM)，欧洲以及欧洲之外的多个国家都接受这一标准，作为现代公共移动系统的国际标准。GSM是一种既可以应用于话音又可以应用于数据的开放式系统，并对话音和信令都采用数字传输方式。GSM系统也可采用能在单频率上提供许多信道的时分复用(TDM)。
在移动通信中，可采用各种数据传输技术。本发明中普遍探讨的一种传输技术是异步传送方式(ATM)技术，这是因为，在诸如GSM的移动系统体系结构中，在话音和数据传输方面采用了这一技术。ATM是一种基于信元的交换和复用技术，可作为各式各样业务常用的面向连接的传送方式。
ATM是一种将信息“信元”作为传送信息的工具的传送方式。这种信元具有固定长度53字节，其中包括一个5字节的信头和一个48字节的有效负荷。信头包括标识信元目的地的虚拟通路标识符(VPI)和虚拟信道标识符(VCI)。传输通路包括一个或多个虚拟通路(VP)，而每个虚拟通路可包括一个或多个虚拟信道(VC)。VPI与VCI一起来标识虚拟电路，ATM交换机利用该虚拟电路将呼叫从信源发送到目的地。信元信头中的其他字段包括一般流量控制(GFC)，它使复用器可控制ATM终端的速率；和有效负荷类型(PT)字段，它指示信元包括用户数据、信令数据还是维护信息。信元信头中的信元丢失优先级(CLP)比特指示该信元相对于其他信元的优先级，而信头差错检验(HEC)字段检测和纠正信头中的差错。
在通信系统如基站系统(BSS)中，可能需要有不同技术的接口。例如，包含ATM技术的蜂窝网有时可能要求与某一实现脉码调制(PCM)的公共交换电话网(PSTN)或移动交换中心(MSC)连接。PCM是指传统的数字调制方法，该方法将话音信号编码成表示各脉冲幅度的8比特字。具体地说，以8khz对语音信号进行抽样，并利用8比特码将每一抽样编码，从而得到8000个抽样(每个抽样8比特)，结果得到一个64-Kbps的比特流。由于ATM与PCM的信息传送技术的不同，因此，可能要求进行转换和同步。
例如，基于ATM的BSS安排在有小区划分的蜂窝环境中工作，各小区都有一个基站收发信机(BTS)(也称为基站或BS)。小区聚集在一起构成一个小区群，并且MSC与小区群中的所有基站连接。此外，作为模块化交换平台的基站控制器(BSC)可以完成若干个BTS与该MSC之间的连接和通信量集中。BSC还可以控制与它连接的那些BTS的基本功能性。各BTS都管理与多个移动台(MS)的无线业务通信。总之，BSS是由BTS和BSC组成的系统，MSC通过单个接口来检查该系统。
在这种基于ATM的BSS中，变码器(TC)是ATM与PCM环境之间的交互工作功能(IWF)。IWF能使本地协议与基于ATM的终端设备之间配合工作。PCM环境可以是PSTN或MSC，这取决于基于ATM的GSM网发展的阶段。TC是一个在GSM编码的话音信号与MSC和PSTN中所用的标准PCM的64-Kbit/s信号之间提供转换的网络单元。
然而，基于ATM的BSS与基于PCM的MSC(或PSTN)之间的接口可能造成一些同步问题。主要问题如下所述。BTS的发射时钟工作在频率fBTS，而TC的接收时钟工作在频率fTC。由于传输是异步的，因此，TC不会知道BTS发射机的确切频率。如果fBTS略高于fTC且在ATM中未采用不连续传输(DTX)，那么TC的接收缓冲器最终可能溢出。当TRAU帧因缓冲器溢出而被丢弃时，会在与PCM连接的电话中产生听得见的“喀呖”声。对于反方向上的通信，情况也一样。
为了避免这种溢出情况，应当使IWF的PCM接口与BTS的PCM部件同步。在许多情况下，为了与移动台以及ATM接口同步，BTS会有一些面向PCM的部件。
可用各种不同的方式实现同步。如果ATM交换机例如利用准同步数字系列(PDH)或同步数字系列(SDH)帧能支持传播从PSTN到BTS的物理发送的时钟，则能实现同步。
在ATM交换机不支持这种物理时钟传播的地方，必须采用其他方法。例如，可以用某种方法在BTS中“推断出”时钟频率。一些推断发送端的时钟频率的方法包括呼入ATM信元的平均到达速率的探查和呼入ATM信元缓冲器的空满程度探查。
呼入信元的平均到达速率的探查涉及在tA时刻发送信元的信源，其中，目的地知道信元应当在tB时刻到达。于是，利用时间差tB-tA来调整时钟。在ATM网中，可利用预定个数的信元(如10个信元)的到达时间的中值来减小信元延时偏差(CDV)。这种方法可适用于基于ATM的采用一对一映射的GSM系统。
用来推断BTS中时钟频率的另一种探查方法是测量呼入信元缓冲器的容量。这种方法的目的是为了将呼入信元缓冲器的容量保持在某一相对不变的空满程度C。如果缓冲器开始充满，那么提高时钟频率，直到信元缓冲器降至空满程度C。类似地，如果缓冲器开始腾空，那么降低时钟频率，直到信元缓冲器升至空满程度C。
在另一种方法中，AAL1中所用的同步剩余时间标记(SRTS)也可用来推断BTS中的时钟频率。在讨论这一方法之前，需要理解ATM自适应层(AAL)。
