CN101252507A - 基于以太网的子时隙交换装置及交换方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种子时隙交换装置，包括：控制单元，用于向包括第一、第二转换单元的转换单元和以太网交换单元下发控制指令；第一转换单元，用于根据控制单元下发的控制指令，从输入到第一转换单元中的时分复用数据中提取指定子时隙位置及宽度的数据，作为IP包中的数据，并在IP包中添加控制指令中的信息，将IP包输出至以太网交换单元；以太网交换单元，用于将第一转换单元的IP包交换至第二转换单元；以及第二转换单元，用于根据所述控制单元下发的所述控制指令接收IP包，通过识别IP包中的控制指令中的信息，将IP包中的数据按照指定的子时隙位置及其宽度，在时分复用线路上输出。还提供了一种子时隙交换方法。通过本发明的技术方案，实现了一种子时隙交换功能，并克服了现有电路交换系统容量的限制、降低了硬件成本、提高了交换灵活性。
Description
技术领域
本发明涉及通信领域，尤其涉及一种在时分复用通信系统中将数据按子时隙进行交换的装置及方法。
背景技术
在数字电信系统中，数据是在时隙中以一种连续比特流的方式传输，在传统的时分复用(Time Division Multiplex-TDM)系统中，采用64kbit/s的PCM(Pulse Code Modulation，脉冲编码调制)编码方式，一个时隙是8比特。比如欧洲2048kbit/s基本复用系统中，一帧为32时隙，每个时隙8比特。
现在一些电信系统中，采用复杂的语音编码方法来压缩传输数据量，尤其在无线电信系统中都采用了压缩语音编码方法来降低无线传输的功率，减少无线信道间的干扰，增加可用无线信道数。如GSM系统中的FR(Full Rate，全速率)、EFR(Enhanced Full Rate，增强全速率)编码是16kbit/s，HR编码是8kbit/s等，对于FR、EFR信道交换需要2比特电路交换，对于HR(Half-rate)信道交换需要1比特电路交换，还有AMR(adaptive multi-rate，自适应多比特率)语音编码，可以采用8kbit/s和16kbit/s两种带宽。PHS(Personal Handy-phone System)采用的是32kbit/s的ADPCM(Adaptive Differential Pulse Code Modulation，自适应差分脉冲编码调制)编码。
对于这些低于64kbit/s信道，就需要按照1比特或多比特的子时隙形式来交换，而不是常规的以8比特时隙为单位进行交换。
一种按比特进行交换的实现方案提出：基于时隙电路交换芯片，用高速电路交换芯片对低速线路进行采样，正好使所需交换数据最小粒度等于交换芯片一个时隙的宽度，交换芯片完成时隙交换后，就相当于是对原有数据线路完成了比特交换功能。上述方法还可以改成对低速输入线路进行高速转换和比特扩充，然后送入时隙电路交换芯片，完成交换后，再通过逻辑电路将有效数据提取，恢复低速线路。这种方案的缺点是硬件成本较高、交换芯片利用率较低。另外还已知有其他的类似技术，存在电路交换容量较低、可靠性较差的缺陷。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的主要目的是提供一种基于以太网的子时隙交换装置，克服现有电路交换容量较低、硬件成本较高、可靠性较差的缺陷。
本发明从原理上改变传统电路交换原理，不需要以信道数的二次方倍增加存储电路，不需要成N倍地提高内部频率。支持子时隙交换，交换容量很容易扩大，不受存储电路和频率的限制。
由于现在以太网的快速发展，大容量以太网成本越来越低。本发明在此基础上提出了一种基于以太网的子时隙交换装置及方法。
根据本发明的一个方面，提供了一种基于以太网交换的子时隙交换装置，包括：控制单元，用于向包括第一、第二转换单元的转换单元以及以太网交换单元下发控制指令；第一转换单元，用于根据控制单元下发的控制指令，从输入到第一转换单元中的时分复用数据中提取指定子时隙位置及宽度的数据，作为IP包中的数据，并在IP包中添加控制指令中的信息，将IP包输出至以太网交换单元；以太网交换单元，用于将第一转换单元的IP包交换至第二转换单元；以及第二转换单元，用于根据所述控制单元下发的所述控制指令接收IP包，通过识别IP包中的控制指令中的信息，将IP包中的数据按照指定的子时隙位置及其宽度，在时分复用线路上输出。
