CN101385301A - 在网络上的电路仿真服务的数据包定时系统和方法 - Google Patents

在网络上的电路仿真服务的数据包定时系统和方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种在网络中用于管理信息通信的系统和方法，该系统包括多个网络节点。在第一网络节点和至少一个第二网络节点之间建立多个电路仿真数据流。对每一个电路仿真数据流分配不同的数据传输率，从而所传送的数据包的频率至少对于用于定时恢复的每一个电路仿真数据流不同，以使得所述多个电路仿真数据流彼此实质独立。例如，对同步回程传输链路分配不同的帧率，从而回程传输率的频率与电路仿真流率实质独立。

Description

在网络上的电路仿真服务的数据包定时系统和方法
技术领域
本发明涉及信息通信。更具体地，本发明涉及在网络上的电路仿真服务的数据包定时系统和方法。
背景技术
无线网状(mesh)网络逐渐配置为多服务无线访问平台，其能够提供例如WiFi(例如，802.11a、802.11b、802.11g、802.11n等)、WiMAX、VoIP、GSM、Edge、CDMA、iDEN、基于互联网协议(IP)的T1电路仿真服务等无线协议和标准的服务。除了这些服务，还可以将相同的无线网状网络分成“虚拟网络”，由竞争商家使用VLAN或其他类似技术来实现这些类似服务。
出于成本效率的原因，主要的(dominant)网状回程(backhaul)技术一般是在发送和接收数据流(data flow)之间共享介质的时分双工(TDD)接口。这种回程链路可以是点对点(P2P)、点对多点(P2MP)或多点对多点(MP2MP)。对于WiFi、pre-WiMAX或基于回程的WiMAX，这些网状网络可依靠适当的异步技术从网状网络中的一个无线电向网状网络中的另一个无线电承载(carry)数据包，其中所发送数据包正如所接收到的数据包那样，并且无线电信道是可用的。例如WiMAX的其他技术实际上是同步的，即使用指定帧率(例如，2.5毫秒(ms)或5ms帧)从一个WiMAX无线电向另一个WiMAX无线电发送数据。不管用什么技术以及无线网状网络是否使用TDD或频分双工(FDD)，数据包流(packet streams)具有许多瓶颈，即在共享共同无线介质时数据包必须排队。
依靠TCP/IP、UDP、RUDP或其他类似数据流承载业务(traffic)的大部分传统数据服务被设计为可以复原(resilient)在数据包延迟和抖动中的改变(variation)。相反，电路仿真服务“开拓(tunnel)”经过数据包交换网络的时分复用(TDM)电路(例如T1或E1)或其他类型电路，从而使用数据包交换网络来仿真TDM电路的行为。将TDM或其他数据转换成用于经过数据包交换网络通信的一系列数据包。在目的端接收到数据时重建TDM电路，从而在数据包交换网络的任一端上的TDM设备“不知道”其连接到不同于TDM电路的别的地方。然而，许多电路仿真服务往往对数据包抖动敏感。例如，通过IP上的T1电路仿真，数据包流承载数据，还承载使用数据包到达率和/或相对数据包到达时间而恢复的定时信息。即使所有数据包采用相同路线经过网络，但是由于每一个数据包到达目的端而用的时间存在某些改变，所以会发生“数据包延迟抖动”，或简称为“数据包抖动”。更具体地，这种电路仿真服务往往对由于其他类似数据流(data stream)产生的数据包抖动的改变敏感，或对网络的“接近(near)”同步的元件振动敏感，以及对无线网状网络中业务的总数据包负载敏感。
在这种电路仿真服务中，定时恢复是重要的。例如，在数据包交换网络的入口的源频率(称为源时钟)必须在目的端精确再现(称为再生时钟)。在源时钟和再生时钟之间的频率差在目的端随时间可导致超时，即产生队列，该队列根据再生时钟是慢于还是快于源时钟而充满或清空。定时恢复是根据数据包的改变的到达率确定源时钟频率以建立再生时钟的处理。
例如提供“业务T1”的许多电路仿真服务对数据包抖动中的改变不敏感。这些服务采用这样的算法，即仅需要粗略地恢复定时以保证没有下溢或上溢，并且定时处于例如百万分之±32的T1标准，如ANSIT1.102-1993(R2005)，“Telecommunications-Digital Hierarchy-ElectricalInterfaces”所需要的。这种定时恢复的级别是有保留的，仅需要将接收数据包流的缓冲器维持(maintain)在平均位置，该平均位置大约处于所分配的缓冲空间的中间。
相反，用于蜂窝式回程的电路仿真服务具有很严格的定时需求。尽管这些电路仿真服务不需要满足“定时T1”的严格规定，即15分钟内最大时间间隔误差(MTIE)是2μs(3UI)，但是仍然期望这些服务运行良好，以对可追踪绝对频率的分层(stratum)的定时T1进行仿真(emulating)。蜂窝式设备依赖于所接收的T1的绝对精度来确定网络定时。对于GSM或Edge设备，需要蜂窝式收发器站(BTS)从所接收的T1电路提取在小于十亿分之50的绝对误差内的网络定时。如果不能实现上述内容，则这种功能性需求会具有不利结果。例如，如果在网络中的BTS超过十亿分之±150的绝对时钟精度，则行动性切换(mobilityhandover)开始失败。因此，必须使得用于蜂窝(cellular)回程应用的电路服务对可追踪分层(stratum-traceable)的、行为良好的定时提供仿真。
然而，在有线T1中会发生抖动。更具体地，在T1信号中抖动是普遍的和意料中的。时钟或锁相环(PLL)以及网络暂态——例如T1经过同步光纤网络(SONET)传输时发生时钟频率的突然改变的情况下，从虚拟支路(VT)所产生的网络暂态——的定时抖动具有指针调整。典型地，这种抖动事件持续时间较短，并且一般地由BTS定时电路的设计者来考虑。
由电路仿真流的基础(fundamental)定时统计的变化所引起的抖动改变具有内在的非线性特征，因此在尝试实现精确的绝对时钟恢复时是难以过滤和消除的。例如由于两个类似频率数据包流之间的竞争条件(其中这两个流的到达顺序偶然地经过无线网状网络中的共享资源或瓶颈回转)所产生的抖动改变可导致在几百个微秒级别的数据包延迟抖动中的周期性改变。因此，如果定时恢复是基于对数据包延迟改变的过滤来实现简单的PLL，则在过滤软件中难以检测在这些统计中的突然相位偏移。更难识别的是，在数据包延迟中呈现出逐渐偏移的且在竞争类似速率数据包缓慢地彼此追赶时发生的抖动延迟改变。这些事件取决于两个数据流的相对时钟率。
发明内容
本发明公开一种在网络上用于电路仿真服务数据包定时的系统和方法。根据本发明的示例性实施例，根据本发明的第一方面，公开一种在网络中用于管理信息通信的系统，包括多个网络节点。在第一网络节点和至少一个第二网络节点之间建立多个电路仿真数据流。对每一个电路仿真数据流分配不同的数据传输率，从而对于所需要的每一个电路仿真数据流或对于用于定时恢复的每一个电路仿真数据流而言，所传送的数据包的频率是不同的，以使得所述多个电路仿真数据流彼此实质独立。
根据第一方面，该系统可包括：与所述多个网络节点通信的管理模块。所述管理模块被配置为监控和控制每一个电路仿真数据流，以保证多个电路仿真数据流彼此实质独立，更具体地，保证用于定时目的所需的数据流与所有其他数据流独立。所述管理模块被配置为监控和控制对每一个电路仿真数据流分配的数据传输率，以保证所述多个电路仿真数据中的每一个与同步时分双工(TDD)回程链路、同步频分双工(FDD)回程链路和组合TDD/FDD回程链路中的一个实质独立。根据第一方面的示例性实施例，所述网络包括网状网络，例如无线网状网络等。
根据本发明的第二方面，公开一种在网络中用于管理信息通信的系统，包括多个网络节点。在第一网络节点和第二网络节点之间建立电路仿真数据流。所述电路仿真数据流包括发送数据流和接收数据流。对所述发送数据流分配第一数据传输率，对所述接收数据流分配第二数据传输率，从而所述第一数据传输率的所述发送数据流与所述第二数据传输率的所述接收数据流实质独立。
根据第二方面，所述第一数据传输率和所述第二数据传输率实质相同。至少一个所述网络节点包括定时恢复模块，其被配置为补偿由于所述发送和接收数据流的振动引起的非线性抖动改变。该系统可包括与所述多个网络节点通信的管理模块。所述管理模块被配置为监控和控制所述第一和第二数据传输率，以保证所述发送数据流和所述接收数据流彼此实质独立。所述管理模块被配置为监控和控制所述第一和第二数据传输率，以保证所述发送和接收数据流与同步TDD回程链路、同步FDD回程链路和组合TDD/FDD回程链路中的一个实质独立。根据第二方面的示例性实施例，所述网络包括网状网络，例如无线网状网络等。