ATM网需要采用通信协议，在任何网络中都是如此。协议是指决定两个通信系统之间消息交换的格式和相对时序的一系列正规协定。针对一台计算机与另一计算机通信，各计算机都必须能理解另一计算机的协议。在计算机和通信界，协议通过协议体系结构被定义，并以分层方式被模型化，其中低层协议向高一层提供业务。终端与网络之间的协议被称为低层协议，而网络协议用于形成网络自身内部交换机到交换机的连接。高层协议是两个终端之间的协议，信息透明地通过网络从一个终端传送到另一个终端。开放式系统互连(OSI)的参考模型是国际标准化组织(ISO)的一种标准，而且也许是最普遍的协议体系结构。
OSI参考模型由7层模型构成。一般地描述，物理层是最底层，它提供对传输媒介的接入，并包括信源与目的地之间比特传输的一些规则。下一层即数据链路层与设备之间的数据帧的传输有关，并提供差错检测/纠正、复用和流量控制。网络层协议提供端对端寻址和流量控制。这一层接受更高层的消息，将它们拆成分组，通过物理和数据链路层将它们发送目的地，再以与信源传送它们时相同的方式将它们重装。高层协议包括传输、会话、表示和应用层。传输层提供到网络层的复用，而会话层建立终端系统之间的连接。表示层将数据变换成适应于最高层即应用层的各种形式。
针对ATM技术的分层协议体系结构从该OSI参考模型发展而来。ATM模型通常称为B-ISDN/ATM(宽带综合业务数字网)协议参考模型。这一模型包括与OSI参考模型第一层相应的物理层(PHY层)、ATM层和ATM自适应层(AAL)。与AAL部分有关的ATM层与OSI参考模型第二层(数据链路层)相应。ATM层确定虚拟通路和虚拟信道，根据ATM信元信头中信息执行复用、交换和控制动作，以及将信元传送给ATM自适应层(AAL)和接受来自ATM自适应层(AAL)的信元。AAL将协议数据单元(PDU)传送给高层和接受来自高层的PDU。PDU可以具有可变长度，或者可以具有不同于ATM信元长度的固定长度。
物理层包括两个子层，即物理媒介(PM)子层和传输会聚(TC)子层。PM子层提供物理媒介上比特传输的实际定时。TC子层实现定时到物理媒介的比特流与ATM信元之间的转换。TC将所发送的信元变换为时分复用(TDM)帧格式，并描述单独接收到的信元。TC还产生有关传送的HEC，用于纠正和检测差错，并在ATM层还没有提供信元时通过发送空闲信元来实现信元速率解耦。
ATM层分别根据信元信头中的VPI和VCI构成ATM虚拟通路(VP)和虚拟信道(VC)。ATM层还实现各种其他功能，包括信元构成、信头生效、信元的复用与去复用和一般流量控制。
AAL可分为会聚子层(CS)和拆装(SAR)子层。CS子层又可细分为业务特定部分(SS)和公共部分(CP)两部分。尽管SSCS子层随意被实现，但CPCS必须始终与SAR子层一起被实现。通常，AAL第1-4层定义为与四类不同的业务相对应，这些业务类型规定了定时关系，恒定/可变比特率，以及连接模式是面向连接的还是无连接的。
如上所述，为了同步，在AAL1中已用到了同步剩余时间标记(SRTS)。AAL1利用每个信元有效负荷的一个字节支持非结构电路传送。AAL1中，需要一种定时恢复功能性来保持穿越ATM网的比特定时，以避免接收机中缓冲器上溢/下溢。SRTS思想基于具有相当精确频率时钟的频率fn的信源与目的地，该频率代表网络时钟频率。SRTS是AAL1-PDU(协议数据单元)中的一个4比特字段，它建立信源与网络时钟之间的剩余部分。该信号具有一个客观存在的业务时钟频率fx以通过AAL1传送足够的信息，使得目的地可重新产生这种具有高精度的时钟频率。将网络参考时钟fn除以x，因此1≤fnx/fs≤2。将信源时钟除以N，以便每隔信源产生的预定个数的比特(例如，每8个ATM信元，即每隔47＊8＊8＝3008个比特)对网络时钟fnx所驱动的计数器Ct抽样一次。这一所抽样的4比特计数器输出作为SAR PDU中的SRTS被发送。
然而，当ATM网中有可用的网络时钟时，上述SRTS方法没有考虑到BSS的话音电路的时钟没有与ATM网的时钟连接这一实际情况。AAL1不适用于发送面向分组的压缩话音数据，这是因为它只适用于恒定比特率(CBR)业务。AAL1中的SRTS不可能为话音活动性检测(VAD)功能即可变比特率(VBR)业务带来好处。因此，需要在可变比特率情况下，保证面向分组的压缩话音数据如ATM话音数据的传输，同时保证信源和目的地之间的同步。针对现有技术的这一缺点以及其他缺点，本发明提供了一种方案，并能提供优于现有技术的其他优点。
发明内容
本发明提供一种系统和方法，用于在至少两个ATM接口之间，利用ATM自适应层2(AAL2)和5(AAL5)，通过ATM技术发送同步时间标记信息。
