CN1102820C - 灵活帧结构的传输系统及发送和接收数据和信号的方法 - Google Patents

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Abstract

在一种传输系统中，发射机(2)包括帧装配器(8)，用于装配具有首标和有效负载部分的帧。该首标(22-1)包括标识符(22-6)，表示帧中新包的开始，这些包包括表示该包长度的首标(44)。通过使用从该标识符得来的包的开始位置和包的长度，不管包的种类和长度如何都能确定在包的序列中所有包的开始。这就提供了很有效的灵活帧结构。

Description

灵活帧结构的传输系统及发送和接收数据和信号的方法
本发明涉及一种传输系统，包括经传输介质耦合到至少一个接收机的发射机，该发射机包括帧装配装置，用于装配包括控制部分和有效负载部分的帧，该接收机包括帧拆卸装置，用于从该帧中抽出所述有效负载部分。
本发明还涉及发射机，接收机，发送方法和信号。
从DAVIC 1.1 Specification，part 8，Revision 3.0中可知道本发明的传输系统。
在DAVIC(数字视听协议)规范中，试图标准化数字增强广播通路。这些标准覆盖了从内容供应者经服务提供者到终端用户的整个通路。由DAVIC覆盖的方面是，比如视频编码，保密性，信道编码，调制和帧结构。
在DAVIC中，建议使用MPEG-2(活动专家组-2)传输流多路包，其中187字节有效负载部分传输包括控制部分和有效负载部分的帧。在DAVIC中，所述有效负载部分是ATM信元的序列。该控制部分可携带几项，比如包的优先权，错误标记，和因为引入该ATM信元是作为填充信息填入该传输信道的，故在该帧中携带的当前ATM信元序列在接收机中必须废弃的指示。
该已知系统的问题是不适于用当前有效负载格式之外的其它格式来传输数据。这种格式可以是需要具有125μs重复速率的固定字长度数据字的STM，或者如“以太”包或P(网协议)包。
本发明的目的是提供一种传输系统，允许传输各种类型的数据格式。
因此，根据本发明的传输系统的特征在于：设有帧装配装置，用于将具有至少包含包的长度的标识部分的包插入到帧中，该帧装配装置还将在帧中新包的开始位置信息插入到控制部分；设有帧拆卸装置，用于从控制部分取得新包的开始位置的信息，并且从当前包的开始位置和大小来确定随后包的开始位置。
通过指示在帧的控制部分中包的开始位置，通过从帧的开始位置确定后面包的开始，和通过从前面包的开始位置和长度确定后面包的开始，使得可能在帧中传输所有种类的包。它还允许将包分开为在不同的帧中传输的两部分，导致了很高的效率。
本发明的一实施例的特征在于，还将所述帧装配装置用于在标识部分引入包种类指示。
通过规定包的种类，能容易地识别某些类的包并从而进行处理。
本发明的另一实施例的特征在于，帧的控制部分包括在下一帧中新包的开始位置。
通过表示在下一帧中新包的开始位置，而不是表示在当前帧中新包的开始位置，可有更多的时间处理关于所述位置的信息。结果可省去用于存储帧部分的缓存器。
本发明的又一实施例的特征在于：所述包的长度是比一个字节大的基本数据单元的整数倍。
通过引入这些基本数据单元，这些包的长度只可具有限定数目的值，减少不需要编码所述包的长度的位数。
现在将参照附图描述本发明，其中：
图1是根据本发明的传输系统；
图2，由两个MPEG传输流帧组成的基本帧的结构；
图3，包括具有根据IEEE 802.14协议的标识字节的ATM信元的包；
图4，包括可变长度信元的包；
图5，包括STM信元的包；
图6，控制器18的方框图，用于能够传输根据图3，4，和5的数据格式的帧结构。