根据本发明的第三方面，公开一种在网络中用于管理信息通信的系统，包括多个网络节点。在第一网络节点和至少一个第二网络节点之间建立多个电路仿真数据流。对每一个电路仿真数据流分配实质相同的数据传输率。变化在每一个传输中数据帧的数量，以调制在每一个电路仿真数据流中发送的数据量，从而所述多个电路仿真数据流彼此实质独立。在每一个电路仿真数据流中发送的数据帧的数量的平均数实质等于所述数据传输率。
根据第三方面，可使用锯齿波调制对至少一个电路仿真数据流中发送的数据量进行调制。可选择地，可使用高斯调制对至少一个电路仿真数据流中发送的数据量进行调制。可使用正弦、三角波、高斯或任意其他适合类型调制输入对至少一个电路仿真数据流中发送的数据量进行调制。该系统包括与所述多个网络节点通信的管理模块。所述管理模块被配置为监控和控制每一个传输中的数据帧的数量，以保证所述多个电路仿真数据流彼此实质独立。根据第三方面的示例性实施例，所述网络包括网状网络，例如无线网状网络等。
根据本发明的第四方面，公开一种在网络中用于管理信息通信的系统，包括多个网络节点。在第一网络节点和至少一个第二网络节点之间建立多个电路仿真数据流。对所述多个电路仿真数据流中的每一个分配多个预定电路仿真的帧率中的每一个。对网络节点之间的回程链路分配与所述预定电路仿真的帧率中的每一个不同的第二帧率，从而所述第二帧率与所述多个预定电路仿真的帧率中的每一个实质独立。
根据第四方面，所述第二帧率与所述多个预定电路仿真的帧率中的每一个实质独立，以减少所述多个电路仿真数据流的抖动改变的非线性。所述多个预定电路仿真的帧率中的每一个包括不同的数据传输率，从而对于每一个电路仿真数据流而言，所传送的数据包的频率是不同的，以使得所述多个电路仿真数据流中的每一个彼此实质独立。所述回程链路包括WiMax回程链路，例如时分双工WiMax回程链路。根据第四方面的示例性实施例，所述网络包括网状网络，例如无线网状网络等。
根据本发明的第五方面，公开一种在网络中用于管理信息通信的系统，包括多个网络节点。每一个网络节点包括定时恢复模块。所述定时恢复模块被配置为接收网络拓扑结构的变化的指示。所述定时恢复模块被配置为响应于该指示的接收启动保持(holdover)状态。在保持状态期间，所述定时恢复模块被配置为补偿与网络拓扑结构的变化相关联的抖动改变。
根据第五方面，所述定时恢复模块被配置为通过产生相对抖动延迟的台阶变化来补偿抖动改变。所述定时恢复模块被配置为根据网络中的业务负载调节抖动改变的标准偏差。根据第五方面的示例性实施例，所述网络包括网状网络，例如无线网状网络等。
根据本发明的第六方面，公开一种在网络中用于管理信息通信的系统，包括多个网络节点。在第一网络节点和至少一个第二网络节点之间建立多个电路仿真数据流。经由电路仿真数据流传送的每一个数据包与延迟测量相关联。每一个网络节点包括定时恢复模块。所述定时恢复模块被配置为获得S个延迟测量。所述定时恢复模块被配置为选择具有最低延迟的S个延迟测量中的M个，其中S大于M。所述定时恢复模块被配置为丢弃具有最低延迟的M个延迟测量的(M-N)个，其中M大于N。所述定时恢复模块被配置为根据N个延迟测量的计算平均数产生定时控制信号。
根据第六方面，S可实质大于M。计算平均数可包括N个延迟测量的线性平均数。计算平均数可包括N个延迟测量的加权平均数。引导数据包可包括最高权数，并且多个数据包随后数据包中的每一个可包括连续减少的权数。定时控制信号可被配置为提供在网络节点所产生的时钟相对于源时钟的锁相。所述定时恢复模块被配置为丢弃在引导数据包的预定抖动改变以外的数据包。所述定时恢复模块被配置为当实质所有数据包在延迟测量值的预定范围以外时，丢弃当前计算的平均数。所述定时恢复模块被配置为产生K个计算平均数。所述定时恢复模块被配置为采用线性最小二乘法，以确定经过K个计算平均数的最佳拟合的直线斜率。直线斜率可包括延迟改变率的估算。延迟改变率可包括在网络节点的再生时钟和源时钟之间的频率误差。根据第六方面的示例性实施例，所述网络包括网状网络，例如无线网状网络等。
根据本发明的第七方面，公开一种在网络中用于管理信息通信的系统，包括多个网络节点。在第一网络节点和至少一个第二网络节点之间建立多个电路仿真数据流。经由电路仿真数据流传送的每一个数据包与延迟测量相关联。每一个网络节点包括定时恢复模块。每一个定时恢复模块包括估算滤波器。所述估算滤波器被配置为产生经由电路仿真数据流到达的最快M个数据包的平均数据包延迟的估算。所述定时恢复模块被配置为根据估算的平均数据包延迟的平均数和改变中的至少一个来产生定时控制信号。
根据第七方面，所述估算滤波器可包括卡尔曼滤波器。可将估算的平均数据包延迟的改变相反地用作倍增因数，以产生对估算的平均数据包延迟的更新。定时控制信号可被配置为提供在网络节点所产生的时钟相对于源时钟的锁相。根据第七方面的示例性实施例，所述网络包括网状网络，例如无线网状网络等。
根据本发明的第八方面，公开一种在网络中用于管理信息通信的方法，包括以下步骤：a)在第一网络节点和至少一个第二网络节点之间建立多个电路仿真数据流；和b)对每一个电路仿真数据流分配不同的数据传输率，从而至少对于用于定时恢复的每一个电路仿真数据流而言，所传送的数据包的频率是不同的，以使得所述多个电路仿真数据流彼此实质独立。
根据第八方面，该方法可包括以下步骤：c)控制对每一个电路仿真数据流分配的数据传输率，以保证多个电路仿真数据流彼此实质独立。步骤(b)可包括：b1)对每一个电路仿真数据流分配数据传输率，以保证多个电路仿真数据流中的每一个与同步TDD回程链路、同步FDD回程链路和组合TDD/FDD回程链路中的一个实质独立。根据第八方面的示例性实施例，所述网络包括网状网络，例如无线网状网络等。
根据本发明的第九方面，公开一种在网络中用于管理信息通信的方法，包括以下步骤：a)在第一网络节点和第二网络节点之间建立电路仿真数据流，其中所述电路仿真数据流包括发送数据流和接收数据流；和b)其中对所述发送数据流分配第一数据传输率，对所述接收数据流分配第二数据传输率，从而所述第一数据传输率的所述发送数据流与所述第二数据传输率的所述接收数据流实质独立。
根据第九方面，所述第一数据传输率和所述第二数据传输率实质相同。该方法包括以下步骤：c)补偿由于所述发送和接收数据流的振动引起的非线性抖动改变；和d)控制所述第一和第二数据传输率，以保证所述发送数据流和所述接收数据流彼此实质独立。步骤(d)可包括以下步骤：d1)控制所述第一和第二数据传输率，以保证所述发送和接收数据流与同步TDD回程链路、同步FDD回程链路和组合TDD/FDD回程链路中的一个实质独立。根据第九方面的示例性实施例，所述网络包括网状网络，例如无线网状网络等。
根据本发明的第十方面，公开一种在网络中用于管理信息通信的方法，包括以下步骤：a)在第一网络节点和至少一个第二网络节点之间建立多个电路仿真数据流，其中对每一个电路仿真数据流分配实质相同的数据传输率；和b)变化在每一个传输中数据帧的数量，以调制在每一个电路仿真数据流中发送的数据量，从而所述多个电路仿真数据流彼此实质独立，其中在每一个电路仿真数据流中发送的数据帧的数量的平均数实质等于所述数据传输率。
根据第十方面，步骤(b)可包括以下步骤中的一个或多个，包括：b1)锯齿波调制至少一个电路仿真数据流中发送的数据量；b2)高斯调制至少一个电路仿真数据流中发送的数据量；和/或b3)正弦调制至少一个电路仿真数据流中发送的数据量。该方法可包括以下步骤：c)控制每一个传输中的数据帧的数量，以保证所述多个电路仿真数据流彼此实质独立。根据第十方面的示例性实施例，所述网络包括网状网络，例如无线网状网络等。
根据本发明的第十一方面，公开一种在网络中用于管理信息通信的方法，包括以下步骤：a)在第一网络节点和至少一个第二网络节点之间建立多个电路仿真数据流；b)对所述多个电路仿真数据流中的每一个分配多个预定电路仿真的帧率中的每一个；和c)对网络节点之间的回程链路分配与所述预定电路仿真的帧率中的每一个不同的第二帧率，从而所述第二帧率与所述多个预定电路仿真的帧率中的每一个实质独立。
根据第十一方面，所述第二帧率与所述多个预定电路仿真的帧率中的每一个实质独立，以减少所述多个电路仿真数据流的抖动改变的非线性。所述多个预定电路仿真的帧率中的每一个包括不同的数据传输率，从而对于每一个电路仿真数据流而言，所传送的数据包的频率是不同的，以使得所述多个电路仿真数据流中的每一个彼此实质独立。所述回程链路包括WiMax回程链路，例如时分双工WiMax回程链路等。根据第十一方面的示例性实施例，所述网络包括网状网络，例如无线网状网络等。
根据本发明的第十二方面，公开一种在网络中用于管理信息通信的方法，包括以下步骤：a)接收网络拓扑结构的变化的指示；b)响应于该指示的接收启动保持状态；和c)在保持状态期间，补偿与网络拓扑结构的变化相关联的抖动改变。