根据本发明的一种实施方式，提供了一种方法，用于使异步传送方式(ATM)网中的信源与目的地之间的可变比特率业务同步。这种方法包括，指定一种可变比特率ATM自适应层(AAL)协议来确定从信源到目的地的ATM信元业务流。将一种表示信源定时功能的定时的同步剩余时间标记(SRTS)值编码，并利用可变比特率AAL(如AAL2或AAL5)使这种SRTS值随ATM信元一起发送。在目的地ATM接口处，接收ATM信元和相应的SRTS值并将其解码，然后，根据SRTS值修改目的地时钟，使目的地时钟与信源时钟同步。
根据本发明的一种更具体的实施方式，指定AAL5协议来确定从信源到目的地的ATM信元业务流。随ATM信元的SRTS值的传输包括，在AAL5公共部分会聚子层协议数据单元(CPCS-PDU)尾部中生成一个SRTS字段，以占用SRTS值的至少一部分。在AAL5CPCS-PDU尾部中生成一个序号(SN)字段，以占用与SRTS值的分段部分的顺序和完成状态相应的序号。利用AAL5协议，发送这一在CPCS-PDU尾部中含有序号和SRTS值的分段部分的CPCS-PDU。
根据本发明的另一种具体的实施方式，指定AAL5协议来确定从信源到目的地的ATM信元业务流。随ATM信元的SRTS值的传输包括，在AAL5公共部分会聚子层协议数据单元(CPCS-PDU)的ATM有效负荷部分中生成一个SRTS字段，以占用SRTS值的至少一部分。在AAL5CPCS-PDU的ATM有效负荷部分中生成一个序号(SN)字段，以占用与SRTS值的分段部分的顺序和完成状态相应的序号。利用AAL5协议，发送这一在ATM有效负荷部分中含有序号和SRTS值的分段部分的CPCS-PDU。
根据本发明的另一种具体的实施方式，指定AAL2协议来确定从信源到目的地的ATM信元业务流。随ATM信元的SRTS值的传输包括，在AAL2公共部分子层(CPS)分组中生成一个SRTS字段，以占用SRTS值的至少一部分。利用AAL2CPS分组中的序号(SN)字段来占用与SRTS值的分段部分的顺序和完成状态相应的序号。利用AAL2协议，发送这一在CPS分组中含有序号和SRTS值的分段部分的CPS分组。
根据本发明的另一方面，提供了一种蜂窝通信系统，用于利用异步传送方式(ATM)技术和可变比特率(VBR)通过核心网传送话音信息。这种系统包括至少一个基站收发信机(BTS)，以便与至少一个移动台(MS)通信，这种BTS具有与核心网连接的第一ATM接口。一个具有第二ATM接口的交互工作功能(IWF)与核心网连接，以便通过核心网与BTS中的第一ATM接口通信。集成到BTS和IWF的处理装置用来使第一与第二ATM接口之间的可变比特率业务同步，其中该同步装置包括用于指定可变比特率ATM自适应层(AAL)协议以确定第一与第二ATM接口之间的ATM信元业务流的装置。该同步装置还包括用于产生一种表示信源定时功能的定时的同步剩余时间标记(SRTS)值和用于利用可变比特率AAL使SRTS值随ATM信元一起发送的装置。在目的地ATM接口处，接收ATM信元和相应的SRTS值，并利用SRTS值使目的地定时功能与信源定时功能同步。
根据本发明的另一方面，提供一种用于使异步传送方式ATM网中的信源与目的地之间的可变比特率业务同步的方法，包括：指定可变比特率ATM自适应层AAL协议AAL5来定义从信源到目的地的ATM信元业务流；使用一或多个序号和表示信源时钟功能的定时的同步剩余时间标记SRTS值的一或多个部分对该SRTS值进行编码；在AAL5公共部分会聚子层协议数据单元CPCS-PDU尾部中生成一个SRTS字段，以占用该SRTS值的至少一部分；在AAL5CPCS-PDU尾部中生成一个序号SN字段，以占用与SRTS值的分段部分的顺序和完成状态相应的序号；利用AAL5协议，发送包含来自CPCS-PDU尾部的该序号和SRTS值的分段部分的CPCS-PDU；在目的地处，接收ATM信元和相应的SRTS值；在目的地处，将该SRTS值解码以供使用；和通过根据SRTS值修改目的地时钟功能，使目的地时钟功能与信源时钟功能同步。
根据本发明的另一方面，提供一种用于使异步传送方式ATM网中的信源与目的地之间的可变比特率业务同步的方法，该方法被指定根据一种可变比特率ATM自适应层AAL协议运作来确定从信源到目的地的ATM信元业务流；其特征在于：该方法包括：将一个表示信源定时功能的定时的同步剩余时间标记SRTS值编码；利用可变比特率AAL使SRTS值随ATM信元一起发送；在目的地处，接收ATM信元和相应的SRTS值；在目的地处，将该SRTS值解码以供使用；和根据SRTS值修改目的地定时功能，使目的地定时功能与信源定时功能同步，其中，指定一种可变比特率AAL协议包括指定AAL2来确定从信源到目的地的ATM信元业务流，并且发送SRTS值包括利用AAL2使SRTS值随ATM信元一起发送，其中，利用AAL2使SRTS值随ATM信元一起发送包括：在AAL2公共部分子层CPS分组中生成一个SRTS字段，以占用SRTS值的至少一部分；利用AAL2CPS分组中的序号SN字段来占用与SRTS值的分段部分的顺序和完成状态相应的序号；和利用AAL2协议，发送这一在CPS分组中含有序号和SRTS值的分段部分的CPS分组。
