CN1029447C - 多路数据环路传输 - Google Patents

Abstract

一种按同步数字制式产生多路多用数据的数据传输系统，包括一个具有开关(9)的加一降式多路复用器，通过开关(9)数据流在一对多路复用器间转接，并且对于一数据流的每个输入和输出都有一个再调整电路(18)，再调整电路(18)的足时由开关(9)另一边的定时提取电路(19)提取。

Description

本发明涉及数字传输，特别是但不仅是涉及多路传输数据通过环路的传输，传输的数据由国际电报电话咨询委员会（CCITT）G707，G708和G709建议标准中所述的同步数字系统（SDH）产生。本申请说明书同样地适合CCITT    SDH标准和北美SONET标准，它们是密切相关的同步多路传输的变型，在术语上稍有差别。

环路的优点之一是它能提供地区的分集以克服传输路径中的中断，使传输能沿环路中经由两条路中的任何一条路上进行。通过在两个方向中的任一方向上发送信息量和在目的地接收机从适当方向进行选择来提供保护。

这种选择可以通过管理命令实现或者在中断被检测后自动出现。在这两种情况下，传输都可能有时在一个方向上或者同时在两个方向上进行。后者具有这样的优点，即由于接收机上的一个简单转换开关即能够通过探测初始接收信息量的恶化而触发，所以当接收机为了控制的目的而与发射机或公共管理中心交换信息时，接收机不需要延时保护。

在这方面，上面所描述的保护与众所周知的“双通道”或“1+1”保护相似，常用作线路或无线电系统的保护。

本发明意图是提供更灵活的信息量传输通路以及在环路中朝两个方向同时传输情况下不需要对某些设备的功能进行复制。在某些远距离通信管理对以一个相反方向的方式绕环传送的定时信息有特殊要求时才产生进行这种复制的需要。

依据本发明，有一个用于SDH数据传输的包含一个开关的加一降式（add-drop）多路复用器，通过开关，数据流在一对多路复用器间转接，其中待转接的数据流的每个输入和输出都有一个再调整电路，每个输出再调整电路的定时信号是从开关的另一边提取的。

为了更容易理解本发明，现将描述本发明的一个实施例以及许多已有设备，通过例子并参照附图来进行这种描述，其中;

图1是表示一个SDH帧的示图以及它怎样能按行和列来表示的，

图2表示一个简单的环路传输系统，

图3表示一个逆循环环路的类似框图，

图4（a）和（b）分别表示支流能被引入图2或图3所示环路中的已知方法，

图5是两个输入端包括再调整电路的一已知开关的框图，

图6表示没有交叉连接功能的一个开关，并且

图7表示根据本发明一个实施例的一个交叉连接开关。

在描述本发明之前，先简述SDH设施中数据传输的背景和术语。

发送TDM数据的基本单元称为一帧。SDH有一个重复的帧结构，周期为125微秒，一帧由9个相等长度的字段组成，在每个字段开头有一串辅助操作字节。每个字段剩下的字节是信息量和另外的操作字节的混合，这取决于待传送信息量的类型。全长是2430字节，每一辅助操作字节串占9个字节。这样的一帧如图1（a）所示。

与使用比特交错的准同步数字系统相对照，SDH使用字节交错以满足64K位/秒交叉连接。

图1（b）说明了习惯上帧是怎样表示的，它是由图1（a）的不言自明的表示法而来的。由图可知，九个等长字段称作行，通常对 于多路复用中的每个分支流都有它自己的有效负载区，占据许多完整的列。开始9列是供传输帧用的普通辅助操作区。

由于支流信号一般是连续的，而且行按顺序出现，因此，为了最大限度地缩小存贮和随后的延迟，每个支流能占据的列在帧中被比较均等地分开。

每列包含有9个字节，每行一个，每个字节代表64kbit/S（千比特/秒）的容量，或每列总共是576kbit/S。由此，人们多少能了解所见标准如何与北美速率和欧洲速率相适应。3列或27个字节能包含-北美每列为1.5Mbit/S的有24个时隙的pcm信号（即24×64kbit/S），其中并带有某些辅助操作字节，而4列或36个字节类似地能载有欧洲每列为2Mbit/S的有32个时隙的pcm信号。