根据第十二方面，步骤(c)可包括以下步骤：c1)通过产生相对抖动延迟的台阶变化来补偿抖动改变。额外地或可选择地，步骤(c)可包括以下步骤：c1)根据网络中的业务负载调节抖动改变的标准偏差。根据第十二方面的示例性实施例，所述网络包括网状网络，例如无线网状网络等。
根据本发明的第十三方面，公开一种在网络中用于管理信息通信的方法，包括以下步骤：a)在第一网络节点和至少一个第二网络节点之间建立多个电路仿真数据流，其中经由电路仿真数据流传送的每一个数据包与延迟测量相关联；b)获得S个延迟测量；c)选择具有最低延迟的S个延迟测量中的M个，其中S大于M；d)丢弃具有最低延迟的M个延迟测量的(M-N)个，其中M大于N；和e)根据N个延迟测量的计算平均数产生定时控制信号。
根据本发明的第十三方面，S可实质大于M。计算平均数可包括N个延迟测量的线性平均数。计算平均数可包括N个延迟测量的加权平均数。引导数据包可包括最高权数，并且多个数据包随后数据包中的每一个可包括连续减少的权数。定时控制信号可被配置为提供在网络节点所产生的时钟相对于源时钟的锁相。该方法还包括以下步骤：f)丢弃在引导数据包的预定抖动改变以外的数据包；g)当实质所有数据包在延迟测量值的预定范围以外时，丢弃当前计算的平均数；h)产生K个计算平均数；和i)采用线性最小二乘法，以确定经过K个计算平均数的最佳拟合的直线斜率。直线斜率可包括延迟改变率的估算，并且延迟改变率可包括在网络节点的再生时钟和源时钟之间的频率误差。根据第十三方面的示例性实施例，所述网络包括网状网络，例如无线网状网络等。
根据本发明的第十四方面，公开一种在网络中用于管理信息通信的方法，包括以下步骤：a)在第一网络节点和至少一个第二网络节点之间建立多个电路仿真数据流，其中经由电路仿真数据流传送的每一个数据包与延迟测量相关联；b)产生经由电路仿真数据流到达的最快M个数据包的平均数据包延迟的估算；和c)根据估算的平均数据包延迟的平均数和改变中的至少一个来产生定时控制信号。
根据第十四方面，步骤(b)可包括以下步骤：b1)执行卡尔曼滤波，以产生估算的平均数据包延迟。可将估算的平均数据包延迟的改变相反地用作倍增因数，以产生对估算的平均数据包延迟的更新。定时控制信号可被配置为提供在网络节点所产生的时钟相对于源时钟的锁相。根据第十四方面的示例性实施例，所述网络包括网状网络，例如无线网状网络等。
根据本发明的第十五方面，公开一种在网络中用于管理信息通信的系统，包括：用于在第一网络节点和至少一个第二网络节点之间建立多个电路仿真数据流的装置。该系统包括：用于对每一个电路仿真数据流分配不同的数据传输率的装置，从而至少对于用于定时恢复的每一个电路仿真数据流而言，所传送的数据包的频率是不同的，以使得所述多个电路仿真数据流彼此实质独立。
根据第十五方面，该系统包括：用于与所述多个网络节点通信的管理模块的装置。所述管理模块被配置为监控和控制每一个电路仿真数据流，以保证多个电路仿真数据流彼此实质独立。所述控制装置可包括：用于对每一个电路仿真数据流分配数据传输率的装置，以保证所述多个电路仿真数据中的每一个与同步TDD回程链路、同步FDD回程链路和组合TDD/FDD回程链路中的一个实质独立。根据第十五方面的示例性实施例，所述网络包括网状网络，例如无线网状网络。
根据本发明的第十六方面，公开一种在网络中用于管理信息通信的系统，包括：用于在第一网络节点和第二网络节点之间建立电路仿真数据流的装置。所述电路仿真数据流包括发送数据流和接收数据流。该系统包括：用于对所述发送数据流分配第一数据传输率，对所述接收数据流分配第二数据传输率的装置，从而所述第一数据传输率的所述发送数据流与所述第二数据传输率的所述接收数据流实质独立。
根据第十六方面，所述第一数据传输率和所述第二数据传输率实质相同。该系统可包括：用于补偿由于所述发送和接收数据流的振动引起的非线性抖动改变的装置。该系统可包括：用于控制所述第一和第二数据传输率的装置，以保证所述发送数据流和所述接收数据流彼此实质独立。所述控制装置可包括：用于监控所述第一和第二数据传输率的装置，以保证所述发送和接收数据流与同步TDD回程链路、同步FDD回程链路和组合TDD/FDD回程链路中的一个实质独立。根据第十六方面的示例性实施例，所述网络包括网状网络，例如无线网状网络等。
根据本发明的第十七方面，公开一种在网络中用于管理信息通信的系统，包括：用于在第一网络节点和至少一个第二网络节点之间建立多个电路仿真数据流的装置。对每一个电路仿真数据流分配实质相同的数据传输率。该系统可包括：用于变化在每一个传输中数据帧的数量的装置，以调制在每一个电路仿真数据流中发送的数据量，从而所述多个电路仿真数据流彼此实质独立。在每一个电路仿真数据流中发送的数据帧的数量的平均数实质等于所述数据传输率。
根据第十七方面，所述改变装置可包括：用于锯齿波调制至少一个电路仿真数据流中发送的数据量的装置。可选择地，所述改变装置可包括：装置，用于使用高斯调制至少一个电路仿真数据流中发送的数据量。所述改变装置可包括：用于正弦调制至少一个电路仿真数据流中发送的数据量的装置。该系统可包括：用于控制每一个传输中的数据帧的数量的装置，以保证所述多个电路仿真数据流彼此实质独立。根据第十七方面的示例性实施例，所述网络包括网状网络，例如无线网状网络等。
根据本发明的第十八方面，公开一种在网络中用于管理信息通信的系统，包括：用于在第一网络节点和至少一个第二网络节点之间建立多个电路仿真数据流的装置。该系统包括：第一装置，用于对所述多个电路仿真数据流中的每一个分配多个预定电路仿真的帧率中的每一个。该系统还包括：第二装置，用于对网络节点之间的回程链路分配与所述预定电路仿真的帧率中的每一个不同的第二帧率，从而所述第二帧率与所述多个预定电路仿真的帧率中的每一个实质独立。
根据第十八方面，所述第二帧率与所述多个预定电路仿真的帧率中的每一个实质独立，以减少所述多个电路仿真数据流的抖动改变的非线性。所述多个预定电路仿真的帧率中的每一个包括不同的数据传输率，从而对于每一个电路仿真数据流而言，所传送的数据包的频率是不同的，以使得所述多个电路仿真数据流中的每一个彼此实质独立。所述回程链路包括WiMax回程链路，例如时分双工WiMax回程链路等。根据第十八方面的示例性实施例，所述网络包括网状网络，例如无线网状网络等。
根据本发明的第十九方面，公开一种在网络中用于管理信息通信的系统，包括：用于接收网络拓扑结构的变化的指示的装置。该系统包括：用于响应于该指示的接收启动保持状态的装置。该系统还包括：在保持状态期间，补偿与网络拓扑结构的变化相关联的抖动改变的装置。
根据第十九方面，所述补偿装置可包括：用于通过产生相对抖动延迟的台阶变化来补偿抖动改变的装置。额外地或可选择地，所述补偿装置可包括：用于根据网络中的业务负载调节抖动改变的的装置。根据第十九方面的示例性实施例，所述网络包括网状网络，例如无线网状网络等。
根据本发明的第二十方面，公开一种在网络中用于管理信息通信的系统，包括：用于在第一网络节点和至少一个第二网络节点之间建立多个电路仿真数据流的装置。经由电路仿真数据流传送的每一个数据包与延迟测量相关联。该系统包括：用于获得S个延迟测量的装置。该系统包括：用于选择具有最低延迟的S个延迟测量中的M个的装置，其中S大于M。该系统包括：用于丢弃具有最低延迟的M个延迟测量的M-N个的装置，其中M大于N。该系统包括：用于根据N个延迟测量的计算平均数产生定时控制信号的装置。
根据第二十方面，S可实质大于M。计算平均数可包括N个延迟测量的线性平均数。计算平均数可包括N个延迟测量的加权平均数。引导数据包可包括最高权数，并且多个数据包随后数据包中的每一个可包括连续减少的权数。定时控制信号可被配置为提供在网络节点所产生的时钟相对于源时钟的锁相。该系统包括：用于丢弃在引导数据包的预定抖动改变以外的数据包的装置。该系统包括：当实质所有数据包在延迟测量值的预定范围以外时，丢弃当前计算的平均数的装置。该系统包括：用于产生K个计算平均数的装置。该系统包括：采用线性最小二乘法，以确定经过K个计算平均数的最佳拟合的直线斜率的装置。直线斜率可包括延迟改变率的估算，并且延迟改变率可包括在网络节点的再生时钟和源时钟之间的频率误差。根据第二十方面的示例性实施例，所述网络包括网状网络，例如无线网状网络等。
根据本发明的第二十一方面，公开一种在网络中用于管理信息通信的系统，包括：用于在第一网络节点和至少一个第二网络节点之间建立多个电路仿真数据流的装置。经由电路仿真数据流传送的每一个数据包与延迟测量相关联。该系统包括：用于产生经由电路仿真数据流到达的最快M个数据包的平均数据包延迟的估算的装置。该系统包括：用于根据估算的平均数据包延迟的平均数和改变中的至少一个来产生定时控制信号的装置。