在本发明的另一方面，提供一种蜂窝通信系统，用于利用异步传送方式ATM技术和可变比特率VBR通过核心网传送话音信息，该系统包括：至少一个基站收发信机BTS，以便与至少一个移动台MS通信，该BTS具有与核心网连接的第一ATM接口；一个具有与核心网连接的第二ATM接口的交互工作功能IWF，以便通过核心网与BTS中的第一ATM接口通信；用于在第一与第二ATM接口之间同步可变比特率业务的处理装置，该同步装置包括：用于指定可变比特率ATM自适应层AAL协议以定义第一与第二ATM接口之间的ATM信元业务流的装置；用于使用一或多个序号和表示信源时钟功能的定时的同步剩余时间标记SRTS值的一或多个部分对该SRTS值进行编码的装置；用于在AAL5公共部分会聚子层协议数据单元CPCS-PDU尾部中生成一个SRTS字段，以占用该SRTS值的至少一部分的装置；用于在AAL5CPCS-PDU尾部中生成一个序号SN字段，以占用与SRTS值的分段部分的顺序和完成状态相应的序号的装置；用于利用AAL5协议，发送包含来自CPCS-PDU尾部的该序号和SRTS值的分段部分的CPCS-PDU的装置；用于在目的地ATM接口处接收ATM信元和相应的SRTS值的装置；和用于通过根据SRTS值修改目的地时钟功能使目的地时钟功能与信源时钟功能同步的装置。
附图说明
图1是一个可应用本发明原理的移动/无线通信网环境的简图；
图2示出了基站收发信机与交互工作功能之间的接口的框图；
图3示出了AAL5CPCS-PDU的格式；
图4示出了根据本发明的AAL5同步管理字段的一种实施方式；
图5是说明根据本发明的AAL5同步的流程图；
图6是说明利用AAL5协议在信元中发送SRTS值的一种方法的流程图；
图7示出了根据本发明的AAL5同步管理字段的一种实施方式，其中剩余时间标记和序号在CPCS-PDU的有效负荷字段中被发送；和
图8示出了本发明所改进的AAL2CPS(公共部分子层)分组格式800。
具体实施方式
下面，参照这些附图描述了各种实施方式，这些附图构成实施方式的一部分，图中说明了可实现本发明的各种实施方式的实例。应当理解，在不违背本发明思想的前提下，还可以利用其他实施方式，并可以作出结构和功能方面的修改。
本发明提供一种系统和方法，用于利用ATM自适应层2(AAL2)和5(AAL5)通过ATM技术发送同步时间标记信息。通过根据本发明的原理对AAL协议结构进行修改，可以在可变比特率业务的网络中利用AAL2和AAL5协议传送时间标记信息(如同步剩余时间标记信息)。
图1是一个可应用本发明原理的移动/无线通信网环境的简图。图1中所示的这例网络环境代表本发明尤其适用的网络类型，不过，对熟练技术人员而言，很显然，其他连网配置也能得益于本发明，这从随后的描述中可以看到。例如，本发明的原理适用于要求使不同信息传送技术同步的其他音频或视频网络配置(在这种网络配置中，要求用可变比特率来连接基于分组的和其他的信息传送技术)。因此，尽管本发明尤其适用于图1中所示的网络环境，而且将结合这例表示全球移动通信系统(GSM)基础结构的连网环境来描述本发明，然而，本发明并不局限于此。
图1示出了一例基站系统(BSS)100，它是一个由基站和相应的移动台构成的系统，还示出了通过单一接口的移动交换单元。BSS 100包括一个或多个与相应的移动台(MS)通信的基站收发信机(BTS)102、104。MS 106和108代表可能大量的可与BTS 102通信的移动台中的两个移动台，而MS 110可与BTS 104通信。
通常，各BTS都服务于蜂窝网中的一个“小区”，并且包括收发信机、天线以及最终到达移动交换中心(MSC)112的接口。核心网114与BSS 100中的各BTS连接，以便传送移动台与MSC 112之间的信息。变码器(TC)116代表能使本地协议与基于ATM的设备之间配合工作的交互工作功能(IWF)。TC 116还可以与其他网络环境(如综合业务数字网(ISDN)或公共交换电话网(PSTN)118)连接。TC 116将结合图2来详述。
MSC 112是一种移动网络单元，它通过执行其工作区中的交换功能来管理蜂窝网的互连。它控制与其他网络如外部有线电话网的交互工作。MSC 112还可以利用数据库技术执行跟踪功能，以便例如利用归属位置寄存器(HLR)和访问位置寄存器存储其区域中所注册的移动台的位置。
下面，参照图2，图中示出了基站收发信机与交互工作功能之间的接口的框图。BTS 200可包括针对第一调制技术如PCM的部件202。脉码调制即PCM是一种模/数转换技术，用于转换话音以便通过数字设备传输。它通常与ISDN一起使用，而且还用于将话音模拟数据转换到数字数据，以便通过T1或其他数字电路以复用的话音和数据流来传输。尽管在未来的系统中，BTS可以不包括PCM部件，然而，由于同步的空中接口，BTS仍将需要发送模块的时钟信息。
