CN1257368A - 通信系统中的扩展接口单元 - Google Patents
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Abstract
一种扩展接口的位置和扩展接入通信系统的接口模块(3210)数目的扩展系统(3200),及其方法。该系统包括包含第一多传送模式总线(3302)的通信终端(3202),第一多传送模式总线(3302)运送包含大量传送模式信号(2800,2900)的信号、连到第一多传送模式总线的大量接口端、和连到其中一个接口端上的第一扩展接口模块(3300),其中第一扩展接口模块将信号的传输形式转换为扩展通信链路(3206)的传输模式。该系统还包括连到第一扩展接口模块的扩展通信链路(3206),其中扩展通信链路充当第一多传送模式总线的扩展、连到扩展通信链路的第二扩展接口模块(3300)、连到第二扩展接口模块的扩展单元(3208)包含第二多传送模式总线(3302),其中第二多传送模式总线运送信号(2800,2900)、和大量连到扩展单元的第二多传送模式总线的扩展接口端。
Description
本发明涉及通信网，并且尤其涉及数字通信网。更尤其是，本发明涉及包括一点到多点的无线通信站的固定无线网的扩展接口单元。
本领域熟知一点到多点的无线通信网。竞争的本地交换通信公司用一点到多点的系统在远程地区的范围内从回程设备为用户提供业务。通常，一点到多点的系统包括；包含若干集线器终端、大量远程终端、和中心局的集线器站。中心局管理该系统并通过回程基础设施，例如整个城市所建的光纤网，连到集线器站的每个集线器终端。中心局连到一些其它的网络；例如，公众电话交换网(PSIN)、局间交换通信公司(IXC)、互联网业务提供商(ISP)、和其它的数据传送系统。每个集线器终端包含与在集线器终端周围地区内的远程用户的远程终端通信的无线系统。远程终端为远程用户提供上网的接口。因此一点到多点的无线系统为它的用户提供与通过回程设备得到的其它网络的话音、视频、和数据连接。
典型的，一点到多点的通信系统的远程终端具有有限数目的用户可以接入的接口端。用户用用户接口电路板或接口模块接入。用户接口电路板用在远程终端和用户接口电路板之间运送信息量的总线系统接入。通常，可能有多于接口端的用户想接入通信系统。现有技术的解决方案是提供一种放入远程通信终端接口端的扩展接口单元，例如总线中继器。
现有技术的扩展接口单元连到扩展到具有更多接口端的扩展接口单元的扩展通信链路，例如带状电缆。因此，提供更多的接口端以便更多的用户可以接入到远程终端。但不利的是，总线中继器和带状电缆只能将总线系统扩展几英尺。因此，位于用户房屋不同位置的用户必须提供与扩展接口单元附加的有线连接，因为它典型地位于用户房屋的一个位置。
另外，在典型现有技术的一点到多点系统中，目前大部分的回程基础设施支持时分复用(TDM)或传送的“同步”模式。大多数话音通信使用TDM。相对较新的技术，异步传输模式(ATM)，以高速，集成话音、数据、视频的分组交换系统，和多媒体正获得青睐。ATM作为一种高速数据载体性能优于TDM，但是话音业务的质量不如TDM有名。ATM适合具有大量通信需求的大公司、大学、或金融机构。
现有技术的一点到多点的系统只支持TDM(同步)或只支持ATM(异步)传送模式。由于基础设施昂贵并且没有完全推广，ATM网络不如TDM网络普及；因此，在大部分用户得到TDM业务时，数目逐渐增多的用户通过单独的网络得到ATM业务。并且因此，根据如何构造通信系统，总线系统、总线中继器、带状电缆、和扩展接口单元或者运送TDM信息量或者运送ATM信息量。因此，不利的是，如果用户想同时得到TDM和ATM业务，用户就必须预定不同的通信网(TDM和ATM)，每个具有不同的用户接口电路板、不同的总线中继器、不同的带状电缆和不同的扩展接口单元。
本发明通过提供一种扩展模块和扩展接口单元来有效满足上面的要求还有其它的要求，该扩展模块和扩展接口单元将总线扩展为比几个英尺更长并增加通信系统的接口数目。有利的是，扩展系统既支持TDM信息量又支持ATM信息量。
在一个实施例中，本发明的特征在于扩展一些可以接入通信系统的接口模块的扩展器接口模块，包括连到多传送总线的多传送模式总线接口，并且多传送模式总线接口运送信号到通信终端和运送来自通信终端的信号。信号包括大量的传送模式信号。还包括连到多传送模式总线接口的信号格式化器，连到信号格式化器的转换器，转换器将信号从多传送模式总线格式转换为适合通过扩展通信链路传输的格式，连到转换器以便通过扩展通信链路发射信号的收发信机，和连到收发信机的扩展通信链路。
在另一个实施例中，本发明的特征在于扩展接入通信系统的接口模块数目的扩展系统。该系统包括含有第一多传送模式总线的通信终端，第一多传送模式总线运送包含大量传送模式信号的信号，连到第一多传送模式总线的大量接口端，和连到其中一个接口端上的第一扩展接口模块，其中第一扩展接口模块将信号的传输格式转换为扩展通信链路的传输模式。该系统还包括连到第一扩展接口模块的扩展通信链路，其中扩展通信链路充当第一多传送模式总线的扩展，连到扩展通信链路的第二扩展接口模决，连到第二扩展接口模块的扩展单元包含第二多传送模式总线，其中第二多传送模式总线运送信号，和大量连到扩展单元的第二多传送模式总线的扩展接口端。
在另一个实施例中，本发明的特征在于通过扩展链路扩展通信系统总线的方法，包括的步骤有：接收来自总线的信号，其中信号包括大量传送模式信号；缓存该信号；将信号从总线传输格式转换为扩展链路的扩展链路传输格式；和通过扩展链路发射已经转换的信号，其中扩展链路充当总线的扩展。
在另一个实施例中，本发明的特征在于扩展接口数目并提供通信终端的扩展接口单元的方法，包括的步骤有：将第一接口模块连到通信终端的第一总线，其中第一总线运送包括大量传送模式信号的信号，其中第一总线将信号从通信终端运送到第一接口模块；提供扩展通信链路；将扩展通信链路的第一端连到第一接口，其中扩展通信链路运送信号；将第二接口模块连到扩展通信链路的第二端；将扩展单元的第二总线连到第二接口模块，其中第二总线运送信号，和将大量扩展接口端连到扩展单元的第二总线。
从下面结合下列附图给出的本发明更具体的描述将使本发明上面和其它方面、特性和优点更加显而易见，其中：
图1是根据本发明一个实施例的一点对多点微波无线系统结构体系的示意图；
图2是图1所示的点对多点微波无线系统实施例的网络单元的方框图；
图3A和3B是图2所示点对多点系统一个实施例中使用的信道化的示意图，通过支持多调制模式的多信道说明频率重用；
图4是图2的点对多点系统使用的TDMA超帧空中接口格式的示意图；
图5是图4的超帧格式的单个帧的空中接口帧格式的示意图；
图6是为了在图5的空中接口帧格式中使用而格式化的业务脉冲串的示意图，说明了根据本发明一个实施例的分离前置码；
图7A和7B分别是四脉冲串和单脉冲串的示意图，它们是图6中所示业务脉冲串的数据部分的一部分；
图8是图5的空中接口帧格式的额外开销部分的示意图；
图9是如图2描述的具有连接的服务专用接口模块的多模式远程终端的功能方框图；
图10是图9的多模式远程终端中使用的定时恢复系统的功能方框图，以恢复从图2的多模式集线器终端发送的定时；
图11A和11B是图9的多模式远程终端或图14的多模式集线器终端中使用的多调制调制解调器ASIC的功能方框图；
图12是图11的多调制调制解调器中进行的并使用图6所示的分离前置码特性的参数估算的功能方框图；
图13是图2中描述实施例的集线器场地的方框图，包含多模式集线器终端和发射设备；
图14是如图2和13描述的具有连接的服务专用接口模块的多模式集线器终端的功能方框图；
图15是多传输模式信元总线的一个实施例使用的多传输模式信元总线帧格式的示意图和其如何与图5的空中接口帧格式相关；
图16是图15的多传输模式信元总线上发射的模块间通信信元格式的示意图；
图17是图15的多传输模式信元总线上发射的信元总线数据信元格式的方框图；
图18A和18B是图15的多传输模式信元总线的定时图；
图19是为在多模式集线器终端的室内单元与多模式远程终端的室内单元之间经图2所示的实施例通信的传输数据执行的步骤的流程图；
图20是图2的点对多点系统的实施例中使用的四DS1/AAL1服务专用接口模块的方框图；
图21A和21B是图2的点对多点系统的实施例中使用的TDM DS3服务专用接口模块的方框图；
图22是图2的点对多点系统的实施例中使用的ATM OC3c服务专用接口模块的方框图；
图23是图2的点对多点系统的实施例中使用的DS3透明服务专用接口模块的方框图；
图24是由图23的实施例中的DS3透明SSI模块格式化的数据信元的示意图；
图25A和25B是图2的点对多点系统中使用的分别具有8个T1端口的多传输模式服务专用接口模块和具有4个T1端口和4个LAN端口的多传输模式服务专用接口模块的功能方框图；
图26是图17的为图2的点对多点系统的多调制环境配置的ATM OC3c SSI模块中使用的ATM交换机的示意图，说明按需分配多址联接(DAMA)技术以及ATM地址过滤技术；
图27是说明图26中描述的按需分配多址联接技术以及ATM地址过滤技术的流程图；
图28是标准ATM信元结构的示意图；
图29是格式化的TDM信元结构的示意图，包括：包含一个ATM专用标题和信令数据的标题部分；和包含根据点对多点系统的一个实施例使用的脉码调制数据的数据部分；
图30是由服务专用接口模块进行的ATM地址过滤技术，以便对从混合传输模式信号源接收的图28的ATM信元和图29的TDM信元过滤的示意图；
图31A和31B是说明在图30中描述的ATM地址过滤技术的两个变量中执行的步骤的流程图；
图32是耦合到图9的多模式远程终端室内单元的扩展室内单元的方框图；
图33是用于经扩展光纤链路把图9的多模式远程终端的室内单元与图32的扩展室内单元连接在一起的光纤扩展器模块的功能方框图；
图34是说明有关从图9的多模式远程终端的室内单元到图32的扩展室内单元的数据传输中延迟的定时图；
图35是说明在图2的点对多点系统的一个实施例中使用的按需分配多址联接(DAMA)技术以便根据信道状况动态改变带宽的示意图；
图36是在图25所示的按需分配多址联接技术中执行的步骤的流程图；
图37是图2所示的点对多点系统的一个实施例中在集线器场地使用的1∶N冗余系统的方框图；
图38是为37所示的备用集线器终端检测图2的点对多点系统的1∶N冗余实施例中在线集线器终端失败中采取步骤的流程图；
图39A和39B是在本发明的一个实施例中在图20、21、25A和25B中描述的在基于TDM的服务专用接口模块中使用的缓冲脉码调制(PCM)数据和信令的存储器结构；
图40是与图39的存储器结构一起使用的脉码调制映射控制结构存储器，用于缓冲在本发明的一个实施例中使用的基于TDM的服务专用接口模块TDM；
图41是在基于TDM的服务专用接口模块中的TDM缓冲中使用的TDM信元的信元格式，以便根据图39和40所示的实施例从单个DS0向TDM信元封装脉码调制(PCM)数据和信令；
图42是在基于TDM的服务专用接口模块中的TDM缓冲中使用的TDM信元的信元格式，以便根据图39和40所示的实施例从多个DS0向单个TDM信元封装脉码调制(PCM)数据和信令；
图43是在基于TDM的服务专用接口模块中的TDM缓冲中使用的TDM信元的信元格式，以便根据图39和40所示的实施例通过嵌入成帧封装多个DS0；
图44A和44B是说明如图39至43描述的TDM缓冲的流程图，该过程针对基于TDM的服务专用接口模块的业务流进和流出在点对多点系统的基于TDM的SSI模块中进行；
在整个附图中对应的参考符号表示对应的部件。
下面的描述是目前认为实施本发明的最好模式，这些说明仅为描述本发明的一般性原理，而不应认为是对其的限定。本发明的范围应参考权利要求确定。
参见图1，示出根据本发明一个实施例的多传输模式、多调制点到多点微波无线系统(下文称之为点对多点系统)结构体系的示意图。点对多点系统100包括一个中心局102，一个公共交换电话网(PSTN)104，因特网服务提供商106，和其它网络108。点对多点系统100还包括集线器场地110，每个集线器场地具有多模式集线器终端112(下文称之为集线器终端)和与此有关的多个多模式远程终端114(下文称之为远程终端)。多个远程终端114位于多个扇区(″饼片″)内。集线器终端112经多条通信链路118耦合到多个远程终端114。点对多点系统100还包括传输网120，和单元管理系统(EMS)122。
公共交换电话网104，因特网服务提供商106，传输网络120(也称为回程)，和其它网络108耦合到中心局102。传输网络120将中心局102耦合到集线器场地110和单元管理系统122。位于集线器场地110的每个集线器终端通过通信链路118与扇区中的相应远程终端114通信。
在整个说明书中，采用术语描述点对多点通信系统的特定装置或状况。当使用短语″多调制(装置)″时，是指该装置采用多种调制方式的能力。当使用短语″多传输模式(装置)″时，是指该装置支持如同步信号(例如TDM信号)和异步信号(例如ATM信号)之类的多传输模式信号的能力。当使用短语″多模式(装置)″时，是指多调制和多传输模式二种特性。此外，信号的术语是用来一般性地描述通过点对多点系统传输的不同业务类型。
根据本发明的该实施例，竞争的市话交换载波(CLEC)使用点对多点系统100，以便向在远程终端114与点对多点系统接通的用户提供各种服务。中心局102为到和来自点对多点系统100的服务提供话音和数据交换机，以及复用设备，同时单元管理系统122(下文称为EMS)管理点对多点系统，控制中心局102中的交换机和集线器场地110的各种单元以及远程终端114。因此，中心局102耦合到为用户提供的服务，包括公用交换电话服务104、因特网、和诸如其它交换载波或数据传输系统之类的其它网络108。因此，点对多点系统100向远程终端114的用户提供包括数据、话音、和视频的多媒体服务。传输网络120在中心局102和集线器场地110的每个集线器终端112之间分配信息。
对于每个扇区116，点对多点集线器场地110依据多个信道和包含远程终端114的用户房屋的位置(图2中进一步描述)包括一个或多个集线器终端112。每个集线器终端支持该信道的一个子信道。每个子信道是整个频宽或信道带宽的子集。为简化说明，在图1中，每个扇区仅示出一个集线器终端112(也称为扇区无线设备)。每个集线器终端112是用于与其特定扇区116内的远程终端114通信的扇区无线设备。每个集线器终端112(扇区无线设备)经通信链路118与远程终端114，也是扇区无线通信。用户能通过用户接口或服务专用接口模块(下文称之为SSI模块)连接到远程终端114。下面进一步描述从SSI模块向用户设备扩展的T1或E1线，以及其它通信线路。T1和E1线路是电信领域中熟知的，在此不进一步说明。
该实施例的点对多点系统100有利于在时分多址/时分多址方式(TDMA/TDMA)中经通信链路118发射。这表明在下行链路方向(从集线器终端112到远程终端114)，无线接口是时分多址链路，在上行链路方向(从远程终端114到集线器终端112)，无线接口是时分多址链路。与现有技术点对多点系统的区别在于以时分复用(TDM)方式发射或在下行链路方向连续发射。在下行链路中使用TDMA(也称为不连续发射)便于在集线器终端部署波束转换天线(也可以是分扇区的天线)。如参考图3A、3B和14更详细描述的，波束转换天线减少干扰并提高发射范围。作为替换，点对多点系统100可在下行链路中使用连续发射，然而，遗憾的是，波束转换天线不能象在优选实施中理想使用的那样使用。
除在下行链路中以TDMA方式工作外，构成本实施例的点对多点系统以采用多传输模式传送信号。具体地说，该实施例的点对多点系统能与异步信号，即如异步传输模式(ATM)之类异步发射的信号以及同步信号，即诸如时分复用(TDM)之类的同步发射的信号接通。发送异步信号而与特定时间无关，并根据标题信息路由选择异步信号，而同步信号是根据特定时间发送的，并根据接收的时间路由选择。现有技术的点对多点系统可以全部为同步(例如TDM)或全部为异步(例如ATM)，因此，当TDM和ATM二者都采用时，根据现有技术需要两组冗余下属结构。由于用户现在不仅能利用很好建立的基于TDM的话音服务的优点，而且还可使用高速数据和多媒体ATM服务，使系统以两种传输模式服务特别有利。有利的是，使用构成点对多点系统100的单个下属结构都可采用这两种传输模式。下面进一步讨论点对多点系统如何能够执行基于ATM和基于TDM通信的细节。
本实施例点对多点系统的集线器终端112(是扇区无线设备)和远程终端114(也是扇区无线设备)也有助于包含在脉冲串接脉冲串的基础上生成能够使用多调制模式发射的空中帧格式的多调制调制解调器。因此，单个集线器终端112可采用一种调制模式发射一个脉冲串并采用另一种调制模式发射下一个脉冲串。这样能使集线器终端112向其特定扇区116中的所有远程终端114发射，而与每个远程终端114采用何种调制模式或其位于哪个区域无关。
在现有技术的点对多点系统中，一个区域116中的n种调制模式需要n个无线(集线器终端112)，从而使n个无线中的每一个采用不同调制模式发射。并且，在给定扇区内采用多调制模式是一般应用的一种例外情况。相反，仅当信道状况为高质量时可采用更高级的调制模式。因此，这些更高级的调制模式通常用于实现与相对靠近集线器终端112的远程终端114的通信。另一方面，当远程终端114在更远的区域中时，需要采用更健全的调制模式以减少比特误码率。并且在每个扇区116内可定义两个或多个区域，远程终端114在每个区域中采用最高级的调制模式(最大比特/秒/Hz)，以便足以得到低比特误码率。结果是，现有技术的点对多点系统对于多传输模式不仅对每个扇区116要求多个集线器终端112，而且还要求每个扇区116有多集线器终端112以支持多调制模式。因此，例如，每个扇区116可能需要六个集线器终端112以支持每个扇区的两种传输模式和三种调制模式(例如，如果采用1∶1冗余系统，不必考虑将使集线器终端数量加倍的冗余)。构成本实施例的点对多点系统的各种部件以处理多传输模式和多调制模式能力并在整个说明书中描述。
因此，集线器终端112和远程终端114能够采用异步(ATM)和同步(TDM)两种传输模式发射和接收。此外，集线器终端112和远程终端114可在TDMA/TDMA空中接口帧格式内在脉冲串接脉冲串基础上使用诸如四相移键控(QPSK)、16正交幅度调制(16-QAM)、和64正交幅度调制(64-QAM)之类的多调制模式调制和解调这些信号。该系统不限于这些调制，并可针对例如BPSK、32-QAM、128-QAM、和256-QAM构成。
通常，该点对多点系统在城市或都市的商业区或其它指定区中工作。在该区域中，潜在用户集中。在整个指定区域扩展诸如高速同步光网络(SONET)环路之类的传输网络120。SONET环路在本领域中是熟知的。还在整个指定区中扩展集线器场地110并连接到传输网络120。中心局102经SONET环路切换向在集线器场地110的集线器终端112提供的服务。每个集线器终端112具有一个位于放置集线器场地110的集线器场地建筑内的室内单元(也称为信道处理单元)，该室内单元耦合到传输网络120。每个集线器终端112还具有一个通常位于集线器场地建筑房顶的室外单元(也称为收发信机单元)，集线器终端112的室外单元与通常位于用户房屋屋顶的远程终端114的对应室外单元通信。远程终端112的室外单元与用户房屋内远程终端114的室内单元通信。用户通过安装在远程终端114的室内单元内的多个服务专用接口模块(SSI模块)中的一个与点对多点系统对接。
每个集线器终端112和其相应远程终端114之间的通信链路是视线微波无线通信链路的线路，从而依据集线器终端112选择的调制模式按距离限定通信链路118。例如，以QPSK调制的信号以可接受的比特误码率(BER)，即约10-12或更低通常仅传输约3km。以64-QAM调制的信号以可接受的比特误码率传输更短的距离。此外，由室外单元或收发信机单元的发射功率输出限定微波无线信号。虽然本实施例中的通信链路118是微波无线信号，应该理解，本发明不限于微波信号而可有其它变化，而很可能包括其它媒体(或这些媒体的组合)，例如本领域中已知的那些媒体，如有线、电缆、和电力线通信链路。此外，点对多点系统100不限于地面应用。该点对多点系统可包括集线器场地和在它们之间具有卫星链路的地球站的远程终端。因此，多传输模式、多调制通信的概念扩展到所有点对多点通信的形式。
参见图2，示出根据图1实施例的点对多点微波无线系统200的方框图。点对多点系统200中的每个远程终端114(多模式远程终端)包括：一个室内单元202，服务专用接口模块(下文称之为SSI模块)204，室外单元206，内部设备链路208，和通信链路210。集线器场地110的集线器终端112(多模式集线器终端)包括：室外单元212，集线器室内单元214，内部设备链路216，数字信号3TDM SSI模块218(下文称之为TDM-DS3 SSI模块)，ATM光载波电平3c SSI模块(下文称之为ATM-OC3c SSI模块)，DS3线222，OC3c线224，DS3透明SSI模块(未示出并且也包括在集线器场地110中)，和包括TDM复用器(TDM MUX)226和任选ATM复用器(ATM MUX)228的任选发射设备252。发射设备252通过传输网络246(也称为回程)耦合到中心局102。中心局102包括：任选TDM复用器230，任选ATM复用器232，数据交换机234，话音交换机236，DS1/DS3线238，OC3c/Oc12c线240，专用线250，和EMS122内的单元管理器244。公用设备248包括剩余的集线器终端112。
用户通过位于用户房屋的远程终端114与点对多点系统200接通。SSI模块204插入到设置在远程终端114的室内单元202(或信道处理单元)底盘的服务专用接口端口或缝隙(下文称之为SSI端口)中。
远程终端的室内单元202(信道处理单元)位于用户房屋内。远程终端114的室内单元202通过SSI模块204复用到和来自用户和点对多点系统的业务。室内单元202耦合到内部设备208，并在一个单元中包括多调制调制解调器、空中帧格式化逻辑电路(在图9的多调制调制解调器和总线控制器内)和用户接口复用器功能。如参考图20-25B讨论的，远程终端114的每个室内单元202(信道处理单元)有四个SSI端口，以使几个不同的用户接口或服务专用接口模块204到T1或E1线。与室内单元202的处理器连接的SSI模块204将同步信号(例如TDM)与异步信号(例如ATM)复用到室内单元202中。SSI模块204将TDM和ATM业务复用到多传输模式信元总线上(见图15-18)。另外，SSI模块进行特有的TDM缓冲技术(见图39-44B)和ATM地址过滤技术(见图30-31B)，以使SSI模块为多传输模式信元总线格式化ATM和TDM业务。多传输模式信元总线具有总线帧格式(见图15)，以使TDM信元和ATM信元二者可互换地放置在其上。
因此，不需要改变点对多点系统的其余部分来采用TDM和ATM传输模式传输信号。SSI模块(在远程终端114和集线器终端112)的信元格式化器(也称为信号格式化器)将TDM业务或信号格式化成与标准ATM信元(即53字节)相同大小的TDM信元。因此，SSI模块204的信元格式化器以这样一种方式格式化TDM信元和ATM信元，使它们对点对多点系统的其余部分呈现相同的信元类型；然而，SSI模块已格式化TDM信元和ATM信元，以便在接收通信终端的SSI模块区分它们。因此，多传输模式信元总线传送信元，以使其不区分这些信元是TDM信元还是ATM信元。多传输模式信元总线上的混合业务(TDM和ATM信元)直接映射到对应的空中接口帧格式(见图5和15)，以便在通信链路210上发射。在通信链路210上接收混合业务并从空中接口帧格式映射回多传输模式信元总线帧格式(见图15)。多传输模式信元总线将混合业务传送到SSI模块204，其中SSI模块204的信元格式化器(即信号格式化器)从ATM信元分类和分离TDM信元。如TDM系统中通常进行的，根据带有时间规划的时隙对TDM信元分类，同时根据标题信息对ATM信元分类。因此，点对多点系统200通过以特有的帧结构格式化TDM数据和ATM信元并在SSI模块204(有关SSI模块更多的细节见图20-25B)将它们复用到点对多点系统200内和外能够传送ATM和TDM。在整个说明书中讨论该操作的细节。
远程终端114的室内单元202进一步支持插入到SSI端口之一以允许连接到扩展室内单元的光纤扩展器模块。这样允许可被远程终端114的室内单元202支持的用户接口(即SSI模块)的数量线性增长。参见图32-34讨论光纤扩展器模块和扩展室内单元。
远程终端114的室外单元206(ODU)(或收发信机单元)通常安装在用户房屋的屋顶上。远程终端114的室外单元206经内部设备链路208与远程终端114的室内单元202通信，和通过作为微波无线通信链路210的通信链路与集线器终端112通信。远程终端114的室外单元206包括天线，功率放大器，低噪声接收机，转换器，内部设备链路接可口，和校正特征，并在图9中进一步描述。
内部设备链路208(IFL)包括将远程终端114的室内单元202(也称为信道处理单元)连接到远程终端的室外单元206(也称为收发信机单元)的单根同轴电缆，并参见图7进一步描述。内部设备链路208传送操作远程终端114的室外单元206的DC功率、控制信号、和参考频率。内部设备链路208从远程终端114的室外单元206到远程终端114的室单元202使用70MHz的频率，从远程终端114的室内单元202到远程终端114的室外单元206使用160MHz的频率。
通信链路210或空中接口210是38GHz的微波无线信道。虽然可采用宽范围的频率，本发明的点对多点系统200支持下列频率：5.2GHz、24GHz、28GHz、和38GHz。本实施例的信道化将50MHz的信道分成4个子信道，每个子信道为12.5MHz，并且每个子信道以10Msp的码元速率操作。另外，点对多点系统可使用多个50MHz的信道，以使每个扇区内有多于一个集线器终端112并使用相同的10Msp码元速率。信道化不限于被分成采用专用码元速率的4个子信道的50MHz信道。可选择多种信道带宽并分成采用各种码元速率的多种子信道。另外，如图3A和3B所描述的，频率再用能力可用于多个频率信道。
如上所述，点对多点系统200在上行链路和下行链路两个方向以TDMA/TDMA格式通过通信链路210操作。所发射的信号包括在相同空中接口帧格式内混合的TDM和ATM两种业务。在脉冲串接脉冲串的基础上采用多调制模式调制信号。本实施例采用四相移键控(QPSK)、16正交幅度调制(16-QAM)、和64正交幅度调制发射。点对多点系统支持相同TDMA帧中的所有三种脉冲串类型。实际上，QPSK以更慢的比特率工作并用来增加该系统的范围；更靠近远程终端则采用64-QAM以获得更好的频谱效率；16-QAM用于中距离远程终端114较理想。(然而，应指出，由于在该范围中的信道在下雨衰减期间趋于迅速降低并需要视线功能，本实施例的特性，例如多调制模式的可用性在微波范围内特别有利)。此外，空中接口帧格式上的脉冲串大小不同，以便在空中接口帧格式内混合和匹配(见图5)。
点对多点系统200的集线器场地110通过由至少一个采用子信道的集线器终端112(扇区无线设备)服务的每个扇区支持多扇区、多频率信元。它包括两个主要部件：集线器终端112(也称为多模式集线器终端)和发射设备252。参考图9和10进一步讨论集线器终端112。图2示出一个集线器终端112，而其余的集线器终端表示为公用设备248。每个集线器终端112采用多调制模式(QPSK、16-QAM、和64-QAM)发射和接收多传输模式信号(例如ATM和TDM)，正如远程终端114采用多传输模式和采用多调制模式发射和接收信号。每个集线器终端112(扇区无线设备)具有一个信道处理单元214(室内单元214)和一个收发单元212(室外单元212)。具有一个室外单元212的集线器终端112可与特定扇区内的远程终端114通信，而与从集线器终端112定位远程终端114的区域(即辐射距离)无关。这是对每个扇区的每个区域需要一个无线的常规点对多点系统的改进。因此，现有技术的点对多点系统需要n个无线，其中n等于扇区数量乘以该扇区中区域的数量。本实施例的每个扇区仅需要1个无线，而与区域数量无关。
一个扇区(″饼片″)中的区域一般被认为是距集线器终端的两个距离之间的面积。然而，由在远程终端的接收机和集线器终端的接收机可达到的信道质量更精确地定义区域。因而可根据信道质量将远程终端″分组″，远程终端接收信道质量越高被认为是在越″近″的区域，远程终端接收信道质量越低被认为是越″远″的区域中。由于信道质量一般对应于辐射距离，这些术语可与参考术语″区域″互换使用。例如，非常接近(例如达1000m)集线器终端的远程终端可以在一个区域中，而远离的远程终端(例如3km)在另一个区域中。两个远程终端在同一个扇区中，但距集线器终端的″距离″不同。因此，在靠近的远程终端114和集线器终端112之间可能是更高级的调制(需要更多比特/秒/Hz)，同时需要使用更低级调制(需要更少比特/秒/Hz)的集线器终端112与较远的远程终端通信。
本实施例对现有技术系统的改进在于：本实施例不是每个扇区中的每个区域都需要一个集线器终端112。取而代之的是每个集线器终端112可采用多调制模式发射；因而可与其扇区内的所有远程终端114通信，而与该远程终端所在的区域无关。
集线器场地110还可包括带有TDM复用器226和ATM复用器228的发射设备252到传输网络246。在本实施例中发射设备252是任选的，如果发射设备不在集线器场地，在中心局102设置类似的设备。
另外，在所给出的集线器终端的设计中不需要集中器。在现有技术的系统中，集中器把集中的业务分解到分离的业务流中，每个业务流到不同方式调制的集线器终端112。由于本实施例中的单个集线器终端在脉冲串接脉冲串的基础上采用多种调制发射，因而不需要集中器。″集中的″业务简单地直接发送到经空中发射复用业务的集线器终端112。
集线器终端112的室外单元212与远程终端114的室外单元206相同。集线器终端的室外单元212包括一个集成的38GHz收发信机和天线。发射和接收频带相对于远程终端114的室外单元206的发射和接收频带交换发射和接收频带。集线器终端112的室外单元212通常位于包含该集线器场地110的建筑物顶部。
与远程终端114的室内单元202类似，集线器终端112的室内单元214(信道处理单元)通过内部设备链路216连接到集线器终端112的室外单元212(收发信机单元)。内部设备链路216是为室外单元212传送功率、参考频率、上行链路和下行链路中频信号、和遥测链路的单根同轴电缆。