根据第二十一方面，所述估算产生装置可包括：用于卡尔曼滤波的装置，其被配置为产生估算的平均数据包延迟。可将估算的平均数据包延迟的改变相反地用作倍增因数，以产生对估算的平均数据包延迟的更新。定时控制信号可被配置为提供在网络节点所产生的时钟相对于源时钟的锁相。根据第二十一方面的示例性实施例，所述网络包括网状网络，例如无线网状网络等。
附图说明
在结合附图阅读以下优选实施例的详细描述时，对于本领域普通技术人员来说，本发明的其他目的和优点将变得清楚，其中相同的标号用于表示相同的元素，其中：
图1是示出根据本发明示例性实施例的用于管理在网络中的信息通信的系统的示图。
图2是示出根据本发明可选示例性实施例的用于管理在网络中的信息通信的系统的示图。
图3是示出根据本发明可选示例性实施例的用于管理在网络中的信息通信的系统的示图。
图4是曲线图，示出当电路仿真服务全部相关以及全部在每数据包32帧或每数据包4ms下运行时，对于4个T1电路仿真服务的数据包延迟抖动的时距图(time plot)。
图5是示出与图4中所示的曲线图对应的可能分布(distribution)函数的图示。
图6是曲线图，示出根据本发明示例性实施例使得图4中的每一个电路仿真流彼此独立的影响。
图7是示出根据本发明示例性实施例与图6中所示的曲线图对应的可能分布函数的图示。
图8是示出根据本发明示例性实施例的用于管理在网络中的信息通信的步骤的流程图。
图9是示出根据本发明示例性实施例的用于管理在网络中的信息通信的步骤的流程图。
图10是示出根据本发明示例性实施例的用于管理在网络中的信息通信的步骤的流程图。
图11是示出根据本发明示例性实施例的用于管理在网络中的信息通信的步骤的流程图。
图12是示出根据本发明示例性实施例的用于管理在网络中的信息通信的步骤的流程图。
图13是示出根据本发明示例性实施例的用于管理在网络中的信息通信的步骤的流程图。
图14是示出根据本发明示例性实施例的用于管理在网络中的信息通信的步骤的流程图。
图15是示出在2.50ms帧率的情况下用于WiMAX的数据包延迟抖动的时距图的柱状图。
图16是示出根据本发明示例性实施例的在使得图14中的每一个电路仿真流与2.510ms的WiMAX帧率在频率上正交之后对于WiMAX的数据包延迟抖动的时距图的柱状图。
具体实施方式
本发明示例性实施例提出一种系统和方法，用于在能够承载电路仿真业务的网络(例如无线网状网络等)上的电路仿真服务的数据包定时。根据示例性实施例，经过网络的数据流(data flow)被改变(alter)，以适当地彼此独立，更具体地，保证为定时目的的数据流适当地独立于全部的或实质上全部的其他数据流。换句话说，使得定时恢复所需的或用于定时恢复的数据流彼此有效正交。例如，可对每一个电路仿真数据流分配独立的数据速率，从而要发送的数据包频率与这些流中的每一个都不同。根据可选择示例性实施例，代替对传输率的调制，可调制或改变与每一个数据流通信的信息量(例如，字节数)，从而使得数据流彼此有效正交。因此，抖动延迟改变能避免在传统系统中彼此逐渐和持久振动的数据包流(stream)的相互影响。在传统系统中的这种振动可导致非线性统计，其不能够通过所需的标准比例-积分-微分(PID)控制器等过滤，以保证用于电路仿真服务的精确稳定时钟。
现在，将详细描述本发明的这些和其他方面和实施例。图1是示出根据本方面示例性实施例的用于管理在网络中的信息通信的系统100的示图。系统100包括多个网络节点105(例如，网络节点1、网络节点2、网络节点3、...网络节点N，其中N可以是任意适合的数字)。系统100被配置为在第一网络节点105(例如网络节点1)和至少一个第二网络节点105(例如，网络节点2至N的任意、所有或任意组合)之间建立多个电路仿真数据流110(例如，数据流1、数据流2、...数据流M，其中M可以是任意适合的数字)。每一个数据流110可以与不同的电路仿真服务相关联。根据示例性实施例，可对每一个电路仿真数据流110分配不同的数据传输率，从而至少对于定时恢复所需的或用于定时恢复的每一个电路仿真数据流来说，传送的数据包频率是不同的。因此，可使得多个电路仿真数据流110彼此实质独立或有效正交。例如，多个网络节点105中的每一个或任一个可包括对应的定时恢复模块115。定时恢复模块115可被配置为调制每一个数据流110的传输频率，使得数据流110彼此独立或实质独立。根据示例性实施例，由于不是为了定时目的所需的或不是用于定时目的的电路仿真流(例如，T1电路仿真流)不需要全球移动通信系统(GSM)标准等的更加严格的定时需要，所以这些电路仿真流可留下以防止彼此振动。
网络可包括能够承载电路仿真业务的基于数据包的任意适合类型的网络，或者有线或者无线。例如，尽管网络可以是任意适合类型的基于数据包的网络，网络可包括网状网络，例如无线网状网络等。仅为了图示的目的而并非限制，无线网状网络等可承载6个不同的电路仿真数据流110(尽管网络可承载任意适合数目的数据流110)。可对每一个数据流110分配每数据包不同数目或数量的帧，从而建立不同的流或传输率。例如，一个数据流110可每4ms或每32帧(每帧125μs)发送数据包。第二数据流110可每4.125ms或每33帧发送数据包。第三数据流110可每4.375ms或每35帧发送数据包。可对本实例的剩余数据流110分配传输率的类似分配。每一个电路仿真数据流110可彼此有效正交，从而小于正好1/(33*32)或大约0.1％的每一个电路仿真数据流对(pair)相关。剩余的99.9％不相关。因此，根据示例性实施例，时钟恢复算法可具有这些数据包数据流的少量或无振动或非线性定时交互。应注意，这种解相关可用于以定时恢复为目的的电路仿真服务。为了图示的目的而非限制，将4个电路仿真服务中的1个用于时钟恢复应用，并且其中4个电路仿真服务中的剩余3个用于数据传输，然后这些解相关用于保证对用于定时恢复的电路仿真服务分配与剩余3个电路仿真服务有效正交的传输率。
可根据网络类型、数据流110的数目和其他因素，使用任意适合的机制对每一个数据流110分配任意适合的数据传输率，从而每一个电路仿真数据流110与任意其他数据流110独立或实质独立(例如，有效正交)。例如，对于无线网状网络，可通过在网状无线电节点级别的软件(例如，使用每一个网络节点105的相应定时恢复模块115)对传输率的分配进行“硬编码”。根据可选择示例性实施例，系统100可包括与多个网络节点105中的每一个或任一个通信的管理模块120。管理模块120可被配置为监控和控制对每一个电路仿真数据流110分配的数据传输率，以保证多个数据流110彼此实质独立，更具体地，包括为了定时目的所需或用于定时目的的数据流与全部或实质上全部的其他数据流的实质独立。
根据示例性实施例，管理模块120可设置帧率的系统参数或电路仿真数据流110的运行，以保证所有流相对于彼此独立或相对于任意同步时分双工(TDD)、频分双工(FDD)或组合的TDD/FDD回程链路独立，如下文所述。例如，管理模块120可使用包括适合机制的任意适合类型的网络管理系统(NMS)软件等，例如使用适合类型的管理信息基础(MIB)等，以监控和控制各种定时设置。因此，管理模块120可用以在作为NMS或其他网络监控设施的一部分的网络级别分配数据传输率。额外地或可选择地，可通过例如在无线网状网络之间运行的分布式软件应用对每一个电路仿真数据流110分配数据传输率。然而，数据传输率的分配可以是在安装者(installer)启动和保存用于各个电路仿真数据流110时，他们遵守的一组规则或指导，以保证每一个数据流与其他数据流实质独立。
根据本发明示例性实施例，可使用几个图来示出使得电路仿真流相对于彼此独立或实质独立的影响。通常，图4是曲线图400，示出当这些服务全部相关(即，彼此不独立)以及全部在每数据包32帧或每数据包4ms下运行时，对于4个T1电路仿真服务的数据包延迟抖动的时距图。在图4中，可见的“切口”和“死区”是非线性数据包到数据包延迟改变的结果。两个“切口”405和410影响前沿数据包——即，在图4中的曲线图顶部所示的最快到达速率的那些数据包。这些切口405和410的角度和深度受到许多参数的影响，例如，数据包大小、电路仿真流的相对时钟偏移、回程产出(throughout)率、无电路仿真服务或其他电路仿真服务的网络负载、实际定时恢复算法的操作和其他类似参数。在其他运行中，这些图形可改变，使得这种非线性行为极为艰难地，如果不是基本不可能的话，从数据包延迟改变和数据包抖动中过滤出何时尝试对恢复时钟进行估算(estimate)。图5是示出与图4中所示的曲线图400对应的可能分布函数(PDF)505的图示500。PDF505示出表示从电路仿真数据流的非线性交互得到的多个“模式”或“峰值”510、515和520的前沿。