BTS 200中的ATM接口204与核心网206连接，核心网又与IWF
208中所示的变码器连接。IWF 208还包括一个ATM接口210和一个PCM接口212，以便与MSC 214、PSTN 216或其他PCM环境连接。
BTS 200的发送时钟以定义为fBTS的第一频率工作，而TC的接收时钟(即IWF)以频率fTC工作。由于传输是异步的，因此，TC不会知道BTS发射机的确切频率。如果fBTS略高于fTC且在ATM中没有采用不连续传输(DTX)，那么TC的接收缓冲器最终可能溢出。当TRAU帧因缓冲器溢出而被丢弃时，会在与PCM连接的电话中产生听得见的“喀呖”声。
为了避免这种情况，应当使IWF 208的PCM接口212与BTS 200的PCM部件202同步。如前面所述，AAL1中的同步没有考虑到BSS的话音电路的时钟没有与ATM网的时钟连接这一实际情况。AAL1不适用于发送面向分组的压缩话音数据，这是因为它只适用于恒定比特率(CBR)业务。AAL1中的SRTS不可能为话音活动性检测(VAD)功能即可变比特率(VBR)业务带来好处。本发明通过提供通过可变比特率ATM自适应层AAL2和AAL5的同步来解决这一问题。
针对AAL5，本发明结合AAL5采用同步剩余时间标记(SRTS)方法，从而在公共部分会聚子层PDU的用户-用户字段(CPCS-UU)中传送剩余时间标记和序号。这一同步机制由AAL5业务特定会聚子层(SSCS)提供。此外，本发明结合AAL5还可以这样来采用SRTS方法，即在CPCS-PDU的具有实际有效负荷的有效负荷字段(CPCS-PDU)中传送剩余时间标记和序号。本例中的有效负荷是语音分组。这种情况下的同步机制由AAL5用户提供。目前，AAL5尚无同步能力，甚至连定义中都没有。
当语音激活时，编码的GSM语音(包括附加比特)的比特率为16Kbit/s。这意味着，随时间t所发送的比特数小于PCM的64Kbit/s的1/4，尽管时钟速率相同(即8Khz)。在AAL1保证每8个ATM信元测量和传送一次SRTS情况下，这一系数4将导致每隔一个GSM语音的ATM信元传送一个完整的SRTS。
下面参照图3，图中示了AAL5CPCS-PDU格式。这一格式可应用于本发明的一种实施方式，具体地说是这样的情况，即包含涉及AAL5的剩余时间标记，以便在公共部分会聚子层PDU(CPCS-PDU)的用户-用户字段中传送剩余时间标记和序号。
公共部分(CP)AAL5支持可变比特率(VBR)业务。CPCS-PDU 300包括CPCS-PDU有效负荷302、填充字段(PAD)304和CPCS-PDU尾部306。CPCS-PDU尾部还可细分为CPCS-UU(公共部分会聚子层的用户-用户)字段308、CPI(公共部分标志)字段310、长度字段312和CRC(循环冗余校验)字段314。各字段的长度和描述如下表1中所示：
表1
  字段   描述   长度
  CPCS-PDU有效负荷   所要发送的信息   1至2<sup>16</sup>-1八字节
  PAD   信元填充或“填充符”   0至47八字节
  CPCS-UU   CPCS用户-用户指示   1八字节
  CPI   公共部分标志   1八字节
  长度   CPCS-PDU(或SDU)的长度   2八字节
  CRC   循环冗余校验   4八字节
CPCS-PDU有效负荷字段302是一个变长字段，该字段包括层之间所要发送的信息有效负荷。PAD 304是一个变长字段，用于“填充”未使用的字节空间，以便使整个CPCS-PDU正好是48的整数倍，这样，有效负荷可分割成ATM信元有效负荷。CPCS-PDU尾部字段306包括各种信息和控制字段。长度字段312表示CPCS-PDU有效负荷的长度，而CRC 314检测CPCS-PDU 300中的差错。字段CPCS-UU 308通常用来透明传送AAL用户之间的用户-用户信息，并且通常在AAL5中没有特定功能。CPI字段310通常用来使尾部定界为64比特。在本发明的另一种实施方式中，可根据本发明的原理修改CPCS-UU 308字段或CPI字段310，以便提供AAL5中所需的同步能力。这将结合图4详述。
图4示出了根据本发明的AAL5同步管理字段400的一种实施方式。如上所述，实现AAL5中同步所需的比特位置可根据图3中所示的CPCS-UU 308字段或CPI字段310得出。AAL5同步管理字段400可分成至少两个字段，包括SN(序号)字段402和SRTS(同步剩余时间标记)字段404。在利用已有的字段如来自图3的CPCS-UU 308字段或CPI字段310的情况下，额外的比特可供未来所用，如子字段406所示。各字段的长度和描述如下表2中所示：