在根据图1的传输系统中，将ATM信号加到发射机2中的复用器4的第一输入。将STM信号加到复用器4的第2输入，并将可变长度信元的序列加到复用器4的第三输入。将控制器6的第一输出连接到复用器4的控制输入。将复用器4的输出连接到帧装配装置(也称帧装配器)8的输入。
将携带输出信号V-ATM的控制器6的第2输出信号连接到有效度指示插入装置(又称有效度指示插入器)10的第一输入。将携带输出信号V-STM的控制器6的第三输出连接到所述有效度指示插入器10的第2输入。将传送输出信号V-VL的控制器6的第四输出连接到所述有效度指示插入器10的第三输入。
将有效度指示插入器10的输出连接到帧装配器8的第二输入。将帧装配器8的输出耦合到发射机2的输出。
将发射机2的输出经传输介质12耦合到接收机14的输入。将接收机14的输入连接到控制器18的输入，和帧拆卸装置(这里是帧拆卸器)16的输入。将控制器18的输出连接到帧拆卸器16的第2输入。在帧拆卸器16的第一输出可得到以ATM格式的输出信号。在帧拆卸器16的第2输出可得到以STM格式的输出信号，并且在帧拆卸器16的第三输出可得到包括可变长度信息包的输出信号。
配置按照图1的传输系统，用于以ATM和STM格式传输数据。它还支援比如以太包或TCP/IP包等可变长度包的传输。以称为协议数据单元(PDU’S)将不同类型数据的基本单元组合。
控制器6提供给复用器4一个控制信号，指示将哪个输入信号传给复用器4的输出。安排控制器6和复用器4的组合，以快速改变源的选择，引进产生其中将ATM信元，STM数据和可变长度包交错的输出流的可能。
控制器6在复用器的输入提供关于信号的有效度的信息，以便使有效度指示插入器10在由帧装配器8构造的帧中引入有效度指示。通过使用有效度指示，使接收机从携带有效负载数据的包中区分空闲包。通过采用不同于在DAVIC规范中已描述的标识，使得能够识别其它类型的数据格式。
帧装配器8构成包括复用器4的输出数据和有效度指示的帧。将数据帧经传输介质12传输到接收机14。
在接收机14中，控制器确定帧的起始，并从有效度指示确定是携带ATM信元流的输入流号或是携带不同类型信号的输入信号。用这一信息控制拆卸器16，使它从帧中抽出不同的数据格式，并在接收机14的对应输出端上将它们输出。可以看出，可将接收机安排为只接收一种的数据。在这种情况下，如果在接收机14的输入端，在帧中出现所述类型的数据，则在接收机的输出只有一种信号。
根据图2的信号包括两个标准MPEG传输复用包的序列。用两个连续MPEG传输流包的187个有效负载字节来传输本发明的帧。这些MPEG传输复用包的第一个包括一个字节的同步信号20，187字节的有效负载22和16个字节的误差控制部分24。这些MPEG传输复用包的第二个包括一个字节的同步信号24，187个字节的有效负载26和16个字节的误差控制部分28。该同步信号是一个固定的8位段，具有二进制值“01000111”，将它用于帧同步。该帧包括四个控制字节22-1(CTRL0)，26-1(CTRL1)，26-5(CTRL2)和22-6(CTRL3)。携带用户数据的一组基本数据单元(也称时隙)22-2……22-5，26-2……26-5。这些时隙包括字节的整数倍。没有必要在CTRL0字节之后开始一个新的时隙，而可从前一个帧继续。这样就增加了帧的效率，因为在帧中不存在没用的空间。CTRL0字节表示本信息包是两个MPEG传输流包的序列的第一个。CTRL0的值是EIPSSSSSb，其中的E，P和S位将在下面定义。CTRL1字节表示本包是两个包序列的第2个。它的值是EOPSSSSSb，将在下面定义这里的E，P和S位。
E位是1位错误标记，当置成“1”时，表示在相关的187个字节有效负载中至少有一个无法校正的位错。通过在传送层中的实体可将这一位置为“1”。当置为“1”时，在该位值错误被校正之前不将这位复位到“0”。