当一个输入的准同步支流信号到达一个SDH多路复用器时，它要经过一个“脉冲堵塞”或“调整”（“Pulse    Stuffing”or    justification”）过程，以便按照和准同步复用器匹配方式相关的一种方式与同步多路复用器的比特率相匹配，而这种复合信号叫存贮体（Container）（C）。在SDH中，这一过程叫映象。为了网络管理加入的辅助操作称为通道辅助操作（POH），而这种新的复合信号则叫虚拟存贮体（Virtual    Container）（VC）。它们以一个完整的程序包通过网络到达信号分离出现的地方。

一旦汇编好后，重要的就是VC在其后的传输中要经受尽量少的延时，这样，当VC会聚于多路复用或交叉连接中，它们就不必因有所加的不同的延时而进行对准排齐。

取而代之的是，每一个VC的起点都是由对每个VC都是唯一的一个指示字来表示的，而且当输入的VC一起多路传输时要计算新的指示字值。这些指示字都设置在帧中的已知位置上，因此，一旦帧已被确定，就能简单地通过计算时钟脉冲来找到这些指示字。

当VC通过网络传送、被分成多路并经受网络的定时变化时，要使每个VC在两帧之间浮动或分散开，由在第一帧中VC的指示字不断地跟踪。这些定时变化是跳动、漂移和同步信号的偶然丢失的结果，后者可能是偶然出现的或者是由独立网络之间的传输引起。

准同步制式没有同步，并且不得不找出在较高级中帧中浮动的较低级帧来;这通过使用嵌套的帧调整字来完成。在将这些调整字用在SDH中跟踪VC时指示字就构成SDH的一个特色，因为用这些调整指示字较容易，它们能适应多个不同的有效负载的大小。

当指示字值发生变化时，VC就会相对于它的传输帧有效地跳过，但不会出错。这种帧跳过不同于人们熟知的与一次交换的帧缓冲器有关的帧跳过;前者丢失或重复一帧，后者数据位被丢失但帧调整保留。至于SDH，每个指示字值的变化包括或者在专供此用的有效负载区中插入额外数据字节或者从规定的位置删除一数据字节。适当的信息字节能在目的地信号分离器中再形成原始信号。这个处理过程等同于调整，是一种使准同步信号映象成SDH存贮体的方法的变异。

一个VC加上其指示字构成一个支流单元（TU），在SONET中称为虚支流（VT）。每个TU由与有效负载区中列的整数对应的字节量组成;当它形成时，每个TU名义上占据大量完整列，但随着TU的VC部分通过网络，它往往会分散在两帧之间。TU的指示字部分保存在第一帧的已知区，TU的指示字的值在每个交叉连接或加 -降式多路传输时重新计算以跟踪VC。

虚存贮体分两类，基本级和较高级，取决于所支持的支流比特率。另一方面，较高级的VC可以用大量相同的较低级的VC填充。每一个较高级VC在其通过网络途中保持完整无缺直到其构成的TU信息量需要重新分组时为止，例如，用于服务保护，可以给信息量提供交替路途绕过故障，这取决于这个信息量的优先权。然而对于许多网络管理功能，象保护转接和对中继信息量能力的规定，信息量仍保护其较高级VC形式。

如以前所述，传输延迟必须减到最小，因此用指示字表示每个较高级VC的开始点。每个较高级VC与其指示字再构成一个TU。

确定较高级VC的大小，以便两种不同大小的VC能在名义上占据传输帧的有效负载区的1/3，要不然就占据其全部。这些选择称为VC-3，VC-4，因为它们被设计用来携带第三级多路复用信息量-欧洲34Mbit/S或北美45Mbit/S一和第四级多路复用信息量，140Mbit/S。