表2
  字段   描述   长度
  CPCS-UU   CPCS用户-用户指示   8比特
  CPI   公共部分标志   8比特
  SRTS   同步剩余时间标记   2比特
  SN   序号   2比特
8比特CPCS-UU或8比特CPI字段可用来提供同步剩余时间标记和序号，在本发明的一种实施方式中，剩余时间标记和序号一共包括4比特。在这一实施方式中，SN字段402包括一个2比特序号，其值介于0和3之间(如00，01，10，11)。当SN字段402中的序号等于0时，在SRTS字段404中发送4比特SRTS中的两个最高有效位(MSB)，而当序号等于1时，在SRTS字段404中发送4比特SRTS中的两个最低有效位(LSB)。当SN字段402中的序号为2和3时，以类似方式发送SRTS比特。按这种方式，可实现AAL5协议同时保持同步能力。
图5是说明根据本发明的AAL5同步的流程图。在步骤500，指定AAL5协议，然后在步骤502，将一个表示信源时钟的定时的SRTS值编码。在步骤504，通过AAL5协议发送含有该SRTS值的信元。在步骤506，目的地将SRST值解码，并利用SRTS值使目的地时钟功能与信源时钟同步，如步骤508中所示。在本发明的一种实施方式中，AAL5业务特定会聚子层(SSCS)通过利用锁相环来管理时钟恢复。
图6是说明利用AAL5协议在信元中发送SRTS值的一种方法的流程图。在步骤600，指定CPCS-PDU尾部的一部分作为AAL5同步字段。如上所述，CPCS-UU字段或CPI字段可用于这一目的。在步骤602，将AAL5同步字段的第一子字段指定为序号字段(SN)，而在步骤604，将AAL5同步字段的第二子字段指定为同步剩余时间标记(SRTS)字段。在步骤606中，将与一部分SRTS比特相应的序号存储在序号字段中，然后在步骤608，将这部分SRTS比特存储在SRTS字段中。当SN和SRTS字段以及信元的所有剩余字段都通过AAL5协议被适当地填充后，信元通过ATM和物理层，然后在步骤610被发送到其目的地。
由于这里所描述的连网体系结构是GSM体系结构，而编码GSM语音的比特率为16Kbit/s，因此，随时间t所发送的比特数小于PCM的64Kbit/s的1/4。因此，当AAL1保证每8个ATM信元测量和传送一次SRTS时，在这种情况下该SRTS的传输将占用GSM语音的两个ATM信元传输的过程。由于随每个信元只有SRTS的一部分(即一半)被发送，因此，序号标识已被发送的那部分SRTS。如果在步骤612通过序号判定在目的地处还没有接收到整个SRTS，那么在步骤614，下一个信元将提供该SRTS的剩余部分。在步骤616，使序号递增，处理过程通过AAL5协议返回到步骤606，分别在步骤606、608存储序号和SRTS部分，然后在步骤610发送下一个信元。
在本发明的另一种实施方式中，结合AAL5还可以这样来采用SRTS方法，即在CPCS-PDU的具有实际有效负荷的有效负荷字段中传送剩余时间标记和序号。本例中，有效负荷表示语音分组。这种情况下的同步机制由AAL5用户提供。这一实施方式将结合图7描述。
图7示出了根据本发明的AAL5同步管理字段的一种实施方式，其中剩余时间标记和序号在CPCS-PDU的有效负荷字段中被发送。图7示出了这样的情况：GSM全价(FR)语音帧通过AAL5被插入到ATM信元中。GSM FR语音帧(即TRAU帧)原本长为40比特，但当采用ATM时开头的字节中至少有两个字节可以被去除，这是因为，开头的2至4个字节通常被定义为用于PCM中的同步。因此，对于根据本发明的ATM同步而言，这2至4个字节可以被保留。
下面参照图7，ATM信元700在其48字节的信元有效负荷部分中包括GSM FR语音帧702和CPCS-PDU尾部706。在该ATM信元有效负荷部分中还有一个字段704，该字段用“未使用”来表示，这是因为，这些字节通常被定义为用于PCM中的同步。在本发明中，未使用字段704用于提供ATM同步管理，如以下所详述。ATM信元700还包括ATM信元信头708。
字段704，在此称之为AAL5同步管理字段(AAL5SMF)704，可以以类似于结合图4所描述的AAL5同步管理字段400的方式来实现。AAL5同步管理字段700可分成至少两个字段，包括SN(序号)字段710和SRTS(同步剩余时间标记)字段712。额外的未使用的比特留待未来所用，如子字段714所示。各字段的长度和描述如下表3中所示：
表3
  字段   描述   长度
  CPCS-PDU尾部   控制和信息字段   8八字节
  GSM FR语音帧   GSM语音数据   36至38八字节
  ATM信元信头   控制信息字段   5八字节
  AAL5SMF   同步字段   2至4八字节
  SRTS   同步剩余时间标记   2比特
