CN1187726A - 通信接入系统和设备 - Google Patents

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Abstract

较高数据率信号如ATM(异步传送模式)固定长度数据包和较低数据率信号如ISDN通过在整个帧结构内的未使用的时隙中容纳ISDN沿同一链路进行发送。这些信元还包含含有模n的递增号的一个字段,而在该链路相反的方向,发送确认这些序列号的接收的帧。如果没有收到下一个期望的号码,则序列在那个号码重新开始发送。

Description

通信接入系统和设备
本发明涉及通信接入系统和设备。
以更高的速率传递数据的系统正在研制,而且提供扩展业务范围的机会,用户可使用在他们家中的终端接入。因此,在现有的终端可根据ISDN技术规范处理除了语音之处的诸如传真传输或计算机通信的业务的同时,更高的数据速率将提供发送电视信号到用户终端以及允许交互式收看的机会。
出现了如何组合诸如ATM(异步传送模式)的较高数据率业务与诸如ISDN业务的现有较低数据率业务的问题。在ATM中,信息包含在称为信元的固定长度的数据包中,信元一般是53字节长,对于数据这是足够长,但是对于延迟敏感器件是足够短(ITU建议I-150)。
在研制用于终端用户的高速数据传送的接入方法中是VDSL(非常高速数字不对称用户线),HDSL(高速数字用户线)和ADSL(不对称数字用户线)。ADSL在ANSI基准T1.413中叙述。
典型地,在一个方向上VDSL以高达25Mb/s的数据率工作,而在另一方向上以3Mb/s的数据率工作。典型地,HDSL在每个方向具有高达2Mb/s的数据率和ADSL在一个方向具有高达6Mb/s的速率而在另一方向具有几个100kb/s的速率。与此相比,基本速率的IBDN一般以144Mb/s的速率生成。
申请人考虑以几种方式组合ATM和ISDN单元。
参见图1,模拟电话占用的带宽以“AT”表示,而ISDN的带宽以“ISDN”指示。申请人考虑以比ISDN高的频率发送VSDL信号,即不是图1中所示的。这样做的问题是与使用离散多音调制(DMT)或无载波幅度和相位(CAP)的VDSL相比,ISDN使用相当低效的上频谱,而且如果VDSL信号在较高频率传送时,对于可由通信链路(特别是铜线线对)传送的最高频率的固有限制要求VSDL可用的带宽必须受到图1所示的带宽的限制,传送VDSL的容量从25减少到可能的12Mb/s。
申请人还考虑了将由数字多路复用设备(通常用于传送一个大信道)产生的一个或多个离散载波专用于传递ISDN,而剩下的载波传递ATM。但是,两个单元分得很开,和可能来自同一信号源如链路4的ISDN及ATM材料的随后的发展将可能变得相对地复杂。
申请人还仔细考虑了以如ATM使用的相同数据包的形式安排ISDN数据,然后以这种方式发送该信息。但是,分组化的潜在因素是高的,这意味着ISDN链路不再符合要求了。
本发明提供在同一链路上传送代表第一业务的较高数据率信号和代表第二业务的较低数据率信号的方法,包括步骤:从通信网络接收分离的信号和在该链路上发送帧内的固定长度数据包的较高数据率信号、容纳在不被该固定长度数据包占用的帧内的时隙中的较低数据率信号。
本发明还提供一个多路复用器,用于在同一链路上传送代表第一业务的较高数据率信号和代表第二业务的较低数据率信号,包括用于从通信网络接收分离的信号的端口,和用于沿该链路发送在帧内的固定长度数据包中的较高数据率信号、包含在不被该固定长度数据包占用的帧的时隙中的较低数据率信号的装置。
本发明还提供网络终端设备,用于沿同一链路从一个多路复用器接收代表第一业务的较高数据率信号和代表第二业务的较低数据率信号,包括从该链路接收帧内的固定长度数据包中的较高数据率信号、包含在不被该固定长度数据包占用的帧内的时隙中的较低数据率信号的装置,和用于提取第一业务及第二业务的装置。