与SDH相对照，SONET没有较高级的VC，但有一个与VC-3等同的等同物，被称为同步有效负载包络（SPE），并且可用来传输45Mbit/S的一个信息流;SONET对34Mbit/S没有规定。

较高级VC不是与它的指示字组合来充填TU的空间，而是与不同位置上的指示字相结合以占据新的实体，一个管理单元或AU。TU和AU之间在结构上的主要区别是后者在传输帧中的固定位置上有其指示字，而前者在较大的VC中有其指示字，它本身作为AU的一部分在帧之间浮动。

这种差别的重要性在于交叉连接和加一降式多路复用器中的操作。在网络管理的较高级，没有必要选取较高级VC的内容，但有必要重新计算其在交叉连接或加一降式多路复用器中的指示字值。在传输帧中固定地方的一个组中有指示字就简化了操作过程。

当需要以反向方式绕环路传送SDH信息量时就有同步问题。这样的一个环路如图2所示，1是基本环路通道，2是加一降式多路复用器，用开关3来选择源的方向。图3表示绕环路1在不同方向发送的定时信息，4和5表示同步通道。产生这种要求是因为SDH具有这种特点，即在SDH网络上要将携带的信息量首先转换成与网络定时标准同步的形式。这种同步由“调整”过程来实现，参见前面。同步可能在达到两个电平时出现，第一个是在“较低级虚拟存贮体（VC）电平”，第二个是在与较高级信息容量相对应的“较高级虚拟存贮体（VC）电平”。一个较高级VC可能包含几个较低级VC，一旦与网络同步就会变成已描述过的“管理单元”或AU。

由于在发送多路复用器中不能进行这种调整处理，以及在接收机中不能进行其补充处理，因此可能在接收的信息中导致数字误差。反向定时是使环路中每一个设备达到网络定时的可能性最大的一种方法，这样可以最大限度地减少由于同步损失而引起误差的可能性。每一种情况下的定时信息一般都作为信息量信号的一个组成部分被携带，并通过如扰频或行编码这样的常用转输方式而嵌入信息量中。

在环路上进行多路复用、信号分离，发送和接收的装置一般是一个加一降式多路复用器或ADM。一个ADM能够利用一部分通过它的信息量，是完全多路化和再多路复用所有通过的信息量的设备的一个廉价的替换物。图4a表示了一个完整的多路复用器/信号分离器， 在这里，6表示通过信息量总线，7是多路复用器，8是支流电路。图4b表示了一个典型的ADM，正如所看到的，仅选择待选取的通过信息量的一部分是可能的。一个ADM通常通过有一个提供灵活选取的中心开关以及数目可变的“支流”插入卡起作用。所有这些和开关一起允许选取信息量的比例发生变化。通常，在一个ADM中，除要求开关允许部分传送的信息量通过支流或由支流选取外别无要求。

然而，在某些应用中，通过使开关成为一个交叉连接开关而提供信息量的更灵活的路径是有价值的，因而使传送信息总量中的组成部分在它们传输来的方向上被发送回去。由于在一个同步系统中的所有信息量在进入或离开同步开关时理所当然都必须同步，所以在两个方向上从开关流出和流进开关的信息量的定时分量必须是相同的。

实际上难以将从两个方向流进开关的信息量的定时分量安排成相同。实际的传输障碍可能引起名义上相同的两个传输信号的定时分量在短期和长期的细微的相位移动方面的差异;在传播延迟中温度引起的变化是引起这种差别的一个例子。为了调节这些差别而仍然满足所有输入都同步的要求，对每个输入信号都使用一个“再调整器”（rejustifier）以便在开关内信号可被转移成一个普通的定时标准。图5表示了这样一个已知系统。主开关用9表示，开关的输入/输出用S1……，SN表示。每个输入都有一个相应的输入再调整器10，并且开关9和再调整器10都由主时钟11控制。