优选地，在上述的子时隙交换装置中，控制单元中保存有转换单元的时分复用线路编号和转换单元的IP地址的对应关系。
优选地，在上述的子时隙交换装置中，以太网交换单元是大容量的以太网交换装置。
优选地，在上述的子时隙交换装置中，控制单元用于实现对整个子时隙交换装置的控制，包括地址、通道号、和数据宽度的指定，以及整个装置的操作维护。
优选地，在上述的子时隙交换装置中，可通过线性增加转换单元的数量以及提高以太网的容量而扩容。
根据本发明的另一方面，提供了一种子时隙交换方法，包括以下步骤：步骤S102，接收控制指令；步骤S104，从源IP地址输入的时分复用数据中提取控制指令指定的子时隙位置及宽度的数据，作为IP包中的数据，并且在IP包中添加控制指令中的信息，将IP包输出；步骤S106，将IP包通过以太网交换至目的IP地址；以及步骤S108，在目的IP地址接收IP包，并通过识别IP包中的控制指令中的信息，将IP包中的数据按照指定的子时隙位置及其宽度，在时分复用线路上输出。
优选地，在上述的子时隙交换方法中，控制指令中包括：目的IP地址、源通道号、目的通道号、以及子时隙宽度。
优选地，在上述的子时隙交换方法中，将本转换单元的源IP地址、目的IP地址写入IP包头部，将目的通道号、以及子时隙宽度写入IP包正文的内部参数数据段。
优选地，在上述的子时隙交换方法中，目的IP地址的转换单元通过识别IP包正文内部参数中的目的通道号、子时隙宽度，将IP包中的数据按照指定的子时隙位置及其宽度，在时分复用线路输出。
优选地，在上述的子时隙交换方法中，以预定的时长提取时分复用数据或者以搜索特征帧结构的方式提取时分复用数据，作为IP包中的业务数据。
本发明这的种基于大容量以太网的子时隙交换装置，和现有的技术相比具有以下优点：
1.与采用时隙交换芯片相比，实现了按照比特或比特组进行子时隙交换的功能，使得任意一路输入的任意一个子时隙可以交换至任意一路输出的任意子时隙输出，增加了交换的灵活性；
2.子时隙数据宽度可调，进一步增加了子时隙交换的灵活性；
3.基于大容量以太网，交换容量扩展性好，相对于专用电路交换IC来说，性价比高；以及
4.扩容简单，TDM/IP转换单元随容量线性增加，以太网根据交换实际容量选择。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示例性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明的功能示意图；
图2是示出了本发明实施例的基本结构的示意图；
图3是示出本发明的基于以太网的子时隙交换方法的流程图；
图4是示出本发明实施例的基于以太网的子时隙交换方法的流程图；
图5是示出了根据本发明实施例的TDM/IP转换单元中的TDM端的数据结构图；
图6是示出了根据本发明实施例的电路交换接续控制单元下发给TDM/IP转换单元的指令结构图；以及
图7是示出了根据本发明实施例的TDM/IP转换单元中的IP端的数据结构图。
具体实施方式
以下将参照附图来描述本发明的优选实施例。
如图1所示，是本发明的功能示意图。
从图中可见，输入端上的任意一条HW线上的任意一个子时隙，在经过本发明装置的交换后，可以在输出端上的任意一条HW线上的任意一个子时隙输出，实现了以子时隙为单位进行的灵活交换。
图2示出了本发明实施例的子时隙交换装置的基本结构的示意图。
本发明的子时隙交换装置至少由三部分组成：TDM/IP转换单元，电路交换接续控制单元，以太交换网单元。其中：
1.TDM/IP转换单元，主要用于完成TDM帧与IP包之间的转换。在组包时，根据指定的子时隙位置、数据宽度，以约定的时长提取数据或搜索特征帧结构的方式提取数据，作为IP包中的业务数据。再根据电路交换接续控制单元下发的目的IP地址、源/目的通道号、子时隙宽度指令，在IP包中添加这些地址信息，之后输出至以太网进行分组交换。拆包时，根据IP包中的目的通道号和子时隙宽度在输出TDM线路上的指定子时隙位置输出相应宽度的数据。