本发明避免了上述缺点。较低数据率信号如ISDN不经受大的延迟,而且能够设计该系统以便在较低数据率信号如ISDN和较高数据率信号如ATM来自同一信源时,它可在稍后移动。
容纳较低数据率信号的时隙可能是包含同步码型的数据包成帧数据包的一部分。
有利地,在该链路上发送的数据包包括一个字段,该字段包含在一个规则的重复序列中随各数据包变化的一个号码,确认该序列中数据包号码的接收。该系统可能是这样的:如果在该链路上没有收到该序列中的下一个数据包时,被发送的序列在下一个数据包重新开始。
包括一个多路复用器和网络终端设备、根据本发明构成的通信接入系统和设备现在通过举例结合附图进行描述,其中:
图1是表示由该链路下行传送的各个信号所占用的频谱区的示意图;
图2表示在正常工作条件下该多路复用器和该网络终端设备的连接;
图3示出由该多路复用器发送给该网络终端设备的一帧;
图4示出由该网络终端设备发送给该多路复用器的一帧;
图5示出以另一个数据率从该多路复用器发送给该网络终端设备的帧;和
图6表示以另一个数据率从该网络终端设备发送给该多路复用器的帧。
参见图2,一个简单的铜线线对1链接在街道的机箱中的多路复用器2与在家中的网络终端设备3。在街道机箱中的多路复用器2又首先利用光纤连接4和其次利用铜线线对5链接到本地交换机或集中器。
光4纤传递ATM(异步传送模式)。典型地,ATM数据以155Mb/s以上进行计时。铜线线对5传送一般是以144Mb/s计时的ISDN。由此得出链路4和5二者可能相当长,例如长达9公里。
在多路复用器2上,输入的ATM数据和ISDN数据一起复用并且以VDSL格式使用DMT沿铜线线对链路1发送到家中。ISDN在下行的成帧字节中的备用比特中(图3)和在上行协议字节中即不在数据信元自身中的备用比特中传送。
在家中的网络终端设备中,有两个输出,即链路6和链路7,链路6传送ATM到该家里并可接到电视机一顶箱(Top box)和可传送电视信道,甚至允许交互式收看,链路7包括4条或更多条铜线,连接到标准ISDN业务诸如传真机、计算机连接,当然也接到电话机。电话机至少可装入与网络终端设备3一样的整个外壳中。因为有四条或更多条线传递ISDN信号,这时为“S”格式,这些线上的信号自然比在该交换机和该多路复用器与网络终端设备3之间通过的“U”信号简单。“S”格式在ITU基准I.430中叙述,而“U”格式在ETSI基准ETS300 012中叙述。
参见图3和4,从多路复用器到家里的下行数据以25.6Mb/s计时,和该数据每125μs成一帧。因此每帧有400字节。这可容纳7个固定长度数据包或信元,剩下8字节用于成帧,它包括同步码型。
每个信元包含一个53字节的ATM(异步传送模式)信元,每信元剩下的3字节用于前向纠错或循环冗余校验。这些信元为在ITU建议I.150中叙述的用户网络接口(UNI)格式。
参见图4,从家里到多路复用器的上行数据具有以3.2Mb/s计时的数据。这也是以125μs成帧,得到每帧50字节。
下行发送的信号在重复码型中有一号码。这个号码被确认。因此,在工作中,多路复用器不断地发送图3中所示的那类型的帧给网络终端设备,和以递增序列模8给予相连信元一个序号。举例来说,假定信元1具有第一序号,信号2具有第二序号,等等。信号7具有第7序号,而下一帧的信号1具有第8序号。下一帧的信元2具有给予第一帧的信元1的序号。
当网络终端设备收到第1帧的信元1时,确认在上行帧的下一个协议字节P1~P7中发送。例如,P3是要发送的下一个协议字节,并且每个协议字节的3比特不考虑用于确认。因此,这3比特将表明所发送的最后成功的信号是信元1。
往返行程约为10μs,因此当这是在多路复用器2收到时,信元2正处于发送过程中,每个信元有约18μs的期间。因此即使出现没有收到信元2,也能在信元2这后发送信号3。信元2的序号由网络终端设备读出,而已收到那个序号的确认在协议字节4的前三个比特中发送。