在SDH中一个“再调整器”通过修改用在SDH中表示信息量信号与它参照的定时标准的关系的“指示字”值来起作用。当传输信号进入一SDH交叉连接时，他们通常通过一个用来调整较低级VC和较高级VC的指示值的再调整器。当随温度等出现定时变化时，这 些调整值是动态的，而且唯一地加到每个VC，以便为它通过网络到达开关提供可能的唯一路线。结果是所有的信息量信号都变得与开关定时同步。

通常，在一个交叉连接中，离开的所有信息量都与该交叉连接处本地的定时标准同步。（尽管这个本地定时信号名义上与网络中其它交叉连接处的定时信号相同，但这个本地定时信号相对于网络中其它单元的定时信号由于温度、网络干扰等影响可能发生相位移动）。

在一个ADM的情况下，需要两个可能的不同定时的组分来支持反向的定时，这就意味着对于两个方向的传输不能使用一个定时标准。结果是已有的被建议的SDH    ADM要么没有通过一个开关的交叉连接设施，要么有这样一个设施但不能支持反向定时。一个已知的SDH    ADM如图6所示，它包括与总传送信息量通道14、15相连接的多路复用器12和13。正如所看到的，在16和17处的支流信息量不能交叉连接。

本发明针对这种困境提出了一种解决办法，根据本发明的一个实施列如图7所示。同步调配器或调整器18设置在网络的输出端，以便能够有效地绕交叉连接开关实现定时。附加的输出调整器18中的每一个都有一个由定时提取器19传递给它的定时信号，定时提取器19与位于开关9另一侧的相关输入调整器10相连。在ADM中，通常至少有两个这样的附加调整器，一个用于东向信息量，另一个用于西向信息量。因此，从任何方向进入的信息都能为开关提供定时基准，以便对绕环路的传输破坏进行保护。正如能看到的，其它电路元件与图5相同。

这些输出调整器18可能比输入调整器要简单得多，因为它们中 所有的VC都一齐进行从一个定时标准到另一个定时标准的修正。实际上这常常意味着这里的调整只需在AU级进行，致使比在输入调整器中所要调整的指示字要少得多。

这种设备还有别的优点，即所有的支流都与开关定时标准同步，这样，每个支流卡只需对每个VC作一次调整。然后该开关能在绕环路的两个方向上散播至每个VC。如果没有输出调整器，在两个方向上同时传送每一个VC的方式将变成对每个方向分别调整每个VC，使调整电路的数量加倍。

所提出的方法可以用前面所述的在目的地接收的两个名义上相同的较低级VC之间进行选择的已有设备来实施，实施中要对每一对逐个地选择并且要依据为监视传输质量嵌入每个VC中的辅助操作信息。这种设备避免了能影响绕环路传输中各个VC的许多可能类型的错误，并且能对要执行的一个VC进行保护选择而不干扰其它的VC。

Claims (5)

1、一种按同步数字制式产生多路复用数据的数据传输系统，包括一个具有开关的加一降式多路复用器，通过开关数据流在一对多路复用器间转接，其特征是待转接的数据流的每个输入和输出都有一个再调整电路(10)，(18)，每个输出再调整电路(18)的定时由开关(9)另一边的定时提取电路(19)提取。

2、根据权利要求1所述的数据传输系统，其特征是在系统的输出端包括另外的再调整电路（18）。

3、根据权利要求2所述的数据传输系统，其特征是每个另外的再调整电路（18）都有一个与其输入端相连的定时提取电路（19）。

4、根据权利要求3所述的数据传输系统，其特征是将在一个开关（9）的一边的定时提取电路（19）与开关（9）的另一边的一个输出再调整电路（18）相连以传送定时信号，从而形成一个定时基准。

5、根据权利要求2、3或4中的任何一个所述的数据传输系统，其特征是开关（9）输出端的另外的再调整电路（18）的结构性能比开关（9）输入端的输入再调整电路（10）更简单。

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