P位是1位优先标记。当置成“1”时，表示相关的包具有比其优先标记置为“0”的它的有效负载更高的优先权。
5位SSSSS段是有效度指示器。如果它的值等于二进制“11110”，则根据DAVIC标准的ATM信元的有效流是在有效负载内。在这种情况没有时隙被使用。第一MPEG传输流包包括53个字节的3个ATM信元和第四ATM信元的27个字节。第2MPEG传输流包包括第四包的26个剩余字节和3个另外的ATM信元。在这种情况CTRL3字节不出现。
如果字符串SSSSS具有另一值，比如“01011”，则在有效负载22和26中出现与上述ATM流不同的信号。可用字符串SSSSS表示哪一种类信号是在该有效负载中，但还可只用字符串表示该有效负载携带与DAVIC ATM流不同的格式。后者开辟了在有效负载中将不同类型数据交错的可能性。在这种情况，这个数据本身必须携带标识信息。
将CTRL2字节保留，它将被规定用于操作管理，和维护信息(DAM)的输送。
CTRL3字节表示在该第2MPEG传输包中新协议数据单元(PDV)的第一字节的位置。每个新PDU以一个新的时隙开始。通过使用这种信息，拆卸器16能够容易地从帧中抽取PDU。
图3表示PDU的第一类是根据IEEE 802.14标准的草案(还未发表)的ATM信元的序列。这个序列不同于ATM信元的标准化DAVIC序列，这里的标识部分是在每个ATM信元之前的一个字节标识符40。该标识符字节40具有按照下表定义的三段：
段 用途 大小
格式ID PDU的种类(置位＝00) 2位
加密键 偶/奇加密键标识符 1位
保留 保留用于格式ID的扩展(置位0) 5位
格式ID 40-1段表示PDU类。这一段出现在所有的PDU’S中。对于ATM PDU这些位置成“00”。加密键标识符位40-2用于表示两套加密键之间的转换，以便增加保密性。包括标识符40的最后5位的部分40-3保留用于引入另外的格式ID’s。
图4表示PDU的第二类是可变长度信元PDU。这类信元具有带有四段的标识符44。这些具有按照下表的含意。
段 用途 大小
格式ID PDU类(置位＝1) 1位
加密键 偶/奇加密键标识符 1位
序列 用于分段存储/重组的序列标识符10＝第一数据段00＝在V2信元内的段01＝最后的数据段11＝VL信元的开始和结尾均在这个段中。 2位
大小 跟随该同一段的时隙数目 4位
格式ID段44-1是表示PDU类的1位，它被置为值“1”。该加密键标识符44-2具有与结合图3讨论的同样的含意。给出序列标识符44-3用于处理比143字节大的可变长度数据单元。如果序列标识符44-3具有二进制值“10”，则现段是自较大VL信元的第一段。如果序列标识符44-3具有二进制值“00”，则现段是在VL信元中的一段，而且跟随有至少一段。如果序列标识符44-2具有二进制值“01”，则现段是VL信元的最后段。如果序列标识符44-3具有二进制值“11”，则现段是VL信元的仅有段。将该序列段用于从一组VL PDU’S中抽出整个VL包。大小标识符44-4由四位组成，表示跟随同一PDU的9个字节时隙的数目。
图5表示PDU的第三类是计划用于传输STM数据。将STM用于支援固定的64kbps位速率连接，常用于电话或ISDN用途。该STM PDU包括一个字节首标46，和8个字节STM信元48。因此，该STM PDU正好填了一个时隙。首标46包括按照下表的三段46-1，46-2和46-3。
段 用途 大小
格式ID PDU类(置位＝01) 2位
加密键 偶/奇加密键标识符 1位
流标识符 STM流标识符。该NT可筛选在这段值上的输入S_PDUs。每个流包含高达8个信元的数据。
具有值“01”的格式ID 46-1表示出现STM PDU。有多种选择来实施顺流中的STM。