网络终端设备期望收到的每个信元具有在模8基础上的递增序号。例如,如果由于噪声,在网络终端设备上没有收到信元3,协议字节5将不发送确认,而多路复用器将简单地以信元3再开始序列,即使到这时为止它已经发送了信元4,信元4甚至可能已经有效地收到。
其它值得注意的特性是成帧信元包含模拟电话(POTS—普通老式电话系统)或ISDN信道,和图3的标题[A]中的四个备用比特用于发送ISDN D信道。另一方向中的ISDN流包含在上行帧的协议字节中,如模拟电话。因此ISDN不经受大的延迟。
在下行方向(图3)中,ATM数据在这些信号中传送。在上行方向(图4)中,3个56字节的ATM信元分散在4个上行帧中。在协议字节1中给出有关下一个ATM信元在哪开始的信息。
在某些噪声情况下可能需要对传送完全确认。但是,许多差错可能只是一比特,所以某些纠错可能是有用的。至少2字节的纠错应包括在每个信元中,虽然最好是3字节。
给定铺设电缆的范围,下行数据必须使用用于范围的至少一个信元的发送提前协议和第二信元以允许经过VDSL处理的延迟。对于上行流,还希望一个发送提前协议,但是或许能避免性能上小的损失。(发送提前协议意味着:一定数量的信元如几个信元在确认接收第一信元之前发送。第二信元在n+1信元已发送之后进行确认,等等。该数据需要以从差错中迅速恢复的方式扰码。这可能是标准的1+X43的ATM扰码器。扰码和检错/纠错需要一起进行考虑。
在降级的线路情况下,下行数据率可降回到较低数据率。例如,下行数据率可降到全速率的四分之三,即19.2Mb/s,和可能5信元为一帧或21信元为一个四帧的复帧。如果数据率下降到一半,即12.8Mb/s,和每帧有200字节,则一帧有3信元,在一个2帧的复帧中有7信元或在一个28帧的复帧中有99信元。如果数据率降回到四分之一,相应于每帧100字节,则每帧有1信元,每2帧的复帧有3个信元,每3帧的复帧有5个信元或者每84帧的复帧有141个信元。
作为一个例子,上行帧的协议字节中的比特分配如下:
协议字节 比特      含义
P1 0-3 下行信元确认
4-7 用于指示4个帧,告诉实际ATM数据的开始=0帧1,信元立即随后开始=1帧2,信元从第14数据字节开始=2帧3,信元从第28数据字节开始=3帧4,在帧中无信元开始
P2 0-3 下行信元的确认
4-7 (pots)信道1的LSB
P3 0-3 下行信元的确认
4-7 (pots)信道1的MSB
P4 0-3 下行信元的确认
4-7 (pots)信道2的LSB
P50 0-3 下行信元的确认
4-7 (pots)信道2的MSB
P6 0-3 下行信元的确认
4-7 D信道ISDN
P7 0-3 下行信元的确认
4-7 备用
在图4中,S是成帧比特,包括一个同步码型。
至于上行格式,替代较高数据率6.4Mb/s是可能的。在下行帧中必须有一个以上的协议来控制它。应有100字节可使用,在每帧中3分布的下行数据有7个确认。应当可能压缩POTS,这些确认和一些帧例如为8字节而剩下92字节用于数据。允许信元格式与下行相同和相同检验字段,这正好符合14帧中的23信元。或者在较简单的变换中,符合2帧中的3信元或5帧中的8信元。
下行协议必须处理提前发送的1(或2)信元以保持数据率上升。复杂的选择重试机制将减少差错的影响,但代价是很重的协议,因此,选择一个简单的绕回到故障信元的方法。对于只有一个信元提前窗口,要求小的序号,4个值是绰绰有余的,但是必须规定协议复位为第5值(空值)。
为了取得2信元窗口,选择8值序列。序号值的合适组如下:
序号值 以数据翻译 在确认中翻译
0000 无信元 序列复位
0001 复位 复位请求
0100 具有序列0的信元 最后成功信元是序号0
0101 具有序列1的信元 最后成功信元是序号1