相反，图6是曲线图600，示出根据本发明示例性实施例使得(图4的)每一个电路仿真流彼此独立的影响。为了图示的目的而并非限制，除了使得所有4个流具有如图4所示例如每数据包32帧之外，可将4个T1电路仿真服务分别设置为例如每数据包32、33、34和35帧，或4、4.125、4.25、4.375和4.5ms的数据包速率。如图6所示，在各个电路仿真数据流以最小交互在网络(例如无线网状网络等)间是当前最佳地流动时，数据包抖动和数据包抖动改变都明显增加。图6还示出数据包延迟/抖动统计的前沿更清楚，而没有图4所示的非线性“切口”或偏差。图6的取样运行良好，如最佳定时恢复所需要的，该取样可使得传统滤波算法最佳地估算最早的数据包到达。图7是示出根据本发明示例性实施例与图6中所示的曲线图600对应的PDF 705的图示700。与图5中所示的PDF 505相比，可看出图7中所示的PDF 705仅有一个主要的模式/峰值710，从而示出非线性模式的实质消除。
图15是示出在2.50ms帧率的情况下用于WiMAX的数据包延迟抖动的时距图1500的柱状图。在大约15分钟的时间间隔内收集的WiMAX2.50ms帧率的情况下，根据WiMAX帧率的T1环境(context)流的较慢偏移引起2个模式，它们都是接近百万分之0的误差。然而，如图15所示，由于2个几乎同步的定时源的偏移，最快的或前沿的(leading edge)数据包实际上具有大约1ms的台阶变化(step change)，作为根据电路仿真流的WiMAX帧偏移。如图15中的两个峰值1505和1510所示的抖动中的台阶变化可在恢复时钟中引起明显误差。
图16是示出根据本发明示例性实施例的在使得图14中的每一个电路仿真流与2.510ms的WiMAX帧率在频率上正交之后对于WiMAX的数据包延迟抖动的时距图1600的柱状图。对于图16，电路仿真流与WiMAX帧率在频率上正交，并且在2.510ms WiMAX帧之间形成平均分布1605，从而使得不受较慢的喘息效应的影响而形成前沿时钟恢复。
在先前示例性实施例中，通过对每一个数据包流分配不同的数据传输率，使得来自不同电路仿真服务的数据包流彼此实质独立。图2是示出根据本发明可选示例性实施例的用于管理在网络中的信息通信的系统200的示图。如先前示例性实施例，系统200被配置为在第一网络节点105(例如网络节点1)和至少一个第二网络节点105(例如，网络节点2至N的任意、所有或任意组合)之间建立多个电路仿真数据流210(例如，数据流1、数据流2、...数据流M，其中M可以是任意适合的数字)。然而，每一个电路仿真数据流210包括发送数据流210A和接收数据流210B。根据可选示例性实施例，在每一个电路仿真数据流210中，可对发送数据流210A分配第一数据传输率，对接收数据流210B分配第二数据传输率。因此，第一数据传输率的发送数据流210A与第二数据传输率的接收数据流210B实质独立。换句话说，根据可选示例性实施例，由于与单个电路仿真服务的发送/接收路径或上行/下行流(stream)对应的数据包流(flow)在共同的无线网状下属结构(infrastruccture)中穿行，所以可使得这些数据包流独立，因此可具有与先前讨论的不同电路仿真服务类似的相互影响的问题。
根据当前的示例性实施例，分别给发送和接收数据流210A和210B分配的第一和第二数据传输率是不同的数据传输率。然而，根据可选示例性实施例，第一和第二数据传输率可实质相同。如果第一和第二数据传输率实质相同，则网络节点105的一个或多个定时恢复模块115可配置为补偿由发送和接收数据流210A和210B导致的非线性抖动改变。换句话说，如果对于与单独的电路仿真服务的发送/接收路径或上行/下行流对应的数据包流分配相同的速率，则在定时恢复模块115中的适当机制可用于检测、保持(holdover)和补偿由这两个数据包流的振动导致的非线性抖动改变。例如，定时恢复模块115可被配置为检测抖动改变(例如，在预定阈值以外)。一旦检测到抖动改变，则定时恢复模块115可启动保持状态。在保持状态期间，定时恢复模块115可被配置为以适当方式补偿抖动改变。
在先前示例性实施例中，通过对每一个数据包流分配不同的数据传输率，使得来自不同电路仿真服务的数据包流或在电路仿真服务中的发送和接收数据流实质独立。根据可选示例性实施例，可对每一个电路仿真数据流110分配实质相同的数据传输率。然而，代替对每一个数据流110的数据传输率的调制，可调制在每一个数据流110中发送的字节的数目或数量。为了图示的目的而非限制，假设以相同的基础速率发送所有电路仿真数据流110，例如，每数据包32帧等，导致每4ms一个数据包。然而，在调整帧或数据字节的瞬时数目以有效实现对所发送字节的数目或数量的调制时，这种基础速率表示所承载的帧或数据字节的平均数。例如，可使用慢斜坡(例如，锯齿波调制)来调制在第一数据流110中发送的数据量，其中这些帧可通过例如每数据包30、31、32、33、34、30、31、32、33、34、...的帧发送，得到每数据包32帧的平均速率。第二数据流110可使用不同的调制，例如，30、30、31、31、32、32、33、33、34、34、...，再次得到每数据包32帧的平均传输速率。第三数据流110可依赖于伪随机二进制噪声序列(PRBNS)等，以推导对于所发送字节的数目的类似随机的高斯统计，因此得到通过网络的电路仿真数据包的传输速率。可使用各种适当的方法调制所发送帧的数目或数量，例如可使用正弦信号调制所发送字节的数目。可选择地，可使用伪随机二进制数序列以产生高斯调制，尽管还可使用任意其他适合类型的调制输入(例如，锯齿波、三角波等)。对所发送字节的数目或数量的调制可使得数据包流相对于彼此而独立，从而将非线性抖动改变缩减到对于定时恢复的可接收限度内。
因此，根据当前的可选示例性实施例并且如图1中所示，可在第一网络节点105和至少一个第二网络节点105之间建立多个电路仿真数据流110。可对每一个电路仿真数据流110分配实质相同的数据传输率。可改变在每一个传输中数据的帧的数目或数量，以调制在每一个电路仿真数据流110中发送的数据量，从而多个电路仿真数据流110彼此实质独立。在每一个电路仿真数据流110中发送的数据的帧的数目或数量的平均数实质等于给定数据传输率。
本发明的补充示例性实施例可用于同步回程链路，例如可以是TDD、FDD等。这种回程链路可强制固定帧大小或帧率，例如用于网络节点对网络节点的连接。根据这种示例性实施例，可使得回程链路的帧率与各种电路仿真流的帧率互相独立。具体地，可对多个电路仿真数据流110中的每一个分配多个预定电路仿真的帧率中的每一个。可对网络节点105之间的回程链路分配与多个预定电路仿真的帧率中的每一个不同的第二帧率，从而第二帧率与多个预定电路仿真的帧率中的每一个实质地独立。
回程链路可包括用于在网络节点105之间传送适当信息的任意适合类型回程链路。例如，回程链路可包括WiMax回程链路等。为了图示的目的而非限制，对于TDD WiMax回程系统，可将WiMax帧选择为非125μs帧率，例如2.333ms帧。这种帧率可与电路仿真数据流110的帧率独立，因此在电路仿真数据流110的抖动改变中不会引入非线性。相反，如果将WiMax帧率设置为例如4ms，并且电路仿真数据流110也设置为4ms，则抖动改变可显示为难以从电路仿真流恢复定时的高度非线性统计。然而，根据示例性实施例，可将WiMax帧率设置为125μs的倍数，如WiMAX标准中规定的。电路仿真数据流110被配置为不使用相同的帧率，例如通过网络节点105的软件中的机制(例如，使用定时恢复模块115)、网络管理软件(例如，使用管理模块120)、符合在用户指南中的指令的安装器(installer)等。例如，可将WiMAX帧率设置为2.5ms，以及可将电路仿真数据流110设置为2.75ms、3.0ms和3.125ms数据包速率。可以使用其他帧率作为WiMax帧率和电路仿真数据流110的帧率，只要回程链路的帧率与电路仿真数据流110的帧率不同。例如，为了维持(maintain)接近的标准WiMAX帧率，可采用10μs偏移量，以得到WiMAX帧率的频率的实质改变。新帧率可以是2.51ms，而不是在标准中定义的2.5ms帧率。应注意，WiMAX使用125μs的倍数用于其帧率，即以下定义的速率：2.5ms、4ms、5ms、8ms、10ms、12.5ms和20ms。
在例如无线网状的网络配置中，通常采用多条冗余路径来提高对故障的网络弹性。这种故障可由于例如对网状节点之间的无线电链路的干扰、影响一个或多个网状节点本地电力故障、影响服务的软件或硬件故障等而造成。无线网状系统使用例如快速生成树协议(RSTP)、生成树协议(STP)、多生成树协议(MSTP)、开放最短路径优先(OSPF)或其他2层、3层或甚至更高层或私有“网状弹性协议”来重新配置网络的网状拓扑结构，以重新建立服务。这种重新配置可导致必须由定时恢复软件寻址的非线性抖动改变。