传输STM数据的第一种方法是使用具有单个时隙大小的PDUs。此外，首标字节包含信元类别信息，是信元类别标识符和STM流标识符。将分配每64kbps连接的每个时隙的单一字节。预计这些时隙彼此相离125Ts。如果只有一个64kbps连接是有源的，则在大约占1.5％的30Mbps流中每125Ts产生一个额外的7个字节。这个方法支援高达每个顺流载波256个同时有源信元的访问。
根据图5的PDU中所用的传送STM的另一种方法是引用5位的流标识符，用于标识在该STM信元中的数据所指定的实际STM流。由于该流标识符的大小，同时的有源信元的数目是32。该STM信元包括来自一个STM流的8个相继字节。由于自ATM流的8个字节的缓冲，这将导致8×125μs＝1ms的附加延迟。
在根据图6的控制单元18中，将输入连接到帧同步器51的输入，连接到控制字节选择器52和PDU首标选择器56。将帧同步器51的输出连接到帧字节计数器50的一个复位输入。携带帧中现在字节的数目的帧字节计数器50的输出连接到逻辑单元58的输入和控制字节选择器52的输入。
将携带ATM信元的有效度指示SSSSS的控制字节选择器52的第一输出连接到逻辑单元58。将携带复位信号的控制字节选择器52的第2输出连接到PDU字节计数器54。将携带现在PDU中现存字节的数目的PDU字节计数器54的输出连接到逻辑单元58和PDU首标选择器56。将携带现在PDU中字节的数目的PDU首标选择器的第一输出连接到PDU字节计数器54的输入。将携带代表现在PDU种类的信号的PDU首标选择器56的第2输出连接到逻辑单元58。逻辑单元58的输出构成了控制器18的输出。
帧字节计数器50是一个能从0到186进行计数的计数器，它输出在帧中现在字节的数目。帧同步器51确定每个187字节的帧的开始。帧同步器51的每个帧的开始发出复位脉冲发给帧字节计数器50，以便将它复位。这将使帧字节计数器与控制单元18的输入端上的帧同步。
控制字节选择器52用于从输入流中抽出控制字节CTRL0，CTRL1、CTRL2和CTRL3。如果帧字节计数器50具有值“0”或“156”，用控制字节选择器选择在输入端上的字节作为控制字节。如在帧字节计数器的位置0所发现的控制字节中的第一位具有值“1”，则所述控制字节是CTRL0字节。将它的值存储，并将位SSSSS的值传输到逻辑单元58。如果序列SSSSS等于“11110”，该帧包括一个按照DAVIC标准的ATM信元的序列，并且逻辑单元58发给帧拆卸器16(图1)一个命令，以便将所有的有效负载传输到ATM输出。如果该序列与“11110”不同，则该帧包括PDU基本数据。
在帧字节计数器50的位置186上出现的控制字节可以是CTRL2或CTRL3。如果在帧字节计数器50的位置0的同一帧中的控制字节是CTRL0字节。则在位置186的字节是CTRL3字节。否则在位置186的字节是CTRL2字节。
在出现CTRL3字节的情况，则将表示在下一帧(或该帧的部分)中第一新PDU开始的字节数的它的内容存储供以后使用。
将PDU字节计数器54用于计数PDU字节。将定作为递减计数器，从预置值开始，递减到0。如果是在有效负载中的PDU字节则PDU字节计数器54只是递减。在CTRL0，CTRL1，CTRL2或CTRL3字节出现时它不递减。如果帧字节计数器的值与前面CTRL3字节的值一致，所用控制字节选择器将PDU字节计数器复位到“0”。这个复位表示新PDU的开始。如果PDU字节计数器54具有值“0”，PDU首标选择器56从输入信号选择现在字节。PDU首标选择器从该首标中的信息确定PDU的种类和该PDU的长度。