0110 具有序列2的信元 最后成功信元是序号2
0111 具有序列3的信元 最后成功信元是序号3
1100 具有序列4的信元 最后成功信元是序号4
1101 具有序列5的信元 最后成功信元是序号5
1110 具有序列6的信元 最后成功信元是序号6
1111 具有序列7的信元 最后成功信元是序号7
其它(001X) 预留 预留
如果网络终端设备复位,则它发送一个专门的“复位请求”值作为其最后成功的信元。如果多路复用器看到这个值,则它发送“复位”给网络终端设备。当网络终端设备得到这个值时,它响应“序列复位”,此后多路复用器可再发送信号序列号0。如果多路复用器怀疑混乱,它可发送“复位”给网络终端设备本身。这保证在故障之后序列再工作。
上面的讨论涉及从多路复用器给网络终端设备发送信元的协议。从网络终端设备发送信元给多路复用器的协议是相同的。
参见图5和6,示出了基于24.576Mb/s上行和3.072Mb/s下行的一个替代帧。这个替代帧是基于一个标准的通信数据率,因为24.576Mb/s正好是在通信中通常使用的2.048Mb/s的12倍。下行速率降回到18.432Mb/s或12.280Mb/s是可能的和上行速率可增加到6.144Mb/s。
成帧或者可在如图所示的标题中,或者可以是在每个位置以1字节与在每个位置1个电话信道分开。图5表示在第二成帧字段中的电话和ISDN。复帧向前指向下一信元的开始而且是12/18/24Mb/s下行的普通格式。
在24.576Mb/s上,该序列正好是在4帧上27信元(ATM的22.876Mb/s)。在18.432Mb/s上有两个选择:在28帧上141信元(ATM的17.08Mb/s)完全使用或者只是每帧刚好5信元并且每帧浪费2字节。在12.288Mb/s上,该序列完全使用在28帧上的93信元(ATM的11.14Mb/s或做一些部分填充的形式)。
复帧需要指示较低数据率的28个不同值。这在4比特字段中不能做到。有两个替代方案,一个是使用另一个字段的一部分,另一个是只指示每隔一帧的这个信息(14值)和在其它帧中有一个连结的指示符。本建议假定在12/18Mb/s上使用该替代的帧标记。该建议如下:
在24M链路上到信元开始的距离 在18M链路上到信元开始的距离 在12M链路上到信元开始的距离
  0123456789101112131415     0142842未用未用未用未用未用未用未用未用未用未用未用未用     0481216202428323640444852最后+2     0481216202428323640444852(最后+20)模56
对于24Mb/s链路,这将循环:0,1,2,3,0,1,2,3,……
对于18Mb/s链路,这将循环:0,15,1,15,2,15,3,15,4,15,5,15,6,15,7,15,8,15,9,15,10,15,11,15,12,15,13,15,0,……
对于12Mb/s链路,这将循环:0,15,5,15,10,15,1,15,6,15,11,15,2,15,7,15,12,15,3,15,8,15,13,15,4,15,9,15,0,……
有48或96字节使用上行,和对于在该帧上分布的下行数据有7个确认。容纳POTS、这些确认和一些帧例如到8字节中,留下40或88字节用于数据。这些信元应当填充以3.072Mb/s传送(ATM的2.42Mb/s或以6Mb/s)(未示出)5信元的7帧序列的合成有效负荷,它将传送7帧序列中的11信元(ATM的5.56Mb/s)。
在图6中,S表示同步/成帧字节,P1-7指示在下边详细解释的协议字节,以及ATM字节传递ATM信元和校验信息。
同步字节给出该多路复用器可锁存到的码型以便接收该数据。
协议字节表示如下:
协议字节 比特     含义
P1 0-3 下行信元的确认