在集线器终端112的室内单元214与远程终端114的室内单元202类似。室内单元214也采用多种调制模式支持多种传输模式信号。室内单元214包括中频收发信机部分，信道和控制处理器，和三种到发射设备252的接口。第一种接口是图21中描述的TDM-DS3 SI模块218，以支持DS3连接到TDM复用器来传送TDM业务。第二种是DS3透明SSI模块(未示出)。图23中描述的DS3透明SSI模块成为集线器终端112和远程终端114之间的点对点链路。这种点对点链路使用无线的整个带宽(例如12.5MHz)，并且在一点对多点系统内可生成点对点链路的情况下是唯一的(见图23)。第三种是图22描述的ATM-OC3c SSI模块220，用于向ATM复用器228传送带有ATM信元的业务。参考图13和14更详细地描述集线器场地110和集线器终端112。应指出，DS3是数字信号电平3，OC3c是连在一起的光载波电平3，二者在电信领域中是已知的。
用1∶1冗余交换支持集线器终端112。对于每个集线器终端112，存在着一对一的冗余单元(206，212)和室内单元(202，214)。例如，如果集线器终端112的室内单元214或集线器终端112的室外单元212失败，自动切换包括一个室外单元(未示出)和室内单元(未示出)的备用集线器终端(未示出)，以代替失败的集线器终端112。因此，每个集线器终端112需要一个备用集线器终端。图13中示出1∶1冗余系统。
作为替换，可将一个新的1∶N冗余系统用于相同扇区内的集线器终端112并具有与参考图37描述的相同天线轮廓。
发射设备复用来自集线器终端112的所有室内单元214和来自传输网络246的业务。利用TDM复用器226和ATM复用器228实现基于TDM和基于ATM二者的复用。如上所述，传输网络246可以是同步光网络(SONET)环路。SONET环路是在整个定义的区域下运行的光缆环路。它是一种传输同步(TDM)或异步(ATM)业务的高速载波。
在另一个实施例中，可以用从发射设备252到传输网络246(或回程下属机构)的无线通信链路(未示出)代替回程有线线路。无线通信链路可以是与集线器终端112和相应的远程终端114之间的通信链路210非常相似的微波无线通信链路。天线，例如第一个12″天线耦合到发射设备252，对应的天线，例如第二个12″天线耦合到传输网络246。该天线将具有非常窄的射束宽度(例如2-3度)以允许比更宽的角度天线更大的范围。该实施例允许集线器场地110和传输网络246之间约5至10英里的距离。
中心局102为点对多点系统200提供交换并包含单元管理系统122(EMS)。发射设备交替地位于中心局并根据其实施。作为替换，EMSS122不包含在中心局102中。在中心局102的发射设备是用于TDM业务的TDM复用器230，用于ATM业务的ATM复用器232，数据交换机234，话音交换机236，DS1或DS3线238，OC3c/OC12c线240，和STM-1线(未示出)。其它专用线250耦合到诸如PSTN、因特网服务提供商和局间载波之类的其它数据传送系统。数据交换机234和活音交换机236控制哪些数据和话音信号进入TDM复用器230和ATM交换机232。DS1线238是T1线或E1线，而DS3线238传送一组28个T1流。OC3c和OC12c线240是ATM专用线。STM-1线还在欧洲模式的点对多点系统100中使用。配置STM-1线以ATM或TDM模式运行。例如，TDM STM-1线将替代DS3线222和238，而ATM STM-1线将替代OC3c线224和240。该发射设备和各种线路在本领域中是熟知的。
中心局102的单元管理系统(EMS)122包含对点对多点系统进行脱网管理功能的单元管理器244。实际上，单元管理器244是通常用于包括一个大地区显示的点对多点系统的基于UNIX的工作站。可配置操作器并从EMS122监测点对多点系统的网络。在一个实施例中，EMS122使用广域网(WAN)与点对多点系统中的所有集线器场地110通信。WAN通过位于每个集线器场地110的局域网(LAN)路由器与每个集线器场地110通信，每个集线器场地110将WAN耦合到每个集线器场地110的LAN。这是一种常规方式，其中EMS122管理集线器场地110。图13示出LAN路由器。集线器场地的ALN与集线器终端112的各个室内单元214通信(见图13)。从集线器LAN到WAN的传输经常是分离的陆线T1线，或作为替换，可如下面讨论的，将其复用到DACS230中。
在另一个实施例中，单元管理系统122使用带内网络通过经传输网络246(回程)发送的消息与点对多点系统200的集线器场地110通信。该消息通过传输网络246和ATM复用器228使用AAL5(ATM适应层电平5)作为TCP/IP后帧转发数据发送。ATM OC3c SSI模块220接收如图22所述的消息。该方法与现有技术系统的区别在于通过分离陆线通信。它更经济，并取消为了广域网与集线器场地110的LAN通信而保持到集线器场地110的分离陆线的需要。
此外，应该指出，在优选实施例中，整个说明书中将点对多点系统描述为具有多传输模式能力和多调制能力。点对多点系统不限于具有这两种能力的点对多点系统。例如，可构成点对多点系统的一个实施例发射和接收多传输模式信号(例如同步和异步)而没有多调制能力。该实施例不需要多调制的调制解调器并可包含本领域中已知的单调制的调制解调器。在另一个实施例中，点对多点系统可具有多调制能力而没有多传输模式能力。在该实施例中，专门设计的SSI模块和多传输模式信元总线可不改进地工作。因此，集线器终端和远程终端可在一个实施例中包括多传输模式无线设备，而在另一个实施例中包括多调制无线设备。
本实施例与诸如发射设备252的部件、传输网络246、和中心局102之类的常规设备完全兼容。点对多点系统200进一步支持现有服务和接口；然而，必须改变常规SSI模块以便与多传输、多调制系统连接。下面描述该实施例能使用和操作该系统的点对多点系统的各个方面。
接下来参考图3A和3B，示出图2所示的点对多点系统一个实施例中使用的信道化示意图，说明在支持多调制模式的集线器场地通过多信道的频率再用。图3A说明了由第一频率302和第二频率304表示的两个信道(例如50MHz频道)的频率再用。在相邻扇区，例如第一扇区306和第二扇区308中由在集线器场地的相应集线器终端使用第一频率302和第二频率304。然后，在交替扇区，例如第三扇区310等中重新使用第一频率302。一个交替扇区是指紧接该相邻扇区的扇区。例如，使用第一频率302的第三扇区310是第一扇区306的一个交替扇区，而使用第二频率304的第二扇区308与第一扇区306相邻。图3A中所示的第一扇区306和第二扇区308是90度扇区。
有利的是，每个扇区，例如第一扇区302和第二扇区304支持第一频道和第二频道的相应频率子信道。每个子信道在90度扇区内支持多调制模式(例如QPSK、16-QAM、和64-QAM，但不限于这些调制模式)。相反，现有技术的频率再用仅支持每个子信道一种调制模式，并且不支持在使用相同频率的交替扇区中重新使用的多于一种调制模式。
该实施例中的频率再用支持64-QAM调制，由于64-QAM调制对干扰非常敏感，这样提出了一个具体问题。为了实现通过诸如64-QAM之类的高级调制的频率再用，在每个扇区内使用子信道的每个集线器终端必须使用扇区化天线，以使发射不干扰相邻扇区中的交替子信道发射。所使用的扇区化天线与在图1和2中的集线器终端的室外单元所示的天线相同。另外，扇区化天线必须具有降低或低电平旁瓣，以便发射窄射束而不对使用相同频率的交替扇区造成干扰。必须充分减小扇区化天线的旁瓣以支持使用64-QAM调制。因此，以扇区化天线射束宽度1.5倍减少该旁瓣。另外，旁瓣必须为低电平，例如不大于35dB，低于扇区化天线的峰值增益，以便不干扰交替扇区中使用的频率中的64-QAM信号。因此，旁瓣以能通过诸如64-QAM之类的高级调制利用频率再用为特征。
图3B中的图示出了两个信道的相同频率再用；然而，第一扇区306和第二扇区308是45度扇区。另外，每个扇区中的集线器终端必须具有一个充分减少旁瓣的扇区化天线，以便采用包括64-QAM的多调制模式发射到45度扇区中，而不在使用相同频率的交替扇区中造成干扰。
作为替换，该实施例不限于90度和45度扇区，可选择其它扇区规模，例如22.5度扇区。此外，使用不同频率的两个子信道可位于相同扇区中。因此，每个扇区中有两个集线器终端，每个终端经不同频道的子信道发射。
空中接口
接下来参见图4，示出本实施例的TDMA超帧空中接口格式400的示意图。在上行链路和下行链路两个方向中使用的点对多点超帧格式400包括N个帧402。下面探测格式402的含义。在图11中描述的多调制调制解调器中生成超帧格式。
下面参见图5，示出与图4实施例的超帧格式的N个帧的每一个对应的空中接口帧格式的示意图。空中接口帧格式500包括一个额外开销部分502，一个备用部分504，和一个业务部分506。业务部分506可包含QPSK四脉冲串508、16-QAM四脉冲串510、QPSK单脉冲串512、64-Qam四脉冲串512、和16-QAM单脉冲串514。
图5中的TDMA空中接口帧格式500对应于图4所示的超帧格式中的N个帧中的一个。有利的是，在本实施例中，设计空中接口帧格式500以提供TDM和ATM两种传输。在相同空中接口帧格式500上提供TDM和ATM两种传输的关键在于把TDM业务格式化到与ATM信元具有相同大小的TDM信元中(见图28和29)。该格式化在远程终端和集线器终端二者的室内单元的SSI模块进行。TDM信元和ATM信元都包含标题信息，以便对它们进行识别。因此，TDM信元和ATM信元复用到总线帧格式上，该总线帧格式直接映射到空中接口帧格式500(见图15)。专门设计的空中接口帧格式500提供传输混合业务所需的结构以及为互换不同调制的业务脉冲串提供特有的结构。
此外，由于空中接口帧格式500依据所采用的调制而具有不同大小的脉冲串，无线通信链路的容量是为相应业务脉冲串选择的调制模式的函数。多调制调制解调器和集线器终端的室内单元和远程终端的室内单元二者的总线控制器包含生成空中接口帧格式500所需的空中接口帧格式化逻辑电路，并在图9和11中进一步描述。
实际上，空中接口帧格式500在上行链路和下行链路中相同，而现有技术的点对多点系统采用在下行链路(TDM)支持连续发射和在上行链路支持不连续发射(TDMA)的空中帧格式。空中接口帧格式500具有用于系统管理和动态带宽分配目的的额外开销部分502。额外开销部分502包含含有QPSK脉冲串的m个时隙。由于QPSK是本实施例采用的调制模式的最低级调制(最小比特/秒/Hz)，额外开销部分402包含QPSK脉冲串；因而具有最远的范围。因此，设计点对点系统中的所有远程终端至少接收QPSK调制脉冲串，以便它们能接收额外开销消息。参见图8进一步讨论额外开销部分502。备用部分504将额外开销部分502与业务部分506分开。
TDMA空中帧格式500的业务部分506向和从远程终端和集线器终端传送有效负载(ATM信元和TDM信元)。在上行链路和下行链路中都使用TDMA空中帧格式并支持脉冲串接脉冲串调制业务。本实施例的点对多点系统支持QPSK四脉冲串508、16-QAM四脉冲串510、QPSK单脉冲串512、64-Qam四脉冲串512、和16-QAM单脉冲串514。本实施例不限于上面的调制，并且也可构成为支持本领域中已知的其它调制，例如BPSK、128-QAM、256-QAM、和32-QAM。
业务部分506内的业务脉冲串为不同大小并依据特定脉冲串选择的调制便于设计为相互的整数倍。作为替换，可将脉冲串设计为被此的信数而不是整数倍。空中接口帧格式通常在业务部分506保持n个QPSK四脉冲串。如下面进一步描述的，脉冲串的数量n是所使用频率的函数。因此，四QPSK脉冲串508的长度为x个码元并支持本领域中已知的四DS0。16-QAM四脉冲串510的长度为x/2码元并支持四DS0。QPSK单脉冲串512的长度为x/3码元并分别支持单DS0和四DS0。16-QAM单脉冲串514的长度为x/6码元并支持单DS0。DS0或数字信号电平零是电信领域中已知的术语，因而不需要进一步说明。
有利的是，脉冲串大小之间的关系能使点对多点系统在相同固定大小的空中接口帧格式500内采用不同调制模式混合和匹配不同脉冲串。QPSK四脉冲串508的长度是16-QAM四脉冲串510的两倍，是QPSK单脉冲串512或64-QAM四脉冲串512的三倍，和16-QAM单脉冲串514的六倍。另外，如果空中接口帧格式可保持n个QPSK四脉冲串508，那么它可保持2n个16-QAM四脉冲串510，3n个QPSK单脉冲串512或64-QAM四脉冲串512，和6n个16-QAM单脉冲串514。这些尺度关系能非常有效地利用空中接口帧格式500中可提供的带宽。这与包含仅采用一种调制模式调制的固定大小空中脉冲串的常规点对多点系统中使用的空中帧格式不同。
此外，由于空中接口帧格式500采用多调制模式发射使用按比例定大小的业务脉冲串，到任何一个远程终端的发射中的变化不需要重新分配新时间规划。在现有技术的系统中，利用时间规划告诉远程终端在那些时隙″收听″。因此，如果加入或去掉一个新远程终端或远程终端中的一个增加或减少了需求，则改变时间规划并必须向所有远程终端重新分配新的时间规划。
有利的是，本实施例不需要为相应的远程终端重新分配新时间规划来接收相应的业务脉冲串。简而言之，远程终端仅对被构成为要解调的业务部分506的部分进行解调。例如，在最接近区域中的远程终端将仅解调使用64-QAM的业务脉冲串而不解调使用QPSK或16-QAM的业务脉冲串。应指出，由于远程终端的接收与其在什么时隙中无关，64-QAM脉冲串在业务部分506内的哪个时隙中无关紧要。因此，不需要新的时间规划，实际上完全不需要时间规划。于是，远程终端能独立于时间规划接收这些脉冲串。这表明按需分配多址联接技术不使用时间规划，或与时间规划无关。
本实施例通过额外开销部分502中的QPSK调制脉冲串提供消息，以便路由选择在远程终端室内单元曾解调的业务脉冲串。构成所有远程终端以解调额外脉冲串。然而，应指出，发送新时间规划以便能使SSI模块确定那些信元移出多传输模式信元总线(见图20-25B)，但每个远程终端不需要新时间规划经空中接口接收特定业务脉冲串。另外，与常规时间规划相比需要小于一帧的等待时间。
在优选实施例中，空中接口帧格式500的长度是6毫秒，在图4的48毫秒超帧格式中有8帧。6毫秒帧长度对应于48字节每125微秒(8Hz)取出的TDM数据的DS0取样。如上面的简要说明，并在下面更详细说明，为允许利用多传输模式特性，将TDM数据格式化成与标准ATM信元相似的TDM信元(见图28和29)。于是，需要48字节的DS0取样填充TDM信元适当的数据部分，因此，空中帧格式500的长度必须至少为48X125微秒＝6毫秒以收集足够的TDM字节填充业务脉冲串。于是，业务部分506可配置总共57个QPSK四脉冲串508、114个16-QAM四脉冲串510、171个QPSK单脉冲串512或64-QAM四脉冲串512、或342个16-QAM单脉冲串514，或上述业务脉冲串的不同组合。另外，给出的长度全是所使用的频率和所使用的格式化成业务脉冲串的数据信元长度的函数，本实施例不限于这些具体长度。
由于空中接口帧格式500支持脉冲串接脉冲串形式中的三种调制模式，单个集线器终端(扇区无线)可向扇区中的所有远程终端发射，而与远程终端位于扇区中的哪个区域无关。例如，集线器终端使用QPSK向最远达3km区域中的远程终端发射，同时集线器终端用64-QAM向最接近的远程终端发射，使用16-QAM向中间区域中的远程终端发射，全部在相同的空中接口格式400中。这样能够通过对每个远程终端使用可能的最高级调制(最多比特/秒/Hz)来最有效地利用通信信道并仍保持满意的质量。因此，最远区域中的远程终端使用可提供的最低等级调制(例如QPSK)，而最靠近区域中的远程终端使用可提供的最高等级调制(例如64-QAM)。
下面参见图6，示出图5的空中接口帧格式中使用的业务脉冲串格式的示意图，包括分离的前置码特性。业务脉冲串600包括含有保护606、斜坡608、第一特有字610、第二特有字611，第一数据/备用部分612、和第二数据/备用部分614的前置码602；数据部分604；和奇偶校验位606。还示出了前置码分离长度613。
业务脉冲串600通常以一种格式中示出，但打算描述QPSK四脉冲串、16-QAM单脉冲串等格式。如图7A和7B中所描述的，根据使用何种类型的脉冲串不同地划分数据部分604以及第一数据/备用部分612和第二数据/备用部分614，并且业务脉冲串600的长度将依据所选择的调制模式而改变。因此，业务脉冲串表示图5所示的业务脉冲串的格式。在一个实施例中，设计数据部分604以及第一和第二数据/备用部分612和614传送小尺度数据信元；例如，图28中的53字节ATM信元和图29中的54字节TDM信元。
业务脉冲串600的前置码602包含包括保护606、和斜坡608的全部已知部分。然而，前置码602独特之处在于取代了现有技术的前置码中采用的一个特有字，该前置码是一个″分离前置码″，其中特有字被分成第一特有字610和第二特有字611。第一特有字610和第二特有字611由第一数据/备用部分612分开。
第一特有字610和第二特有字611如图所示分离，以便图11的多调制调制解调能准确地评估接收的脉冲串中包括频率偏移和相位偏移的信道特性。在多调制调制解调器进行频率和相位估算，图12示出第一特有字610和第二特有字611的特定功能。有利的是，第一特有字610和第二特有字611由构成前置码分离长度613的第一数据/备用部分612分开。
前置码602在每个DMA脉冲串之前并提供同步化码元和上行链路TDMA脉冲串之间的保护时间。如图12中讨论的，由于业务包含在数据部分604、第一数据/备用部分612和第二数据/备用部分614中，优化业务通过量。依据特定脉冲串类型(图7A和7B所示)和业务脉冲串的大小(图5所示)，依据所使用的调制模式，业务脉冲串600可以不包括第二数据/备用部分614，或第二数据/备用部分614可仅包含备用部分而没有数据。同样，第一数据/备用部分612可包含部分数据或没有数据，但仅有备用部分。有利的是，第一和第二数据/备用部分612和614应包含数据(或业务)以便优化业务通过量。另外，业务脉冲串600包括如图所示可在业务脉冲串600结尾或包含在前置码(未示出)中的奇偶校验位606。包括下斜坡和保护的附加后置码(未示出)可连到业务脉冲串600。所提到的脉冲串不限于四脉冲串和单脉冲串，而是可包括本领域中已知的其它类型的脉冲串。
下面参见图7A和7B，分别示出四脉冲串和单脉冲串的示意图，作为图6所示的业务脉冲串的数据部分和数据/备用部分的一部分。图7A所示的四脉冲串700具有备用702和包含标题706和数据部分708的数据字段704。图7B所示的单脉冲串710具有备用702和包含标题706和数据部分708的单数据字段704。
实际上，图7A所示的四脉冲串700是两种脉冲串类型的第一种，第二种是图7B所示的单脉冲串710。四脉冲串700有保持4个数据信元的4个数据字段704，而单脉冲串710有包含1个数据信元的1个数据字段704，如图28和29所示。每个数据信元包含标题706和数据部分708。数据字段704中的数据信元可以是ATM信元(图28)或专门格式化的TDM信元(图29)。
空中接口帧格式的一个重要特性是构成其用来传送ATM和TDM两种数据。由于标准ATM信元的长度为53字节，即5字节识别符和48字节数据，空中接口帧格式的每个数据字段704(在四脉冲串或单脉冲串中)的长度必须为53字节或更大。因此，如果空中接口帧格式正在传送TDM数据，符合该数据字段的TDM信元的长度也是53字节或更大。有利的是，如图29所讨论的，数据字段704中包含的TDM信元将5字节用于标题信息，48字节用于与ATM信元相似的数据。填充数据字段508所需的48字节TDM数据的DS0取样规定空中接口帧格式的长度。如前所述，长度必须至少为6毫秒，以便取样足够的数据填充数据字段704(对应于6毫秒空中帧期间的48个125μs(8kHz)脉码调制(PCM)帧)。应指出，设计者可改变取样速率；因此，将改变最小空中接口帧格式的长度。为了更详细地考察该结构和该结构的优点以及ATM信元和特别设计的TDM信元结构的优点，见图28和29。
还要表明的重要一点是数据字段704和备用702占用图6包括数据部分604、第一数据/备用部分612和第二数据/备用部分614的业务脉冲串内的空间。在经空中接口接收业务脉冲串时，由多调制调制解调器链接第一和第二数据/备用部分612和614内的数据以及业务脉冲串的数据部分604，然后再分成四脉冲串700和单脉冲串710。因此，图7A和7B的备用702和数据字段704映射到图6的数据部分604以及第一和第二数据/备用部分612和614。
此外，四脉冲串700和单脉冲串710的数据字段704的数据部分(也称为子时隙)可从几种模式之一中的多个DS0传送数据。在图29和42至43所示的实施例中，可由数据字段704内的TDM信元传送来自几个DS0的数据。在TDM模式中，用适当的标题706传送48字节的DS0的PCM取样。标题706包含例如与信令有关的信道之类的信令。另外，TDM信元的标题706使用ATM标题(VPI)以便将其从ATM信元区分出来，在图29中讨论。四脉冲串格式700也可传送ATM业务作为传送ATM信元(53字节)的DS0。作为替换，可聚集25个数据字段704在ATM适应层1(AAL1)中传送DS1。该带宽足以操作网络帧定时和用户的(可能不同)时斜速率之间+/-200ppm的时钟偏移。
如所描述的，格式化空中接口帧格式以使其传送ATM和TDM两种业务，而现有技术的系统对于ATM和TDM通信链路需要分开的空中帧格式。已在专门设计的与ATM信元相同大小的TDM信元中格式化TDM数据；因此，空中帧格式不区分ATM和TDM信元。SSI模块格式化TDM信元并将它们与ATM信元一起复用到多传输模式信元总线。此后，将多传输模式信元总线帧格式直接映射到TDMA空中接口帧格式。因此，由SSI模块区分ATM和TDM业务。参见图15至18讨论如何将多传输模式信元总线上的ATM和TDM信元映射到空中接口帧格式的细节。在说明书中进一步讨论如何为多传输模式信元总线的信元总线帧格式格式化ATM信元和TDM信元的细节。该特性提供一种在点对多点系统中如何执行空中接口帧格式的方法。
下面参见图8，示出图5的额外开销部分800的示意图。额外开销部分800包括含有额外开销脉冲串的m个时隙。示出了维护时隙802、三个剩余时隙804和一个获取时隙806。
超帧的每个空中接口帧具有m个额外开销时隙。仅采用QPSK在各种维护时隙802中发射额外开销脉冲串，以确保恒定大小的额外开销部分，并由于QPSK在该实施例中提供目前采用调制的最大发射范围。因此，所有远程终端，甚至最远区域中的远程终端可接收和发射额外开销脉冲串。
向每个远程终端分配图4的超帧格式内的一个维护时隙802；因此，例如，如果在超帧中有9个维护时隙802和8个帧，在一个超帧结构中则可支持72个远程终端(9个维护时隙X8个帧)。剩余的三个时隙804在图4超帧格式的第一帧至第N-1帧中用于其它目的，例如经ALOHA协议的随机接入、确认、和到远程终端的专用信道。在图4超帧格式的第N帧中，组合三个额外开销时隙804以形成上行链路方向中的获取时隙806。在该长获取时隙806期间发射获取脉冲串，并提供一种为远程终端校准发射定时的机构。
在本发明的一个实施例中还使用获取时隙806，使用如图37和38描述的1∶N冗余系统。
额外开销部分800包含几种脉冲串，包括：维护脉冲串、随机接入脉冲串、响应脉冲串、和缩短的校准脉冲串。维护脉冲串(在维护时隙802内)在远程终端和集线器终端之间提供通信路径，而不管远程终端是否正在传送业务。上行链路中的随机接入脉冲串(剩余时隙804)允许远程终端在按需分配多址联接(DAMA)操作中请求带宽(见图35)。远程终端使用上行链路中的响应脉冲串(剩余时隙804)以确认由集线器终端发送的协议消息。安装期间由远程终端使用获取脉冲串(在获取时隙606内)以确定其正确定时偏移。
有利的是，额外开销部分800允许远程终端无争用地发射控制信息。因此，每个远程终端与点对多点集线器终端正常接触，以便在每个超帧格式的情况下报告告警和进行实时功率控制。
远程终端
下面参见图9，说明如在图1和2所示的本发明实施例中最初描述的远程终端900(多模式远程终端)的方框图。远程终端900是无线系统并包括具有天线904的室外单元(ODU)902(也称为收发信单元)。远程终端900还包括一个内部设备链路(IFL)906和一个室内单元(IDU)908(也称为信道处理单元)。室内单元908包含一个维护端口910、多传输模式信元总线912、4个服务专用接口模块914(SSI模块)、和一个信道和控制模块916(CCM)。信道和控制模块916包括：一个IF收发信机部分918和一个基带部分920。IF收发信机部分918包括一个IFL接口922、上变换器924和下变换器926。基带部分920包括一个多调制调制解调器928、一个总线控制器930、一个控制处理器932、和控制信号934。
室外单元902(收发信单元)经内部设备链路906与室内单元908(信道处理单元)通信。IF收发信机部分918经IFL接口922耦合到内部设备链路906。上变换器924和下变换器926耦合在多调制调制解调器928与IFL接口922之间。总线控制器930耦合到多调制调制解调器928和多传输模式信元总线912。多传输模式信元总线912还耦合到4个SSI模块和控制处理器932。控制处理器932耦合到维护端口910，并向IFL接口922、上变换器924和下变换器926发送控制信号934。
实际上，远程终端900包括两个子系统：室外单元902和室内单元908。室外单元是具有天线、上变换器、功率放大器和下变换器的集成单元，所有这些是本领域中已知的。天线是带有防护射线圆顶的圆形天线。远程终端900的室外单元902通过天线904经38GHz的射频通信信道与集线器终端的室外单元通信。因此室外单元902起到收发信机单元的作用。室外单元902的发射功能有两个发射频带。低频带从38.6到38.95GHz，高频带从38.95到39.3GHz。室外单元902的接收频带在39.3到39.65GHz的低频带和39.65到40.0GHz的高频带。室外单元902经空中接口从集线器终端接收其定时基准。接收信号，然后下变换到中频(IF)，以便在内部设备链路906上发射到室内单元908。内部设备链路906是单根电缆，例如由Comscope制造的3VSAT型电缆，即低损耗电缆。IFL支持高达1000英尺。
内部设备链路906传送如下：从室内单元908向室外单元902传送DC功率，以中频发射数据，以中频、基准频率和遥测接收数据。IFL链路906在每个方向分别以160MHz和70MHz为中心占用上行链路和下行链路12.5MHz的带宽。
远程终端900的室内单元908通常安装在用户房屋内部，通常在布线柜内。室内单元908包括下列模块：信道和控制模块916(CCM)，SSI模块914和底板电源单元(未示出)以及底盘(未示出)。它是一个容纳多达四个服务专用接口模块914(SSI模块)的独立单元。由110V的交流输入向室内单元908供电。可包括任选的48V直流输入。信道和控制模块916由IF收发信机部分918和数字基带部分920组成。IF收发信机部分918包含一个IFL接口922、一个上变换器924、一个下变换器926，而数字基带部分920包含多调制调制解调器928、总线控制器930和控制处理器932。多传输模式信元总线912(或SSI总线)提供到四个SSI模块914、控制处理器932和总线控制器930的连接。
CCM916的IF收发信机部分918支持传送QPSK、16-QAM或64-QAM调制的一个12.5MHz子信道。上变换器924在经内部设备链路906到室外单元902的发射路径中。上变换器924从多调制调制解调928接收调制数据，将其变换成模拟信号，对其过滤和对频率移位。下变换器926从室外单元902接收信号，对其过滤，提供自动增益控制，将该信号变换成数字信号，然后将该信号传送到多调制调制解调928。IFL接口922起到复用器的作用，允许室内单元908和室外单元902之间在单根同轴电缆上传送多个信号。IFL接口922的目的是将来自室外单元902的信号分离到室内单元908中的其相应电路。它还把来自室外单元902的信号组合到连到室外单元908的同轴电缆上。以室内单元908为源的信号是合成器基准、直流功率、遥测，并发射中频。由室内单元接收的信号是接收的中频和遥测。IF收发信机部分的部件和实施是本领域中已知的。
数字基带部分920的信道和控制模块916的主要功能如下：调制解调器功能，空中帧格式化，空中接口协议，内部SSI总线接口和复用，维护端口，控制处理，SSI监测以及控制和操作管理和管理功能。
多调制调制解调器928由ASIC(特殊应用集成电路)实施，包括调制、解调、空中帧格式化空中接口协议、和Reed Solomon编码器/解码器功能。多调制调制解调器728支持在脉冲串接脉冲串的基础上采用QPSK和16-QAM和64-QAM的TDMA脉冲串类型。解调器还包含一个跟踪部分以补偿16-QAM和64-QAM中的多径状况。调制器容纳适当的空中帧格式化逻辑电路。参考图11进一步详细描述多调制调制解调器928。
控制处理器932是一个精简指令系统编码(RISC)处理器，并起到室内单元908的主处理器的作用。控制处理器932是室内单元908主要功能的控制器，例如构成、报警监测、和经空中控制信道(图8的额外开销部分)向单元管理系统(EMS)发回消息。如本领域中已知的，控制处理器932还向IF收发信机部分918发送控制信号，以便用于增益控制。维护端口910可连接到设置有调制解调设备的用户，以便通过操作者经传统电话业务(POTS)电路远程接入远程终端。可通过该接口上载和复位远程终端900的状态。