根据本发明的补充示例性实施例，网络节点105的定时恢复模块115可被配置为接收在网络拓扑结构的改变指示。当响应于一个或多个故障而进行网络的拓扑结构的重新配置时，可通过例如网状弹性协议产生该指示。定时恢复模块115可被配置为响应于该指示的接收的启动保持状态。在保持状态期间，定时恢复模块115可被配置为通过调整由新网络拓扑结构看到的新抖动改变统计来补偿与网络拓扑结构的变化相关联的抖动改变。该调节可通过任意适合的方式执行。例如，定时恢复模块115可被配置为通过在相对抖动延迟中产生台阶变化(其可以是正的或负的)来补偿抖动改变。此外，定时恢复模块115可被配置为，在新网络拓扑接口具有增加或减少的业务负载时，调节抖动改变的标准偏差。一般地，增加的业务负载可增加抖动变化，减少的负载可导致更小的抖动变化。
如先前所述，在具有共享“资源”(例如，上行流和下行流业务在共同资源上竞争的TDD回程链路)的网络(例如无线网络等)中，数据包延迟和数据包延迟改变或数据包抖动改变可能过多。在回程链路上有过多业务量的情况下，通过对几十毫秒的重新传输所延迟的偶然数据包进行总计，数据包延迟改变可能过多。通过仅用于数据传输的并且定时不是问题的电路仿真服务，基于平均数据包延迟估算的控制算法在本行业中是可接受的和习惯的做法。由于这种算法从属于可导致数据包到达的平均延迟增加的网络负载变化，所以这种算法在其追踪例如T1定时等方面是精确的。网络负载没有实质变化的常用统计是最先数据包到达的延迟统计。假设有足够大的收集数据取样组，这种统计实质保持(remain)恒定，而不管网络业务负载情况。本发明的几个补充示例性实施例可用于向例如定时恢复模块115所使用的定时算法中提供适当的统计输入。
如这里所使用的，“最先数据包到达”指的是运送中经历最少干扰和延迟的数据包，因此这些数据包对网络中的干扰和延迟的改变最不敏感。换句话说，这些数据包是在网络(例如无线网状网络等)中传输时间上经历最少延迟的数据包。一般地，最快数据包表示这样一种情况，即在同步TDD帧延迟、无线电和其他资源竞争、由于干扰的无线电再传输、无线电链路速率(应注意，调制速率可基于数据包与数据包而变化，并且较低的调制速率导致较长的传输延迟)等的情况下，经历与其他数据包的网络排队或等待发送窗口而引起的最小等待(latency)的数据包的(罕见)情况。一般从数据包的集合中测量最快数据包，假设电路仿真数据包流的速率是4ms或每秒250个数据包数据包，则例如测量出1000个数据包中的最快的M个数据包表示4秒的数据包等待/抖动。这种信息需要在大于数据包到达速率的时间量级的延长期间(period)收集的统计(例如，在4秒与4ms之间收集的数据)。
例如，可使用M个数据包中最快的N个选择，他们能够丢弃在引导数据包(leading packet)的允许的抖动改变以外的数据包。在这种实施例中，向定时恢复模块115的定时控制环路传送的控制参数可表示N个延迟测量的线性或加权平均值，其中引导数据包具有最高权数，随后数据包(trailing packets)具有逐渐降低的权数。在所有数据包都在期望测量结果之外时，该测量可被丢弃，并且定时信息可维持在保持(holdover)中而没有变化。这种延迟测量可用作对例如PID控制算法进行输入，其中该算法提供再生时钟相对于源时钟的锁相。
为了确定数据包的平均数或平均到达率，可使用自适应时钟恢复技术。这种技术可以从数据包离开数据包交换网络时的数据包平均到达速率来推断源(例如，时分复用(TDM))服务时钟的时钟速率。这种方案的缺点是，根据数据包网络的特征，可证明难以再生成留在准同步数字系列(plesiochronous digital hierarchy)(具体地，最大时间间隔误差(MTIE))的漫游需求中的时钟。其原因是在数据包之间的延迟中的任意改变可作为恢复时钟的频率改变进行馈送。可过滤出高频率抖动，但是在没有(潜在地很)长的时间常数的情况下，任意低频率改变或漫游很难去除。随后，这会影响系统在可接受时间内锁住原始时钟的能力。如果没有主基准源(PRS)时钟，可用于确定TDM传输速度的信息是数据包的平均到达速率。表示经过的(elapsed)源时钟周期的数目的时间戳可包括在数据包头中，或者可以从目的端的已知净荷大小推断信息。可在目的端维持平均缓冲器填充水平，即缓冲器填充水平的增加或减少可需要传输时钟的变化，以维持平均。此外，缓冲器填充深度可以独立改变而与恢复时钟频率实质无关，以控制TDM传输等待。
根据本发明的补充示例性实施例，定时恢复模块115被配置为获得到达数据包的一组S个的延迟测量，其中S可以是任意适合的数。定时恢复模块115还被配置为选择具有最低延迟的S个延迟测量的M个取样，其中M可以是任意适合的数，并且S大于M(例如，S可以远大于M)。在所选择的M个延迟测量中，定时恢复模块115还被配置为丢弃具有最低延迟的M-N个取样，其中N可以是任意适合的数，并且M大于N。然后，定时恢复模块115被配置为通过计算剩余N个延迟测量的平均数来产生定时控制信号。所计算的平均数可包括N个延迟测量的线性平均数。可选择地，所计算的平均数包括N个延迟测量的加权平均数。对于这种加权平均数，可对引导数据包给出最高权数，而对每一个随后数据包给出逐渐减少的权数。在计算加权平均数中，定时恢复模块115可丢弃在引导数据包的预定抖动改变以外的数据包。额外地或可选择地，当所有的或实质所有的数据包落于延迟测量值的预定范围以外时，定时恢复模块115可丢弃当前计算的平均数并维持先前计算的平均数在保持中而没有变化。所得到的定时控制信号可被过滤，并且馈送到适当的定时控制环路。定时控制信号被配置为提供在目的网络节点105的再生时钟相对于在发起网络节点105的源时钟的锁相。
通过选择S个延迟测量中的M个，丢弃在网络中具有较大的、可变的延迟的取样堆(bulk)。由于随时间的改变程度大(低稳定性)，所以这些取样没有用。通过丢弃所选择的M个延迟测量的M-N个最低延迟取样，排除以低可能性发生的极低延迟。如果最低延迟测量包括在其(极少)发生(occurrence)的平均数中，则这种测量会使得平均数被拉低并在再生时钟中产生抖动。这种示例性方式保证了这些取样表示实质相同和稳定的取样值。为了图示的目的而非限制，假设S＝1000，M＝10，N＝1，尽管可对于S、M和N使用任意适合的值。因此，根据本说明，丢弃99％(高延迟数据包)和0.1％(罕见的低延迟数据包)。从与延迟PDF的1％至0.1％的范围对应的数据包的0.9％中导出控制信号。传统技术或者使用所有数据包(具有较差稳定性的缺点)或仅使用(罕见的)极低延迟数据包(由于有用取样的不足，表示时钟纠正的较慢不确定的速率)。本补充示例性实施例可避免这些缺点。
根据另一示例性实施例，可对最快M数据包的数据包延迟测量进行最小二乘直线拟合。具体地，定时恢复模块115可被配置为产生K个计算平均数，其中K可以是任意适合的数。换句话说，可通过定时恢复模块115获得K组“M的N”的平均数。定时恢复模块115可被配置为使用线性最小二乘算法和其他适合算法来确定在K个计算平均数中最佳拟合直线的斜率。直线的斜率表示延迟变化率的估算。延迟变化率包括在目的网络节点105的再生时钟与发起网络节点105的源时钟之间的频率误差。这种曲线拟合最佳地估算了累计数据包延迟的PDF的前沿，并且在采用电路仿真时钟的定时恢复时，这种估算的前沿可用作时钟控制算法的相位输入。
图3是示出根据本发明可选示例性实施例的用于管理网络中的信息通信的系统的示图。如图3所示，每一个定时恢复模块115可包括估算滤波器305。估算滤波器305可被配置为产生用于经由电路仿真数据流110到达的最快M个数据包的平均数据包延迟的估算。例如，可使用平均数据包延迟的平均数和改变来最佳地设置电路仿真数据流110的定时。换句话说，定时恢复模块115可根据所估算的平均数据包延迟的平均数和/或改变来产生定时控制信号。例如，数据包延迟的统计方差可相反地用作倍增因数，以建立对估算的延迟测量的更新，其中所述延迟测量用于再生时钟相对于源时钟的锁相。可使用任意适合的估算滤波器305，例如卡尔曼滤波器等。
网络节点105可被配置为使用任意适合的无线或有线通信协议或标准的在能够承载电路仿真业务的任意适合类型基于数据包网络(无线或有线，例如无线网状网络等)中传送信息。例如，系统100、200和300，以及具体地，定时恢复模块115可以与任意适合通信标准(包括但不限于，I.E.E.E802.11、802.11a、802.11b、802.11g、802.11n、802.11s、802.16和802.20或任意其他适合无线或有线标准)兼容。例如，示例性实施例也可用于数据包抖动严重(pose difficulties)的任意类型有线网络中，因此定时恢复是必要的。