2.电路交换接续控制单元，主要完成对整个系统的控制，包括地址、通道号和数据宽度的指定，以及整个系统的操作维护等。其中保存所有TDM/IP转换单元TDM线路编号和其IP地址的对应关系。并在初始化过程中通知每个TDM/IP转换单元的IP地址，作为其源IP地址。
3.以太网交换单元，由大容量的以太网交换装置实现。主要实现IP包的路由寻址功能，将一路TDM/IP转换单元的IP包交换至另一路TDM/IP转换单元。
如图所示，子时隙交换装置包括：电路交换接续控制单元20，以太网交换单元30，以及TDM/IP转换单元10，其中TDM/IP转换单元10包括多个转换单元101、102...10n等。
图3是根据本发明的基于以太网的子时隙交换方法流程图。其中包括以下步骤：步骤S102，接收控制指令；步骤S104，从源IP地址输入的时分复用数据中提取所述控制指令指定的子时隙位置及宽度的数据，作为IP包中的数据，并且在所述IP包中添加所述控制指令中的信息，将所述IP包输出；步骤S106，将所述IP包通过以太网交换至目的IP地址；以及步骤S108，在所述目的IP地址接收所述IP包，并通过识别所述IP包中的所述控制指令中的信息，将所述IP包中的数据按照指定的子时隙位置及其宽度，在时分复用线路上输出。
图4是出本发明实施例的基于以太网的子时隙交换方法的流程图；
在本发明实施例中，子时隙交换过程如下：时分复用数据经过TDM/IP转换单元，从TDM HW线中提取指定位置及宽度的子时隙数据，以事先约定的时长提取数据或采用搜索特征帧结构的方法将TDM上数据提取出来打包，如以160个TDM 8K帧的(20ms)子时隙数据为单位进行打包，如GSM系统中Abis口TRAU帧和PCU帧是以20ms为单位，并具有规定的TRAU帧头和PCU帧头。
根据电路交换接续控制单元的指令，在IP包中加入本转换单元的源IP地址、目的IP地址、源/目的通道号、子时隙宽度。其中，IP地址指明一路TDM的输出位置，通道号指明子时隙在TDM帧中的起始位置，子时隙宽度指明子时隙数据宽度。IP包经过以太网，交换至目的TDM/IP转换单元进行拆包，并根据目的IP、目的通道号及子时隙宽度，在指定的一路TDM信号的指定时隙上输出指定宽度的数据。从而完成时分复用数据以子时隙为单位的分组交换。
具体包括以下步骤：
步骤S402，电路交换接续控制单元20将电路接续控制指令下发给TDM/IP转换单元10，下发的指令中包括目的IP地址，源通道号，目的通道号以及子时隙宽度等；
步骤S404，时分复用数据由源IP地址的TDM/IP转换单元101输入，在转换单元101处，首先根据电路交换接续控制单元20下发的电路接续命令，提取指定子时隙位置及宽度的数据(如图5所示)，在获得相应时隙上的数据后，打包为IP包的业务数据段(如图6所示)；同时，将本转换单元的源IP地址、目的IP地址写入IP包头部，而目的通道号、子时隙宽度，则写入IP包正文的内部参数数据段(如图6所示)；
步骤S406，由源IP地址的TDM/IP转换单元101输出的IP包经过以太网交换单元30的交换，输出至目的地址IP的TDM/IP转换单元103；
步骤S408，目的IP地址的TDM/IP转换单元103，根据电路交换接续控制单元20下发的指令，接收到此IP报文，通过识别IP正文内部参数中的目的通道号、子时隙宽度，将数据按照指定的子时隙位置及其宽度，在时分复用线路输出。
图5是示出了根据本发明实施例的TDM/IP转换单元中的TDM端的数据结构图；图中示出了提取指定子时隙位置及宽度的数据。
图6是示出了根据本发明实施例的电路交换接续控制单元下发给TDM/IP转换单元的指令结构图；其中包括目的地址、源通道号、目的通道号、子时隙宽度。
图7是示出了根据本发明实施例的TDM/IP转换单元中的IP端的数据结构图。如图所示，本转换单元的源IP地址、目的IP地址写入了IP头部，目的通道号、子时隙宽度写入了IP正文部分。