总线控制器930是现场可编程门阵列(FPGA)或常规逻辑电路。总线控制器930从曾解调的空中接口帧格式去掉额外开销部分，并重新插入用于在总线控制器(例如格式化器)和SSI模块的局部处理器(例如CPU)之间发消息的多传输模式总线912上的模块间通信部分(IM-Com)。参考图15和16进一步讨论IM-Com消息部分。因此，如上所述，总线控制器930把来自图5的空中接口帧格式的业务映射成图15的多传输模式总线帧格式。总线控制器930还针对图5和6的空中接口帧格式把图15的多传输模式总线帧格式上的业务映射成图7A和7B的专用脉冲串类型。对于空中接口帧格式，该额外开销部分用于在远程终端900的信道和控制模块920与集线器终端(图14中描述)的信道和控制模块之间发消息。去掉空中帧格式额外开销部分，即IM-Com部分后，帧格式上可使用的空间有利于用来在远程终端的信道和控制模块920与SSI模块的局部处理器之间发消息。总线控制器930还包含空中接口帧格式的时间规划和多传输模式信元总线912。在上面的图4-8中描述了空中接口帧格式，下面参考图15至18描述多传输模式信元总线。
远程终端900在多传输模式信元总线912上传送同步(TDM)和异步(ATM)两种业务。使用总线控制器930将信元总线格式映射成空中接口帧格式。下面参考下面的SSI模块描述如何为相同信元总线帧格式来格式化不同类型业务的细节。
应指出，已通过远程终端900路由选择了空中接口帧格式上的ATM和TDM业务，而不区分混合的业务。空中接口帧格式上的混合业务直接映射成从远程终端900发送到SSI模块914的多传输模式总线帧格式。SSI模块914从TDM业务区分出ATM业务。有利的是，远程终端900不必对混合业务分类。远程终端900使用特有空中接口帧格式和特有的对应多传输模式总线帧格式传输该业务，以便在相同无线系统内传送混合业务(ATM和TDM)。另外，这与每种传输模式(ATM和TDM)实际需要分离无线系统的一点对多点系统内的无线系统不同。
应指出，并未进一步详细描述远程终端的所有功能框。本领域技术人员可理解其操作和实施。
下面参考图10，示出图9的远程终端中用来恢复从图2和14的集线器终端发送的定时的定时恢复系统的功能方框图。示意图1000包括具有脉冲串检测器1004的多调制调制解调器1002；具有时间比较单元1010和远程时基计数器1020的总线控制器1008；和第二级环路过滤器1014，数字模拟转换器1016(D/A转换器)，和电压控制振荡器1018(VCO)。还示出了超帧信号1006的起始、超帧信号1002的远程起始、定时偏移信号1012，和时钟输入1024。
多调制调制解调器1002的脉冲串检测器1004耦合到时间比较单元1010，时间比较单元耦合到第二级环路过滤器1014。第二级环路过滤器1014耦合到D/A转换器1014，D/A转换器1014耦合到远程时基计数器1020。总线控制器1008的远程时基计数器1020耦合到总线控制器1008的时间比较单元1010。
实施中，点对多点系统中的远程终端从集线器终端经空中接口发送的信号恢复定时。因此，远程定时恢复是一种远程终端能够从集线器终端恢复定时的方式。该定时恢复是必需的，以便远程终端的室内单元可正确地解调从集线器终端接收的脉冲串。因此，对于在远程终端和集线器终端的定时，调制解调器不需要定时速率适应。在远程终端的定时与在集线器终端的定时具有相同频率和相位。
此外，远程终端使用恢复的定时将空中脉冲串发射回集线器终端。因此，有利的是，集线器终端不需要恢复远程定时来解调来自远程终端的脉冲串。集线器终端仅需要定位脉冲串的起始。因此，在集线器终端没有附加定时恢复。
因此，图9的远程终端使用图10所示的定时恢复系统恢复来自集线器终端的定时。与从集线器终端到远程终端的连续发射相反，其独特之处在于从不连续发射(即TDMA)恢复该定时。因此，集线器终端可以不在所有时隙中发射，以降低干扰，或可从集线器终端在远方定位远程终端，并仅能解码特定的最低级调制脉冲串(例如该实施例中的QPSK)。由于每个超帧对定时测量一次并且在其之间累积大量误差，从不连续发射恢复定时出现了问题，而在连续发射中，更经常地测量定时，测量间的误差更小。
在集线器终端使用的定时必须是非常稳定的时钟信号，例如本领域中已知的Stratum-1信号源，并参考图13进一步讨论。Stratum-1定时信号源非常贵，点对多点通过经空中接口恢复集线器终端定时估算在远程终端具有分离Stratum-1的信号源。因此，在远程终端的定时非常准确和稳定。
采用锁相环电路(PLL)进行定时恢复。集线器终端以到达最远的调制(例如本实施例中的QPSK)发射每个超帧的第一脉冲串并将超帧同步字的起始放在该脉冲串的前置码中。多调制调制解调器1002的脉冲串检测器1004检测超帧同步字的起始，并产生发送到时间比较单元1010的超帧信号1006的起始。脉冲串检测器1004对应于图11中的脉冲串检测器和参数估算器。远程时基计数器1020在同样发送到时间比较单元1010的每个超帧产生一次超帧信号1022的远程起始。
时间比较单元1010对超帧信号1006的起始和超帧信号1022的远程起始之间中的时间偏移计数。该时间偏移作为定时偏移信号1012发送到第二级环路过滤器1014(设置在图9的信道和控制模块中的控制处理器中)。在第二级环路过滤器1014，在定时偏移信号1012上运行第二级锁相环算法。第二级环路过滤器1014减慢在不连续发射中准确恢复定时所需的过滤，从而补偿不连续发射中的误差。连续发射中的定时恢复不使用第二级环路过滤器1014。第二级环路过滤器的使用是该应用中所特有的。然后，第二级环路过滤器输出由D/A转换器1016变换成电压电平的数字号码。该电压控制VCO1018。VCO1018的输出是时钟输入1024，或在远程终端使用的定时。时钟输入1024也反馈到用于产生超帧信号1022的远程起始的远程时基计数器1020。该定时(时钟输入1024)还分配给所有SSI模块作为其稳定的时钟信号源使用。
因此，有利的是，点对多点系统的远程终端从集线器终端恢复从不连续发射发送的定时。现有技术的点对多点系统在远程终端有其自己的定时信号源并在下行链路中连续发射。此外，由于远程终端使用与集线器终端相同的定时，集线器终端不必进行分离的定时恢复以便对从各个远程终端接收的脉冲串解调。
各个部件和第二级锁相环算法是本领域技术已知的，因此不需要进一步说明。
多调制调制解调
下面参考图8，示出图7的远程终端和图10的集线器终端的室内单元的多调制调制解调器的功能方框图。多调制调制解调器1100包括一个调制器1102和一个解调器1104。调制器1102包括：发射数据1106，发射缓冲接口1108，扰频器1110，Reed-Solomon编码器1112，和包括字节码元转换器1116，脉冲串格式化器1118和构像查阅1120的调制选择器单元1114。调制器1102还包含脉冲形成器1122，半带过滤器1124，斜坡器1126，线性化器1128，IF调制器1130，sinc失真补偿过滤器1132，和发射IF1134。解调器1104包括：接收IF1136，匹配过滤器和下变换器134，包括预相关过滤器1144和脉冲串检测器和参数估算器1146的获取部分1140。脉冲串检测器和参数估算器1146输出增益估算信号1148，定时估算信号1150，相位估算信号1152和频率偏移估算信号1154。解调器1102还包含包括自动增益控制器1156(AGC)，均衡器和相位旋转器1158，多调制限幅器1160，和载波恢复环路1162。解调器中还示出了系数存储器1164，码元字节转换器116，Reed-Solomon解码器1168，解扰器1170，和输出缓冲器1172。
多调制调制解调器是为采用QPSK、16-QAM、和64-QAM三种不同调制进行脉冲串接脉冲串调制而特别生成的特殊应用集成电路(ASIC)。多调制调制解调器不限于这些调制，而是可构成为支持例如BPSK、32-QAM、128-QAM、和256-QAM调制。有利的是，多调制调制解调器在脉冲串接脉冲串的基础上能够在调制之间切换。作为替换，可配置多调制调制解调器在帧接帧的基础上切换调制。多调制调制解调器生成如上面图4-8中描述的空中接口帧格式。因此，多调制调制解调器在不同调制的业务脉冲串和不同类型的业务脉冲串之间切换。有利的是，这样能使点对多点系统的单个集线器终端与其特定扇区中的所有远程终端通信，而与远程终端位于哪个区域无关。另外，由于采用比位于更远的远程终端的调制模式(例如QPSK)需要更少带宽的调制模式(例如64-QAM)可实现与径向更靠近集线器终端的远程终端的通信，这样能更有效地利用可提供的带宽。此外，在远程终端和集线器终端可使用相同的多调制调制解调器1100。
多调制调制解调器1100有两个主要系统：调制器1102和解调器1104。调制器1102通过12.5波特的设计目标以高达10M波特(或10Msp)工作。IF中心频率是波特率的两倍，或20MHz标称。随着发射数据1106从室内单元的总线控制器(见图9和14)进入调制器，将其通过发射缓冲器接口1108输入。发射缓冲器接口1108是允许背对背脉冲串的往复缓冲器。接下来，扰频器1110为能量扩散而对数据扰频。扰频器耦合到对数据编码的Reed-Solomon编码器1112。Reed-Solomon编码器1112耦合到调制器选择器单元1114的字节码元变换器1116。
调制选择器单元1114是能使多种调制被采用的多调制调制解调器1100的部件。码元字节变换器1116耦合到脉冲串格式化器1118。字节码元变换器1116是可编程的，并将字节转换成调制每个脉冲串所用的特定调制(例如QPSK、16-QAM、和64-QAM)所需的调制码元。脉冲串格式化器1118耦合到构像查阅1120。脉冲串格式化器1118将码元格式化成脉冲串字节，例如如图7A和7B讨论的四脉冲串和单脉冲串。还可由脉冲串格式化器1118将前置码和后置码加到脉冲串。构像查阅1120是可编程的，并根据为4(QPSK)、16(16-QAM)、或64(64-QAM)构成的三种构像中的一种格式化该脉冲串。构像是可编程的，但不限于方构像。可使用诸如多电平圆形64点构像之类的构像。因此，有利的是，调制选择器单元1114可在脉冲串接脉冲串的基础上采用多种调制格式化该脉冲串。这表明对仅采用一种调制方式调制的现有技术的调制解调器的改进。
接下来，码元通过可编程的脉冲成形器1122，例如内插该信号的根升余弦过滤器。接下来，信号通过半带过滤器1124。作为可编程斜坡的斜坡器1126在脉冲串的开始和结尾施加斜坡。线性化器1128耦合到斜坡器1126并补偿非线性失真。接下来，IF调制器1130将信号调制成中频(IF)。此后，作为FIR过滤器的sinc失真补偿过滤器1132在发射IF1134离开多调制调制解调器1100时补偿sinc失真。作为替换，发射IF1134可以到环回进行自测。调制部分1102的功能框全部接收脉冲串和定时控制信号，表存取接口耦合到发射缓冲器接口1108、缓冲器格式化器1118、构像查找1120、斜坡器1126、和线性化器1128。发射IF1134被指定为远程终端和集线器终端室内单元的IF收发信机部分(见图9和14)。
解调器1104馈送复合带通信号取样或接收的IF1136。用匹配过滤器和下变换器1138对这些取样过滤。匹配过滤器和下变换器1138的输出是复合基带I/Q信号。解调器分为两部分，获取部分110和跟踪部分1142。下变换取样送到这两部分。
获取部分1140由预相关过滤器1144以及脉冲串检测器和参数估算器1146组成。接收的脉冲串是两种类型中的一种：维护脉冲串(额外开销)和业务脉冲串。在维护脉冲串的开始，从系数存储器1164向作为FIR过滤器的预相关过滤器1144加载缺省系数。缺省系数是来自系数存储器1164的缺省内插系数。当预相关过滤器1144有缺省系数时，脉冲串检测器和参数估算器1146将提供如解调器1104看到的真定时偏移。该定时估算作为定时估算信号1150发送到均衡器和相位旋转器1158。跟踪部分1142的均衡器和相位旋转器1158使用定时估算以选择一组内插器系数。这些内插系数是对于不同信道(对于每个远程终端)所有可能的定时偏移，然后存储在系数存储器1164中，以便用于从不同信道接收的下列业务脉冲串。
在业务脉冲串的开始，通过系数存储器1164(从维护脉冲串确定)中出现的系数加载预相关过滤器1144。由于为信道失真均衡到达脉冲串检测器和参数估算器1146的取样，这样能使脉冲串检测器和参数估算器1146提供更好的参数估算。在系数存储器1164中，存储与每个远程终端通过其通信的每个信道对应的一组分离的内插器系数。因此，用属于发出该业务脉冲串的远程终端(或集线器终端)的系数加载预相关过滤器。
与现有技术的区别在于，现有技术的解调器通常完全不包含预相关过滤器。I/Q信号仅发送到脉冲串检测器。此外，由于已针对失真对信道进行了均衡，以特有的方式用系数加载预相关过滤器，以使在脉冲串检测器和参数估算器1146的参数(定时、增益、频率偏移、和相位)估算更准确。
因此，相应远程终端的维护脉冲串以缺省系数(未均衡)通过预相关过滤器1144，以便为每个相应远程终端选择均衡的系数，从每个远程终端接收业务脉冲串时，均衡系数加载回到预相关过滤器1144。根据维护脉冲串的定时偏移选择均衡系数。由于在进入脉冲串检测器和参数估算器1146之前已由用相应内插系数预加载的预相关过滤器1144对相应信道进行了均衡，该过程能使脉冲串检测器和参数估算器1146获得脉冲串检测器和参数估算器1146的业务脉冲串更好的参数估算。
然后，预相关过滤器1144的输出进入脉冲串检测器和参数估算器1146，脉冲串检测器和参数估算器1146检测前置码的特有字以表明出现脉冲串。脉冲串检测器可检测脉冲串的开始或帧或超帧的开始。这样确保了解调器1104知道空中接口帧格式何时开始。一旦检测到脉冲串，估算初始参数，包括定时偏移、增益估算、相位估算、和频率偏移估算。图11示出如何利用图6所示的分离前置码确定频率偏移和相位偏移的细节。此后，脉冲串检测器和参数估算器1146发出下列信号：到自动增益控制1156的增益估算信号1148，到均衡器或相位旋转器1158的定时估算信号1150，到载波恢复环路1162的频率偏移估算信号1154和相位估算信号1152。
在跟踪部分1142，下变换码元发送到自动增益控制1156。自动增益控制1156(AGC)利用来自增益估算信号的初始增益估算测量接收的I/Q取样的功率，并将它们与一个可编程阈值电平比较以产生瞬时功率电平。用非线性过滤器(AGC1156中)对该瞬时功率误差进行过滤，然后用该瞬时功率电平闭合将接收的信号功率电平驱动到可编程阈值电平的负反馈环路。
此后，来自AGC1156的I/Q输出送入均衡器和相位旋转器1158。均衡器和相位旋转器1158的均衡器使响应该信道由非理想相位/幅度产生的码元间干扰最小。另外，根据脉冲串类型以两种不同方式向均衡器和相位旋转器1158加载系数。在维护脉冲串期间，用系数存储器1164中存储的内插器系数加载均衡器和相位旋转器1158的均衡器。获取部分1140提供的定时估算用来选择系数存储器1164中存储的一组内插器系数。然后，均衡器跟踪信道变化，在脉冲串结尾，均衡器系数存储回系数存储器1164。只刷新与该脉冲串所属的远程终端对应的系数。在业务脉冲串期间，用预相关过滤器1144使用的系数加载均衡器。因此，均衡器和预相关过滤器1144将在同一组系数上工作。
均衡器系数适合于使用最小均方算法(LMS)。也可使用其它算法，例如递归最小平方(RLS)。均衡器可只有前馈系数或前馈和反馈两个系数。此外，前溃系馈可以是分数或基于码元。
载波恢复环路1162跟踪抑制载波正交幅度调制(QAM)信号的相位和频率。因此，解调器可支持QAM和QPSK两种调制。在开始跟踪每个脉冲串时，用获取部分1140中提供的相位估算信号1152和频率偏移信号1154加载载波恢复环路1162。载波恢复环路1162利用第二级锁相环跟踪相位和频率。利用到多调制限幅器1160的输入(均衡器和相位旋转器1158的输出)和多调制限幅器1160的输出获得相位误差。然后，载波恢复环路1162的输出发回到均和器和相位旋转器1158，以便在发送到多调制限幅器1160前旋转该输出。另外，该相位用来对用于刷新均衡器系数的误差消旋。用多调制限幅器1160的输入和输出获得均衡器误差。
可编程的多调制限幅器1160将均衡器和相位旋转器1158的输出转换成解调比特。因此，多调制限幅器1160将接收的数据映射到三个构像(例如4、16、和64点)中与三种调制模式(分别是QPSK、16-QAM、和64-QAM)中的一种对应的一个构像中。另外，多调制限幅器1160支持64-QAM调制的变型，例如多电平圆形构像。因此，多调制限幅器1160能使多调制调制解调器1100具有多调制能力。多调制限幅器1160与调制器1102的构像查阅1120类似。
另外，码元字节转换器1166把多调制限幅器1160的输出从码元转换成字节。码元字节转换器1166支持三种构像，即调制器部分1102使用的每种调制模式。码元字节转换器1166的输出发送到Reed-Solomon解码器1168解码。然后，数据进入解扰器1170，解除调制器1102的扰频器1110插入的扰频。然后把解扰的数据字节加载到输出缓冲器1172。输出缓冲器1172是一个往复缓冲器，以便当解调器1104写到一个缓冲器时，另一个缓冲器被基带接口读出到总线控制器。这样能在输出缓冲器1172恢复背对背脉冲串。因此，输出数据1174是从多调制调制解调器1100输出的，进入远程终端和集线器终端(见图9和14)的数字基带部分的总线控制器的信号。
还应指出的重要一点是：表存取接口提供有关帧格式的信息和与多调制调制解调器1100使用的每种调制相关的脉冲串类型，并耦合到发射缓冲器接口1108，脉冲串格式化器1118，构像查表1120，斜坡器1126，线性化器1128，脉冲串检测器和参数估算器1146，和输出缓冲器1172。
由主机接口内的一系列寄存器控制解调器1104。由主微处理器，即远程终端和集线器终端的控制处理器写到这些寄存器。此外，由所设置的脉冲串和定时控制器逻辑电路对解调器1104进行实时控制。
应指出，由于某些功能和实施是本领域技术人员可以理解的，未对所有功能框进行完全描述；因此，不需要进一步说明。
如图所示，多调制调制解调器有利于在脉冲串接脉冲串的基础上调制和解调多种调制模式。多调制调制解调1100因此能够切换调制和切换脉冲串类型。特殊应用集成电路(ASIC)作为一个单独调制解调器单元实施多调制调制解调器1100。此外，设计成使其能在点对多点系统的远程终端和集线器终端使用。如果在特定扇区区域内的特定远程终端使用多调制调制解调器1100，可对多调制调制解调器编程以便仅对特定的调制模式解调。
作为替换，可将多调制调制解调器1100实施成三个分离的调制解调器，每个调制解调器支持单一的调制并在三个分离的调制解调器的每一个之间提供切换装置。无论如何，多调制调制解调器1100与现有技术调制解调器的不同之处在于支持单独的调制，并能实现图1和2所示实施例的点对多点系统的多调制方面。
下面参考图12，示出图11的多调制调制解调器中进行的参数估算和使用图6所示的分离前置码特性的功能方框图。频率偏移估算器1200包括来自预相关过滤器(图11中)的I/Q信号1202，第一相关器1204，延迟缓冲器1206，第二相关器1208，第一相位估算器1212，第二相位估算器1210，加法器1214，换算器1216，和频率偏移估算1218。
I/Q信号1202进入耦合到延迟缓冲器1206和第一相位估算器1212的第一相关器1204。延迟缓冲器1206耦合到第二相关器1208，第二相关器耦合到第二相位估算器1210。第一相位估算器1212和第二相位估算器1210的输出耦合到加法器1214，加法器1214耦合到换算器1216。换随器1216输出频率偏移估算1218。
实际上，图12中反映的实施例采用图6的业务脉冲串中所示的分离前置码提供准确的频率偏移估算。已将业务脉冲串优化成具有规定大小，以便可在图5的空中接口帧格式上混合和匹配不同调制的业务脉冲串。然而，为使每个单独业务脉冲串的业务通过量最大，希望使每个业务脉冲串的前置码尽可能小。在现有技术的解调器中，用前置码估算接收的业务脉冲串的频率偏移。具体地说，通常可将特有字插入前置码。通过前置码特有字部分的长度估算相位，以便确定频率偏移。特有字的长度可以是例如约32个码元至40个码元。该码元长度应产生准确的相位估算以给出准确的频率偏移。如果特有字较长，由于相位在特有字的长度上改变太多，估算将不太准确。如果特有字很短，由于码元间隔太短以致不能准确地估算相位，相位估算将不准确。
图6和12所示的实施例通过用数据(业务)和/或其间的备用(如图6所示的第一数据/备用部分612)将特有字分离成第一特有字610和第二特有字611解决了该问题。第一数据/备用部分612按前置码分离长度613定义的码元数量分离第一特有字和第二特有字。第一特有字610、第二特有字611和位于其间的第一数据/备用部分612包括等于典型特有字的总长度。于是，其之间带有数据的两个缩短特有字代替了现有技术的特有字；因此，在前置码中使用更短的特有字，并且业务脉冲串的业务通过量增加了其之间的码元数量。作为实例，可用一个8码元的第一特有字，16个码元的数据，和一个8码元的第二特有字代替32码元的特有字。另外，第一特有字的长度不必等于第二特有字。例如，第二特有字可以是16个码元，而第一特有字是8个码元。
随着I/Q信号1202(复合基带)进入解调器的脉冲串检测器和参数估算器1146，也进入了第一相关器1204。此后，第一相关器1204查找第一特有字。例如，如果第一特有字是8个码元，第一相关器1204检测包括8个码元的第一特有字，然后把第一特有字的I/Q输出发送到第一相位估算器1212。以该码元速率进行相关，以便每隔一个取样被忽略。第一相关器实际上是两个相关器，一个用于同相分量取样(I)，一个用于正交分量取样(Q)。相关器是本领域中熟知的，不需要进一步描述。
I/Q信号还进入延迟缓冲器1206，计算第一特有字和第二特有字之间的第一数据/备用部分中的码元数量。延迟缓冲器1206存储第一数据/备用部分的16个码元。此后，第二相关器1208查找第二特有字(例如8码元特有字)，并将第二特有字的I/Q信号发送到第二相位估算器1210。第二相关器1208实际上也是两个相关器。第一相位估算器1212和第二相位估算器1210分别估算第一特有字和第二特有字的相位。在加法器1214取出两个相位之间的差，并由换算器1216换算以产生频率偏移估算1218。换算器1216把相位差除以第一特有字和第二特有字中部之间的距离。例如，在该实例中，距离是4个码元+16个数据码元+4个码元＝24码元。码元与码元速率相乘得到距离。与现有技术的频率估算器的区别在于仅包含一个相关器，而没有第一相关器1204和第二相关器1208。
因此，频率偏移估算器1200使用图6所示的特有分离前置码估算小前置码中的频率偏移，小前置码近似小到带有第一特有字和第二特有字之间总共16个码元的Cramer-Rao界限。在保持准确的频率估算的同时业务通过量最大。本领域技术人员可以理解这些功能框；因此不需要进一步说明。
集线器终端场地
下面参考图13，示出图2所示点对多点系统实施例的集线器场地的方框图。集线器场地1300具有包括集线器终端1302的无线子系统1301，每个集线器终端有一个主室外单元(ODU)1304和天线1306，备用室外单元1308和天线1310，内部设备链路(IFL)1312，主室内单元(IDU)1314，和备用室内单元1316。还示出包括TDM复用器1318，ATM复用器1320和定时信号源的发射设备252系统。还示出DS3线1324(数字信号3)和OC3c线1326(光载波电平3链接的)，LAN路由器1328。光域网线1330(WAN线)，回程线1332，和定时基准信号1334。
每个集线器终端1302(扇区无线设备)包括具有经内部设备链路1312(IFL)耦合到主室内单元1314的天线1306的主室外单元1304。还示出具有经内部设备链路1312耦合到备用室内单元1316的天线1310的备用室外单元1308。备用室内单元1316(IDU)与主IDU1314具有相同连接；因此，只讨论主室内单元1314。每个主室内单元1314有一条到TDM复用器1318的DS3线1324和一条到ATM复用器1320的OC3c线1326。TDM复用器1318和ATM复用器1320各自具有允许连接到传输网络(未示出)的回程线1332。每个集线器终端1302的每个主室内单元1314耦合到LAN集线器1328和定时信号源1322。定时信号源1322向每个集线器终端1302发送定时基准信号1334。LAN路由器1328具有一条到EMS的任选WAN线930。
实际上，集线器场地1300是点对多点系统的心脏。集线器场地1300支持多频率、多扇区集线器。无线信道分成子信道。例如，50MHz的信道可分成4个12.5MHz的子信道。每个集线器场地1300支持一个信道，每个集线器终端1302支持一个子信道(扇区)。此外，每个扇区(图1的″饼片″)可根据在集线器场地1300的多个信道和远程终端的位置包含多于一个集线器终端1302。无线子系统1301的每个集线器终端1302(扇区无线)包含具有一个天线1306，一个内部设备链路1312，和室内单元1314的室外单元1304。
室外单元1304(也称为收发信机单元)是一个集成的38GHz的收发信机和天线1306。除相对于远程终端室外单元的发射和接收频带交换发射和接收频带外，集线器终端1302的室外单元1304与图9描述的远程终端的室外单元相同。室外单元1304将来自内部设备链路1312的信号上变换到发射频率，并将来自空中接口的信号下变换到内部设备频率。它通常位于集线器场地1300建筑物的顶部。另外，室外单元1304可在建筑物的入口连接到一个浪涌保护器。
作为替换，由于集线器终端1302采用不连续发射(TDMA)发射，室外单元1304可包括作为天线1306的波束转换天线(未示出)，以使开关耦合到几个天线，每个天线发射到一个窄子扇区，例如15-22度子扇区。射束转换天线必须在空中接口帧格式的TDMA脉冲串之间切换。因此，一次只有一个天线发射，减少其它扇区和集线器终端1302中的干扰。这样也通过在比覆盖整个扇区的天线1306所需的更窄的波束中发射更多能量/比特扩展了点对多点系统的范围。因此，减小了多径的幅度，并且使更高级的调制工作得更好。同样。相控阵天线系统将达到相同结果。
内部设备链路1312将室外单元906连接到室内单元1314，并且与远程终端中使用的和图9中描述的内部设备链路1312相同。
集线器终端1302的室内单元1314(信道处理单元)与远程终端的室内单元非常相似。集线器终端1302的室内单元1314也支持多种传输模式，例如异步(例如ATM)和同步(例如TDM)，并支持多种调制模式，例如QPSK、16-QAM、和64-QAM。它与内部设备链路1312接通并包括含有IF收发信机部分、基带部分多种传输模式信元总线、和四个SSI端口的信道和命令模块(CCM)集线器。集线器终端1302的室内单元1314的内部工作与远程终端室内单元的那些相似，并参考图14进一步描述。有利的是，集线器终端1302的室内单元1314使用与远程终端的室内单元相同的多种调制调制解调器。因此，有利的是，对于点对多点系统的所有集线器终端和远程终端仅需要设计一种多调制调制解调器ASIC。
集线器终端1302和室内单元1314与远程终端的室外单元之间的某些区别是SSI端口中使用的SSI模块的类型，在集线器终端1302的室内单元1314中仅有几个附加接口(见图14)。集线器终端1302的室内单元1314仅使用三种到发射设备的接口：与DS3线1324接通的TDM-DS3 SSI模块(见图21)，与OC3c线1326接通的ATM-OC3c SSI模块(见图22)，和与DS3线1324接通的DS3透明SSI模块(见图24)。
在该实施例中，在集线器终端1302中的一个有故障的情况下，每个集线器终端1302采用1∶1冗余系统。如果主室外单元1304或主室内单元1314失败，则将备用室外单元1308和备用室内单元1316切换到使用状态。服务的中断对用户来说很少。正确地构成备用室外单元1308和备用室内单元1316作为主室外单元1304和主室内单元1314。图9的远程终端也使用1∶1冗余系统。
作为替换，集线器场地1300可使用如图37-38中描述的1∶N冗余系统。
发射设备252与参考图2描述的相同。TDM复用器1318和ATM复用器1320分别用来向和从传输网络(未示出)传输TDM和ATM业务。回程线1332将TDM复用品1318和ATM复用器1320连接到传输网络并包括例如DS3、OC3c、和OC12c线。
另外。定时信号源向集线器终端1302提供同步规划。由于在远程终端和耦合到远程终端的SSI模块使用在集线器终端1302的定时，重要的是定时信号源是非常稳定、准确的信号源，例如本领域中已知的Stratum-1电平定时信号源。定时信号源1322可以是外部DS1源基准(GPS源或其它DS1基准)、DS3线、或嵌入DS3的DS1。然后，利用定时信号源1322得到每个集线器终端1302的无线接口的码元速率。定时基准还涉及图14。如果定时信号源是DS3中的DS1(即DS3中的T1)，通常由在经传输网络(见图1和2)耦合到发射设备252的中心局的交换机提供定时。这种情况下，如果在定时中存在因中心局的误差状况造成漂移，所有集线器终端也将漂移，但不丢失数据。
此外，设置LAN路由器1328以允许在集线器场地1300的集线器终端1302之间通信和经WAN线1330任选连接到广域网(WAN)。在一个实施例中，单元管理系统(EMS)122使用WAN通过LAN路由器1328与每个集线器终端通信。可设置WAN线1330作为以太网10BaseT线。因此，单元管理系统可通过LAN路由器1328与在集线器场地1300的集线器终端1302通信。LAN路由器1328还允许集线器终端1302相互通信。作为替换，EMS可通过经传输网络和回程线1323发送消息来与集线器终端1302通信。有利的是，这样取消了对从EMS到集线器场地1300的有线连接的要求。参考图22对此进一步描述。
下面是从中心局经集线器终端的业务流动的概述。由位于中心局的单元管理系统将业务通过诸如SONET环形之类的传输网络路由选择到集线器场地1300。该业务根据其业务种类到达TDM复用器1318和ATM复用器1320。ATM业务经OC3c线1326路由选择到希望的集线器终端，而TDM业务经DS3线1324路由选择到希望的集线器终端。由室内单元1314将相应的业务复用到在各个SSI模块的多传输模式信元总线上。图15-18中讨论了多传输模式信元总线。然后，为无线接口格式化混合业务并在室内单元1304调制到中频。IFL1312把业务传送到室外单元1304，在此将其上变换成无线接口的发射频率。因此，该业务广播到室外单元1304的天线扇区覆盖范围内的远程终端。相反，数据流动到达室外单元1304。因此，本实施例的集线器终端1300传送ATM和TDM两种业务，而现有技术的系统需要分开的下属设施传输ATM和TDM。