通过PDU首标的头两位“00”值可识别ATM信元PDU。这种ATM PDU的长度是54字节。将信元种类送到逻辑单元58。起动发送输入信号经拆卸器16(图1)到ATM输出。只有当PDU计数器的值已改变并且PDU字节计数器的值不等于0时，逻辑单元58只提供一读命令给拆卸器16。这样做的目的是避免将CTRL字节和PDU首标送到接收机的一个输出端。如果一个CTRL字节在输入端，PDU字节计数器没有推进(advanced)，因此，没有将CTRL字节传到接收机的输出。如果PDU首标出现在输入端，PDU字节计数器具有“0”值，故未将PDU首标传给接收机的输出。在第一PDU字节(#PDU字节)之后的PDU字节的数目是53。将这个数目装到可编程PDU字节计数器54中。每次从输入读出一个数据字节将PDU字节计数器减少，在从输入读出53个字节之后，该PDU字节计数器将具有值“0”。其后PDU首标选择器读出下一个PDU的首标。
通过在PDU首标中第一位的值“1”可识别VL PDU。根据#PDU字节＝8+L*9，从由PDU首标的最后四位所代表的长度指示L，确定第一PDU字节之后的PDU字节的数目(#PDU)，并将PDU的种类输给逻辑单元58。
通过PDU首标的最前两个字节的值“01”可识别STM PDU。这种PDU(包括首标)的长度是9个字节，结果对于#PDU字节是值“8”。将PDU的种类和流标识符送给拆卸器16。将后者用于标识STM流属于现PDU中的字节，将这个信息用于正确地发送STM信号到它的最终目的地。

Claims (9)

1.一种传输系统，包括经传输介质耦合到至少一个接收机的发射机，所述发射机包括帧装配装置，用于装配包括控制部分和有效负载部分的帧，所述接收机包括帧拆卸装置，用于从帧中抽出所述有效负载部分，其特征在于：还将该帧装配装置用于将一些包插入帧中，所述的包具有至少包含该包长度的标识部分；还将该帧装配装置用于将帧中新包的开始位置插入到所述控制部分；将所述帧拆卸装置用于从所述控制部分取得新包的开始位置，还用于从前面包的开始位置和大小来确定后面包的开始位置。
2.根据权利要求1的传输系统，其特征在于，还将所述帧装配装置用于在标识部分引入包种类指示。
3.根据权利要求1或2的传输系统，其特征在于，帧的控制部分包括在下一帧中新包的开始位置。
4.根据权利要求1或2的传输系统，其特征在于，包的长度是大于一个字节的基本数据单元的整数倍。
5.一种用于经传输介质发送信号的发射机，该发射机包括帧装配装置，用于装配包括控制部分和有效负载部分的帧，其特征在于：将该帧装配装置用于将一些包插入帧中，所述包具有至少包含该包长度的标识部分；还将该帧装配装置用于将帧中新包的开始位置插入到所述控制部分。
6.一种用于从传输介质接收数据的接收机，该接收机包括帧拆卸装置，用于从输入信号的帧中抽出有效负载部分，其特征在于：将该帧拆卸装置用于从所述控制部分得到新包的开始位置，并用于从当前包的开始位置和大小确定后面包的开始位置。
7.一种用于经传输介质从发射机向接收机发送数据的方法，该方法包括：装配包括控制部分和有效负载部分的帧；发送这些帧；和从这些帧中抽出该有效负载部分，其特征在于该方法还包括：将一些包插入帧中，这些包具有至少包含该包长度的标识部分；将帧中新包的开始位置插入所述控制部分；从该控制部分取得新包的开始位置；和从当前包的开始位置和大小确定后面包的开始位置。
8.一种用于发送信号的方法，包括装配含有控制部分和有效负载部分的帧，其特征在于该方法还包括：将一些包插入到帧中，这些包具有至少包含该包长度的标识部分，将帧中新包的开始位置插入到所述控制部分。
9.一种用于接收数据的方法，所述的方法包括从输入信号的帧中抽出有效负载部分，其特征在于该方法还包括：从所述控制部分取得新包的开始位置；从当前包的开始位置和大小确定后面包的开始位置。
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