本领域普通技术人员可认识到，网络节点105，以及具体地，定时恢复模块115可使用具有任意额外的和/或可选择的电组件或电子组件、设备或元件，所述组件、设备或元件可以用于任意适合类型的发射器、接收器、收发器或传送信息信号的通信电路/设备中或其组合，所述通信电路/设备包括额外的和/或可选择的混合器、本地振荡器、解调器、调制器、锁相环、额外的和/或可选择的功率和低噪音放大器、电源、滤波器、模数转换器、数模转换器或根据要传送的网络特征和类型以及信息信号、通信介质、使用网络节点105的环境等其他因素的任意其他适合类型组件、设备或元件。
网络节点105、定时恢复模块115和估算滤波器305均可使用能够执行与各个元件相关功能的任意类型电设备或电子设备或电路来实现。因此，每一个组件或设备可使用能够承载电信息的任意适合类型电连接与其他组件或设备通信。例如，定时恢复模块115可使用任意适合类型处理器(例如，任意类型微处理器、微控制器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、可编程只读存储器(PROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)等)和任意适合类型计算机可读存储器或存储装置(例如，任意适合类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)或其他适合计算机可读介质)来实现。如基于上述说明书可以理解，可使用对于计算机编程领域普通技术人员已知的传统技术对存储器编程。例如，可将计算机程序的实际源代码或目标代码存储在存储器中。此外，可使用(与存储器结合的)处理器，例如以执行在传送信号上的额外处理，用于执行在传送信号上的前处理或后处理，以及对于执行定时恢复必须的处理。
图8是示出根据本发明示例性实施例的用于管理在网络中的信息通信的步骤的流程图。在步骤805中，可在第一网络节点和至少一个第二网络节点之间建立多个电路仿真数据流。在步骤810中，可对每一个电路仿真数据流分配不同的数据传输率，从而至少对于用于定时恢复的每一个电路仿真数据流而言，所传送的数据包的频率是不同的，以使得多个电路仿真数据流彼此实质独立。根据示例性实施例，可对每一个电路仿真数据流分配数据传输率，以保证多个电路仿真数据流中的每一个与同步TDD回程链路、同步FDD回程链路和组合TDD/FDD回程链路中的一个实质独立。在步骤815中，可适当控制对每一个电路仿真数据流分配的数据传输率，以保证多个电路仿真数据流彼此实质独立。
图9是示出根据本发明示例性实施例的用于管理在网络中的信息通信的步骤的流程图。在步骤905中，可在第一网络节点和第二网络节点之间建立电路仿真数据流。电路仿真数据流可包括发送数据流和接收数据流。在步骤910中，可对发送数据流分配第一数据传输率，对接收数据流分配第二数据传输率，从而具有第一数据传输率的发送数据流与具有第二数据传输率的接收数据流实质独立。在步骤915中，可适当控制第一和第二数据传输率，以保证发送数据流和接收数据流彼此实质独立。例如，可控制第一和第二数据传输率，以保证发送数据流和接收数据流与同步TDD回程链路、同步FDD回程链路和组合TDD/FDD回程链路中的一个实质独立。根据示例性实施例，第一数据传输率和第二数据传输率可实质相同。如果实质相同，则该方法包括补偿由于发送和接收数据流的振动引起的非线性抖动改变的可选步骤。
图10是示出根据本发明的可选示例性实施例的用于管理在网络中的信息通信的步骤的流程图。在步骤1005中，可在第一网络节点和至少一个第二网络节点之间建立多个电路仿真数据流。可对每一个电路仿真数据流分配相同的数据传输率。在步骤1010中，可变化在每一个传输中数据帧的数量，以调制在每一个电路仿真数据流中发送的数据量，从而多个电路仿真数据流彼此实质独立。可以以任意适合的方式执行调制。例如，可使用锯齿波、三角波、高斯、正弦或其他适合类型调制输入来调制在一个或多个电路仿真数据流中发送的数据量。在每一个电路仿真数据流中发送的数据帧的数量的平均数可实质等于数据传输率。在步骤1015中，可适当控制在每一个传输中的数据帧的数量，以保证多个电路仿真数据流彼此实质独立。
图11是示出根据本发明可选示例性实施例的用于管理在网络中的信息通信的步骤的流程图。在步骤1105中，可在第一网络节点和至少一个第二网络节点之间建立多个电路仿真数据流。在步骤1110中，可对多个电路仿真数据流中的每一个分配多个预定电路仿真的帧率中的每一个。在步骤1115中，可对网络节点之间的回程链路分配与预定电路仿真的帧率中的每一个不同的第二帧率，从而第二帧率与多个预定电路仿真的帧率中的每一个实质独立。回程链路可包括WiMax回程链路，例如，时分双工WiMax回程链路等。根据示例性实施例，第二帧率可与多个预定电路仿真的帧率中的每一个实质独立，以减少多个电路仿真数据流的抖动改变的非线性。多个预定电路仿真的帧率中的每一个包括不同的数据传输率，从而对于每一个电路仿真数据流而言，所传送的数据包的频率是不同的，以使得多个电路仿真数据流中的每一个彼此实质独立。
图12是示出根据本发明的可选示例性实施例的用于管理在网络中的信息通信的步骤的流程图。在步骤1205中，接收网络拓扑结构的变化的指示。在步骤1210中，响应于该指示的接收启动保持状态。在步骤1215中，在保持状态期间，补偿与网络拓扑结构的变化相关联的抖动改变。根据示例性实施例，可通过例如产生相对抖动延迟的台阶变化来补偿抖动改变。额外地或可选择地，可根据网络中的业务负载调节抖动改变的标准偏差。
图13是示出根据本发明的可选示例性实施例的用于管理在网络中的信息通信的步骤的流程图。在步骤1305中，可在第一网络节点和至少一个第二网络节点之间建立多个电路仿真数据流。经由电路仿真数据流传发送的每一个数据包与延迟测量相关联。在步骤1310中，可获得S个延迟测量(其中，S可以是任意适合的数)。在步骤1315中，可选择具有最低延迟的S个延迟测量中的M个，其中S大于M(例如，S可以远大于M)。在步骤1320中，可丢弃具有最低延迟的M个延迟测量的(M-N)个，其中M大于N。在步骤1325中，可根据N个延迟测量的计算平均数产生定时控制信号。根据示例性实施例，计算平均数可包括N个延迟测量的线性平均数。可选择地，计算平均数可包括N个延迟测量的加权平均数。例如，引导数据包可包括最高权数，并且多个数据包随后数据包中的每一个可包括连续减少的权数。定时控制信号可被配置为提供在网络节点所产生的时钟相对于源时钟的锁相。为了改善定时恢复，可丢弃在引导数据包的预定抖动改变以外的数据包。额外地或可选择地，当实质所有数据包在延迟测量值的预定范围以外时，可丢弃当前计算的平均数，并可维持先前计算的平均数。可选择地，在步骤1330中，可产生K个计算平均数(其中K可以是任意适合的数)。可选择地，在步骤1335中，可采用线性最小二乘法，通过K个计算平均数以确定最佳拟合的直线斜率。根据示例性实施例，直线斜率可包括延迟改变率的估算，并且延迟改变率可包括在网络节点的再生时钟和源时钟之间的频率误差。
图14是是示出根据本发明的可选示例性实施例的用于管理在网络中的信息通信的步骤的流程图。在步骤1405中，可在第一网络节点和至少一个第二网络节点之间建立多个电路仿真数据流。经由电路仿真数据流传送的每一个数据包与延迟测量相关联。在步骤1410中，可产生经由电路仿真数据流到达的最快M个数据包(其中M可以是任意适合的数)的平均数据包延迟的估算。例如可通过执行卡尔曼滤波或其他适合估算技术以任意适合的方式产生所估算的平均数据包延迟。在步骤1415中，可根据估算的平均数据包延迟的平均数和/或改变来产生定时控制信号。例如，可将估算的平均数据包延迟的改变相反地用作倍增因数，以产生对估算的平均数据包延迟的更新。定时控制信号可被配置为提供在网络节点所产生的时钟相对于源时钟的锁相。
图8-图14所示的方法可被配置为使用任意适合的无线或有线通信协议或标准的在能够承载电路仿真业务的任意适合类型基于数据包网络(无线或有线，例如无线网状网络等)中传送信息。例如，图8-图14所示的方法可以与任意适合通信标准(包括但不限于，I.E.E.E802.11、802.11a、802.11b、802.11g、802.11n、802.11s、802.16和802.20或任意其他适合无线或有线标准)兼容。例如，示例性实施例也可用于数据包抖动会造成麻烦(pose difficulties)的任意类型有线网络中，因此定时恢复是必要的。