集线器场地的另一个特有的特性是集线器场地是一个模块化的集线器场地结构。在现有技术的点对多点系统中。在建立集线器场地时，集线器场地被设计成一个包括在该集线器场地支持的所有不同集线器终端的卡的底盘。每个卡(或集线器终端)共享本领域中已知的共用处理器、共用SSI接口模块、共用底板接口、共用电源等。换句话说，现有技术系统中的每个集线器终端不能独立于共用设备工作。因此，为建立集线器场地，必须为整个系统建立结构。
相反，在本发明的该实施例中，系统设计者可通过安装包括一个室外单元1304和一个室内单元1314的一个模块化的集线器终端(即集线器终端1302)仅用一个频道的子信道即可建立集线器场地。室内单元是小单元，仅有支持一个子信道的两个卡。为增加更多子信道，只需在底盘中为每个子信道安装另一个模块化的集线器终端。模块化的集线器终端不必共享共用处理器、共用SSI接口模块、共用底板接口、或共用电源。因此，不需要安装支持整个信道的整个现有技术的点对多点系统的结构，而仅用一个子信道建立集线器场地。
由于安装现有技术中仅使用频道的一个子信道的点对多点系统的费用较高，这是一个特别的优点。实际上，由于许多用户彼此的所在位置可能非常近，或到点对多点系统的用户很少，或存在着妨碍使用许多集线器终端(各自使用分离的子信道)的物理障碍(例如高山)，许多服务提供商建立仅服务一或两个子信道的点对多点系统。有利的是，模块化的集线器场地允许点对多点系统随着用户的需要而增长，而不强迫服务提供商最初为支持整个信道的整个点对多点系统结构付费。
在另一个实施例中，可用从发射设备252到传输网络(图1和2所示)或回程下属结构的无线通信链路(未示出)代替到回程线1332的线路。无线通信链路可以是与集线器终端1302和相应的远程终端之间的通信链路非常相似的微波无线通信链路。天线，例如第一个12”天线耦合到发射设备252，对应的天线，例如第二个12”天线耦合到传输网络。该实施例允许集线器场地和传输网络之间的距离约为5至10英里。
下面参考图14，示出在图2和13所示实施例中的集线器终端(多模式集线器终端)的方框图。集线器终端1400包含具有天线1404的室外单元(ODU)1402(也称为收发信机单元)和室内单元(IDU)1406(也称为信道处理单元)。室内单元1406耦合到内部设备链路1408、维护端口1410、局域网(LAN)接口线1412、T1参考线1414、多传输模式信元总线1416、TDM DS3 SSI模块1418、ATM OC3c SSI模块1419、任选DS3透明SSI模块1421，和信道和命令模块1420。信道和命令模块(CCM)1420包括：包含内部设备(IFL)接口1424、上变换器1426、和下变换器1428的IF收发信机部分1422；包含多调制调制解调器1432、总线控制器1434、控制器处理器1436、控制信号1437、维护端口接口1438、LAN控制器1440、和定时逻辑电路1442的数字基带部分1430，以及LAN接口1444，和T1接口1446。
室外单元1402经内部设备链路1408耦合到室内单元1406，内部设备链路1408耦合到CCM模块1420的IF收发信机部分1422内的IFL接口1424。IFL接口1424耦合到上变换器1428和下变换器1426。上变换器1428和下变换器1426各自耦合到数字基带部分1430的多调制调制解调器1432。多调制调制解调器1432耦合到总线控制器1434，总线控制器1434耦合到多传输模式信元总线1416。维护端口1410耦合到维扩端口接口1438，维护端口接口1438耦合到控制处理器1436。LAN接口线1412耦合到LAN接口1444，LAN接口1444耦合到LAN控制器1440。T1参考1414耦合到T1接口1446，T1接口1446耦合到基带部分1432的定时逻辑电路1442。维护端口接口1438、LAN控制器1440、和定时逻辑电路1442分别耦合到控制处理器1436。定时逻辑电路和控制处理器还耦合到多传输模式信元总线1416。控制处理器1436向IFL接口1424、上变换器1428和下变换器1426发送控制信号1437。
实际上，集线器终端(扇区无线)的室内单元1406(IDU)与远程终端的室内单元(IDU)非常相似。IF收发信机1422与图9所示的那些完全相同。集线器终端1400的多调制调制解调器1432与图11描述的多调制调制解调器相同。有利的是，多调制调制解调器1432能够在脉冲串接脉冲串的基础上采用多调制调制解调器发射，并支持如前面讨论的QPSK、16-QAM、和64-QAM。总线控制器1434、控制处理器1436、和多传输模式信元总线也与远程终端室内单元中的那些相同(见前面的图和细节)。
然而，集线器终端1400的数字基带部分1430的控制处理器1436与单元管理系统正常接触。因此，控制处理器1436对多传输模式信元总线1416和空中接口进行所有业务时隙的分配。还生成将DS0从SSI模块映射到多传输模式总线帧格式和空中接口帧格式的适当时隙的时间规划。当从多传输总线(经时间规划)发射和复制业务和向混合业务分配什么标题信息时，控制处理器1436向诸如TDMDS3 SSI模块1418之类的服务专用接口发指令。控制处理器1436使用空中接口帧格式的额外开销消息，以便与远程终端室内单元的处理器通信。
维护端口1410与远程终端室内单元的维护端口相似。采用维护端口1410支持用于室内单元1406的维护和测试的膝上型PC串行端口连接。维护端口1010使用如RS232端口之类的维护接口1438与控制处理器1436接通。
LAN控制器1440不在远程终端中并且是向中心局的单元管理系统提供接口的基于PCI总线的控制器。LAN接口1444与通常是以太网10BaseT线的LAN接口线1412接通。LAN接口线1412允许连接到广域网(WAN)。单元管理系统使用WAN与LAN控制器1440通信。单元管理系统向CCM1420的控制处理器1436发送操作、执行、管理信号。LAN控制器1440还允许控制处理器1436与在相同集线器场地的其它集线器终端1400的控制处理器1436通信。
定时逻辑电路1442通过T1接口1446从分离的陆基T1(DS1)参考线1414接收定时参考源，并在整个点对多点系统将其变换成将要使用的码元速率。因此，定时逻辑电路1442产生到包括在SSI模块(见图20-25B)的远程终端和耦合到远程终端的光纤扩展器模块(见图32-34)一直使用的定时。作为替换，集线器终端1400的参考定时可来自几个信号源，包括：从DS3 TDM SSI模块接收的DS3线时钟或DS3透明线信号源；来自DS1线或DS3-TDM SSI模块的线28嵌入DS3-TDM SSI模块中的DS1信号源；从OC3c ATM SSI模块恢复的OC3c线时钟，或图13所示的DS1参考线1414。
在集线器终端1400的参考时钟通过空中接口发射到远程终端。这是通过在定时逻辑电路1442从输入的参考时钟得到码元速率时钟，然后使用接收的码元速率在远程室内单元产生所需的网络接口时钟进行的。所发射的参考时钟与陆线时钟的稳定性匹配并且还满足相关抖动、漫游、保存、和时钟跟踪能力标准是很重要的。因此，上述参考时钟信号源应该是stratum-1电平或等效的定时信号源，以便提供点对多点系统所需的稳定性。
控制处理器1436是一个运行信道和控制模块并协调维护端口1410、LAN控制器1440、定时逻辑电路1442、和多传输模式信元总线1416的精简指令系统代码(RISC)处理器。还产生发送到IF收发信机1422用于增益控制的控制信号1437。
多传输模式信元总线1416是可向和从总线控制器1434向SSI模块传输ATM和TDM两种业务的同步TDM信元总线。参考图15-18更详细地描述多传输模式信元总线1416。有利的是，多传输模式信元总线1416是对使用一条总线传输ATM业务和使用分离总线传输TDM业务的现有技术的总线系统的改进。
室内单元1406有四个SSI端口，但仅使用三个SSI模块，包括参考图21描述的TDM-DS3 SSI模块1418，参考图22描述的ATM-OC3c SSI模块1419，和参考图23描述的DS3透明SSI模块1421。TDM-DS3 SSI模块1418通过作为28条T1线(28个DS1)的DS3线传输TDM业务。ATM-OC3c SSI模块1419用于通过OC3c线传输ATM业务。DS3透明SSI模块1421使用子信道(扇区)，例如1.25MHz的整个带宽为点对多点系统内的点对点链路传输异步(例如ATM)或同步数据(例如TDM)。
多传输模式信元总线
下面参考图15，示出在图9和14所示的集线器终端和远程终端的室内单元的信道和控制模块(CCM)与图20-25B所示的SSI模块之间提供接口的多传输模式信元总线的帧格式，并说明了与图5的空中接口帧格式的关系。示意图1500示出了多调制调制解调器1502、总线控制器1504、SSI模块1606、空中接口帧格式1508、多传输模式信元总线1510(也称为多传输模式总线)、和多传输模式总线帧格式1512。多传输模式总线帧格式1512(下文称之为总线帧格式1512)具有同步化时隙1514，包含许多消息时隙1528的模块间通信部分1516(下文称之为IM-Com部分1516)，和包含许多数据时隙1526的信元总线数据部分1518(下文称之为CB-Data部分1118)。还示出了具有额外开销部分1520、备用部分1524、和业务部分1522的对应空中接口帧格式1508(如图5所示)。
SSI模块1506经多传输模式信元总线1510耦合总线控制器1504。总线控制器1504耦合到多调制调制解调器1502，多调制调制解调器1502耦合到室内单元(未示出)的IF收发信机。多传输模式信元总线1510使用总线帧格式1512，并且多调制调制解调器1502输出空中接口帧格式1508。
实际上，与TDM和ATM业务需要分离总线的现有技术的总线相反，多传输模式信元总线1510传送异步信号(例如ATM业务)和同步信号(例如TDM信号)。多传输模式信元总线1510在室内单元的信道和控制模块与各个SSI模块1506(见图20-25B)之间提供链路。多传输模式信元总线1510是使用具有固定长度的总线帧格式1512的8比特同步TDM信元总线。第一时隙是用于远程终端的室内单元与参考图32-34进一步讨论的扩展室内单元(EIDU)之间同步化目的的同步化时隙1514。总线帧格式1512的IM-Com部分1516中的消息时隙1528的剩余部分依据总线帧格式为固定长度。此外，所示的示意图对应于集线器终端和远程终端二者。专用SSI模块依据1506是在远程终端还是在集线器终端以及耦合到它们的服务而改变。
选择总线帧格式1512的长度，以使总线帧格式1512可以如图4-8所述直接映射到空中接口帧格式1508。例如，如果空中接口帧格式的长度是6毫秒，总线帧格式1512的长度也是6毫秒，与空中接口帧格式1508匹配。总线帧格式1512的CB-Data部分1518映射到空中接口帧格式1508的业务部分1522。此外，可将CB-Data部分1518不同数量的数据时隙1526分配给空中接口帧格式1508的业务部分1522内不同调制的业务脉冲串。例如，可将CB-Data部分1518的12个数据时隙1526映射到一个QPSK四业务脉冲串，或将6个时隙映射到一个16-QAM四业务脉冲串，或将4个时隙映射到空中接口帧格式1508上的一个64-QAM四业务脉冲串。
只有远程终端的室内单元和集线器终端的室内单元的CCM之间的通信需要空中接口帧格式1508的额外开销部分1520。因此，由室内单元的CCM的总线控制器1504放弃额外开销部分1520，以使同步化时隙1514和IM-Com部分1504便于装配在其位置中。因此，IM-Com部分1516提供CCM的主处理器(例如未示出的控制处理器)和SSI模块的局部处理器之间的控制/状态通信接口。因此，IM-Com部分1516和同步化时隙1514包括所需的长度，以允许总线帧格式1512直接对应空中接口帧格式1508。
总线帧格式的这种映射与经常使用两个分离的总线帧格式传输消息和数据的现有技术不同。此外，已知的现有技术的总线帧格式不直接对应空中接口帧格式。因此，独特设计的总线帧格式1512直接对应空中接口帧格式1508。
多传输模式信元总线1100也在与空中接口码元速率匹配的固定频率工作。例如，如果空中接口以10Msps的码元速率工作，多传输模式信元总线1510则以10Mbps工作。在集线器终端，从定时参考或到如图13描述的传输网络的链路得到多传输模式信元总线1510的定时。在远程终端，从由集线器终端发送的信令得到多传输信元总线1510的定时。CB-Data部分1518包括固定长度的数据时隙1526。有利的是，构成数据时隙1526，以使它们可在相同的总线帧格式1512上传送图28和29中描述的特殊格式化的TDM信元和ATM信元。另外，与现有技术的不同之处在于，现有技术中将分离的总线帧格式用于ATM和TDM传输。参考图16和17分别描述装配在IM-Com部分1516的每个消息时隙1528内的IM-Com信元的结构和装配在CB-Data部分1518的每个数据TS1526内的CB-Data信元的结构。因此，如图12B中将描述的，设计装配在CB-Data部分1518的数据时隙1526内的CB-Data信元传送ATM信元或专门设计的TDM信元。
此外，多业务模式信元总线1510在相同总线上组合消息(即在IM-Com部分1516中)和数据(即在CB-Data部分1518中)，而在现有技术中，通常将分离的总线用于消息和数据的传输。仅使用一个信元总线的优点是减少了信元总线结构中使用的抽头的数量。
已选择数据时隙1526与空中帧格式1108对应。数据时隙1526可包括不同的字节数量，然而，由于设计它们配合标准的53字节ATM信元和53字节TDM信元，CB-Data部分1518的数据时隙1526的长度可不小于53字节。理想情况下，长度不应小于55字节以便容纳图16和17所示的控制字节。定时信号或时钟也是多传输模式信元总线1510的一部分。参见图18构成多传输模式信元总线1510的专用线或信号。
构成IM-Com部分1516的消息时隙1528具有特定的分配。可为将要连接到室内单元的每个SSI模块提供一个特定的消息时隙1528。此外，存在着每个光纤扩展器模块，包括主机和从属(图33描述)的消息时隙1528，和用于扩展室内单元或EIDU(图32中描述)的四个SSI端口中的每一个的一个消息时隙1528。另外，可以有根据需要可动态地向任何SSI模块1506分配的可使用的附加消息时隙1528。
下面参考图16，示出表明由图15的多传输模式信元总线使用的IM-Com信元1600的结构的示意图。IM-Com信元1600具有包含SSI ID1606、本领域中已知的消息信号标1608、和未使用部分1610的标题1602。IM-Com信元1600还包含消息部分1604。标题1602包括用于SSI ID1606的第一字节，SSI ID1606用于解决试图将数据放置到相同时隙的不同SSI模块之间的冲突。第二字节用于消息信号标，第三字节未使用。
SSI ID1606是包含许多比特，例如8比特的字段。SSI ID1606低位的4比特用于耦合到室内单元的SSI模块，SSI ID1606的高位4比特由相应的扩展室内单元(见图32)使用。因此，向每个SSI模块和与多传输模式信元总线接通的每个扩展室内单元分配一个比特。在操作中，当特定SSI模块发射到一个时隙中时，将″0″比特放置在其SSI ID1606比特中，否则，SSI ID1606比特是″1″。由于消息时隙仅分配给一个SSI模块，SSIID1606中只有一个比特在IM-Com部分中的任何给定消息时隙应该为″0″。因此，如果SSI ID1606的第三比特分配给SSI端口#3中的SSI模块，对于SSI端口#3中的SSI模块正在其中发射的时隙，SSIID1606低位的4个比特应该为″1011″。对于IM-Com部分中的特定消息时隙，如果在SSI ID1606的高位和低位4比特的每一个中有一个以上的″0″比特，室内单元的信道和控制模块(CCM)解决了冲突。
剩余的包括消息部分1604的m个字节用于在CCM控制处理器和SSI模块的局部处理器之间发送消息。该消息告诉SSI模块在发射和接收时使用哪些消息时隙，以及其它控制信息。由室内单元的总线控制器和控制处理器或由各个SSI模块的局部处理器格式化IM-Com信元1600。
下面参考图17，示出表明在图15的多传输模式TDM信元总线上传输的CB-Data信元(也称为业务信元)的结构示意图。业务信元1700具有标题1702、数据信元1704(也称为有效负荷信元)、和备用部分1706。标题1702包括用于SSIID1708的第一字节(见图16)和用于有效负荷状态1710的第二字节。
业务信元1700与总线帧格式CB-Data部分1518的数据时隙1526中的一个配合。可设计业务信元1700与IM-Com信元1600的长度匹配。此外，业务信元1700的长度可有利于使一个或多个业务信元1700映射到空中接口帧格式的业务脉冲串。例如，两个业务信元1700可构成一个16-QAM的单个业务脉冲串，或12个业务信元1700可构成一个QPSK四脉冲串。
业务信元1700内的数据信元1704的长度为53字节，即标准ATM信元的大小较有利，这样能在数据信元1704中传输象53字节ATM信元之类的异步信号，或象在特定设计的53字节TDM信元(见图29)内格式化的53字节TDM数据之类的同步信号。因此，ATM和TDM信元被SSI模块(具体地说，是SSI模块的格式化器)复用到多传输模式信元总线上。该特性省去了对具有一个用于传输TDM业务的TDM信元和另一个用于传输ATM业务的信元总线的需求。
备用部分1706包含剩余字节，如果有的话，这些字节在该实施例中未实用。备用部分1706包括的长度可使总线帧格式与空中接口帧格式匹配，以便该总线帧格式易于映射到空中接口帧格式。依据设计的空中接口帧格式和其它系统参数，业务信元1700的数据信元1704可包含多个字节，但不能包含少于53个字节并且仍保持与53字节的ATM标准信元兼容。
此外，业务信元1700包括n个字节。业务信元1700的大小取决于空中接口帧格式的长度、所使用的频率和最小数据信元大小。如图17所示，业务信元1700至少应为55字节以说明53字节的数字信元1704和标题部分1702。还应指出，数字信元可传送ATM信元和TDM信元两种信元，如果用新标准长度代替标准ATM信元的长度，可据此调节各种信元的大小。
下面参考图18，示出图15至17中用于多传输模式信元总线的的定时示意图1800。下列信元总线信号包括多传输模式信元总线：CB_CLK1802、CB_TX_FS1804、CB_TX_TSS1806、CB_TX_DATA(7：0)1808、CB-RX-DATA(7：0)1810、CB_RX_FS1812、CB_RX_TSS1814、和CB_TX_SFS1816和CB_RX_SF31818。
CB_CLK信号1802是具有与空中接口码元对应的频率的时钟并且为1行。CB_RX_TSS1814是每个时隙与单个时钟同步的接收时隙并且为1行。CB_RX_FS1812是与单个时钟脉冲帧同步的接收帧并且为1行。CB_RX_SFS1818是每个超帧与单个时钟脉冲同步的接收超帧并且为1行。CB_RX_DATA(7：0)1810是8行的8比特数据信元总线。作为替换，信元总线可以是16、24、32等比特信元总线。可据此修改信元总线结构。CB_TX_TSS1806是每个时隙与单个时钟同步的发射时隙并且是1行。CB_TX_FS1804是每帧与单个时钟同步的发射帧并且为1行。CB_TX_SFS1816是每个超帧与单个时钟同步的发射超帧并且为1行。CB_TX_DATA(7：0)1808是8行的8比特发射数据信元。因此，多传输模式信元总线包括总共23行并具有图18所示的定时。
多传输信元总线作为在集线器终端或远程终端，和用户通过其接通的SSI模块的室内单元的信道和控制模块(CCM)之间的链路。有利的是，多传输模式信元总线取代了用于传输ATM和TDM业务的两个分离总线并组合模块间通信和相同信元总线帧格式上的数据信元。
经空中接口的数据流
下面参考图19，示出如图2的实施例中所示的点对多点系统执行的在集线器终端的室内单元到远程终端的室内单元之间数据流的主要步骤。在参考图19中的具体步骤的同时还要参考其它相关附图。所描述的步骤是概括性的，并且意图是提供经点对多点系统通信链路的数据传输的概要。
同步(TDM)和异步(ATM)业务(或信号)经传输网络从中心局路由选择到在集线器场地的集线器终端的SSI模块。SSI模块利用多传输模式总线帧格式来格式化混合业务并将其复用到多传输模式信元总线上(步骤1902)。在下面的说明书中描述用SSI模块采用的具体技术格式化混合业务并将其复用到多传输模式信元总线上的单个格式，而不描述该流程的目的。正如所指出的，多传输模式信元总线以集线器终端和远程终端的其余部分不知道它们正在传送ATM和TDM两种信元的方式传送异步业务(例如ATM)和同步业务(例如TDM)业务两种业务。因此，通过针对多传输模式信元总线的数据格式化和并为空中接口帧格式映射多传输模式信元总线的数据，点对多点系统支持多种业务类型。
过程1900继续，通过取消模块间通信部分(IM-Com)并用空中接口帧格式的对应额外开销部分将其替换，多传输模式信元总线的总线帧格式变换成空中接口帧格式(步骤1904)。总线控制器如图9、13和14描述的执行该步骤。在集线器终端的室内单元的信道和控制模块(也称为CCM)使用该IM-Com部分与专用SSI模块(例如TDM-DS3 SSI模块和ATM-OC3c SSI模块)通信。额外开销部分用于集线器终端的CCM，以便与远程终端的CCM通信。总线控制器还通过把多传输模式信元总线的时隙格式化成正确数量的空中接口脉冲串来将总线帧格式转换成空中接口帧格式。总线控制器还决定脉冲串是否是如图7A和7B描述四脉冲串或单脉冲串。
一旦格式化成空中接口帧格式(步骤1904)，采用如上所述的三种可使用的调制模式中的一种在脉冲串接脉冲串的基础上调制该信号(步骤1906)。有利的是，这样能使单个集线器终端(扇区无线)与其特定扇区内的每个远程终端通信，而与远程终端所在的区域无关。这样还有效地利用了可使用的带宽。接下来，将空中接口帧格式中的调制信号上变换成通信链路的射频(步骤1908)。图14中更全面地描述了在室内单元将调制的信号上变换到中频，然后再上变换到无线通信链路的微波射频(即图2实施例中为38GHz)的IF收发信机部分的操作。
此后，采用50MHz信道的12.5MHz子信道将该信号经空中接口广播到所有远程终端(步骤1910)。应指出的重要一点是，经空中接口传输的信号是在相同空中接口帧格式内传送的同步信号(例如TDM)和异步信号(例如ATM)。此外，空中接口脉冲串是以不同方式调制的，以便实质上生成三种不同的业务流。采用QPSK、16-QAM、和64-QAM调制每个业务流。用高级调制(多比特/秒/Hz)，例如64-QAM调制的业务流比用低级调制(较少比特/秒/Hz)，例如QPSK的信号下降得快。因此，QPSK业务流比64-QAM业务流传输得更远。其与已知的现有技术的区别在于，单个扇区无线仅使用一种调制发射并且仅采用空中帧格式内的一种传输模式传送业务。因此，本实施例唯一的集线器终端(扇区无线)代替了现有技术每个扇区内具有n个区域的点对多点系统的n个集线器终端(扇区无线)。
在远程终端，从通信链路，例如无线通信链路接收调制信号(步骤1912)。应指出，远程终端将接收通信链路上的所有信号(还未完全降低的)。然后，将所接收的信号下变换成将要解调的基带信号(步骤1914)。此后，解调接收的空中帧上的信号(步骤1916)。采用与在集线器终端调制信号相同的多调制调制解调器在脉冲串接脉冲串的基础上解调信号；然而，构成多调制调制解调器以便仅对构成特定远程终端以解调的特定业务脉冲串解调。例如，位于最靠近集线器终端的区域中的远程终端将对QPSK调制的额外开销脉冲串和仅对64-QAM调制的业务脉冲串解调，而不对16-QAM或QPSK调制的业务脉冲串解调。应指出，所有远程终端将对使用QPSK调制的额外开销脉冲串解调。在该实施例中，64-QAM是最高级的调制，但这些调制不限于所描述的特定调制。
一旦根据预构的远程终端解调了信号，将空中接口帧格式上的信号转换成多传输模式信元总线的总线帧格式(步骤1918)。这是在室内单元的CCM的总线控制器完成的。去掉空中接口帧格式的额外开销部分并增加总线帧格式的IM-Com部分。另外，经多传输模式信元总线的总线帧格式的对应时隙映射空中接口帧格式的脉冲串。最后，将多传输模式信元总线上的业务发射到SSI模块(步骤1920)，以使SSI模块可选出将要转送到相应用户的混合业务。反向数据流动只是与步骤1902至1920描述的相反。
服务专用接口模块
点对多点系统允许用户专用的许多标准接口，例如TDM-DS3 SSI模块、ATM-OC3cSSI模块、和四DS1/AAL1 SSI模块，和DS3透明SSI模块。然而，由于其传送异步业务(ATM)和同步业务(TDM)这两种业务，已构成这些标准接口中的每一个与多传输模式信元总线接通。因此，SSI模块必须能够对多传输模式信元总线上不同类型的业务过滤，以便可提取正确的业务信元并转送到用户。此外，必须专门设计这些接口中的每一个，以便为发射而将正在传送的业务格式化到多传输模式信元总线上。图20至25B讨论了一些点对多点系统中采用的不同类型的SSI模块和用来与多传输模式信元总线接通的技术，以及为了发射而用来将业务格式化到多传输模式信元总线上的技术。
下面参考图20，示出四DS1/AAL1 SSI模块的方框图。四DS1/AAL1 SSI模块2000包含如参考图15至18描述的多传输信元总线2002，信元控制部分2004，ATM处理器部分2006，定时部分2008，处理部分2010，和线路接口部分2012。信元控制部分2004包含信元格式化器2014(也称为信号格式化器)，发射缓冲器2016，接收缓冲器2017，控制逻辑电路2018，和PCM接口逻辑电路2020。ATM处理器部分2006包含一个AAL1(ATM适配层1)SAR2022和ATM缓冲器2024。定时部分2008包含定时逻辑电路2026。处理部分2010包含微处理器2028和消息缓冲器2030。线路接口部分2012包含四个T1/E1帧机架1532，和4个T1/E1端口2034。还示出了包括TDM总线2036，Utopia总线2038，脉码调制总线2040(也称为PCM总线2040)，和CP总线2042的几条连接总线。
四DS1/AAL1 SSI模块2000是允许4条T1线或E1线与点对多点系统接通的模块。四DS1/AAL1 SSI模块双向传输模式SSI模块，表明其构成可依据用户的优先权以TDM模式或ATM AAL1模式工作；因此，是四DS1 TDM SSI模块或四DS1/AAL1 ATMSSI模块。在包含24个DS0的DS0电平到DS1(T1线)复用数据。现有技术的四DS1 TMDSSI模块和四DS1/AAL1 ATM SS1模块存在；然而，单个现有技术的四DS1 TDM SSI模块不能构成四DS1/AAL1 ATM SSI模块，而四DS1/AAL1SSI模块2000可以。另外，必须构成所使用的四DS1/AAL1 SSI模块2000，以便与多传输模式信元总线2002接通。一旦构成，为提供两种数据传输类型中的一种服务，四DS1/AAL1 SSI模块2000仅处理该业务类型。因此，以两种模式描述四DS1/AAL1 SSI模块2000的操作。作为替换，可构成四DS1/AAL1 SSI模块2000以同时支持两种业务类型。
在ATM模式工作时，业务进入四DS1/AAL1 SSI模块2000，从远程终端的室内单元通过多传输信元总线2002到信元格式化器。多传输信元总线2002传送ATM和TDM两种业务；因此，信元格式化器2014(也称为总线控制器)必须能够提取ATM信元同时放弃TDM信元。另外，信元格式化器2014必须能够分辨指定给与SSI模块接通的特定用户的ATM信元和不需要的ATM信元。如前所述，从无线或空中接口进入远程终端的业务是三种调制模式中的一种。一个特定的远程终端仅为空中接口帧格式的业务部分解调这些调制模式中的一种，以便在多传输模式信元总线2002上仅接收特定业务。此外，解调的业务需要分离到对应的SSI模块中。
信元格式化器2014收听所构成的多传输模式信元总线的IM-Com部分，以便将适当的消息信元复制到消息缓冲器2030，消息缓冲器是一个双端口RAM。参考图15看到耦合到多传输模式信元总线的每个SSI模块具有一个IM-Com部分的特定时隙供其使用。因此，信元格式化器2014仅读取IM-Com部分的该特定时隙。然后将来自IM-Com信元的消息路由选择到未处理器2028，以使四DS1/AAL1SSI模块2000的未处理器2028能够协调与室内单元的CCM的活动。微处理器是一个精简指令系统代码(RISC)处理器。
信元格式化器2014使用ATM地址过滤技术确定放弃来自多传输模式信元总线的CB-Data部分的哪些业务信元和保留哪些信元。参考图26-31B描述ATM地址过滤。图30中描述的VCI查阅表位于作为静止RAM的接受串冲器2017中。
如果业务信元包含已如图26-31B中讨论的适当过滤的AAL1 ATM信元，从业务信元对AAL1 ATM信元拆组并经Utopia总线2036路由选择到AAL1 SAR2022(分离和重编)AAL1 ATM信元被变换为将被发射到T1/E1帧调节器2032的串行数据流。注意，PCM接口逻辑电路2020不使用在ATM模式中。ATM缓冲器2024(静态RAM)被使用于缓冲ATM信元，使得它们能够重新细合到各分组数据中和然后被发射到T1/E1帧调节器2032，将被成帧用于在T1线路(或E1线路)上通过T1/E1端口2034传送到各个用户。微处理器2028控制从T1/E1帧调节器2032到信元格式化器2014和AAL1 SAR 2022的数据流。
数据流对于业务输入T1/E1口2034和来自T1线(或E1线)的T1/E1帧调节器2032是相反方向的。其中是业务的从T1/E1帧调节器2032到AAL1 SAR2022的数据流被分段为ATM信元。然后，各ATM信元经Utopia总线2036被进行发射信元格式化器2014，等待被复用进入多传送模式信元总线2002。消息缓冲器2030还含有对于发射各ATM信元进入多传送模式信元总线2002的映射作用。