  SN   序号   2比特
在这一实施方式中，SN字段710包括一个2比特序号，其值介于0和3之间。当SN字段710中的序号等于0时，在SRTS字段712中发送4比特SRTS中的两个MSB，而当序号等于1时，在SRTS字段712中发送4比特SRTS中的两个LSB。当SN字段710中的序号为2和3时，以类似方式发送SRTS比特。在这种情况下，可以由AAL5用户提供同步机制。
本发明还可以采用AAL2协议实现。针对AAL2，本发明结合AAL2采用SRTS方法，从而在公共部分子层(CPS)分组的UUI比特中传送剩余时间标记比特。这一同步机制由AAL2业务特定会聚子层(SSCS)提供。此外，本发明结合AAL2还可以这样来采用SRTS方法，即在具有实际有效负荷的公共部分子层信息(CPS-INFO)字段中传送剩余时间标记。这种情况下的有效负荷是语音分组，而同步机制由AAL2用户提供。
AAL2通常规定面向连接的和可变比特率传送的ATM传送。图8示出了本发明所改进的AAL2CPS(公共部分子层)分组格式800。CID字段802是信道标识符，LI字段804是长度标志，UUI字段806是用户-用户指示，HEC字段808是信头差错控制字段，而CPS-INFO字段810保存信息。各字段的长度和描述如下表4中所示：
表4
  字段   描述   长度
  CID   信道标识符   8比特
  LI   长度标志   6比特
  UUI   用户-用户指示   5比特
  HEC   信头差错控制   5比特
  CPS-INFO   信息   1至45/64比特
在本发明中，UUI字段806用于提供ATM同步管理。5比特UUI字段通常提供32个码点，其中码点0-27供SSCS实体使用，码点30-31供层管理使用，而码点28-29留待未来标准化所用。本发明保留码点0-28，用于同步。
UUI字段806，在此称之为AAL2同步管理字段(AAL2SMF)806，可以通过提供SRTS字段812来实现。由于CPS-INFO字段已经有1比特留作序号字段(SN)，因此，无需象AAL5同步管理的情况那样保留附加的SN字段。额外的未使用比特留待未来所用，如子字段814所示。在这种情况下，同步机制由AAL2的SSCS提供。
SRTS还可以如结合图7所述那样但针对AAL2协议来实现。这种情况下的AAL2有效负荷(CPS-INFO)与图7中所示的48字节有效负荷相应。按这种方式，剩余时间标记和序号可利用AAL2协议在有效负荷字段中被发送。在这种情况下，同步机制应由AAL2用户提供。
当然，应当理解，在不违背本发明思想的前提下，可以针对上述各种实施方式，进行各种修改和附加。因此，本发明的思想不应局限于以上所讨论的这些特定的实施方式，而只应由以下阐述的权利要求以及其等效要求所规定。

Claims (14)

1.一种用于使异步传送方式ATM网中的信源与目的地之间的可变比特率业务同步的方法，包括：
指定可变比特率ATM自适应层AAL协议AAL5来定义从信源到目的地的ATM信元业务流；
使用一或多个序号和表示信源时钟功能的定时的同步剩余时间标记SRTS值的一或多个部分对该SRTS值进行编码；
在AAL5公共部分会聚子层协议数据单元CPCS-PDU尾部中生成一个SRTS字段，以占用该SRTS值的至少一部分；
在AAL5CPCS-PDU尾部中生成一个序号SN字段，以占用与SRTS值的分段部分的顺序和完成状态相应的序号；
利用AAL5协议，发送包含来自CPCS-PDU尾部的该序号和SRTS值的分段部分的CPCS-PDU；
在目的地处，接收ATM信元和相应的SRTS值；
在目的地处，将该SRTS值解码以供使用；和
通过根据SRTS值修改目的地时钟功能，使目的地时钟功能与信源时钟功能同步。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在AAL5CPCS-PDU尾部中生成SRTS字段包括在CPCS-PDU尾部的CPCS用户-用户CPCS-UU字段中生成SRTS字段。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在AAL5CPCS-PDU尾部中生成SRTS字段包括在CPCS-PDU尾部的公共部分标志CPI字段中生成SRTS字段。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在AAL5CPCS-PDU尾部中生成SN字段包括在CPCS-PDU尾部的CPCS用户-用户CPCS-UU字段中生成SN字段。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在AAL5CPCS-PDU尾部中生成SN字段包括在CPCS-PDU尾部的公共部分标志CPI字段中生成SN字段。