4-7 =0=1=2=3=4=5=6=8=9=10=11=12=13=14 用于指示7个帧,告诉实际的ATM数据的开始3M的帧1,信元立即接着开始3M的帧2,信元从第16数据字节开始3M的帧3,信元从第32数据字节开始3M的帧4,在帧中无信元开始3M的帧5,信元从第8数据字节开始3M的帧6,信元从第24数据字节开始3M的帧6,帧中无信元开始6M的帧1,信元立即接着开始&566M的帧2,信元从第24数据字节开始6M的帧3,信元从第48数据字节开始6M的帧4,信元从第16数据字节(&72)开始6M的帧5,信元从第40数据字节开始6M的帧6,信元从第8数据字节(&64)开始6M的帧7,信元从第32数据字节开始
P2 0-3 下行信元的确认
4-7 POts信道1的LSB
P3 0-3 下行信元的确认
4-7 POts信道1的MSB
P4 0-3 下行信元的确认
4-7 POST信道2的LSB
P5 0-3 下行信元的确认
4-7 POST信道2的MSB
P6 0-3 下行信元的确认
4-7 如果ISDN需要,D信道的备用
P7 0-3 下行信元的确认
4-7 备用

Claims (17)

1.沿同一链路传送代表第一业务的较高数据率信号和代表第二业务的较低数据率信号的方法,包括从通信网络接收分离的信号和沿该链路发送帧内的固定长度数据包中的较高数据率信号、容纳在不被该固定长度数据包占用的帧的时隙中的较低数据率信号的步骤。
2.根据权利要求1的方法,其中在该链路上发送的数据包包括一个字段,该字段包含在规则重复序列中从数据包到数据包改变的号码,该序列中数据包号码的接收被确认。
3.根据权利要求2的方法,其中该号码在模n序列中递增到n。
4.根据权利要求2或3的方法,其中,如果在该链路上没有收到该序列中的下一个数据包,则序列在下一个数据包上重新开始发送。
5.根据权利要求1~4中的任一个权利要求的方法,其中较高数据率信号是ATM信元。
6.根据权利要求1~5中的任一个权利要求的方法,其中较低数据率信号是ISDN。
7.根据权利要求1~6中的任一个权利要求的方法,其中该数据在该链路上以至少6Mb/s发送。
8.根据权利要求1~7中的任一个权利要求的方法,其中较高数据率信号和较低数据率信号与确认一起以帧形式在该链的相反方向上发送。
9.用于传送代表第一业务的较高数据率信号和代表第二业务的较低数据率信号的多路复用路,包括从一个通信网络接收分离信号的端口,和用于沿该链路发送帧内固定长度数据包中的较高数据率信号、容纳在不被该固定长度数据包占用的帧内的时隙中的较低数据率信号的装置。
10.根据权利要求9的多路复用器,其中该发送装置是这样的,使得在该链路上发送的数据包包括一个字段,该字段包含在规则重复序列中从数据包到数据包改变的号码,该序列中数据包号码的接收被确认。
11.根据权利要求10的多路复用器,其中该号码在模n序列中递增到n。
12.根据权利要求10或11的多路复用器,其中该较高数据率信号是ATM信号。
13.根据权利要求9~12中的任一个权利要求的多路复用器,其中该较低数据率信号是ISDN。
14.用于在同一链路上从多路复用器接收代表第一业务的较高数据率信号和代表第二业务的较低数据率信号的网络终端设备,包括用于从该链路接收帧内固定长度数据包中的较高数据率信号、包含在不被该固定长度数据包占用的帧内的时隙中的较低数据率信号的装置,和提取第一业务及第二业务的装置。
15.根据权利要求14的网络终端设备,响应数据包的接收,该数据包包括包含在规则重复序列中从数据包到数据包改变的一个号码的一个字段,安排该网络终端设备确认该序列中数据包号码的接收。
16.根据权利要求15的网络终端设备,其中该较高数据率信号是ATM信元。
17.根据权利要求15或16的网络终端设备,其中该较低数据率信号是ISDN。
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