在TDM模式中的操作，各信元到达多路传送模式信元总线2002，以至于多传送模式信元的每个时隙传送一个信元。信元格式化器2014确定来自信元总线2002的哪些信元进行保持。从多传送的信元总线2002接收的模块间通信消息(IM-Com)经消息缓冲器2030传送到信元格式化器2014。因此，信元格式化器2014知道哪个信元来自多传送模式信元总线2002中的哪个时隙拷贝；因此，仅指定给特定用户的TDM信元被拷贝。然后，如果TDM信元是数据信元，TDM信元被拷贝到接收缓冲器2017中，这是一个静态RAM。当信元格式化器2014拷贝各信元时，它分离这些信元为各DOS(PCM数据和信令数据两者)正如参照在图39到44B所描述的TDM缓冲器那样。
此外，信元格式化器2014重新组合数据到接收缓冲器2017，该缓冲器是基于信元型的静态RAM，它进一步被描述在图40到43。接收缓冲器2017还含有用于映射信元总线时隙到对应的T1/E1时隙时间规划。在正确的时间上，PCM接口逻辑电路2020对每个T1/E1线和每个时隙提取正确的数据(PCM和信令)，组合该数据到DS1和经PCM总线2040发射该数据到T1/E1机架2032，其中数据被成帧以便在T1/E1线上发射。
对于通过T1/E1线到达四DSI SSI模块2000的TDM数据，数据流是相反的。
定时部分2008含有定时逻辑电路2026。定时逻辑电路2026一般包括复杂的可编程逻辑电路装置(COLD)和锁相环(PLL)。四DSI SSI模块从多传送模式信元总线2002接收它的定时，该定时是如上所述从在集线器终端上的定时恢复的。注意，并不是所有的方框图都作了详细的描述，因为它们的操作和实施对于本专业技术人员是容易理解的。
注意，四DSI SSI模块2100，或者任何其他的SSI模块实际上表示含有多传送模式信元总线2002，而是接口到多传送模式信元总线上。多路传送模式信元总线被表示为作为四DSI SSI模块2100的一部分和表示在图22-25B中的其它SSI模块是容易理解的。注意，信元格式化器2014格式化TDM业务和ATM信元，以便通过点对多点的系统进行传输和因此，还被称为信号格式化器。信号格式化器在说明书的通篇描述为与信元格式化器一样的单独的SSI模块。但是，在其它各实施例中，信号格式化器可能位于点对多点系统的其它部件中，这些系统例如是多调制的调制解调器或集线器终端和远程终端的总线控制器。一般的描述，信号格式化器(特别是信元格式化器)格式化不同的传送模式适合通过点对多点系统发射的格式(信元)。
下一步参照图21，方框图表示TDM-DS3 SSI模块2100被使用在图2的集线器终端的室内单元中。TDM-DS3 SSI模块2100含有信元格式化器2102(还称为信号格式化器)、消息缓冲器2104、控制逻辑电路2106、中央处理单元(CPU)2108、处理器总线2110、发射PCM缓冲器2112、发射信令缓冲器2114、接收信令缓冲器2118、PCM接口2120、系统总线2122、8进制T1/E1机架2124、28 T1/E1线路2126、M13复用器2128、发射/接收线路接口单元(TX/RX LIU)2130、反馈环路2132、和DS3接口2134。还表示出多路传送模式信元总线2136。
TDM-DS3 SSI模块2100是以TDM为基础的SSI模块，被用在点对多点系统的每个集线器终端，用于接口高速DS3与传输网络。TDM-DS3 SSI模块2100去复用含有28个T1/E1线路(28个DS1)的DS3线路，下降到DS0水平与点对多点相接口。因此，TDM-DS3 SSI模块2100起到一个3/1/0复用器的作用。TDM-DS3SSI模块2100被设计为处理到达和来自点对多点系统的所有TDM业务，而OC3cATM SSI模块(见图22)被设计为处理到达和来自点对多点系统的所有ATM业务。
当来自多传输信元总线2136的信号被接收时，信元格式化器2102被指令通过CPU与集线器终端的室内单元的CCM之间模块间交换消息(IM-Com)哪些信元从多传输信元总线上被拷贝。在这种情况下，信元格式化器2102保持TDM信元和放走ATM信元。信元格式化器2102还拷贝适当的IM-Com信元到消息缓冲器2104(它是双端口的RAM)用于CPU2108。TDM信元被分解为PCM数据(或PCM样值)和信令。PCM数据被存储在接收PCM缓冲器2116，而诸如与呼叫信令(CAS)有关的信令被存储在接收信令缓冲器2118。
正如在图29和39所描述的，每个TDM信元被分解到接收PCM缓冲器2116和接收信令缓冲器2118两者中，因为TDM信元含有PCM数据和信令数据两者。缓冲器(2116、2118、2112、和2114)全是双端口随机存取存储器(也称为DPRAM)。另外注意，4个缓冲器(2112、2114、2116、和2118)可用与如图39所示的相同存储结构的一部分。
TDM信元还按照如图41-43所示的哪种信元类型被使用进一步进行分解。
然后，PCM接口2120组合在接收PCM缓冲器2116的和接收信令缓冲器2118中的PCM数据到各个DS1，然后这些DS1经系统总线2122(PCM总线)被发射到8进制T1/E1帧调节器2124，将被成帧为T1或E1。PCM接口2120包括专门设计用于TDM-DS3 SSI模块2100的常用逻辑电路。然后28个T1/E1线路2126被M13复用器2128复用为DS3线路。M13复用器2128是一种标准DS3到DS1的复用器。TX/RX LIU2130在DS3线路接口2134与DS3线路接通。CPU2108通过处理总线2110处理必需的逻辑电路，控制TDM-DS3 SSI模块2100。反馈环2132被用于测试目的。另外，对TDM-DS3 SSI模块2100的定时是从多传输模式信元总线2136恢复的。
在从传输网络到多传输模式信元总线2136方向的数据流仅是相反的。DS3线路通过M13复用器2128被复用到各DS1。通过8进制T1/E1机架2124，成帧被从各DS1去掉，然后PCM接口2120分解各DS1为各DS0，该数据被发射到发射PCM缓冲器2112(对于PCM数据)或到发射信令缓冲器2114(对于信令)。然后，信元格式化器2102组合各DS0为如图29和41-43所描述的具体设计的TDM信元，该数据被复用到多传输信元总线2136。
另外，信元格式化器2102在TDM信元的标题部分发射ATM标题、虚拟路径识别符。在图29中更详细地进行描述。再能使在远程的以ATM为基础的SSI模块的ATM格式化器能够在从混合业务输入端(即，多传输模式总线)接收的ATM信元与TDM信元之间进行区分。另外一种情况下，ATM信元与TDM信元可以利用时间规划(timeplan)进一步进行区分。但是，这样做花费更多时间和麻烦，需要更多消息。
信元格式化器2102还按照图41到43所描述的，取决于信元的类型和可接受的延迟格式化TDM信元。另外，因为本专业技术人员了解它们的实施和使用，所以不是所有的功能块地予以描述。
接下来参照图22，方框图表示了ATM-OC3c SSI模块，该模块可以使用在表示在图2实施例的点对多点系统中的远程终端或集线器终端。ATM-OC3c SSI模块2200含有0C3c口2202、DS3c口2204、光收发信机2206、DS3线路接口单元(LIU)2208、物理层器件Phy2210、ATM线路和缓冲器管理器2211(下文称为ALMB2211)、信元处理器2212、信元处理器缓冲器2214、缓冲器管理器2216、缓冲器管理器缓冲器2218、Utopia II总线2220、ATM格式化器2224(一般也称为信号格式化器)、格式化器缓冲器2226、PCI桥2228、AAL5 SAR2230、PCI总线2232、中央处理单元(CPU)2234、和多传输模式信元总线2236。
OC3c端口2202被耦合到耦合到物理层器件Phy2210上的光收发信机2206。物理层器件Phy2210经Utopia II总线2220耦合到信元处理器2212。另外一种情况下，DS3c口2204被耦合到耦合到物理层器件Phy2210的DS3 LIU 2208。然后，在按DS3c组态的物理层器件Phy2210经Utopia II总线2220耦合到信元处理器2212和还耦合到uP总线2222。
此外，ATM-OC3c SSI模块2200可能被组态为支持代替一个子信道(12.5Mhz)的多子信道。这要求如图26所示的对于每个子信道的一个单独的ATM格式化器2224。
信元处理器2216被耦合到uP总线2222、信元处理缓冲器2214、和缓冲器管理器2216。缓冲器管理器2216被耦合到uP总线2222和缓冲器管理器缓冲器2218。uP总线2222还被耦合到ATM格式化器2224和PCI桥2228。ATM格式化器2224被耦合到格式化器缓冲器2226、Utopia II总线2220、和多传输模式信元总线2236。ATM格式化器2224经Utopia II总线2220被耦合到AAL5 SAR2230。CPU 2234通过PCI总线2232被耦合到AAL5 SAR2230和PCI桥2228。ALBM 2211是含有信元处理器2212、信元处理器缓冲器2214、缓冲器管理器2216、和缓冲器管理器缓冲器2218的标准成品ATM芯片。
实际上，ATM-OC3c SSI模块2200被设计为处理到达和来自点对多点系统的所有ATM业务。取决于具体用户的需要，它可以被用在如图2所示的集线器终端或者可以被用在远程终端。ATM-OC3c SSI模块2200可以按两种方式进行组态。第一种，该线路到OC3c线路(155Mbps)的数据是高速信元的纯码流和在OC3c端口2202接通。第二种，ATM-OC3c SSI模块可以组态为工作在44.736Mbps的包含ATM信元的纯码流的DS3线路。OC3c线路是一种光载波3级级联线路，意味着该线路是一个连续ATM信元码流和正如现有技术所理解的那样。因此，一个OC3c组态将含有OC3c口2202、光收发信机2204、DS3 LIU 2208、和物理层器件Phy2210。
再有，ATM-OC3c SSI模块使用标准成品ATM芯片(ALBM2211)，该芯片被组态为处理点对多点系统的的调制环境。该ATM芯片被组态为提供特有ATM地址过滤技术和分配多址连接的要求按照参照图26和27所描述的那样。
另外，如果工作在远程终端，ATM-OC3c SSI模块2200具有一种模式和如果工作在集线器终端则具有另外一种模式。
工作在集线器终端，数据经ATM MUX到OC3c端口2202和光收发信机2206，从传输网络和中心局到达ATM-OC3c SSI模块2200。物理层器件Phy2210在ATM领域是公知的执行ATM芯片2211的物理层功能的装置。这里，物理层器件Phy2210是一个信元提取器，从各帧中提取ATM信元和经Utopia II总线2220发射它们到ALBM 2211中的信元处理器2212。然后，信元处理器2212按照ATM标准控制正在到达的各个ATM信元。该控制简单的检查是否到达的太快。信元处理器2212具有信元处理器缓冲器2214，它是用于缓冲ATM信元的静态RAM。信元处理器2212转移ATM信元到ALBM 2211的缓冲器管理器2216，它排队ATM信元到是一个静态RAM的缓冲器管理器缓冲器2218。然后，缓冲器管理器2216按照基于QOS(服务的质量)对每个VP/VC(虚拟路径/虚拟信道)组态的优先级去排队ATM信元。这种处理在现有技术中是公知的。ATM信元被环路反馈到缓冲器管理器2216和发射回到信元处理器2212。
下一步，ATM信元经Utopia II总线2220被发射到ATM格式化器2224。ATM格式化器2224执行描述在ATM地址过滤部分(见图26)的排队功能。ATM格式化器2224是含有若干浅FIFO的常用逻辑电路，每个保持利用三种调制模式(也称为调制缓冲器)之一的待发射的各ATM信元。为一个静态RAM的格式化器缓冲器2226含有用于每种调制模式的时间规划。ATM格式化器2224利用该时间规划映射ATM信元到多传模式总线2236的正确时隙中，使得各个信元利用适当的调制模式被发射。因此，适当的远程终端将接收适当的ATM信元。此外，ATM格式化器2224形成各ATM信元为用于在多传输模式信元总线2236上传输的业务信元(分别描述在图16和17)。
另外，CPU2234能够通过在多传输模式信元总线2236的模块间通信时隙(IM-Com信元)与集线器终端的信道和控制模块CCM进行通信。IM-Com信元通过ATM格式化器2224被发射到多传输模式信元总线2236上。经PCI总线2232和PCI桥2228，IM-Com信元被发射到CPU2234和ATM格式化器2224和从它们进行接收。
从集线器室内单元到ATM-OC3c SSI模块2200的数据流仅是相反。ATM信元被从多传输模式信元总线2236拷贝。在集线器终端，ATM-OC3c SSI模块2200并不必需执行ATM地址过滤技术(图30-31B)，因为所有ATM信元被转移到耦合到传输网(回程)的OC3线路。
ATM信元传送回ALBM2211。具体地，ATM信元被发射到信元处理器2212、缓冲器管理器2216，然后返回到信元处理器2212和然后返回到物理层器件Phy2210，将被成帧，以便传输，并取决于其组态，通过光收发信机或DS3线路接口单元2208退出ATM-OC3c SSI模块2200。
AAL5 SAR2230(分段和重组)被用于带内信令。它起到对从单元管理系统(EMS)到集线器终端的消息分组操作、管理、和控制(QAM)的作用。单元管理系统的细节参照图2和10进一步讨论。这对单元管理系统与点对多点系统的通信提供了一种改善的方法。替代通过广域网(WAN)与集线器侧通信和然后集线器侧的LAN作为常规单元管理系统进行操作，单元管理系统可以通过回程网或传输网与集线器终端通信。有益地是，不需要在中心局的单元管理系统(EMS)与各个集线器场地之间维护分离陆线。
因为从在中心局的EMS传送消息的ATM信元是在相同媒体OC3c线路上，由单元管理系统发射的控制信元需要与业务信元分开。另外，信元处理器2212和缓冲器管理器2216两者利用信元的虚拟路径识别码(VPI)和虚拟信道识别码(VCI)，和确定是否任何信元是CPU 2234指定的控制信元。控制信元经被UtopiaII总线2220被路由选择到AAL5 SAR2230。然后，AAL5 SAR2230形成消息的各个分组数据，该数据经PCI总线2232被发射到CPU2234。按照传输控制协议/Internet协议(TCP/IP)形成各个分组数据。CPU2234能够通过耦合到PCI桥2228和耦合到uP总线2222的PCI总线2232发射信号到ATM格式化器2224、信元处理器2212、和缓冲器管理器2216。
在远程单元的操作中，通过空中从集线器终端接收数据和由远程终端的室内单元的CCM进行确定。然后，数据被作为信元在与ATM-OC3c SSI模块2200接口的多传输模式信元总线2236上发射。因为在远程单元，ATM格式化器2224执行如图30所示的ATM地址过滤处理。
ATM地址过滤处理功能与ATM-OC3c SSI模块2200的不同，在远程终端因为ATM-OC3c SSI模块2200的吞吐量大于在远程终端使用的其他类型的SSI模块。OC3线路以155.52Mbps(每秒兆比特)发射的数据，该数据等效于大约3个DS3线路。因此，执行如参照图30和31B所描述的查找表方法(替代图30和31A)。
一旦利用在图30、31A和31B描述的ATM地址过滤技术接收ATM信元，该ATM信元经Utopia II总线2220转移到信元处理器2212，然后按照对每个VPI/VCI为基础组态的优选级，发射到缓冲器管理器2216进行排队和利用是一个静态RAM的缓冲器管理器缓冲器2218去排队返回到信元管理器2212，以保证服务质量(QOS)。ATM信元被发射到物理层器件Phy 2210(信元提取器)，然后各信元被成帧和通过光收发信机2206发射到在OC3c口2202的OC3c线路。
在远程终端，从用户到ATM OC3c SSI模块2200的数据流与在集线器终端从OC3c线路到集线器终端的数据流是相同的。主要区别是在ATM格式化器2224中调制缓冲器的数量，因为远程终端将发射一种调制和不象在集线器终端中发射所有调制模式。
本专业技术人员对ATM OC3c SSI模块2200的各部件及其功能是了解的。ALBM2211是现有技术公知的成品芯片。并非所有的功能块都被进行全面的描述，因为本专业技术人员对它们的操作和实施是了解的。
参照图23，其中表示对DS3透明的SSI模块。该DS3透明SSI模块2300含有多传输模式信元总线2302、信元格式化器2304(信号格式化器)、缓冲器2306、字节填充器2308、抖动衰减器2312、中央处理单元(CPU)2310、DS3线路接口单元2314、和DS3线路2316。
多传输模式信元总线2302被耦合到信元格式化器2304和CPU2310。信元格式化器耦合到缓冲器2306和字节填充器2308。字节填充器2308被耦合到抖动衰减器2312和DS3线路接口单元2314。抖动衰减器2312被耦合到耦合到DS3线路2316的DS3线路接口单元2314。CPU2310被耦合到DS3线路接口单元2314、字节填充器2308和信元格式化器2304。
实际上，DS3透明SSI模块2300不是特别以ATM为基础或者以TDM为基础的，和被用于在点对多点系统中提供点对多点链路。因此，当用户要求无线扇区集线器终端的整个信道带宽(例如，12.5Mhz)时，使用DS3透明SSI模块2300。DS3透明SSI模块2300可以传输异步业务(例如，ATM)或者同步业务(例如，TDM)。但是，具体业务类型与DS3透明SSI模块2300无关。数据简单地通过点对多点系统进行传输，而不涉及数据的类型。接收的比特被从一点(集线器终端的DS3线路2316)路由选择到另外一点(例如，在远程终端耦合到DS3线路2316的用户)，而不考虑所用的成帧和提供的控制比特。
现有技术点对点链路是通用的。但是，对本发明的这个实施例来说，在点对多点系统中点对点通信链路是特有的和与现有技术公知是不同。为了实现这种传输，DS3透明SSI模块2300需要在集线器终端的室内单元中，匹配的DS3透明SSI模块2300需要在对应的远程终端的对应的室内单元中。
作为通过DS3线路接口单元2314来自DS3线路2316的串行数据，数据不是去到字节填充器2308。字节填充器2308类似于在电信技术中公知的字节填充器，除了它缓冲各个比特为各个字节而不是简单的缓冲各比特。字节填充器2308收集来自DS3线路2316的各个比特和形成各字节并缓冲这些字节到信元格式化器2304，该格式化器分组各字节为在多传输模式信元总线2302上待发射的数据信元。字节填充器2308和信元格式化器2304自适应DS3线路的定时为多传输模式信元总线2302和点对多点系统的定时或时基。为多传输模式信元总线形成的数据信元是相同的53字节数据信元1704，该信元为设计填充在如图17所示的业务信元1700中。由DS3透明SSI模块2300的信元格式化器2304形成的数据信元是与其他参照图28和29描述的SSI模块形成的ATM信元和TDM信元不同。因此，由DS3透明SSI模块2300形成的数据信元的特点将予以简单讨论。
现在参照图24，表示在图23的实施例中的DS3透明SSI模块2300形成的数据信元2400的图。数据信元2400长度为53比特和含有标题部分2402和业务部分2404。标题部分2402为1比特和包括控制比特2406。数据信元2400有益地是与图28的ATM信元和图29的TDM信元有相同的大小。因此，数据信元2400方便地安装在多传输模式信元总线2302的CB-数据部分中。数据信元2400与图28和29的信元之间的主要区别是标题部分2402的长度仅1字节，其余业务部分2404包括52字节，而不是图28和29的48字节。因为，通信链路是点对点链路，业务部分2404在53字节信元尺寸中是最大的。
分组到数据信元2400的业务部分2404中的字节数随着DS3线路2316和多传输模式信元总线2302的时钟速率的不同频率而变化。例如，DS3线路工作在44.736Mbps。如果多传输模式信元总线的时钟速率是10Mbps，该总线帧格式是6ms，和在多传输模式信元总线2302上保持83字节业务信元的684个时隙(见图15和17)，然后数据信元2400的规定数(例如，648)在业务部分2404将具有49字节，数据信元2400的规定数(例如，33)在业务部分2404将含有50字节，和数据信元2400的剩余数(例如，3)在业务部分2404中将具有可变字节数(例如，49、50、或51字节)。因此，为了匹配DS3线路2316的线路速率，信元格式化器2304分组不同的字节数到数据信元2400的业务部分2404。
在上面的例子中，信元格式化器2304利用软件组态，已知其数据信元2400含有49字节和其字节含有50字节。但是，取决于个别DS3线路2316的线路速率，3个剩余数据信元2400含有可变数字节(49、50或51任一)。如果DS3线路2316“快”，则在字节填充器2308中存在更多的字节，和剩余3个数据信元2400将含有51字节。如果DS3线路2316“慢”，则剩余3个可变数据信元2400将含有49字节。如果DS3线路2316是按照期望的，则剩余3个可变数据信元2400将含有50字节。控制字节2406由信元格式化器2304加上，以便指示正在接收的DS3透明SSI模块2300(例如，在远程终端)有多少字节包含在剩余可变数据信元2400的业务部分2404中。缓冲器2306被用于在CPU2310和信道和室内单元的控制模块之间传送信息。
一旦由信元格式化器2304在多传输模式信元总线2302上发出数据信元2400，数据信元2400通过空中接口发射具有如图7A所示结构的四脉冲串。在远程终端接收四脉冲串，该终端路由选择各个信元到对应的远程终端的DS3透明SSI模块2300。
在远程终端，数据信元2400到达信元格式化器2304的多传输模式信元总线2302，其中各个数据字节被从数据信元2400中分解出来。信元格式化器是由软件组态的，知道数据信元含有多少字节，除了剩余可变数据信元2400外，由于正在发射的DS3透明SSI模块2300的DS3线路的线路，该数据信元含有可变数据字节数。控制字节2406馈送这个信息到信元格式化器2304。
此外，如上所述，DS3透明SSI模块2300分配控制字节2406指示在其对应的业务部分2404中的剩余数据信元是49、50、还是51字节。这实际是在点对点链路的现有技术DS3透明SSI模块中进行的。但是，在接收端，匹配的DS3透明SSI模块必须读出每个数据信元的控制字节，以确定包含在数据信元2400的业务部分2404中的字节数。
有益地是，本实施例被组态为，例如64QAM模式，使得在6ms空中接口帧格式的171个64QAM四脉冲串中(图5的例子)，仅存在3个可能具有可变数据字节数(例如，49、50、或51)的可能数据信元2400。这3个数据信元位于如图7A所示的64QAM四脉冲串的最后3个数据字段(即，四脉冲串#171)：即数据字段2 704、数据字段3 704、数据字段4 704，和被转变到在多传输模式信元总线2302上的最后3个时隙。这是由于点对多点系统的时钟速度、空中帧格式长度、四脉冲串的数据字段长度的缘故，和该速率由字节填充器2308操作。因此，有益地是，在正在接收的DS3透明SSI模块2300的信元格式化器2304仅必须读出最后四脉冲串的最后3个数据字段704的控制字节2406，而不需要象接收常规DS3透明SSI模块那样读出所有数据信元2400的控制字节2406。这种特点减少了处理要求和改善了DS3透明SSI模块1800的通过量。另外，由于数据信元2400的业务部分2404的特有大小和仅最后的最后的3个控制字节2406被读出，在每个控制字节2406中仅两个最低有效位需要由信元格式化器2304读出。从多传输模式信元总线2302的时钟和DS3线路2316的时钟之间最坏情况时钟偏移(例如，每百万89个)得到具有可变长度的剩余数据信元2400的数量。这大大减少信元格式化器必须对每个接收的数据信元2400所进行的处理。
由于各字节被分解到字节填充器2308，可变的字节数被接收到字节填充器2308，将被输出到DS3线路2316，产生时钟延迟。因此，包括FIFO(先进先出)和锁相环(PLL)的抖动衰减器2312缓冲各字节，以便发射到DS3线路2316。它存储各比特和以平均时钟速率发射它们到DS3线路2316，使得各数据字节被接收到DS3透明SSI模块2300。因此，离开抖动衰减器2312的各字节保持在恒定速率上，不受潜在停顿的影响和当接收的数据信元2400含有可变字节数时产生时钟定时。因此，来自点对多点系统的定时在远程终端被自适应返回到输入的DS3线路2316的定时。
由于来自抖动衰减器2312的PLL的时钟沿，在抖动衰减器2312的FIFO中进行缓冲的数据被发射。PLL被锁定到由信元格式化器2304馈送的基准(即时钟)上。使用PLL是公知的，但是，使用PLL为了减少抖动对本发明的这个实施例是特有的。
如果需要的话，在FIFO中的字节数造成对基准的调整。调整是涉及PLL通过长时间或短时间周期性作出的。调整取决于抖动衰减器2312的FIFO中的字节数和控制字节2406。在FIFO中的字节数控制调整的极性。例如，低于所期望的字节数(例如，49)使得参考下降，和高于所期望的字节数(例如，51)使得参考增加。可变数据信元2400的剩余数的控制字节2406指令调整基准。因此，实际上，从抖动衰减器2312输出的字节的速率改变受到限制。从而降低输出到DS3线路输入单元2314和DS3线路2316的时钟的抖动。
注意，从远程终端返回到集线器终端的数据流除了反向外是相同的。另外，从集线器终端到远程终端和从远程终端到集线器终端的数据转移同时发生。所用的所有部件对于本专业技术人员都是了解的，因此不需要进一步说明。
多传输模式SSI模块
下面参照图25A和25B，方框图表示用于如图2所示的远程终端中的多传输模式SSI模块。多传输模式SSI模块2500处理同步业务(TDM)和异步业务(ATM)和包括有多传输模式信元总线2502、TDM信元格式化器2504(TDM信号格式化器)、ADM信元格式化器2506(ADM信号格式化器)、信息缓冲器2508、ATM时间规划和过滤存储器2510、接收缓冲器2512、发射缓冲器2514、PCM缓冲器控制器2516、PCM串行总线2518、第一Utopia I总线2520、第二Utopia I总线2521、输入/输出(IO)总线2522、AAL5 SAR 2524、AAL5缓冲器2526、AAL1SAR 2528、AAL1缓冲器2530、中央处理单元(CPU)2532、PCI桥2538、PCI总线2540、高电平数据链路控制(HDLC)控制器2542、ROM总线2544、帧中继串行总线2546、CES串行总线2548、LAN控制器2550(对于多传输模式SSI模块2501的表示在图25B)、定时复用器2552、T1/E1机架2554。
多传输模式信元总线2502被耦合到TDM信元格式化器2504和ADM信元格式化器2506。TDM信元格式化器2504被耦合到信息缓冲器2508、IO总线2522、接收缓冲器2512、发射缓冲器2514、PCM缓冲器控制器2516。PCM缓冲器控制器2516经PCM串行总线2518和ROM总线2544被耦合到定时复用器2552。ADM信元格式化器2506被耦合到ATM时间规划和过滤存储器2510、IO总线2522。AAL1SAR 2528和AAL5缓冲器2526分别经第一Utopia I总线2520和第二Utopia I总线2521被耦合到ATM信元格式化器。AAL1 SAR 2528经CES串行总线2548被耦合到AAL1缓冲器2530和定时复用器2552。AAL5 SAR 2524被耦合到AAL5缓冲器2526 CPI总线2540。CPI总线2540经PCI桥2538、CPU 2532、HDLC控制器2542、和LAN控制器2550(对于多传输模式SSI模块2501的表示在图25B)被耦合到CPU 2532。HDLC控制器2542经帧中继串行总线2546耦合到定时复用器2552。定时复用器2552还耦合到T1/E1机架2554。
实际上，多传输模式SSI模块2500(也称为通用SSI模块)具有在同一卡(SSI模块)上处理异步业务(诸如ATM)和同步业务(诸如TDM)的能力。这个特点是与现有技术不同的，现有技术SSI模块仅处理任何传输模式之一。
另外，多传输模式SSI模块2500不同于上面描述以前的SSI模块，因为以前的模块仅能处理一种业务类型。但是，类似于多传输模式SSI模块2500，以前描述的SSI模块仍然必须能与多传输模式总线接口和适当地形成数据信元以便在信元总线上传输。因此，多传输模式SSI模块2500在同一个卡上提供要求TDM和ATM服务的用户需求。它具有8个在图25A的T1/E1接口2554和4个T1/E1接口2554和4个用于在图25B中的多传输模式SSI模块2551中的LAN控制器2550，但是在制造中可能根据需要予以改变。因此，有益地是，T1/E1线路的各DS0可以在每对线的基础上选择的TDM模式或ATM模式(AAL1或AAL5)中进行传输。对于T1/E1接口(T1/E1机架2554)或者对于LAN接口(LAN控制器2550)的ATM(AAL5)，数据在TDM模式或ATM模式(AAL1或AAL5)中传输。
ATM和TDM业务通过多传输模式信元总线2502被多传输模式SSI模块2500接收。因为在多传输模式信元总线2502上的业务含有包括信息的IM-Com信元、和包括ATM和TDM信元的CB-数据信元，因此多传输模式SSI模块2500必须能分开混合的业务。在具有多传输模式信元总线2502的接口中存在两种控制器(信元格式化器)，即TDM信元格式化器2504和ATM信元格式化器2506。TDM信元格式化器2504划分各个时隙，是通过读出为双端口RAM的消息缓冲器2508中的时间规划进行划分的，上述消息是通过IM-Com消息提供的，使得它可以从信元总线2502上拷贝正确的TDM信元，和不是不希望的TDM信元或ATM信元。ATM信元格式化器2506利用描述在图30-31B中的ATM地址过滤技术仅提取指定该用户的ATM信元。
为常规逻辑电路的TDM信元格式化器2504读取包含在消息缓冲器2508(例如，8k×8双端口RAM)中时间规划存储器的每个多传输模式信元总线2502的额外开销时隙。如果能行，TDM信元格式化器2504拷贝IM-Com信元到消息缓冲器2508，该信元经IO总线2522、PCI桥2538、和PCI总线2540被路由选择到CPU2532。模块间通信消息(来自IM-Com部分)提供用于室内单元的信道和控制模块装置与多传输模式SSI模块2500通信。