通过以上工作方式，可以将任意一路TDM/IP转换单元所输入的时分复用数据中指定位置及长度的子时隙，通过以太网交换至另一TDM/IP转换单元的某一子时隙上输出。
而对于扩容，只需要线性增加TDM/IP转换单元，以及提高以太交换网容量，就可以实现，相对于电路交换具有很高的性价比以及配置灵活性。
综上所述，本发明的技术方案，在时分复用系统中基于大容量以太网，按照一比特或者多比特子时隙编组进行交换，使得任意一路输入的任意一个子时隙可以交换至任意一路输出的任意子时隙输出，增加了交换的灵活性以及系统的性价比；子时隙的数据宽度可调，进一步增加了子时隙交换的灵活性；基于大容量以太网，交换容量扩展性好，相对于专用电路交换IC来说，性价比高，扩容简单。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于以太网的子时隙交换装置，其特征在于，包括：
控制单元，用于向包括第一、第二转换单元的转换单元以及以太网交换单元下发控制指令；
第一转换单元，用于根据所述控制单元下发的所述控制指令，从输入到所述第一转换单元中的时分复用数据中提取指定的子时隙位置及宽度的数据，作为IP包中的数据，并在所述IP包中添加所述控制指令中的信息，将所述IP包输出至所述以太网交换单元；
所述以太网交换单元，用于将所述第一转换单元的IP包交换至第二转换单元；以及
所述第二转换单元，用于根据所述控制单元下发的所述控制指令接收IP包，通过识别所述IP包中的所述控制指令中的信息，将所述IP包中的数据按照指定的子时隙位置及其宽度，在时分复用线路上输出。
2.根据权利要求1所述的基于以太网的子时隙交换装置，其特征在于，所述控制单元中保存有所述转换单元的时分复用线路编号和所述转换单元的IP地址的对应关系。
3.根据权利要求1所述的基于以太网的子时隙交换装置，其特征在于，所述以太网交换单元是大容量的以太网交换装置。
4.根据权利要求1所述的基于以太网的子时隙交换装置，其特征在于，所述控制单元用于实现对整个所述子时隙交换装置的控制，包括地址、通道号、和数据宽度的指定，以及整个所述装置的操作维护。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的基于以太网的子时隙交换装置，其特征在于，可通过线性增加所述转换单元的数量以及提高以太交换网的容量而扩充交换容量。
6.一种基于以太网的子时隙交换方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S102，接收控制指令；
步骤S104，从源IP地址输入的时分复用数据中提取所述控制指令指定的子时隙位置及宽度的数据，作为IP包中的数据，并且在所述IP包中添加所述控制指令中的信息，将所述IP包输出；
步骤S106，将所述IP包通过以太网交换至目的IP地址；
以及
步骤S108，在所述目的IP地址接收所述IP包，并通过识别所述IP包中的所述控制指令中的信息，将所述IP包中的数据按照指定的子时隙位置及其宽度，在时分复用线路上输出。
7.根据权利要求6所述的基于以太网的子时隙交换方法，其特征在于，所述控制指令中包括：目的IP地址、源通道号、目的通道号、以及子时隙宽度。
8.根据权利要求7所述的基于以太网的子时隙交换方法，其特征在于，将所述目的IP地址、本转换单元的源IP地址写入所述IP包头部，将所述目的通道号、以及子时隙宽度写入所述IP包正文的内部参数数据段。
9.根据权利要求7所述的基于以太网的子时隙交换方法，其特征在于，所述目的IP地址的转换单元通过识别所述IP包正文内部参数中的所述目的通道号、子时隙宽度，将所述IP包中的数据按照指定的子时隙位置及其宽度，在时分复用线路输出。
10.根据权利要求6所述的基于以太网的子时隙交换方法，其特征在于，以预定的时长提取所述时分复用数据或者以搜索特征帧结构的方式提取所述时分复用数据，作为IP包中的业务数据。
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