6.如权利要求1所述的方法，还包括：
根据序号判定在目的地处是否已接收到SRTS值的结尾；和
当在目的地处还没有接收到SRTS值的结尾时，递增随后ATM信元中的序号并提供该SRTS值的另外的分段部分。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，利用AAL5使SRTS值随ATM信元一起发送包括：
在AAL5公共部分会聚子层协议数据单元CPCS-PDU的ATM有效负荷部分中生成一个SRTS字段，以占用SRTS值的至少一部分；
在AAL5CPCS-PDU的ATM有效负荷部分中生成一个序号SN字段，以占用与SRTS值的分段部分的顺序和完成状态相应的序号；
利用AAL5协议，发送包含来自ATM有效负荷部分的序号和SRTS值的分段部分的CPCS-PDU。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，在ATM有效负荷部分中生成SRTS字段和生成SN字段包括在CPCS-PDU的PCM同步字段中生成SRTS字段和SN字段。
9.一种用于使异步传送方式ATM网中的信源与目的地之间的可变比特率业务同步的方法，该方法被指定根据一种可变比特率ATM自适应层AAL协议运作来确定从信源到目的地的ATM信元业务流；
其特征在于：
该方法包括：
将一个表示信源定时功能的定时的同步剩余时间标记SRTS值编码；
利用可变比特率AAL使SRTS值随ATM信元一起发送；
在目的地处，接收ATM信元和相应的SRTS值；
在目的地处，将该SRTS值解码以供使用；和
根据SRTS值修改目的地定时功能，使目的地定时功能与信源定时功能同步，
其中，指定一种可变比特率AAL协议包括指定AAL2来确定从信源到目的地的ATM信元业务流，并且发送SRTS值包括利用AAL2使SRTS值随ATM信元一起发送，
其中，利用AAL2使SRTS值随ATM信元一起发送包括：
在AAL2公共部分子层CPS分组中生成一个SRTS字段，以占用SRTS值的至少一部分；
利用AAL2CPS分组中的序号SN字段来占用与SRTS值的分段部分的顺序和完成状态相应的序号；和
利用AAL2协议，发送这一在CPS分组中含有序号和SRTS值的分段部分的CPS分组。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，在AAL2CPS分组中生成SRTS字段包括在CPS分组的用户-用户指示UUI字段中生成SRTS字段。
11.如权利要求9所述的方法，其特征在于，利用AAL2CPS中的SN字段包括利用AAL2CPS的CPS-INFO字段中的SN字段。
12.如权利要求9所述的方法，还包括：
根据序号判定在目的地处是否已接收到SRTS值的结尾；和
当在目的地处还没有接收到SRTS值的结尾时，递增随后ATM信元中的序号并提供该SRTS值的另外的分段部分。
13.如权利要求9所述的方法，其特征在于，利用AAL2使SRTS值随ATM信元一起发送包括：
在AAL2公共部分子层CPS分组的ATM有效负荷部分中生成一个SRTS字段(812)，以占用SRTS值的至少一部分；
在AAL2CPS分组的ATM有效负荷部分中生成一个序号SN字段(810)，以占用与SRTS值的分段部分的顺序和完成状态相应的序号；
利用AAL2协议，发送这一在ATM有效负荷部分中含有序号和SRTS值的分段部分的CPS分组。
14.一种蜂窝通信系统，用于利用异步传送方式ATM技术和可变比特率VBR通过核心网传送话音信息，该系统包括：
至少一个基站收发信机BTS，以便与至少一个移动台MS通信，该BTS具有与核心网连接的第一ATM接口；
一个具有与核心网连接的第二ATM接口的交互工作功能IWF，以便通过核心网与BTS中的第一ATM接口通信；
用于在第一与第二ATM接口之间同步可变比特率业务的处理装置，该同步装置包括：
用于指定可变比特率ATM自适应层AAL协议以定义第一与第二ATM接口之间的ATM信元业务流的装置；
用于使用一或多个序号和表示信源时钟功能的定时的同步剩余时间标记SRTS值的一或多个部分对该SRTS值进行编码的装置；
用于在AAL5公共部分会聚子层协议数据单元CPCS-PDU尾部中生成一个SRTS字段，以占用该SRTS值的至少一部分的装置；
用于在AAL5CPCS-PDU尾部中生成一个序号SN字段，以占用与SRTS值的分段部分的顺序和完成状态相应的序号的装置；
用于利用AAL5协议，发送包含来自CPCS-PDU尾部的该序号和SRTS值的分段部分的CPCS-PDU的装置；
用于在目的地ATM接口处接收ATM信元和相应的SRTS值的装置；和
用于通过根据SRTS值修改目的地时钟功能使目的地时钟功能与信源时钟功能同步的装置。
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