对于TDM业务，TDM信元格式化器2504对各数据信元从消息缓冲器2508读取时间规划存储器。如果该信元被允许，则该信元被拷贝到内部FIFO(先进先出)寄存器。目的缓冲器地址被从时间存储器中读出和该信元被拷贝到接收缓冲器2512(例如，32k×32同步静态RAM)，就被发射到PCM缓冲器控制器2516。TDM信元格式化器2504分解专门形成的TDM信元(见图29和41-43)为各个DS0，它包括PCM数据和信令数据，诸如与呼叫有关的信令(CAS)。将如图29所示，现有技术TDM信元仅含有PCM数据或信令数据，而二不是两种数据含在相同的TDM信元中。
TDM信元格式化器2504还利用TDM缓冲技术，该技术利用含在消息缓冲器2508中的PCM映射控制结构(PMCS)，按照TDM信元的特殊类型分解各信元。这种TDM缓冲参照图39到44B更详细地描述。
PCM缓冲器控制器2516从接收缓冲器2512中提取各DS0(PCM数据和CAS比特)和分组各DS0到T1/E1(或各DS1)。因此，PCM缓冲器控制器2516变换串行字节数据流为两个串行比特数据流，一个用于PCM数据和一个用于信令，用于定时复用器2552。TDM信元格式化器2504、接收缓冲器2512、和PCM缓冲器控制器1516起到交叉端口开关的作用。有益地是，这种作用允许来自信元总线2502的任何时隙将被映射到T1/E1线路的任何时隙。PCM缓冲器控制器2516是允许灵活设计的常规逻辑电路。定时复用器2552(定时mux)复用经PCM串行总线2518来自PCM缓冲器控制器2516的DS1数据和信令流到T1/E1机架2554，将被成帧以便通过各T1线路进行传输。T1/E1机架2554支持标准的成帧，诸如扩展的超帧(ESF)。注意，多传输模式SSI模块2500的定时被从多传输模式信元总线2502接收，而多传输模式信元总线2502又是从由集线器终端发射的定时接收的。该定时进一步在图13和14进行讨论。
从T1/E1线路到多传输模式SSI模块2500的数据流刚好与到多传输模式信元总线2502的相反。由T1/E1机架2554对来自各DS1的数据去掉成帧和提取信令。定时复用器2552复用各DS1到PCM缓冲器控制器2516。PCM缓冲器控制器2516分解各DS1为各个DS0，即PCM数据和信令数据，然后按照如图29所描述的TDM缓冲，拷贝各DS0到发射缓冲器2514(例如，32k×32 SRAM)。发射缓冲器2514的操作是与接收缓冲器2512相同，仅在方向上不同。TDM信元格式化器2504分组各DS0为图29、41、42和42所示的专门设计的TDM信元，在适当的时间按照存储在消息缓冲器2508中的时间规划，将被发射到多传输模式信元总线2502。利用在消息缓冲器2508(见图39到44B讨论的TDM缓冲)中的PCM映射控制结构(PCMS)，取决于正在被发射的数据，TDM信元格式化器2504分组各DS0为不同信元类型以减少延迟。一旦各信元在多传输模式信元总线2502上，如上所述，它们由远程终端通过空中接口(无线接口)进行调制和传送到集线器终端。
对于ATM业务，ATM信元格式化器2506利用描述在图30-31A的ATM地址过滤技术，以便从在多传输模式信元总线2502上的信元区分ATM信元，和进一步区分该用户的ATM信元和将被排除的ATM信元。ATM地址过滤技术还在AAL1和AAL5信元之间进行区分。为RAM的ATM时间规划和过滤器2510含有描述在图30-31A中的必须的ATM地址过滤查找表。ATM时间规划和过滤器2510还含有用于插入ATM信元返回到多传输模式信元总线2502的时间规划。ATM格式化器2506利用时间规划映射ATM信元到信元总线的事实是与现有技术以ATM为基础的SSI模块不同的。通常，当ATM信元到达时，它们被复用到一个总线上，而不考虑特殊的时隙安排，因为ATM信元是按照标题信息进行路由选择的。该特点应用到描述在本说明书中所有以ATM为基础的SSI模块。
一旦接收到ATM信元，诸如电路彷真服务(CES)之类的AAL1信元经第一Utopia I总线2520被拷贝到AAL1 SAR 2528(分段和重组)，而诸如帧中继信元之类的AAL5信元经第二Utopia I总线2521被拷贝到AAL5 SAR 2524。AAL1 SAR2526和AAL5 SAR 2528分别利用AAL1缓冲器2530和AAL5缓冲器2526分组ATM信元为各分组数据，通过T1/E1线路将被发射。AAL1缓冲器2530和AAL5缓冲器2526两者都是静态RAM。AAL1分组数据含有CES和CAS信令和通过CES串行总线2548被复用到定时复用器2552。AAL5 SAR 2528支持高达256个双向CES+CAS信道，该信道将被分配给最大8个T1/E1线路中的各个时隙。对于未成帧、来信道化链路，AAL5 SAR 2528支持在T1/E1线路中的高达8个双向CES信道。AAL5 SAR2528还支持用于未信道化、未成帧的T1线路的同步残留时间标记(SRTS)。
AAL5 SAR 2524变换ATM信元成帧为经PCI总线2540待发射到HDLC(高电平链路控制)控制器2542的帧中继分组数据，在那里帧中继分组数据经帧中继串行总线2546被发射到定时复用器2552。对于信道化的链路，HDLC控制器2542支持在8个T1/E1线路中的高达128个双向HDLC信道。对于未信道化的链路，HDLC控制器2542支持在8个T1/E1线路中的高达8个双向HDLC信道。帧中继分组数据被定时mux2552复用到T1/E1机架2554，以便通过T1/E1线路传输。
对于从T1/E1线路到多传输模式SSI模块2500的ATM业务，定时复用器2552发射CES分组数据到用于AAL1业务的AAL5 SAR 2528。定时复用器2552发射帧中继业务(AAL5)到管理不同信道的HDLC控制器2542。然后帧中继分组数据到达AAL5 SAR 2524，待分解为各个ATM信元。经第一Utopia I总线2520来自AAL5 SAR 2528的，或者经第二Utopia I总线2521来自AAL5 SAR 2524的各ATM信元到达ATM信元格式化器2506。ATM时间规划和过滤器存储器2510含有用于拷贝ATM信元到信元总线的模块间通信时隙(IM-Com)的时间规划。在这个实施例中，仅TDM信元格式化器2504形成IM-Com时隙。注意，来自AAL1 SAR 2528的信元以高于来自AAL5 SAR 2524的优先级被转移到多传输模式信元总线，因为AAL1信元有更大的延迟灵敏度。
如图25B所示，另外一种方案，多传输模式SSI模块2501具有4个T1线路接口2554和4个LAN控制器2550。LAN控制器2550支持10/100base-T耦合到以太网。这提供支持要求比T1线路更宽带宽的用户。LAN控制器2550控制10/100base-T业务到和从AAL5 SAR 2524的数据流。
注意，不是所有多传输模式SSI模块2500和2501的功能部件都被描述了。这些部件和实施对于本专业技术人员是公知的，因此不需要进一步说明。
另外，因为来自多传输模式信元总线2502的任何时隙都可以被映射到T1/E1线路的任何DS0，和因为定时复用器2552复用ATM分组数据和TDM分组数据两者，单一T1线路(或E1线路)可以被各DS0分解。例如，前5个DS0(E1线路中24个DS0的一部分)可以被用于AAL5(帧中继)，而下面10个DS0可以被用于AAL1，和最后9DS0可以被用于TDM业务。有益地是，这提供了用户在信道分配上的很大灵活性。
ATM地址过滤
参照图26，方框图表示当ATM业务输入到图2的点对多点系统的集线器终端时，由ATM OC3c SSI模块的ATM交换机2600执行的ATM地址过滤技术。此外，图27是说明包括在与图26相关的ATM地址过滤技术的各步骤的流程图。因此，在图27中的各步骤将涉及同时讨论的图26。如图26所示的是ATM交换机2600，它被组态为含有回程线路2602、物理层器件Phy 2604、ATM线路和缓冲器管理器2606(下文称为ALBM2606)、Utopia II总线2608、ATM格式化器2610、n个调制缓冲器2612、多传输模式信元总线2614、和时间规划/调制查找表2616的多调制环境。
对于ATM交换机2600、回程线路2602被耦合到物理层器件Phy 2604。UtopiaII总线2608耦合物理层器件Phy 2604到ALBM 2606。Utopia II总线2608还耦合ALBM 2606到n个调制缓冲器2612、ATM格式化器2610的每一个，它们被组态为常规ATM交换机的物理层器件Phys形式。多调制缓冲器2612的每个位于ATM格式化器2610中和被耦合到多传输模式信元总线2614。
实际上，该ATM地址过滤技术被使用在ATM OC3c SSI模块(见图22)中的集线器终端。ATM地址过滤技术通过路由选择ATM业务到不同调制缓冲器2612，过滤ATM业务到正确的远程终端，因此产生不同ATM业务的调制码流。调制缓冲器2612缓冲将被在多传输模式信元总线2614上发射的ATM信元。利用不同调制方式，在不同调制缓冲器2612中的ATM信元将被调制。仅远程终端能解调特定的调制，将接收该ATM信元。
ATM交换机2600的核芯是ALBM2606，ALBM2606是现有技术公知的成品ATM芯片。按照原设计，该ATM芯片将不被使用无线系统中。ATM芯片不具有理解调制或时间规划的容量或知识。它仅知道它支持N个物理层设备Phy，每个物理层设备Phy与在Utopia总线(这里，Utopia II总线2608)上的物理层设备Phy地址相连。物理层器件Phy是“物理”的缩写，和是诸如信元提取器或缓冲器之类的物理层ATM设备，该物理层设备Phy执行物理层ATM功能。这种ATM地址过滤技术利用ATM芯片(ALBM 2606)按特有的方式代替产生额外开销消息的非常复杂的方法，分裂各ATM信元到不同调制的业务码流之一。
在本发明的这个实施例中，ATM交换机是这样构造的，即n个物理层设备起到用于不同调制类型的调制缓冲器2612的作用。每个调制缓冲器2612对应于一个调制码流。因此按照各自的调制缓冲器2612，存在Utopia II总线2608的各物理层设备到一种特定调制类型的特有映射。n个物理层设备变成n个调制缓冲器2612。另外，特定虚拟路径识别符(VPI)和虚拟信道识别符(VCI)特有地与每个调制缓冲器2612将要使用的各自调制模式相联系。在这个实施例中，有3个调制缓冲器2612和因此有3组VPI/VCI。每组映射到一个调制缓冲器2612。从每组VPI/VCI的映射是由目的远程终端的调制类型确定的。这保证从回程线路2602到达的ATM信元得以被路由选择到正确的调制码流，和因此到达正确的远程终端。
ALBM2606监视它自己内部的各缓冲器的深度和执行服务的ATM质量，而ATM格式化器2610控制ATM信元被发射到多模式无线设备(集线器终端或者远程终端)的各个时隙，和因此使用该调制模式。例如，第一调制缓冲器2612将支持QPSK、第二调制缓冲器2612将支持16QAM、和第三调制缓冲器2612将支持64QAM。因此，取决于标题信息(VPI/VCI)ATM信元将被动态地路由选择到适当的调制缓冲器2612。因此，VPI/和VCI被用于映射ATM信元到各自调制业务码流。
在操作中，ATM业务输入物理层设备2604，该物理层设备是一个从回程线路2602的信元提取器。通常，回程线路2602是OC3c线路，但可以是现有技术公知的其他物理媒介。ATM信元被提取到物理层设备2604，因此有效负载(ATM信元)被从帧中提取出来和发射到ALBM 2606。Utopia II总线2608传送信元到ALBM 2606。ATM芯片或ALBM2606对每个VC(虚拟信道)保证服务(QOS)的质量。在硬件上它具有复杂的构造，按非常严格的方式管理QOS。因此，ALBM2606按照组态的与虚拟信道相关的优先级(图27的步骤2702)缓冲到达的ATM信元。ALBM2606支持多物理层，这里是n个物理层。n个物理层的每个是非常浅的仅保存2个信元的FIFO(先进先出)。
时间规划/调制查找表2616含有时间规划、物理层设备(这里是调制缓冲器2616)、和用于多传输模式信元总线2614的每个时隙的调制模式。时间规划/调制查找表2616被耦合到ATM格式化器2610和被存储在诸如静态RAM之类的缓冲器或存储器中。ALBM2606读出ATM信元的标题信息(VPI和VCI)，知道是哪个调制缓冲器2616发射该ATM信元的。然后，如下所述当ATM格式化器2610指令这样做时，ALBM2606发射该ATM信元到ATM格式化器2610的调制缓冲器2612。为了保证ALBM2606以正确的速率发射ATM信元，ATM格式化器2610仅按对应于与调制模式速率相匹配的每物理层设备为基础接收ATM信元。这是一种“反压”加载技术，其中ATM格式化器2610在时间规划/调制查找表2616中对多传输模式信元总线2614的每个时隙执行查找。时间规划/调制查找表2616告诉ATM格式化器2610哪个ATM信元来自哪个调制缓冲器2612，进入多传输模式信元总线2614的哪个时隙。因此，ATM格式化器2610确定什么时候利用时间规划/调制查找表(图27中的步骤2704)，对于一个特定的时隙每个调制缓冲器2612被启动，然后在Utopia II总线2608上发布一个信息交换信号(图27中的步骤2706)。与此同时，ALBM 2606不断地轮询其所有物理层器件(包括调制缓冲器2612)，查找有效信息交换信号。当ALBM 2606找到一个有效信息交换信号时，ALBM 2606发射适当ATM信元到该有效物理层设备，和因此，到该有效调制缓冲器2612(图27中的步骤2708)。然后，ATM格式化器2610转移来自调制缓冲器2612的ATM信元到多传输模式信元总线2614的适当时隙(图27中的步骤2710)。
因此，总之，这种方案产生3个分别的ATM信元调制码流，一个对应于一种调制类型。ATM信元被从每个调制缓冲器2612中拷贝到多传输模式信元总线上作为CB-数据信元(见图15)。然后，CB-数据信元被发射到集线器终端的室内单元的信道和控制模块，在那里它们被映射到一个对应的空中接口帧格式中(见图5和15)和按照该信元位于哪个时隙被调制到多调制媒体的3种调制之一(见图11)。因此，每个调制码流被构成一组时隙，在那里每组时隙利用不同的调制方式进行调制。在每组中的时隙不必是连续的。
因此，有益地是，ATM交换机2600方便地组态ALBM 2606，使得在Utopia总线上的每个物理层设备地址具有与调制类型一对一的相关，以便产生不同的ATM信元调制码流。另外，每组VPI和VCI是与调制类型相关的。注意到这样一种情况是重要的，即，在图26中Utopia II总线2608被表示为两个分别的总线，但是在物理上是一个总线，因为这样在技术上容易理解。
在另外的实施例中，表示在图26中的ATM过滤可以从多于一个子信道中分开ATM信元为识别的调制业务码流中。上述实施例对于一个频率信道的一个子信道产生不同调制的ATM信元码流。为了支持多于一个子信道，需要多于一个ATM格式化器2610，即一个ATM格式化器2610用于一个子信道(在这个实施例中子信道是12.5Mhz)。代替一个ATM格式化器2610，对于n个子信道有n个ATM格式化器2610。Utopia II总线2608支持总数多达30个装置。因此，具有单一ALBM2606的多子信道ATM交换机2600可以支持多达9个子信道。即，例如，9个中的每一个具有3个调制缓冲器2612的ATM格式化器2610。在这样的多子信道ATM交换机中，每个物理层器件地址可能特有地与对应于一个特定业务调制码流的特定子信道和特定调制类型相连。
产生不同调制码流的另一种方法可能将要加一个“标志”到每个ATM信元。在现有技术中该标志是已知的和类似于路由选择该ATM信元到希望的位置，例如一个对应的调制缓冲器2610的标题。但是，该标志加到ATM信元上和进行该信元的处理，并未体现组态有优先级的ATM芯片的优点。
图26对应于图22，该图描述了ATM-OC3c SSI模块，以至于图26的ALBM2606是与包括图22的缓冲器管理器2216、缓冲器管理器缓冲器2218、信元处理器2212和信元处理器缓冲器2214的ALBM 2211相同的。图22的ATM格式化器2224是与图26的ATM格式化器2610相同的和含有n个调制缓冲器2612的每一个。时隙/调制查找表2616包含在图22的格式化器缓冲器2226中。
接下来，引入使用在本发明的这个实施例中的标准ATM信元和特殊设计的TDM信元的基本信元结构将有助于在远程终端的SSI模块中进行的地址过滤技术处理。
接下来参照图28，方框图表示使用在点对多点系统中的异步传输模式(ATM)信元2800。ATM信元2800是现有技术已知的一种标准信元和具有标题部分2802和数据部分2804。标题部分2802含有虚拟路径识别符(VPI)2806，虚拟信道识别符(VCI)2808和其他标题2810。ATM信元2800在长度上有53个字节。标题部分2802有5个字节和数据部分2804有48个字节。标题部分传送诸如VPI、VCI和现有技术已知的其它标题之类的标准信息。VPI2806为8个比特和识别虚拟路径，VCI2808为16比特和识别虚拟信道。VPI和VCI不插入到集线器终端的以ATM为基础的SSI模块的ATM格式化器，使得远程终端的以ATM为基础的SSI模块可以检索适当的ATM信元。
接下来参照图29，方框图表示使用在点对多点系统的一个实施例中的时分复用信元(下文称为TDM信元2900)。TDM信元2900具有数据部分2902和含有虚拟路径识别符(VPI)2906和其它标题2908的标题部分2904。注意，TDM信元2900还被称为TDM分组数据，但是，本说明书称它为TDM信元，因为它彷照ATM信元。另外，ATM信元2800和TDM信元2900可以被统称为ATM信号和TDM信号。
有益地是，TDM信元2900被设计得与标准ATM信元(即，53字节)相同长度，使得ATM信元和TDM信元可以被综合在多传输模式信元总线的数据信元(图17中的数据信元1704)和空中接口帧格式的相同数据字段(图7A-7B的数据字段704中。
另外，类似ATM信元，TDM信元2900具有5个字节的标题部分2902和48字节的数据部分2904。这是与现有技术TDM信元结构不同的。现有技术TDM信元结构无论有多长都不要求标题部分2902，因为在现有技术中TDM信元是根据其所在的时隙进行传输和交换的。另外，TDM信元2900利用了ATM特殊的标题VPI2906插入到它的标题部分2902中。因此，在TDM信元2900上的标题部分的使用和特别是在TDM信元2900上ATM标题、VPI2906的使用对本发明的这个实施例是特有的。标题VPI2906通过在集线器终端的以TDM为基础的SSI模块的信元格式化器被插入到TDM信元2900。VPI2906被定位在标题部分2902中的精确位置，VPI2906可能和ATM信元一样地被找到和被用于下面描述的地址过滤技术中。
另外，数据部分2904一般被用于传送来自0级数字信号(也称为DS0)脉冲编码调制数据(下文称为PCM数据)。PCM数据和DS0是现有技术所公知的，和因此不需要进一步地解释。诸如与信道相关信令的信令数据(也CAS)对应于PCM数据并且是与TDM信元分别发射的。在本发明的这个实施例中，在标题部分2902中的其它标题2908有益地不被浪费，被用于传送信令数据，而数据部分2804被用于传送PCM数据。发射信令数据和PCM数据到相同的TDM信元是与常规TDM信元不同的，而常规TDM信元仅含有PCM数据或者信令数据。因此，消除了在分别的TDM信元中传输信令数据和PCM数据，再按照各个时隙分别进行交换的需要。注意，信令数据仍然需要从PCM数据中分开。更详细地参照图41到43描述的TDM缓冲。
这个实施例的另外的特点是数据部分2904可以分开到多于一个DS0中传送PCM数据。常规TDM信元仅从一个DS0传送数据。取决于如图41到43所描述的TDM信元类型，来自T1线路的多个DS0可以被复用到相同TDM信元中。这种处理参照图39到44B将进一步说明。
下面参照图30，方框图表示在例如表示在图20、22、25A和25B的远程终端的每个以ATM为基础的SSI模块执行的ATM地址过滤功能。对应于图31A和31B的步骤说明将参照图30的以ATM为基础的SSI模块的ATM地址过滤技术。ATM地址过滤图3000表示出：多传输模式信元总线3002、含有VPI比较3006的ATM格式化器3004(或ATM信号格式化器)、任选VPI查找表3007和任选VPI接受/抛弃比特3009(用于图22的ATM-OC3c SSI模块)、含有VCI查找表3010的缓冲器3008、Utopia总线2312、和TDM信元格式化器3022(或TDM信号格式化器)。VCI查找表3010具有VCI接受/抛弃比特3016、AAL1/AAL5比特3018、和第二8比特位置3020。VPI比较3006包括提取的VPI3024、寄存器3026、和寄存器3028。另外，表示出AAL1 SAR 3013和AAL5 SAR 3014。
多传输模式信元总线3002被耦合到ATM格式化器3004和TDM信元格式化器3022。ATM格式化器3004被耦合到缓冲器3008、Utopia总线2312。缓冲器3008含有VCI查找表3010。ATM格式化器3004和TDM信元格式化器3014都是通用的逻辑电路器件。
实际上，正如结合图15-18所描述的，依据哪个SSI模块被插入到远程终端中的室内单元的SSI时隙中，多传输模式信元总线3002与ATM格式化器3004和/或TDM信元格式化器3022接口。ATM地址过滤技术是在远程终端的室内单元的ATM SSI模块(例如，四DS1/AAL1 SSI模块、多传输SSI模式模块、和ATM-0C3c SSI模块)中对从集线器终端流到远程终端的和存在于点对多点系统的混合业务进行的。这个技术被用于从在多传输模式信元总线3002上接收的ATM信元中区分TDM信元中。一旦正确信元类型被区分出，则该信元需要进一步区分，确定对于特定的SSI模块的多传输模式信元总线3002上的哪些信元被指定。
该方框图表示一般的ATM SSI模块，而不是正在描述的特殊的SSI模块，例如如图20所描述的四DS1/AAL1 SSI模块、图22的ATM-OC3c SSI模块、或图25A和25B的多传输SSI模式模块。因此，图30的方框图和图31A和31B的流程图实际上含有ATM格式化器3004和TDM格式化器3022两者，而其它以ATM为基础的SSI模块仅含有ATM格式化器3004而没有TDM信元格式化器3022。
对于SSI模块(即，以TDM为基础的SSI模块)被组态为用于TDM业务，过滤技术是相当简单的。在多传输模式信元总线3002(见图15)上的IM-Com消息时隙提供TDM信元格式化器3022，利用适当的时隙进行侦听。这种时间规划被存储在消息缓冲器(未表示出)。因此，TDM信元格式化器3022简单地从它组态的各时隙中提取TDM信元。这保证TDM信元格式化器3022将仅拷贝所需要的TDM信元和不拷贝不需要的TDM和ATM信元。
对于配置为用于ATM业务的SSI模块(例如，以ATM为基础的SSI模块)，过滤处理包括比较和查找方案。ATM格式化器3004接收在含有TDM和ATM信元的多传输模式信元总线3002上的每个输入信元(图31A的步骤3100)和暂时存储在内部FIFO(先进先出)。然后。ATM格式化器3004对所接收的信元执行VPI提取和然后执行VPI比较3006，比较所提取的VPI与特定SSI模块的VPI因此执行VPI比较(图31A的步骤3102)。VPI比较3006利用比较器3028比较器提取的VPI3024与存储在寄存器3026中内部VPI(图23A的步骤2352)。如果输入信元的VPI与内部VPI匹配(图31A的步骤3104)，则该信元被保持。所有其它输入信元不匹配，将被抛弃(图31A的步骤3106)。因为正如上面图29所描述的那样，所有TDM信元具有对TDM信元是特有的VPI，在与ATM VPI标题相同位置上，ATM格式化器3004的VPI比较3006简单地读出TDM信元的VPI和抛弃正巧如果是ATM信元的TDM信元。因此，特定SSI模块仅保持指定的ATM信元。因此，从ATM信元中被区分出的TDM信元将由特定SSI模块进行保持。另外，在这个基础上，VPI比较可能被组态为特别地匹配指定TDM信元的VPI和抛弃的TDM信元。因此，ATM信元可能再次被从TDM信元中区分。
在接下来的步骤处理中，一旦ATM信元已经被保持，则在位于为静态RAM的缓冲器3008中的VCI查找表3010对保持的ATM信元进行VCI查表(图31A的步骤3108)，具体对保持的ATM信元的VCI标题3028进行查表。VCI查表步骤提取VCI的14个最低有效位和施加这些比特到作为一个指数到VCI查找表3010。VCI查找表3010支持214个地址，并可能支持216个地址。一旦该指数被施加，VCI查找表的16比特被读出，和按单一地址被锁存在ATM格式化器3004中。查找表的前8比特含有VCI接受/抛弃比特3016和AAL1/AAL5比特3018。如果VCI接受/抛弃比特是“0”(图31A的步骤3110)，则存在着不匹配和ATM信元被抛弃，不再进一步处理(图31A的步骤3106)。如果VCI接受/抛弃比特是“1”(图31A的步骤3110)，则存在着匹配和ATM信元被保持。
另外，如果ATM信元被保持，VCI查找表3010包括AAL1/AAL5比特3018，它告诉ATM格式化器3004，该ATM信元是AAL1 ATM信元还是AAL5 ATM信元(图31A的步骤3112)和将被路由选择到AAL1 SAR 3013还是经Utopia总线3012路由选择到AAL5 SAR3014。如果匹配的信元是AAL5信元(图31A的步骤3112)，则将经Utopia总线3012路由选择到AAL5 SAR3014，将进行如说明书的上文所描述的处理(图31A的步骤3114)。
如果匹配的信元是AAL1信元(图31A的步骤3112)，则该信元将经Utopia总线3012被发射到AAL1 SAR 3013。但是，该信元将被略加修改。VCI的低8位需要通过执行低VCI变换(图31A的步骤3116)进行变换。使用的AAL1芯片要求代替标准ATM VCI的低8位的物理信息。有益地是，基于特定的用户组态利用软件加载VCI查找表3010。因此，VCI被变换为允许在对用户的信道识别中更多灵活性均形式。有益地是，在进行查表的同时执行低VCI变换，代替两者分别查表。如果该AAL1信元被接受，则被存储在VCI查找表3010的第二8比特位置的低8位VCI变为新的低VCI。新的低8位VCI在该信元被路由选择AAL1 SAR3013前，被锁存到ATM信元中(图31A的步骤3118)。有益地是，因为这发生在与VCI查表相同的时间，所以仅要求一次查表和节约了处理时间。这种处理对每个被接受的信元进行一次。如果该信元是AAL5，则该低8位VCI3020被抛弃。
表示出VCI查表组合若干查找为一个VCI查找3010是重要的。现有技术VCI查找执行一个接受/抛弃查找、一个AAL1/AAL5查找、和一个低VCI变换查找。这个实施例将所有3个查找组合为VCI查找表3010。任何两个查找的组合是与现有技术ATM地址过滤技术不同的。再有，这节约了处理时间和ATM信元可以利用最小的延迟进行路由选择。
注意，某些实施例(未表示出)，以ATM为基础的SSI模块可以被设计成支持AAL1或AAL5和两者。因此，图30可能需要修改为去掉AAL1 SAR 3013或AAL5SAR 3014之一。在这个实施例中AAL1/AAL5比特是不需要的。
ATM地址过滤处理是不同于与在远程终端的其他以ATM为基础的SSI模块的如图22所示的用于远程终端ATM-OC3c SSI模块2200进行的，并反映在图31B的流程图。这里，ATM地址过滤功能是不同的，因为ATM-OC3c SSI模块2200的吞吐量远远大于位于终端的其它类型SSI模块的吞吐量。OC3c线路以155.52Mbps(每秒兆比特)发射数据，等效于3个DS3线路。图31B的流程图还应用DS3选项于ATM-OC3c SSI模块。
在图31B中，前3个步骤是与图31A的步骤相同的。因此，从多传输模式信元总线接收信元(图31B的步骤3150)，将提取的VPI3024与在寄存器3026中存储的VPI进行比较(图31B的步骤3152)，正如图31A中的步骤3102和3104那样。如果VPI匹配(图31B的步骤3154)，则如上所述利用VCI查找表3010执行VCI查表(图31B的步骤3156)。因此，如果VCI接受/抛弃比特等于“0”(图31B的步骤3158)，则该信元被接受(图31B的步骤3162)。注意，因为在步骤3154VPI是匹配，TDM信元将通过由步骤3156和3158指示的路径是重要的。
如果VPI不匹配(图31B的步骤3150)，该信元不被抛弃，但进行VPI查表(图31B的步骤3164)，该查找表是ATM格式化器3004的VPI查找表3007。VPI查找表3007是具有整个深度28的8比特查找表。提取的VPI被用作为进入VPI查找表3007的索引。如果VCI接受/抛弃比特等于“1”(图31B的步骤3166)，则该信元被接受(图31B的步骤3162)。如果VCI接受/抛弃比特等于“0”(图31B的步骤3166)，则该信元被抛弃(图31B的步骤3160)。VCI接受/抛弃比特3009已经被分配给ATM信元的特定的VPI，该ATM信元使特定的ATM-OC3c SSI模块构成以便接受。因此，在查表中，该各TDM信元被从ATM信元中抛弃，因为分配给TDM信元的VPI是特有的，和其对应于进入VPI查找表3007的索引将始终具有一个指示抛弃该信元的接受/抛弃比特3009。因此，在VPI查表3007中，所有TDM信元被抛弃。
另外，如果要求的VPI不与特别对具体SSI模块预先分配的VPI匹配，则提供一种“VCI透明”服务。因此，ATM信元被传送通过SSI模块，而不执行VCI查表。因此，所有具有预成形VPI的ATM信元通过ATM-OC3c SSI模块转移到各个用户。
在表示在图30和31B的实施例中，以ATM为基础的SSI模块(例如，ATM-OC3cSSI模块)有益地执行VPI比较，然后对进入以ATM为基础的SSI模块的每个信元进行VPI查表或VCI查表。有益地是，以ATM为基础的SSI模块并不执行对每个信元的VPI查表或VCI查表。和因此，有益地是，利用这个实施例，涉及ATM-0C3c SSI模块的吞吐量的处理时间被减小了。