图8-图14所示的计算机程序的任意组合或所有步骤可以在任意计算机可读介质中实现，所述介质用于指令执行系统、装置或设备，例如基于计算机的系统、包含处理器的系统或可从指令执行系统、装置或设备提取指令并执行指令的其他系统，或所述介质与上述系统、装置或设备连接。这里使用的“计算机可读介质”可以是能够包含、存储、发送传送、传播、或传输由指令执行系统、装置或设备使用或与其连接的程序的任意装置。计算机可读介质可以是，例如但不限于，电介质、磁介质、光学介质、电磁介质、红外介质或半导体系统、装置、设备或传播介质。计算机可读介质的更具体实例(非详尽列表)可包括以下内容：具有一个线或多个线的电连接、便携式计算机磁盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤和便携式压缩盘只读存储器(CDROM)。
本发明的实施例至少可用作信息通信系统的一部分。例如，可将示例性实施例用于在无线的通信信道上或通过有线装置传送信息的系统中。然而，具有根据示例性实施例的相关联的定时恢复模块的网络节点可用在传送信息的任意适合设备或系统中，包括有线和无线通信系统。
本领域普通技术人员可以理解，本发明可以在不脱离其精神或基本特征的情况下以各种具体形式实现。这里公开的实施例考虑到要图示的但是非限制的所有方面。本发明的范围由所附权利要求指定，并非由上述说明指定，并且在其等同物的含义和范围内的所有改变都包含于其中。
这里，通过以完整的相同程度引用结合了所有美国专利和专利申请、外国专利和专利申请、和上述讨论的公开，就好像每一个单独专利、专利申请或公布是通过全部引用而结合的具体和单独表示。

Claims (35)

1.一种在网络中用于管理信息通信的系统，包括：
多个网络节点，
其中在第一网络节点和至少一个第二网络节点之间建立多个电路仿真数据流；以及
其中给每一个电路仿真数据流分配不同的数据传输率，从而至少对于用于定时恢复的每一个电路仿真数据流而言，所传送的数据包的频率是不同的，以使得所述多个电路仿真数据流彼此实质独立。
2.一种在网络中用于管理信息通信的系统，包括：
多个网络节点，
其中在第一网络节点和第二网络节点之间建立电路仿真数据流；
其中所述电路仿真数据流包括发送数据流和接收数据流；以及
其中给所述发送数据流分配第一数据传输率，给所述接收数据流分配第二数据传输率，使得具有所述第一数据传输率的所述发送数据流与具有所述第二数据传输率的所述接收数据流实质独立。
3.如权利要求2所述的系统，其中所述第一数据传输率和第二数据传输率实质相同。
4.如权利要求3所述的系统，其中至少一个所述网络节点包括定时恢复模块，该定时恢复模块被配置为补偿由于所述发送数据流和接收数据流的振动引起的非线性抖动改变。
5.如权利要求2所述的系统，包括：
与所述多个网络节点通信的管理模块，
其中所述管理模块被配置为监控和控制所述第一数据传输率和第二数据传输率，以保证所述发送数据流和接收数据流彼此实质独立。
6.如权利要求5所述的系统，其中所述管理模块被配置为监控和控制所述第一数据传输率和第二数据传输率，以保证所述发送数据流和接收数据流与同步时分双工(TDD)回程链路、同步频分双工(FDD)回程链路和组合TDD/FDD回程链路中的一个实质独立。
7.如权利要求2所述的系统，其中所述网络包括无线网状网络。
8.一种在网络中用于管理信息通信的系统，包括：
多个网络节点，
其中在第一网络节点和至少一个第二网络节点之间建立多个电路仿真数据流；
其中给每一个电路仿真数据流分配实质相同的数据传输率；
其中变化在每一个传输中的数据帧的数量，以调制在每一个电路仿真数据流中发送的数据量，使得所述多个电路仿真数据流彼此实质独立；以及
其中在每一个电路仿真数据流中发送的数据帧的数量的平均数实质等于所述数据传输率。
9.如权利要求8所述的系统，其中使用锯齿波调制对至少一个电路仿真数据流中发送的数据量进行调制。
10.如权利要求8所述的系统，其中使用高斯调制对至少一个电路仿真数据流中发送的数据量进行调制。
11.如权利要求8所述的系统，其中使用正弦调制对至少一个电路仿真数据流中发送的数据量进行调制。
12.如权利要求8所述的系统，包括：
与所述多个网络节点通信的管理模块，
其中所述管理模块被配置为监控和控制每一个传输中的数据帧的数量，以保证所述多个电路仿真数据流彼此实质独立。
13.如权利要求8所述的系统，其中所述网络包括无线网状网络。
14.一种在网络中用于管理信息通信的系统，包括：
多个网络节点，
其中在第一网络节点和至少一个第二网络节点之间建立多个电路仿真数据流；
其中将多个预定电路仿真的帧率中的每一个分配给所述多个电路仿真数据流中的每一个；以及
其中给网络节点之间的回程链路分配与所述预定电路仿真的帧率中的每一个不同的第二帧率，使得所述第二帧率与所述多个预定电路仿真的帧率中的每一个实质独立。
15.如权利要求14所述的系统，其中所述第二帧率与所述多个预定电路仿真的帧率中的每一个实质独立，以减少所述多个电路仿真数据流的抖动改变中的非线性。
16.如权利要求14所述的系统，其中所述多个预定电路仿真的帧率中的每一个包括不同的数据传输率，从而对于每一个电路仿真数据流而言，所传送的数据包的频率是不同的，以使得所述多个电路仿真数据流中的每一个彼此实质独立。
17.如权利要求14所述的系统，其中所述回程链路包括WiMax回程链路。
18.如权利要求17所述的系统，其中所述WiMax回程链路包括时分双工WiMax回程链路。
19.如权利要求14所述的系统，其中所述网络包括无线网状网络。
20.一种在网络中用于管理信息通信的方法，包括以下步骤：
a)在第一网络节点和至少一个第二网络节点之间建立多个电路仿真数据流；以及
b)给每一个电路仿真数据流分配不同的数据传输率，从而至少对于用于定时恢复的每一个电路仿真数据流而言，所传送的数据包的频率是不同的，以使得所述多个电路仿真数据流彼此实质独立。
21.一种在网络中用于管理信息通信的方法，包括以下步骤：
a)在第一网络节点和第二网络节点之间建立电路仿真数据流，其中所述电路仿真数据流包括发送数据流和接收数据流；以及
b)给所述发送数据流分配第一数据传输率，给所述接收数据流分配第二数据传输率，使得具有所述第一数据传输率的所述发送数据流与具有所述第二数据传输率的所述接收数据流实质独立。
22.如权利要求21所述的方法，其中所述第一数据传输率和第二数据传输率实质相同。
23.如权利要求22所述的方法，还包括以下步骤：
c)补偿由于所述发送数据流和接收数据流的振动引起的非线性抖动改变。
24.如权利要求21所述的方法，还包括以下步骤：
c)控制所述第一数据传输率和第二数据传输率，以保证所述发送数据流和接收数据流彼此实质独立。
25.如权利要求24所述的方法，其中步骤(c)包括以下步骤：
c1)控制所述第一数据传输率和第二数据传输率，以保证所述发送数据流和接收数据流与同步时分双工(TDD)回程链路、同步频分双工(FDD)回程链路和组合TDD/FDD回程链路中的一个实质独立。
26.如权利要求21所述的方法，其中所述网络包括无线网状网络。
27.一种在网络中用于管理信息通信的方法，包括以下步骤：
a)在第一网络节点和至少一个第二网络节点之间建立多个电路仿真数据流，
其中给每一个电路仿真数据流分配实质相同的数据传输率；以及
b)变化在每一个传输中的数据帧的数量，以调制在每一个电路仿真数据流中发送的数据量，使得所述多个电路仿真数据流彼此实质独立，
其中在每一个电路仿真数据流中发送的数据帧的数量的平均数实质等于所述数据传输率。
28.如权利要求27所述的方法，其中步骤(b)包括以下步骤：
b1)锯齿波调制至少一个电路仿真数据流中发送的数据量。
29.如权利要求27所述的方法，其中步骤(b)包括以下步骤：
b1)高斯调制至少一个电路仿真数据流中发送的数据量。
30.如权利要求27所述的方法，其中步骤(b)包括以下步骤：
b1)正弦调制至少一个电路仿真数据流中发送的数据量。
31.如权利要求27所述的方法，包括以下步骤：
c)控制每一个传输中的数据帧的数量，以保证所述多个电路仿真数据流彼此实质独立。
32.如权利要求27所述的方法，其中所述网络包括无线网状网络。
33.一种在网络中用于管理信息通信的方法，包括以下步骤：
a)在第一网络节点和至少一个第二网络节点之间建立多个电路仿真数据流；
b)将多个预定电路仿真的帧率中的每一个分配给所述多个电路仿真数据流中的每一个；以及
c)给网络节点之间的回程链路分配与所述预定电路仿真的帧率中的每一个不同的第二帧率，使得所述第二帧率与所述多个预定电路仿真的帧率中的每一个实质独立。
34.如权利要求33所述的方法，其中所述第二帧率与所述多个预定电路仿真的帧率中的每一个实质独立，以减少所述多个电路仿真数据流的抖动改变中的非线性。
35.如权利要求33所述的方法，其中所述多个预定电路仿真的帧率中的每一个包括不同的数据传输率，从而对于每一个电路仿真数据流而言，所传送的数据包的频率是不同的，以使得所述多个电路仿真数据流中的每一个彼此实质独立。
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