另外，以ATM为基础的SSI模块按照从一种混合传输模式接口，诸如多传输模式信元总线接收业务的方式进行了描述。然而以ATM为基础的SSI模块可能接收仅ATM信元，和不是混令ATM信元，和执行相同的ATM地址过滤技术，以便正确的过滤和路由选择ATM信元到达所希望的位置。
在多传输模式、多调制点对多点系统的SSI模块执行地址过滤技术。所描述的各部件是通用的和是本专业技术人员了解的。
扩展室内单元和光纤扩展模块
下面参照图32，方框图是表示耦合到如图2所示的实施例的远程终端中的室内单元的服务特殊接口端口的扩展室内单元。图3200包括：耦合到室内单元3204(信道处理器单元或IDU)的远程终端的户外单元3202(收发信机或ODU)、每个耦合4个扩展室内单元3208到室内单元3204的各光纤链路3206。每个扩展室内单元3208具有4个SSI模块(卡)3210。
为了允许多个用户接口和允许各用户从室内单元3204与点对多点系统接口远达2250英尺，扩展室内单元3208允许多达4个其它SSI模块3210与点对多点信元接口。依据实现的情况，扩展室内单元3208和单个SSI端口的数量可以改变。因此，最大组成允许多达16个SSI模块3210被插入到在远程终端中的一个单个室内单元3204中。
这是与现有技术扩展室内单元和扩展接口不同的。现有技术的系统利用诸如带状电缆之类的总线中继器，是一种中继(或扩展)传输信号的总线的高密度铜缆。但是，总线中继器仅可能扩展总线几英尺，而不象多模光纤链路3206可以扩展多传输模式信元总线多达2250英尺。这是特别有优越性的，因为用户可以从实际室内单元远达2250英尺的远程终端的室内单元进行接口。因此，用户可能利用在用户房屋的任何位置的室内单元3204与在用户房屋内(特别是大型建筑)的许多不同位置的点对多点系统进行接口。利用现有技术系统，用户必需与离远程终端的实际室内单元几英尺的区域内进行接口。
EIDU 3208利用被称为“主”光纤扩展器模块(见图33)的光纤扩展器模块被耦合到远程终端的室内单元3204，它是被附加到室内单元3204的SSI端口上和被耦合到多模光纤总线链路3206上。多模光纤总线链路3206是一条起到多传输模式信元总线扩展作用的光缆。多模光纤总线链路3206是一条200Mhz链路和利用另外的插入扩展室内单元3208的称为“从属”光纤扩展器模块(见图33)耦合到扩展室内单元3208上。“主”和“从”光纤扩展器模块是相同的光纤扩展器模块，但分别位于远程终端的室内单元和扩展室内单元。光纤链路3206是现有技术已知的多模光纤。它具有2250英尺的最大长度和以10-12或更低的误码率传输。另外一种方案，如果光纤链路3206利用单模光纤代替多模光纤，则距离可以进一步延长。注意，所用的“多模”是指光缆，不是指多种调制和多传输能力。多模光缆是简单公知类型的光缆。
“主”光纤扩展器模块格式化在用于光纤链路3206的多传输模式信元总线上的信号和重新发射该信号，包括通过光纤链路3206的定时(通过空中接口从集线器终端获得)。然后“从”光纤扩展器模块变换来自光纤链路3206的信号返回多传输模式信元总线的格式和发射该信号到EIDU 3208的另外多传输模式信元总线。信号的定时超前或滞后，以至于它将匹配在室内单元3204中原来信号的定时。因此，在EIDU 3208中的SSI模块3210将直接耦合到自身的室内单元3204。
实际扩展室内单元3208仅含有光纤扩展器模块、包括多传输模式信元总线、和用于SSI模块的4个SSI口的底板总线。它简单地起到多传输模式信元总线扩展的作用。另外，这是与现有技术的扩展单元不同的，因为现有技术扩展链路(平板型电缆)和现有技术扩展单元仅支持一种类型业务(ATM或TDM)，而本实施例支持两种业务类型(ATM和TDM)。
下面参照图33，方框图表示一种光纤扩展器模块，它被插入到如图32所示的远程终端的室内单元或扩展室内单元的SSI端口之一。光纤扩展器模块3300包括：多传输模式信元总线3302、光纤扩展器模块(FEM)格式化器3308、消息缓冲器3310、CPU 3312、数据缓冲器3314、并-串变换器3316、串-并变换器3318、分频器3320、光纤发射器3322、光纤接收器3324、和光纤链路3326。
多传输模式信元总线3302包括定时总线和包括底板接口。多传输模式信元总线3302被耦合到FEM格式化器3308。FEM格式化器3308被耦合到消息缓冲器3310和CPU 3312。CPU 3312还被耦合到消息缓冲器3310。FEM格式化器3308还被耦合到并-串变换器3316、串-并变换器3318、数据缓冲器3314、和分频器3320。并-串变换器3316被耦合到耦合到光纤链路3326的光纤发射器3322。光纤链路3326还被耦合到耦合到串-并变换器3318的光纤光接收器3324，串-并变换器3318还耦合到数据缓冲器3314和分频器3320。
实际上，在远程终端的室内单元的光纤扩展器模块(FEM)(下文称为IDU FEM或“主”FEM)提供到光链路3326的接口，该光链路3326耦合到EIDU。它还缓冲从多传输模式信元总线3302输入的信元、缓冲从扩展室内单元(EIDU)输入的数据、和经镶嵌在多传输模式信元总线3302的总线帧格式中的IM-Com额外开销消息与远程终端的室内单元的CCM通信。IDU FEM 3300利用如图15所示的第一IM-Com时隙同步在EIDU与FEM 3300和用于识别EIDU。
信元从多传输模式信元总线3302到达FEM格式化器3308。设计成常用逻辑电路的FEM格式化器3308还从多传输模式信元总线3302恢复定时。FEM格式化器3308插入特有字(被用于在EIDU与FEM同步)、帧和超帧识别码、和在IM-Com时隙中的EIDU识别字节。IM-Com消息被发射到用于CPU 3312的消息缓冲器(是双端口RAM)进行处理。CPU 3312、RISC微处理器读出消息缓冲器3314的消息，用于配置、告警等等。最后，FEM格式化器3308重新发射从多传输模式信元总线3302接收的帧到并-串变换器3316。并-串变换器3316是高速变换器，以200Mhz发射数据帧到光纤发射器3322。光纤光发射器3322通过光纤链路3326发射信号到EIDU FEM(在扩展室内单元的光纤室内单元或“从”FEM)。
在相反方向上，光纤接收器3324接收经光纤链路3326从EIDU返回的数据流。数据被发射到串-并变换器3318，在那里数据流被变换回并行格式和然后被发射到为双端口RAM的数据缓冲器3314。因为定时和缓冲的要求，该数据流是略微复杂的。因此，FEM格式化器3308知道帧是从那里开始的。设计保证特有字在信元总线TX帧同步信号(描述信元总线3302的图18的CB_TX_FS)前到达FEM格式化器3308。因此，该数据在它被FEM格式化器3308读出前写入数据缓冲器3314。FEM格式化器3308然后从数据缓冲器3314在该帧的开始读出数据和拷贝该数据到多传输模式信元总线3302。因此该信元总线帧的定时被超前或滞后，以便补偿光纤链路中的偏移。FEM格式化器3308还从EIDU恢复定时。
在扩展室内模块3300(EIDU FEM)中的光纤扩展器模块，有时也称为“从”FEM利用与图33相同的方框图。当含有IM-Com消息和数据的帧被从IDU FEM的光纤发射机发射和传输通过多模光纤链路，信号在它对应的光纤接收机3324进入到EIDU FEM 3300。该数据流是与上面描述IDU FEM的相同。还要注意，分配给该帧的特有码字被接收到FEM格式化器3308，以便它将知道该帧何时开始。否则将出现定时问题，因为FEM格式化器将假设当它接收到该数据时该开始，而不是当该帧实际开始时开始。这个特有码字减轻室内单元与EIDU之间的定时问题。另外，EIDU FEM 3300的CPU 3312利用IM-Com额外开销消息与远程终端的室内单元CCM的通信和提供用于位于付加SSI的模块上的处理器的信号。因此，总线帧格式的数据被在EIDU的多传输模式信元总线3302重新发射和扩展SSI模块可以与点对多点系统接口。
另外，注意光纤扩展模块并不实际在进行重新发射或者支持的各个业务类型之间区分。而是在扩展室内单元中SSI的模块区分混合的业务和光纤扩展器模块和多模光纤链路简单地提供多传输模式信元总线的扩展。因此，光纤扩展器模块和多模光纤链路支持利用多种传输类型(例如，TDM和ATM)的信号。但与现有技术通过扩展总线(光纤总线)发射扩展室内单元有区别。
来自在EIDU FEM 3300的SSI模块的数据流是与从远程室内单元到扩展室内单元的数据流反向的。接收来自FEM格式化器3308的多传输模式信元总线3302的信元，FEM格式化器3308拷贝来自消息缓冲器3310的EIDU FEM的消息，插入特有字在数据帧的前面，使得IDU FEM将知道该从哪里开始，和拷贝这些信元到并-串变换器3316，以便通过光纤链路3326传送到IDU FEM。而IDU FEM格式化器3308再拷贝该数据帧到多传输模式信元总线3302，将被发射到室内单元的CCM。因此。IDU FEM 3300、EIDU FEM 3300、和光纤链路3326起到多传输模式信元总线扩展的作用。注意，没有对所有各种信号进行详细描述，因为它们的工作对本专业技术人员是知道的。注意没有对所有功能块和信号进行详细描述，本专业技术人员知道这些功能和可能容易地实施它们，因此没有必要进一步说明。
下面参照图34，定时图3400描述包含在从远程终端的室内单元(IDU)利用图33的光纤扩展器模块转移到如图22所示扩展室内单元(EIDU)的数据的延迟。重要的延迟是传播延迟3402、保护时间3404、发射到接收偏移3406、和帧同步偏移3408。表示还有各种信号：在远程光纤扩展器模块中的信元总线接收超帧同步信号3410(CB_RX_SFS(在IDU FEM中))；在扩展光纤扩展器模块中的信元总线接收超帧同步信号3412(CB_RX_SFS(在EIDU FEM中))；在扩展光纤扩展器模块中的信元总线发射超帧同步信号3414(CB_TX_SFS(在IDU FEM中))；和信元总线发射超帧同步信号3416(CB_TX_SFS(在EIDU FEM中))。
在图33的光纤扩展器模块的设计中定时是非常重要的。定时图3400说明从远程终端的室内单元转移数据到扩展室内单元的延迟。传播延迟3402是从IDUFEM到EIDU FEM的延迟，和反之亦然。这考虑到在如图33所示的串-并变换器、光纤发射器、和光纤扩展器模块(FEM)的接收器中的延迟。一般是几个微秒的保护时间3404被EIDU FEM插入，保证到达IDU FEM的数据早于时间3404被读出。然后，IDU FEM重复同步从EIDU到达的数据到室内单元的定时上。发射到接收偏移3406和帧同步偏移3408在现有技术中是已知的，和因此不需要进一步说明。
按需分配多址访问
按需分配多址访问(DAMA)是一种带宽按照在系统带宽的需要进行分配的方法。因此，DAMA提供了可用频谱的有效利用。点对多点系统利用特有DAMA技术在多调制、多传输环境中分配带宽。
下面再参照图26和27，其中分别表示方框图和流程图，说明由已经被组态为用于多调制环境的ATM交换机执行的ATM地址过滤技术。另外，图26和27还说明在下行链路方向(集线器到远程)如何将带宽分配给ATM数据业务的来说明DAMA技术。
话音业务被常规地进行分配。点对多点系统检测有效呼叫(摘机)和自动分配带宽。远程终端利用如图4和6所示空中接口帧格式的额外开销部分中分配的维护时隙从集线器终端要求带宽。集线器终端利用TR-008或GR-303信令耦合该呼叫到交换机。在呼叫的终端，带宽被重新分配。如果交换机开始该呼叫，则集线器终端分配带宽和通知远程终端。
数据带宽在两个方向(下行链路和上行链路)上是动态分配的。在上行链路中，远程终端监视在上述各个SSI模块中它自己的缓冲器深度。如果缓冲器深度超过大于组态的时间量的阈值，则远程终端从集线器终端请求更多的带宽。集线器终端估算所有请求和取决于具体优先级，按不同级别给所有远程终端分配带宽。
有益地是，在一个实施例中，对于在下行链路的ATM数据业务按如图26所示的特有方式进行分配。如上所述，在集线器终端的ATM-OC3c SSI模块中的ATM交换机能够动态地管理从OC3c线路到一点到多点系统的ATM业务流。ATM交换机在下行链路(从集线器到远程)是按照DAMA目的配置的。
ATM交换机的物理层设备已经被配置为n个调制缓冲器2612。存在用于每种调制类型的不同调制缓冲器2612：例如，第一调制缓冲器2612用于QPSK；第二调制缓冲器2612用于16-QAM；第三调制缓冲器2612用于64-QAM。ALBM2606按照图26所讨论的(图27的步骤2702)，基于优先级利用公知的服务质量协议，动态地管理ATM信元。在这方面，具有较高优先级的ATM信元将利用比较低优先级的ATM信元低的延迟被发射出去。另外，该延迟是取决于虚拟路径识别符(VPI)和虚拟信道识别符(VCI)确定的。因此，有益地是，每个VPI和VCI物理层器件也是与一种调制类型相联系的。有益地是，每个物理层设备是与一种调制类型相联系的。
这种方案产生3个单独的ATM信元码流，在相同通信链路中每种调制类型一个。每个调制码流要求或多或少的带宽，取决于每个调制类型的远程终端的数目和它们的业务，因此通过产生不同ATM数据信元的调制码流，对ATM数据信元的带宽是在调制码流中动态地分配的。ATM格式化器2610访问时间/规划查找表2616和确定哪个调制缓冲器是有效的(图27的步骤2704)，然后，发射信息交换信号到ALBM 2606(图27的步骤2706)。ALBM 2606读出信息交换信号和发射ATM信元到适当的调制缓冲器2612(图27的步骤2708)。一旦ATM信元在各种的调制缓冲器2612中，ATM格式化器2616为每个多传输模式信元总线帧格式的每个时隙和对应的接口帧格式访问时间规划，并发射ATM信元到多传输模式信元总线(图27的步骤2710)。因此，产生3种不同的ATM信元调制码流。这种技术利用ATM芯片，以代替更为复杂的从集线器终端到远程终端产生消息的方法，或附加现有技术公知的“标记”到ATM信元上，以便动态地分配带宽给下行链路ATM数据业务。
下面参照图35，图中表示出其带宽是基于信道条件动态改变的按需分配多址访问(DAMA)技术。对应图36的各步骤，这些步骤说明在DAMA技术中基于如图35所示的信道条件所执行的步骤，将参照图35予以说明。表示的是在清晰信道条件3501和差信道条件3503期间进行发射的集线器终端3502。在清晰信道条件3501期间，所有远程终端都在区域1 3504中。在差信道条件3503期间，所有远程终端都通过n个3508区域在区域1 3504中。另外表示出集线器终端3502支持的选择器3506。
实际上，该DAMA技术是基于信道条件动态地分配带宽。例如，在点对多点系统的正常操作中，在区域1 3504中的远程终端要求每比特较低能量，将处于可接受的误码率(例如，10-8)，和因此可以使用较高级别(更多比特/秒/Hz)的调制方式，诸如64-QAM。在最远区域的远程终端，区域n3508(在这个实施例中区域3利用QPSK调制)，要求较高每比特能量和因此使用较低的调制方式，诸如QPSK。在整个说明书中描述了这样一种组态的具体实现和性能。
因此，远程终端3502首先选择将发射业务脉冲串的远程终端(图36的步骤3604)。下面，监视信道条件和作出是否信道条件差的确定，诸如下雨衰落期间。对微波无线链路下雨衰落是首要有害的。信道条件可以按照接收信号强度指示(RSSI)的函数，或者通过通信链路接收信号的误码率(BER)进行测量。例如，当RSSI低于对由集线器终端3502支持的每种调制一个阈值或BER超过一个阈值时。例如，阈值BER可以是10-8。集线器终端3502从对应的远程终端接收一个维护脉冲串，该脉冲串含有包含例如RSSI的信号质量指示符(图36的步骤3606)。
集线器终端3502然后基于信道条件选择可支持相应远程终端的最高级别调制方式(图36的步骤3608)。在差信道条件期间3503，诸如下雨衰落，业务被调制和利用每个区域，即区域1 3504到区域n3508不同的调制通过空中接口被发射。
但是，在清晰信道条件3501期间，所有远程终端将被认为是在区域1 3504中。因此，业务可以利用最高级别调制进行发射(图36的步骤3608)，它要求比特/秒/Hz的最小数目和利用最小带宽发射，即在这个实施例中64-QAM。注意，在高百分数的时间中，信道条件将被清，允许在主要的时间带宽将被动态地分配给更高级别的调制，和因此节约了带宽。因此，在清晰信道条件期间，带宽被动态地进行管理，和在差信道条件期间，仅被转换返回到组态的带宽分配。
集线器终端3502然后进行检查，看是否存在着任何更多与之通信的远程终端(图36的步骤3610)。如果有，则步骤3604到3610被进行重复。如果没有，则集线器终端3502进行操作(图36的步骤3612)。
虽然带宽是基于信道条件动态管理，但这种DAMA技术理想地被用于低质量业务，例如未规定比特速率(UBR)的因特网浏览数据，虽然该技术可以使用到，诸如话音之类的较高质量的业务中。在这种情况下，单元话音或其他较高质量的业务，远程终端始终位于它的相应区域之内，即，区域1 3504到区域n3508。因此，初始步骤包括确定业务是处于未规定比特速率(UBR)的低质量业务。如果业务是高质量业务，例如，在规定比特速率上，则业务对应于不同区域，即，区域1 2704到区域n 2708的远程终端按正常利用不同调制方式进行调制。因此，对于高质量业务的带宽不基于信道条件改变。和如果被发射的业务是低质量的业务，则在图36中的步骤被执行，动态地分配带宽。
还要注意。图27说明位于扇区2706中的如何不同的区域2704和2708。扇区代表了如上所述的扇区(“一角饼形”)。还注意。图5描述了另外DAMA技术，其中远程终端接收信号不取决于时间规划。
1∶N冗余度
下面参照图37，方框图表示的是1∶N冗余度系统3700。图中表示的是集线器终端A3702、集线器终端B3704、备用集线器终端3706、远程终端3710(1A-nA)、远程终端3712(1B-nB)，子信道A 3714、子信道B 3716、DS3A线路3718、DS3B线路3720、备用DS3线路3722、复用器3724、和备用线路3726。
当集线器终端B3704出故障时，集线器终端A 3702经子信道B 3716与远程终端3712通信，和备用集线器终端3706经子信道B 3716与远程终端3712通信。集线器终端A3702、集线器终端B3704、和用集线器终端3706分别经DS3A线路3718和备用线路3726被耦合到复用器3724。备用线路3726具有用于耦合到传输网络(未表示出)是底板线路。
实际上，1∶N冗余度系统3700被设计为替代使用如上所述(见图13)在点对多点系统中的集线器场地的1∶1冗余度系统。这种系统可以使用或可以不使用在具有多传输模式和多调制能力的集线器和远程终端中，和因此一般性描述。在1∶1系统中，每个通信终端或集线器终端具有备用集线器终端，在故障发生时替代特定的集线器终端。因此，对于具有10个集线器终端的系统，则需要10个备用的集线器终端，增加了系统的成本。参照图13描述1∶1冗余度系统。
在点对多点系统中，由于多信道的分离和远程终端的定位，在相同天线扇区中，若干集线器终端可以广播各个远程终端。1∶N冗余度系统被设计为工作在多集线器终端被进行操作在相同扇区和具有相同天线覆盖的场合。因此，集线器终端A3702、集线器终端B3704、和备用集线器终端3706都在相同的扇区内和它们相应的天线都指向相同的方向。集线器终端A3702可以利用“50Mhz信道A”的子信道A3714，而集线器终端B3704可以利用“50Mhz信道B”的子信道B3716。备用集线器终端3706可以备用集线器终端A3702或集线器终端B3704任何一个。和因此，在集线器侧仅需要少数集线器终端，降低了整个点对多点系统的成本。备用集线器终端3706还必需具有与集线器终端A3702和集线器终端B3704相同的SSI模块组态或底板耦合。
在一般情况下，集线器终端A3702和集线器终端B3704两者在远程终端3710和远程终端3712之间按照正常传输用户业务的方式进行操作，而备用集线器终端3706按照备用方式寄存操作。如果集线器终端B3704出现故障，诸如户外单元故障，则故障按照下面如图38所述进行检测，和通知单元管理系统(EMS)。在DS3B线路3720上产生红色告警。备用集线器终端3706转换在集线器终端B3704的数据和开始在子信道B3716上发射到远程终端3712。复用器3724检测红色告警和基于备用DS3线路3722作为DS3B线路的备用的预定执行从DS3B线路3720上所有的耦合转换到备用DS3线路3722的切换。然后EMS经简单的网络管理协议(SNMP)消息通知网络操作中心。远程终端3712在子信道B的3716检测到发射和重新同步的短指令。在远程终端3712的各用户经历在服务质量上暂时恶化。保持切换中断时间作为统计。如果集线器终端A 3702出故障，则备用集线器终端3706替代它，以相同方式通过子信道A3714进行广播。
为了保证当出现故障时，备用集线器终端3706将工作，备用集线器终端3706必需有规律地进行测试。如果对于一个延长的时间周期备用集线器终端3706侧是空闲的，则当调出执行操作时，很可能备用集线器终端3706将已经出故障。一种公知测试技术被称为“负载共享”，其中集线器终端3704发射一半负载和备用集线器终端3706传送另一半负载。这要求一个额外的频率用于备用集线器终端3706或者备用集线器终端3706与集线器终端B3704在TDMA帧中共享相同的频率。如果共享相同的频率，则两个终端将必需在某些比特上转入和转出，这在由点对多点系统中使用的符号速率(例如，10MHz)上是困难的。另外一种备用测试技术是一天转换到备用集线器终端3706上一次(在夜里)。不利的是，这引起每天一次的额外中断。
在本发明的这个实施例中，备用集线器终端3706通过子信道A3714简单地每个超帧(每48ms)发射测试脉冲串一次，然后通过子信道B3716简单地每个超帧发射测试脉冲串一次。该测试脉冲串在形成搜索时隙806的超帧最后帧的额外开销部分的最后3个时隙(m-2到m时隙)的第1时隙(m-2时隙)期间进行发射，如图8所示。因为在第一脉冲串期间测试脉冲串被发射，如果定时略微偏移，则测试脉冲串将不与由集线器终端B 3704或集线器终端A 3702发射的其他脉冲串冲突。另外，在这3个时隙期间，在线的集线器终端(集线器终端A 3702和集线器终端B 3704)不进行发射。在QPSK调制中，测试脉冲串被进行发射，使得所有远程终端3710和3712可以接收这些脉冲串(即使最远的区域)。每个远程终端接收测试脉冲串和记录是否测试脉冲串曾被接收，和如果被接收，则它的下行强度和离定时有多远形成第一脉冲串定位。这些统计被报告返回在线的集线器终端。返回报告的值被存储和在一段时间期间被比较，看是否备用集线器终端有故障。如果没有接收到或功率电平明显下降，备用集线器终端有故障这些值还被备用集线器终端接收和利用，如图38所示。
下面参照图38，流程图表示为了使如图37所示的备用集线器终端检测在线的集线器终端和测试备用的集线器终端进行的各步骤。下面的步骤被执行。第一步骤是通过获得冗余信息和接收和发射定时，初始化备用集线器终端(方框3802)。接下来，备用集线器终端调谐到子信道的频率上(方框3804)和发射到子信道的远程终端(方框3806)。接下来，远程终端向备用集线器终端和在线集线器终端两者报告功率电平(方框3808)和在它们各自的维护时隙中发射信息到备用集线器终端(方框3810)。备用集线器终端接收信息(方框3812)和最后进行故障检测(方框3814)。
将被执行的初始化步骤初始化备用集线器终端(方框3802)，以至于可以向在线集线器终端(图37的集线器终端A3702和集线器终端B3704)提供1∶N冗余度。这要求收集冗余度信息和检测该接收和发射定时采集。具体地，备用集线器终端通过与在图2描述的单元管理系统(EMS)通信被初始化，获得冗余度信息，诸如LAN地址、频率、额外开销信道分配、和在冗余度群中其它集线器终端的功率设置。
接下来，作为初始化(方框3802)的一部分，该备用集线器终端进入接收定时采集模式。这个模式的目的是确定所调谐的上行链路的超帧定时。备用集线器终端侦听从远程终端正在发射到各集线器终端的信号，与一点到多点系统的测试同步备用集线器终端的定时和帧格式。备用集线器终端等待，直至它的本机振荡器已被锁定在所选择的输入源上，然后选择在冗余群中的各子信道之一和调谐到该上行链路上(远程终端到集线器)。然后，备用集线器终端设置它的天线为开口径和搜索QPSK超帧同步字(它是由远程终端每个超帧发射一次)。对超帧同步字进行检测和校验。接下来，脉冲串的内容被解调和从标题中的格式化信息中确定对于特定远程终端的时隙数。备用集线器终端然后计算对超帧的第一脉冲串的一个帧的时隙偏移和移动它的超帧定时到与接收的相同位置。但是，如果备用集线器终端在规定的时间范围内，例如8个超帧，没有检测和校验超帧同步字，则备用集线器终端宣告自己处于故障模式中。
继续进行初始化，备用集线器终端然后进入发射捕获模式，确定适当的发射到接收的偏移。备用集线器终端开始利用3.0ms(基于6ms空中接口帧格式)的值用于发射到接收的偏移和在超帧的最后帧的额外开销部分的m-2时隙中发射额外开销脉冲串(见图8)。远程终端被编程为在最后空中帧额外开销的最后3个时隙(即，时隙m-2、m-1、和m)中进行搜索该脉冲串。如果该脉冲串未检测到，则远程终端无事可作。如果该脉冲串被检测到，则远程终端继续分离定时偏移和功率参数和发射含有该信息的消息返回到备用集线器终端(和集线器终端)。备用集线器终端利用这个信息精确地调整它的定时和功率。如果在规定的时间内，例如8个超帧，返回的脉冲串未被检测到，则备用集线器终端宣告自己处于故障模式中。注意，在当前子信道，定时调整特别针对集线器终端，因此对冗余群中的每个集线器终端，备用集线器终端必需重复接收和发射定时捕获。
作为初始化的最后一部分，备用集线器终端进入跟踪模式，以便测试定时和检测故障。备用集线器终端顺序地调谐到每个子信道和重新调出存储的发射和接收偏移，和检验正确的超帧已经被从远程终端(方框3804)读出的消息标题实现。如果超帧定时不精确，则备用集线器终端必需从方框3802开始。
备用集线器终端然后在各超帧的最后帧的额外开销部分的最后3个时隙(即，时隙m-2、m-1、和m)的第一时隙发射测试脉冲串到远程终端(方框3806)，如上所述该时隙构成捕获时隙806(也见图8和图37)。测试脉冲串是与发射的和如图37所示描述的测试脉冲串相同。因此，相同的测试脉冲串被使用于测试备用集线器终端和检测在线的集线器终端的故障。在线集线器终端在这3个脉冲串期间不进行发射。在该扇区中的各远程终端知道搜索该脉冲串和测量它的信号强度(方框3808)和进行定时。定时和功率偏移信息被包含在一起。远程终端然后发射功率测量，例如测量的RSSI，在它的额外开销部分的维护时隙中返回到备用集线器终端和集线器终端(方框3810)。备用集线器终端侦听该维护时隙和接收记录在远程终端中的信息(方框3812)。注意，备用集线器终端知道对哪个时隙进行侦听，在方框3802中进行处理。如果正在测试备用集线器终端，则在线的集线器终端接收该信息(方框3812)。
集线器终端然后进行故障检测(方框3814)。为了检测到故障，备用集线器终端将自己和其它在线集线器终端在该子信道中从远程终端接收的功率电平与在冗余群中的各集线器终端在子信道的功率电平进行比较。如果自己(备用集线器终端)的功率电平比其它各集线器终端之一的功率电平大一个规定的量，则备用集线器终端确定集线器终端有故障和对该有故障的集线器终端进行转换。备用集线器终端可以立即进行转换，因为它含有所有发射和接收信息以及对所有冗余群中的在线集线器终端的脉冲串时间规划。仅由远程终端通知一个短的服务中断。
需要备用集线器终端与其它集线器终端之间的的功率电平比较，以检测功率放大器的故障，因为无线频率信道经受衰落，而衰落类似于功率放大器的故障。因此，比较功率电平，因为如果是衰落，则主集线器终端和备用集线器终端两者的功率电平都将降低。
这种故障检测方法还必须考虑在下雨衰减或集线器终端放大器故障期间远程终端的特性。如果在线的集线器终端出现功率降低，远程终端的自动增益控制(AGC)将进行补偿。类似，AGC将补偿下雨衰落的功率损失。因此，返回到备用集线器终端的信息包括在对线集线器终端和备用集线器终端两者的功率测量RSSI中的这个信息。如图37所示，当测试备用集线器终端时，步骤3814监视来自备用集线器终端的测试脉冲串的强度。
因此，1∶N冗余系统提供备用集线器终端，它可以在集线器场地提供多于一个集线器终端的备用。这是与现有技术点对多点系统不同的，而现有技术的系统对每个在线集线器终端具有一个备用集线器终端(1∶1冗余度)。因此，1∶N冗余系统比传统点对多点通信系统减少了在集线器侧的集线器终端的数量。另外，1∶N冗余系统提供一种测试备用集线器终端的特有的方法，而没有如图37所示的“负载共享”或周期性强制停机的缺点。图38的方法有益地利用特有的空中接口帧格式，提供每超帧一次地测试在线集线器终端和备用集线器终端的故障检测方法。
TDM缓冲
TDM缓冲是在个别以TDM信元基础业务特殊接口模块的TDM信元格式化器中进行的，以便特有地分组TDM数据(脉码调制器数据和相关信道信令)为TDM信元，以这样一种方式，取决于TDM信元分配到多传输模式信元总线时隙以最小化延迟。
再参照图29，该方框图表示由SSI模块的TDM信元格式化器(或信号格式化器)形成的TDM信元。业务部分2904(数据部分)含有TDM数据或脉码调制器(PCM)数据。TDM信元2900的标题部分2902含有ATM标题或虚拟路径识别符2906。这是与常规的不含有标题部分的TDM信元不同的，因为常规的TDM信元按照其所在的时隙进行转换。另外，TDM信元的标题部分包括一个ATM特殊标题。
另外，TDM缓冲技术利用含有用作信令比特，诸如与信道相关的信令(CAS)比特的其它标题2908的标题部分。按常规，信令(也称为信令比特)是在单独的TDM信元传送和利用时隙进行转换的。因此，这个实施例的TDM信元2900有益地利用了其它标题部分2908在与PCM数据(也称为PCM样值)相同TDM信元中传送信令。
实际上，SSI模块被设计成与现有技术所公知的与T1(DS1)线路或E1线路接口。因为T1和E1线路利用不同的成帧模式。诸如扩展的超帧(ESF)，与信道相关的信令(CAS)信息可能是2比特或4比特和可能在1.5、2.0、或3.0秒进行更新。因此，因为T1/E1线路工作在不同的成帧模式上，和点对多点系统可以在集线器终端的任何DS0转换到在远程终端的任何DS0，信令(诸如CAS)被在带外(即不在业务部分2904)进行传输。该信令在入口点(由T1/E1格式化器)进行提取和然后利用如图29所示的标题部分2202的其它标题2908进行传输，与利用分别的TDM信元传送信令不同。注意，T1和E1线路(也被称为1级数字信号或DS1)在电信技术领域是公知的。另外，DS0(也被称为0级数字信号)在电信技术领域也是公知的。因此不需要进一步解释。
再简要地参照图25A，表示出多传输模式SSI模块2500。多传输模式模块2500，以及被组态为工作在TDM，或同步模式的其它SSI模块执行如下所述的TDM缓冲。图25A的多传输SSI模块将作为TDM缓冲的一个例子进行描述，使得其操作不需要在每种以TDM为基础的SSI模块中进行解释。因此，图25A被偶尔参照，以便说明在以TDM为基础的SSI模块中TDM缓冲是如何工作的。
如上所述，PCM缓冲控制器2516从定时复用器2552接收PCM数据和信令(CAS)。定时复用器2552通过T1/E1机架2554从T1/E1线路的DS0接收PCM数据和信令(CAS)。PCM缓冲控制器2516变换PCM数据和信令为并行格式和存储它们在发射缓冲器2514中。在其它方向，PCM缓冲控制器2516从接收缓冲器2512提取PCM数据和信令。接收缓冲器2512和发射缓冲器2514具有一种特有的存储结构，下面将参照图39进行讨论。
下面参照图39，该图表示出用在本发明的一个实施例的以TDM为基础的SSI模块中用于缓冲脉码调制(PCM)数据和诸如与信道相关的信令(CAS)之类的信令的存储器的结构。存储器结构3900包括接收数据缓冲器3902、接收数据缓冲器3904、接收信令缓冲器3906、和发射信令缓冲器3908。接收数据缓冲器3902和接收数据缓冲器3904每个都具有线路数据缓冲器3910。每个线路数据缓冲器3910被用于对应于T1线路和含有DS0数据缓冲器3912。每个DS0数据缓冲器3912含有与每个T1线路的一个DS0特定相关的PCM数据字节3914。接收信令缓冲器3906和发射信令缓冲器3908含有线路信令缓冲器3916。每个线路信令缓冲器3916被用于对应于T1线路和含有DS0信令缓冲器3918。和每个DS0信令缓冲器3918含有与每个对应的T1线路的一个特定DS0相关的DS0信令字节3920(CAS)。每个DS0信令字节3920含有信令。
存储器结构3900是按照RAM实现的，和按单一存储器结构3900形成图25A的发射缓冲器2514和接收缓冲器2512两者。有益地是，存储器结构3900可标称地允许以TDM为基础的SSI模块与可变数量的T1线路相接口。例如，4DS1 SSI模块(图20)和多传输模式SSI模块(图25A和25B)分别允许个4和8个T1线路(DS1)，而TDM-DS3 SSI模块(图16)允许28个T1线路(DS1)。因此，接收数据缓冲器3902、接收数据缓冲器3904、接收信令缓冲器3906、和发射信令缓冲器3908取决于实施具有可变的长度。
每个线路数据缓冲器3910支持一个T1/E1线路和含有用于在图29的TDM信元2900的48字节数据部分(也称为业务部分)将要进行分组的PCM数据字节3914。每个线路信令缓冲器3916含有将要在图29的其它标题2908中进行分组的用于信令的256字节。因为对于每个T1线路需要两个线路数据缓冲器3910和线路信令缓冲器3916(即，一个用于发射和一个用于接收)，每个T1线路要求PCM数据缓冲的4098字节(4k)和信令缓冲的512字节的存储器。
每个数据缓冲器3910是含有DS0数据缓冲器3912的2048(2k)字节缓冲器，用于许多DS0与SSI模块接口。32个DS0数据线路被表示用于TDM-DS3 SSI模块(28条T1线+4条用于在线测试，或32条E1线)。每个DS0数据缓冲器3912为64字节循环缓冲器。这允许包含在PCM数据字节3914中的PCM数据将被映射到具有最小存储器要求的TDM信元的48字节数据部分2904。如上所述，这个实施例将TDM数据格式化成与异步传输模式(ATM)一样，具有最小尺寸的信元结构。因此，PCM数据被设计得填入48字节数据部分2904。
每个线路信令缓冲器3916含有DS0信令缓冲器3918。每个DS0信令缓冲器3918含有用于特定DS0的信令字节3920(包含CAS数据)。DS0信令缓冲器3918也是循环缓冲器，但长度为8字节。
另外，PCM样值每125微秒被存储在每个DS0数据缓冲器3912(循环缓冲器)，而信令被每1.0ms存储在8字节信令缓冲器3918(循环缓冲器)。64字节的DS0数据缓冲器3912和8字节的DS0信令缓冲器3918对应于8ms的时间间隔。但是在这个实施例中，例如多传输总线帧格式(图5)和空中接口帧格式(图5)是基于6ms帧的。
在第一帧期间，PCM数据被写入64字节DS0数据缓冲器3912的前48PCM数据字节。然后在第二帧期间，PCM数据被写入最后16PCM数据字节3914和然后绕回(按循环方式)和继续写DS0数据缓冲器3912的前32PCM数据字节3914，以此类推。因此，利用新的PCM数据，DS0数据缓冲器3912被不断地刷新。
类似于信令缓冲，在第一帧期间，信令比特被写入DS0信令缓冲器3916的前6个信令字节3920。在第二帧期间，最后2个信令字节3920被写入，然后DS0信令缓冲器3916的前4个信令字节被按循环方式写入。因此，用于存储器结构3900的PCM缓冲和信令缓冲按照“外出”(多传输模式信元总线到SSI模块)循环地从DS0数据缓冲器3912读出和按照“进入”方式循环写入DS0数据缓冲器3912(SSI模块到多传输模式信元总线)的方式实现。
下面参照图40，表示出用在本发明的一个实施例中的以TDM为基础的业务特殊接口模块的脉码调制的映射控制结构的存储器。脉码调制的映射控制结构的存储器4000(下文称为PCM映射控制结构的存储器4000)含有脉码调制的映射控制结构4002(下文称为PCM映射控制结构4002)。每个PCM映射控制结构4002含有映射结构动作4004(也称为MPA4004)、T1/E1比特4006、线路ID4008、信元类型4010、PCM时隙数/偏移4012、进入读偏移4014、和外出写偏移4016。
实际上，PCM映射控制结构的存储器4000被耦合到以TDM为基础的SSI模块的TDM信元格式化器。PCM映射控制结构的存储器4000控制该TDM信元格式化器产生的个别TDM信元的形成。PCM映射控制结构的存储器4000含有PCM映射控制结构4002，使得TDM信元将按这样一种方式形成，即所传送的DS0将被以最小延迟进行传输和没有复杂的硬件操作。
PCM映射控制结构的存储器4000含有可变数量的PCM映射控制结构4002。PCM映射控制结构4002的数量取决于与SSI模块接口的T1/E1线路(DS1)的数量。因此，TDM-DS3 SSI模块(图21)将要求32*32＝1024个PCM映射控制结构4002(32个T1/E1线路是28个用于传输的线路和4个用于测试的)，而4DS1 SSI模块(图20)将要求32*4＝128个PCM映射控制结构4002。
每个PCM映射控制结构4002为4字节和含有一个MPA4004。MPA4004为一比特字段，它指示是否PCM映射控制结构4002有效。“0”比特指示PCM映射控制结构4002为无效和该TDM信元格式化器将进入。“1”比特指示PCM映射控制结构4002为有效，因此当格式化和分组TDM数据信元以便在多传输模式信元总线上传输时，由TDM信元格式化器使用PCM映射控制结构4002，。
PCM映射控制结构4002还含有指示TDM信元格式化器是与T1线路接口还是与E1线路接口的T1/E1比特4006(“0”的T1和“1”是E1)。线路ID4008为5比特和识别T1/E1用于多传输模式信元总线的特定时隙。因为多传输模式信元总线的时隙被联系在一个规定的T1/E1线路上的，所以来自其它T1/E1线路的DS0不被复用到相同信元总线时隙。
信元类型4010指示按照特定PCM映射控制结构4002将被使用的特定信元类型。因此，信元类型4010确定有多少DS将被复用到TDM信元的数据部分。信元类型4010为3比特的字段。由信元类型4010确定的TDM信元将被在CB-数据信元1700的数据信元1704中和多传输模式信元总线中进行发射(见图15和17)。特定的信元类型下面将参照图41到43进行讨论。
PCM时隙数/偏移4012为5比特字段，该字段识别是单一DS0模式的PCM时隙数，还是按单一TDM数据信元复用多DS0的第一PCM时隙数。对于E1线路，所有5比特字段的0-31(0-31时隙)值都是有效的，而对于T1线路，所有5比特字段的仅0-23(0-24时隙)值是有效的。因此，TDM信元格式化器知道到存储器结构4000的哪里寻找，从特定特定数据信元类型中读出PCM数据或写入PCM数据到特定特定数据信元类型中。
进入读偏移4014为6比特字段，该字段对将被发射到多传输模式信元总线的组成进入数据字段规定读偏移。如上所述，这是由于这样一个事实，即图39的存储器结构的DS0数据缓冲器3912为64字节和TDM信元的数据部分为48字节。因此，存储器指针需要知道哪个PCM数据字节3814指向图39的存储器结构3902的DS0数据缓冲器3912中。该6个字节字段对应于64个PCM数据字节3914之一。同样，外出写偏移4016是6比特字段，该字段规定存储器结构3902的DS0数据缓冲器3912中的组成PCM数据字节3914的写偏移。因此，存储器指针告诉哪个DS0数据缓冲器3912的PCM数据字节3914PCM写入数据。在一个序列中的TDM信元基于到多传输模式信元总线的分配，被设计得进入读偏移4014和外出写偏移4016是不同的，该设计还基于空中接口脉冲串的分配。
诸如CAS之类的信令在对应于PCM数据从DS0数据字节3914上读/写的同时，在DS0信令字节3920上读/写。
下面参照图41，表示按照图39和40的实施例的用于以TDM为基础的业务特定接口模块的TDM信元的信元格式化器，用于分组来自单一DS0(0级数字信号)脉冲编码调制(PCM)数据和信令为TDM信元。以TDM为基础的SSI模块被表示在图20、21、25A、和25B。TDM信元4100包括标题部分4102(也称为额外开销)和数据部分4104(是与图29的数据部分2904一样)。标题部分4102含有偶数虚拟路径识别符4106(下文称为偶数VPI)和奇数虚拟路径识别符4108(下文称为奇数VPI)和备用部分4110。同时，偶数VPI和奇数VPI组成ATMVPI2906，如图29所示，它被用于如上所述的ATM地址过滤。标题部分4102还含有信令组4105，它是来自一个DS0的4比特信令。
实际上，TDM信元4100是由图40的PCM映射控制结构4002信元类型4010定义的各信元类型之一。在进入中，TDM信元格式化器分组一个特定DS0的DFS0数据字节3914的48字节PCM数据为数据部分4104和来自该特定DS0的DS0信令字节3920的3字节信令为TDM信元4100的信令组4105。另外一种方案，在外出中，TDM信元格式化器对来自TDM信元4100的PCM数据和信令拆组和将其写入相应DS0的正确DS0数据字节3014和DS0信令字节3920。一旦格式，TDM数据信元4100被考贝到多传输模式信元总线(见图15-17)的CB-数据业务信元中(见图17)。
注意，信令和PCM数据两者被特有分组到TDM信元4100中的，而现有技术TDM信元对信令和PCM数据采用分离的TDM分组。另外，TDM信元4100包括一个特有的标题部分4102，而现有技术TDM分组不包括标题部分，因为它是按照其所在时隙进行路由选择的，不按照标题信息。另外，TDM信元4100特有地包括ATM标题、奇数VPI 4108和偶数VPI 4106、即VPI，使用在说明书前面描述的ATM过滤奇数中。
作为一个例子，基于6ms的空中帧，在从一个DS0到TDM信元4100的分组的48字节PCM数据中，TDM信元4100提供6ms的缓冲延迟(即6ms的总线帧格式的长度)。标题部分4102包括6个信令数据组4105或3字节信令(含有来自图39的存储器结构的DS0信令缓冲器3918的CAS)，该信令对应于48字节的PCM样值(取自图39的存储器结构的DS0数据缓冲器3912)。TDM信元4100可以仅被用于构成的DS0。构成的DS0和未构成的DS0在数字电信的现有技术中是公知的，和因此不需要进一步解释。
下面参照图42，根据图39和40所示的实施例示出基于TDM服务专用接口模块将来自多个DS0的脉码调制(PCM)数据和信令分组到单个TDM信元中的，TDM缓冲中使用的TDM信元的信元格式。TDM信元4200包括标题部分4202，该标题含有偶数VPI 4206、奇数VPI 4208、DS0#1信令组4216、DS0#2信令组4218、DS0信令组4222、和DS0#n信令组4220。TDM信元4200还含有数据部分4204，该数据部分含有DS0#1数据部分4210、DS0#2数据部分4212、DS0#n数据部分4214。
实际上，TDM信元4200一般被描述为一个TDM信元，能传送来自在相同数据部分4204中多个DS0的PCM数据和信令。这是与现有技术TDM信元或分组从一个DS0到单一的TDM信元或数据组的PCM数据的分组数据不同的。如上所述，这也与现有技术的PCM数据和信令被分组为相同TDM信元4200的TDM信元不同的。TDM信元4200一般具有与图41所示的相同的设计，除了在图41中的TDM信元4100传送仅来自一个DS0的PCM数据和信令。另外，TDM信元4200代表由图40所示的PCM映射控制结构4002的信元类型4010定义的几种不同的TDM信元类型。因此，TDM信元格式化器利用PCM映射控制结构确定对于在多传输模式信元总线上的每个时隙哪个TDM信元类型形成。
有益地是，以TDM为基础的SSI模块被组态为将TDM数据信元形成为如图41、42和43所示的可用格式之一。这最小化在某些DS0中传送的某种类型业务的延迟。这对产生几种不同信元类型是重要的，因为在这个实施例中，一般TDM数据信元被限制在这样一种小尺寸(即53字节)。现有技术的以TDM为基础的点对多点系统不可用这样的延迟，因为TDM信元或分组数据被设计得大于53字节，一般在150到400字节之间。
TDM信元4200在数据部分4204中可以传送来自多于一个DS0的PCM数据。PCM数据对于DS0#1到DS0#n被分组为DS0#1数据部分4210到DS0#n数据部分4214。例如，如果仅来自两个DS0的数据被分组为TDM信元4200，则仅可能有两个部分，即含有来自DS0#1的24字节PCM数据的DS0#1数据部分4210和含有来自DS0#2的24字节PCM数据的DS0#2数据部分4212。对应的标题部分4202将含有每个DS0的多于一个的信令组。例如，可能有3个DS0#1信令组4216和3个DS0#2信令组4218。备用部分可能包括在标题部分4202中的额外字节。备用部分可能被用于，如果需要的话填充标题部分4202，以便在TDM信元4200中保持5字节的标题部分4202。
再有，利用6ms帧格式的例子，信元格式化器利用3.0ms的时间间隔分组来自两个DS0的PCM数据和信令到TDM信元4200。因此，在这个例子中缓冲延迟被从图41中的61ms减少到3.0ms。注意，在这个例子中仅3.0ms的PCM数据被用于在TDM信元4200中进行传送，在同样6ms帧期间两个TDM信元4200被发射。这允许相同数量的PCM数据在相同的6ms帧期间进行传送。同样有利于减少来自每个TDM信元4200的缓冲延迟正如本专业技术人员将看到的那样，多个DS0在分组和去分组TDM信元处理中以较低的延迟被分组到TDM信元。这样的优点是使特定业务的延迟最小。
如图42所示的信元类型的另外一个例子是TDM信元4200分组来自8个DS0的PCM数据和信令两者到TDM信元。在这种情况下，在数据部分4204中存在着8个DS0数据部分：DS0#1数据部分4210到DS0#8数据部分4214。每个数据部分(例如，DS0#1数据部分4210)含有6字节PCM数据(也称为PCM样值)。这对到和从TDM信元4200的分组/去分组PCM数据和信令处理仅提供0.75ms的缓冲器延迟。在这个例子中，对应于标题部分4202将含有偶数VPI 4206、奇数VPI4208、和8个信令组，每个DS0一个，即，DS0#1信令组4216、DS0#2信令组4218、DS0#3-7信令组4222、和DS0#8信令组4214。在这个例子中没有备用部分，因为信令组完全填充满了标题部分4202的可用空间。另外，在这个例子中，因为仅0.75msPCM数据被在TDM信元4200中发射，在6ms帧期间8个TDM信元4200被分配传送来自8个DS0的PCM数据。
因此，利用数据部分4204和标题部分4202的略微不同的组态，TDM信元4200可以被组态为传送来自多于一个DS0的PCM数据和信令。有益的是，这减少了缓冲延迟，以便对某些业务类型最小化延迟。这两个给出的例子(即，2个DS0和8个DS0)仅仅是概念上的说明，因此本专业的技术人员可能以不同的缓冲延迟实现TDM信元4200分组其它数量的DS0。另外，被分组到TDM信元4200的各个DS0可以是结构的和非结构的。
下面参照图43，表示出按照图39和40的实施例的信元形格式，用于在以TDM为基础的利用嵌入式成帧分组多个DS0的业务特殊接口模块的TDM缓冲。该TDM信元4300具有数据部分4302，它具有50字节长度和支持多达25个DS0 4312，其中每个DS0 43122具有2个PCM数据(0.25ms时间间隔)样值(2帧)。TDM信元4300对24个DS04312提供非常低的服务延迟。第25个DS04314含有G.802嵌入成帧(线路仿真)。TDM信元4300的缓冲延迟减少到0.25ms。因为第25个DS0 4314为嵌入成帧，所以标题部分4302不需要含有任何信令。因此，标题部分4302仅为含有偶数VPI4306、奇数VPI4308、和备用部分4310的3字节。
因此，有益地是，由以TDM为基础SSI的模块的TDM信元格式化器可以产生如TDM信元4100、4200、和4300所示的不同TDM信元类型。这能使来自一个或多个DS0的TDM数据和对应的信令将按各种方式被复用到多传输模式信元总线上。再有，这与公知的仅复用单一DS0到一个TDM信元的现有技术不同。
下面参照图44A很44B，各流程图表示按照图39到43所描述的在点对多点系统的以TDM为基础SSI的模块中的TDM缓冲。图44A表示为进入以TDM为基础SSI模块的业务所执行的各步骤，该业务是通过传输线路(例如，T1/E1或DS3)进入在集线器终端或远程终端的SSI模块和被复用入到传输模式信元总线。图44B表示为在以TDM为基础SSI的模块中接收的业务所执行的各步骤，这些业务来自多传输模式信元总线和取决于该以TDM为基础SSI的模块是在远程终端还是在集线器终端或者被交换到各用户或回程。
对于从T1线路通过以TDM为基础SSI的模块到点对多点系统的多传输模式信元总线的业务流执行如下步骤。第一步是由串行到并行格式变换从T1线路接收的各DS0，已经成帧的予以去掉，使得PCM数据和信令数据(诸如与信道相关的信令)可以被恢复(图44A的步骤4402)。这个步骤是由描述在图20、21、25A、和25B中的例如，PCM缓冲器控制器2516之类的PCM数接口执行的。因此，信令数据被从接收的各DS0的PCM数据中分开。接下来，PCM数据(PCM样值)和信令利用存储器结构进行缓冲(图44A的步骤4404)。这样的存储器结构参照图39进行描述和可以在每个以TDM为基础SSI的模块中实现。
接下来，在制备用于多传输模式信元总线的格式化PCM数据和信令中，TDM信元格式化器获得对于多传输模式信元总线的每个时隙的正确PCM映射控制结构(图44A的步骤4406)。PCM映射控制结构包含在描述在图40中的PCM映射控制结构存储器中，和一般含在耦合到TDM信元格式化器的消息缓冲器，例如如图25所示消息缓冲器2508中。然后，TDM信元格式化器利用PCM映射控制结构确定TDM信元的特定信元类型，该信元为多传输模式信元总线的每个时隙形成(图44A的步骤4408)。各特定信元类型被表示在图41到43。
接下来，通过分组PCM数据和信令为特定的信元类型格式化TDM信元(图44A的步骤4410)。PCM映射控制结构还提供给TDM信元格式化器以适当地偏移到图39的存储器结构中，使得TDM信元格式化器可以发射适当的PCM数据和信令进入TDM信元的适当的位置。另外，对于ATM地址过滤，TDM信元格式化器插入一个ATM标题、VPI到标题部分中的适当的位置(图44A的步骤4412)。注意，有益地是，PCM数据和信令两者被分组入相同的TDM信元中，以及来自多个DS0的PCM数据和信令。再有，这是与现有技术TDM缓冲技术不同的。最后，已经格式化的TDM信元利用含在消息缓冲器中的时间规划(业务信元1700的数据部分1704中)被复用到多传输模式信元总线(图44A的步骤4414)。
对于从点对多点系统的多传输模式信元总线通过以TDM为基础SSI的模块到各个用户的T1线路或反程的业务流，对于TDM缓冲执行下面的各个步骤。ATM和TDM信元两者的信元到达多传输模式信元总线。首先，TDM信元格式化器利用时间规划提取适当的信元，即仅指定用于特定以TDM为基础SSI模块的TDM信元(图44B的步骤4416)。然后，TDM信元格式化器访问提取的每个TDM信元的PCM映射控制结构，确定哪个信元类型的TDM信元与之对应(图44B的步骤4418)。
一旦信元类型被确定，TDM信元格式化器从接收的TDM信元中去分组PCM数据和信令和缓冲它们到存储器结构，如图39所示(图44B的步骤4420)。注意，PCM映射控制结构提供适当的偏移到存储器结构，使得TDM信元格式化器将知道是数据字节3914还是信令字节39920在存储器结构中，对每个DS0写入PCM数据和信令。注意，在适当的时间，PCM接口(例如，PCM缓冲器控制器2516)从存储器结构中提取PCM数据和信令和变换它们回到串行DS0形式(图44B的步骤4424)。最后，各个DS0被成帧，用于发射和通过适当的T1线路的适当DS0发射(图44B的步骤4426)。
虽然本发明已经借助于特定的实施例进行了描述，但是本专业的技术人员在不脱离由权利要求书所述的区域情况下可以作出多种修改和变化。
Claims (36)
1.一种扩展一些可以接入通信系统的接口模块的扩展器接口模块(3300)，包括：
多传送模式总线接口，其中多传送模式总线接口连到多传送总线(3302)，其中多传送模式总线接口运送信号到通信终端和运送来自通信终端的信号(112，114)，其中信号包括大量的传送模式信号(2800，2900)；
连到多传送模式总线接口的信号格式化器(3308)；
连到信号格式化器的转换器(3316)，其中转换器将信号从多传送模式总线格式转换为适合通过扩展通信链路(3206)传输的格式；
连到转换器以便通过扩展通信链路发射信号的收发信机(3322)；和
连到收发信机的扩展通信链路(3206)。
2.如权利要求1所述的扩展器接口模块，其中所述大量的传送模式信号包括同步信号(2900)和异步信号(2800)。
3.如权利要求1所述的扩展器接口模块，其中所述大量的传送模式信号包括时分复用信号(2900)和异步传输模式信号(2800)。
4.如权利要求1所述的扩展器接口模块，其中所述转换器包括并串转换器(3316)。
5.如权利要求1所述的扩展器接口模块，其中所述收发信机包括光纤收发信机(3322)。
6.如权利要求1所述的扩展器接口模块，其中所述扩展通信链路包括光纤链路(3206)。
7.如权利要求6所述的扩展器接口模块，其中所述光纤链路(3206)包括多模式光纤链路。
8.一种扩展接入通信系统的接口模块(3210)数目的扩展系统(3200)包括：
包括第一多传送模式总线的通信终端(3202)，其中第一多传送模式总线运送包含大量传送模式信号的信号(2800，2900)；
连到第一多传送模式总线的大量接口端；
连到其中一个接口端上的第一扩展接口模块(3300)，其中第一扩展接口模块将信号的传输格式转换为扩展通信链路(3206)的传输格式；
连到第一扩展接口模块的扩展通信链路(3206)，其中扩展通信链路充当第一多传送模式总线(3302)的扩展；
连到扩展通信链路(3206)的第二扩展接口模块(3300)；
连到第二扩展接口模块的扩展单元(3208)包含第二多传送模式总线(3302)，其中第二多传送模式总线运送信号(2800，2900)；和
大量连到扩展单元的的扩展接口端。
9.如权利要求8所述的扩展系统，其中所述信号包括所述同步信号(2800)和异步信号(2900)。
10.如权利要求8所述的扩展系统，其中所述信号包括所述时分复用信号和异步转移模式信号。
11.如权利要求8所述的扩展系统，其中所述第一多传送模式总线(3302)是第一多传送模式时分复用总线。
12.如权利要求11所述的扩展系统，其中所述第二多传送模式总线(3302)是第二多传送模式时分复用总线。
13.如权利要求8所述的扩展系统，其中所述扩展通信链路(3206)是光纤链路。
14.如权利要求13所述的扩展系统，其中所述光纤链路(3206)是多模式光纤链路。
15.如权利要求8所述的扩展系统，其中所述通信终端包括远程通信终端(114)。
16.如权利要求15所述的扩展系统，进一步包括：
集线器通信终端(112)；
在集线器通信终端和所述远程通信终端之间建立的通信链路(118)。
17.如权利要求15所述的扩展系统，其中所述扩展通信链路长度上大于10英尺。
18.一种通过扩展链路(3206)扩展通信系统总线(3302)的方法，包括：
接收(3308)来自总线的信号，其中信号包括大量的传送模式信号；
缓存(3308)信号；
将信号从总线传输格式转换(3316)为扩展链路的扩展链路传输格式；和
通过扩展链路发射(3322)已经转换的信号，其中扩展链路充当总线的扩展。
19.如权利要求18所述的方法，其中所述接收包括从多传送模式总线接收(3308)所述信号，其中所述信号包括所述大量的传送模式信号。
20.如权利要求19所述的方法，其中所述接收包括从总线(3302)接收(3308)所述信号，其中所述信号包含在总线帧形式(1512)的信元中。
21.如权利要求20所述的方法，进一步包括：
在所述转换前，检测(3308)所述总线帧形式的开始；和
在所述转换前，将帧识别码插入(3308)所述总线帧形式，其中帧识别码识别所述总线帧形式的开始。
22.如权利要求21所述的方法，其中所述插入包括所述将所述帧识别码插入所述总线帧形式的同步时隙。
23.如权利要求21所述的方法，进一步包括：
接收(3324)来自所述扩展链路的所述信号；
将所述信号从所述扩展传输模式再转换(3318)为所述总线传输模式；和
在第二总线发送(3302)所述信号。
24.如权利要求23所述的方法，其中所述在第二总线发送(3302)所述信号包括在第二多传送模式总线上发送所述信号。
25.如权利要求23所述的方法，其中所述在第二总线上发送(3302)所述信号包括：
检测(3308)所述帧识别码；和
从所述总线帧形式的所述开始，发送(3308)作为所述第二总线的所述总线帧格式的所述信元的所述信号。
26.如权利要求18所述的方法，其中所述接收包括所述信号的所述接收，其中所述信号包括同步信号(2900)和异步信号(2800)。
27.如权利要求18所述的方法，其中所述接收包括所述信号的所述接收，其中所述信号包括时分复用信号(2900)和异步传输模式信号(2800)。
28.如权利要求18所述的方法，其中所述发送步骤包括通过扩展光纤链路(3206)发送(3322)已经转换的所述信号，其中扩展光纤链路充当所述总线的所述扩展。
29.如权利要求28所述的方法，其中所述发送步骤包括通过扩展多模光纤链路发送(3322)已经转换的所述信号，其中扩展多模光纤链路充当所述总线的所述扩展。
30.如权利要求28所述的方法，其中所述发送步骤包括通过所述扩展链路发送(3322)已经转换的所述信号，其中所述扩展链路充当所述总线的所述扩展，其中所述扩展链路(3206)长度上大于10英尺。
31.如权利要求28所述的方法，其中所述发送步骤包括通过所述扩展链路发送(3322)已经转换的所述信号，其中所述扩展链路充当所述总线的所述扩展，其中所述扩展链路(3206)长度上在10英尺到2250英尺之间。
32.一种扩展接口(3210)数目并提供通信终端(3202)的扩展接口单元(3208)的方法，包括：
将第一接口模块连(3300)到通信终端的第一总线，其中第一总线运送包括大量传送模式信号的信号，其中第一总线将信号从通信终端运送到第一接口模块；
提供(3206)扩展通信链路；
将扩展通信链路的第一端连(3326)到第一接口，其中扩展通信链路运送信号；
将第二接口模块连(3326)到扩展通信链路的第二端；
将扩展单元的第二总线连(3308)到第二接口模块，其中第二总线运送信号；和
将大量扩展接口端连(3208)到扩展单元的第二总线。
33.如权利要求32所述的方法，其中所述第一接口模块的所述连接步骤(3300)包括将所述第一接口模块连到所述通信终端(3202)的所述第一总线，其中所述总线运送同步信号(2900)和异步信号(2800)。
34.如权利要求32所述的方法，其中所述第一接口模块的所述连接步骤(3300)包括将所述第一接口模块连到所述通信终端(3202)的所述第一总线，其中所述总线运送时分复用信号(2900)和异步转移模式信号(2800)。
35.如权利要求32所述的方法，其中所述提供步骤包括提供(3206)扩展光纤链路。
36.如权利要求32所述的方法，其中所述提供步骤包括提供(3206)扩展多模光纤链路。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101248598B (zh) * | 2005-08-29 | 2012-01-25 | 京瓷株式会社 | 时隙控制方法、通信系统、通信装置 |
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| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |