CN1312894C - 同步数字层设备中高通路自适应功能实现方法和电路装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及在同步数字层(SDH)设备中实现高道路自适应(HPA)功能的一种方法和电路装置。这种功能用来均衡来自网络中不同节点的信号的同步化之间的频率差。这种均衡作用是通过使用正负调整技术实现的。通过调整瞬间的替换，本发明能减少弹性存储器的容量和所产生的漂移现象。

Description

同步数字层设备中高通路自适应 功能实现方法和电路装置

本发明涉及在同步数字层(SDH)设备中实现高通路自适应(HPA)功能的一种方法和电路装置。

在同步网络中，计时信号都被锁到基准主信号源中，这种基准的计时信号被传送到整个网络中，并被用于本地振荡器的同步。然而，这些振荡器可能在计时信号的重构中出现错误。因此，需要提供允许在来自网络不同节点的信号之间同步化的结构。

在CCITT(国际电报电话咨询委员会)的推荐书G707，G708，G709和G783中描述了同步层的多路转换装置的功能结构。这些提供了一种处理被称为高道路自适应(HPA)的辅助部件(TU)的功能；同样的功能也被了解并应用在根据对SONET(网络最优化模拟器)同步层(对应CCITT的SDH层)的ANSI(美国国家标准学会)标准进行操作的设备中。

但在下面将引用CCITT的标准术语，这是在现有SDH和SONET帧的结构之间的一种直接对应。

对于STM帧(对应STS帧)来说，管理部件在CCITT和ANSI规则中都被称为AU；辅助部件在第一种规则中被称为TU，而在第二种规则中则被称为VT(虚拟终端)；低阶虚拟槽在第一种规则中被称为LVC，而在第二种规则中则被称为VTSPE；指针机构在这两种情况下都一样，AU指针和TU指针一致，并且用VT指针替换TU指针；各种指针可能取值的变化范围在这两种情况中是相同的。HPA功能为了实现其目的，必须补偿已经安装了TU的节点中的高阶虚拟槽(HVC)的时钟脉冲和本地HVC的时钟脉冲之间的频率差，默认标准允许来自不同源的TU之间交叉连接。

换句话说，随着HPA，所有的STM帧都固定了相同的管理部件(AU)指针。规定：所有被包含在上述帧中的TU都和本地时钟脉中源同步化并能互相交换。

由于TU的信息内容被两层指针所标识，因此这样的操作总是可能的，这两层指针为：AU指针(层次较高)和TU指针(层次较低)。在两种指针都是可移动的帧上操作的HPA对应一个固定的AU指针值(通常为0，但不是绝对的)重构TU指针值。正如建立了这一领域中已知技术的CCITT规格说明书中所描述的，HPA包括对每个被处理的辅助部件的指针解释器、弹性存储器和指针发生器。每个辅助部件的信息内容在通过TU指针的解释(AU指针的值已知，在功能CCITTG738“多路转换节自适应”中被解释)被分离之后，再被写入弹性存储器中。在一个辅助部件接另一个辅助部件地从各自的弹性存储器中读出的数据被插入的时间间隔中，随后由弹性存储器产生了具有固定AU指针的STM帧。在读出瞬间的基础上，指针生成器为每个辅助部件决定并插入合适的TU指针值。弹性存储器的填充级和上阈值、下阈值比较；当在TU帧的一个被决定瞬间中填充级超过上阈值时，通过发送一个在帧中太多的信息字节指针发生器执行一次负调节(填充)。当下阈值被超过时出现相反的情况。填充机构允许吸收在弹性存储器中写频率和读出频率之间的可能差异。做为所述机构的结果，通过描述辅助信息内容关于携带这些信息的TU帧的移动，TU指针值随时间变化。

实际实现HPA功能必须考虑两个互相对立的主要系统参数：网络漂移抑制阈值(即信号之间频率的缓慢变化)和通过存储器的辅助传播中的延迟。观察到这一点是很重要的：同步网络对经过它的准同步的辅助部件关于漂移和传播延迟的行为几乎完全是由HPA功能所决定的，由此，决定其操作的参数的比例在同步多路复用器的设计中是最重要的。

显然，通过最小化传播延迟，一种优化的实现方案将最大化网络的漂移抑制。因为这两种要求是冲突的，第一种需要大的存储器，而第二种则要求小存储器，因此需要找到一种折衷的解决方案。规则通过定义判定弹性存储器对指针移动的滞后作用的阈值之间的最小间隔来考虑漂移抑制问题。

这种传播延迟并不服从规则，然而，在国际环境中已经很清楚：过份的延迟可能对网络中特定服务(例如使用虚拟并置的瞬间服务)的传输产生负作用。

一个好的折衷方案在于给出HPA存储器的比例，由此能保证由CCITT提供的最小滞后作用，以及在于最准确地评估容限以保证防止在正常条件下操作的存储碎片。这样的容限由在一帧期间用静态指针填充的存储区范围(静态带)，再加上容许写AU指针以及写和读出TU指针的移动(动态带)所需的容限给出的。

另一个由HPA机构产生的漂移所引起的问题是在写帧中存在系统的和单调的AU填充。实际上，仅在一种方式中的一系列连续和规则的写AU填充由连续的读TU填充所吸收。在这种情况中，读移动的序列不再是有规则的(因为帧的结构)并且引发了相应的漂移现象。实际上，STM帧中冗余字节的存在(如SOH区)使得上述的TU填充出现关闭或减少，取决于写和读瞬间之间的冗余字节(延迟读出的瞬间)是否存在。

换句话说，TU填充的平均速度和写频率与读出频率之间的差成正比成立，但对于瞬时频率却不成立。所观察到的漂移现象是由这样的事实造成的：由于填充瞬间的不规则，也由于TU中所带的辅助信息内容的移动是不规则的，因此，辅助部件的频率一旦被多路分解处理后将是不规则的。这种现象不可能通过例如随后的滤波器来消除，其特征频率能达到任意小，因为它是写和读出频率之差。

本发明的第一个目的是提供一种实现HPA功能的方法，能通过存储器减少传播延迟。另一个目的是减少由HPA机构产生的漂移现象。

本发明的进一步目的是提供一种能用一种有效而低成本的方式实现这种方法的电路装置。

通过同某种适当的方式改变读帧TU指针的填充瞬间，可以消除上述的缺陷并提高HPA功能的性能。

在一个具体的优秀实施例中，通过对填充判定阈值的适当调节来改变填充瞬间，而仍然存在由CCITT推荐的阈值之间维持不变的最小间隔。如果阈值被调节使得TU指针的填充要求能预先补偿被占用存储量的可能增加，就能使用一个被减少容量的弹性存储器，并因此而缩短该存储器本身中信号的传送时间。反之，若调节阈值使得能用某种相同的方式将读TU指针的填充要求分开，则由HPA机构产生的漂移现象如果不能消除的话，也能被减少。

显然，找到一种对传输时间和漂移现象的综合优化的折衰方案是可能的。

用低成本的先进方式应用所述的算法，用相同的方法处理所有的辅助部件而不依赖于读和写STM帧之间的相位移动以及来自相关AU指针的值是可能的。把一个预处理函数应用于写AU指针的值，使得能够定义描述该算法的一个唯一的表，而不依赖读和写STM帧之间的相位移动，也是可能的。通过实现这里所提出的方法，就能得到一个低成本并能提高整体性能的电路装置，此外，也适合于半定制电路的实现。减少由HPA功能引起的漂移现象对于希望把辅助流作为其设备同步的一个参考点的用户是有利的。而且通过减少上述的漂移，在网络的辅助部件上引起的全部漂移(网络本身所有元件的贡献和)超过规范中所建立的最大值的风险也被减少了。通过下面结合附图对一个实施例的描述，就能更好地理解本发明。在这些附图中：

图1给出在HPA功能的输入和输出上的一个STM帧结构；

图2表示在有系统性AU填充时的TU指针填充瞬间的分布；

图3是根据本发明的一个电路装置的简图；

图4分别给出了在不修改阈值和修改阈值两种情况下，存储器所占空间的形状。

在图1中可以看到，STM-1帧由9行×270列的矩阵表示，其中每个元素为一个8位字节。矩阵的头9列用于附加功能(SOH)，即包含有关附加服务的信息，而其余部分则用于信息字节(收费部分)。在SOH节中有指示收费部分初始地址的AU指针，而在收费部分中又有指示各辅助部件位置的TU指针。指针所采用的值指示所带辅助部件(VC)第一字节的位置。由于调节(填充)过程，该值很容易受到操作期间变化的影响。这个过程允许调节跨在弹性存储器上的读和写频率之间的瞬间差别：如果该存储器正在变成空的(读出速度较快)，就决定执行一次正调节，否则执行一次负调节。

正调节有利于VC信息字节的传输在帧中逐步减少；结果，在随后的帧中，指针将被增1，VC的位置相对于携带它的帧被移动；而在负调节的情况下则发生相反的动作。图1进一步表明：在HPA函数的输出中，指针经过各种变化，使得STM-1帧和本地时钟同步。

下面将要引用的系统结构，根据被包含在设备CCITT规则中的功能描述，把节缓中区(MSA：多路复用自适应)放在HPA缓冲区的前面。把MSA缓冲区放在HPA缓冲区前面对HPA本身的设计和结构有利，例如HPA缓冲区同步实现的可能性(读和写帧之间的相位偏移Δ和时间保持不变)。利用这一特征，在原理上将导致把读和写STM帧的移相连系到一个值上：反这，若希望在系统配置的点上随意预先建立这样的参数，则需要执行一种最坏情况下的设计。

在任何情况下，输入帧和输出帧之间的相位偏移Δ都是通过相对于写入操作定位读出计数器的延迟/提前而固定的：

1)Δ＝写相位-读相位

Δ＞0意味着提前读

Δ＜意味着延迟读

在不影响通用性的情况下，Δ的范围可以被限制在：

2)0≤Δ＜Nb-tr

这里的Nb-tr是STM帧中的字节数。

现在将分析弹性存储器的静态带和动态带。

在HPA功能的输出上，由结构重新产生的帧，其特征在于AU-指针有一个预定和不变的值。在所有的情况下，读STM的格式不变，具有固定的AU-指针(在本例中为空)。

给定读帧随时间的不变性，驱动从缓冲区(在某个已知和固定位置的边缘)中提取一般辅助的时钟脉冲也是不变的。反之，因为AU-填充，写帧的形状可以变化(在稳定的条件下，固定的AU帧可能有783种既定的不同形式)。

存储器的占有情况可以用写AU-指针值函数来表达。

“静态带”被定义为在不存在调整的情况下、在“读TU填充(多)-帧”中相位差的最大范围，而“动态带”则被定义为具有运动(AU填充和TU填充)中写指针的相位差的形状。

为了单义地表示写AU指针函数中静态和动态带的形状的特性，需要明确地把值AU_s赋给每个(多)帧(在读出上被定义)，甚至当存在调整时，而不论Δ可能是什么。

除了作为AU_s的函数外，静态带的形式一般也是读和写之间移相(Δ)和所考虑的辅助部件列号(TUn)的一个函数，虽然在帧周期中不变地重复本身(在没有调整的情况下)：实际上，写时钟脉冲边缘相对于比某种方式被作为随Δ变化的参考的读出操作的位置(称为STM帧)，在另一方面，取决于该辅助部件。把相位差(Δε)表示为被归约为存储器的维数模(DM)的HPA的写地址(IS)和读出地址(IL)之间的差：

3)Δε＝|IS-IC|_DM

例如，相对于读同步模块(nl)的字节计数器，引用静态带的形状，上述的东西可用下面的等式总结出来：

4)Δε(nl)＝Δε(AUs，TUn，Δφ；nl+K*Nb_tr)K＝0，1，2...

其中，k为在没有调整的条件下的任一整数；

5)Δε_tr＝[MAX(Δε(nl))]_nl-[MIN(Δε(nl))]_nl+1＝Δε(AUs，TUn，Δφ)

6)Δε_max＝[MAX(Δε_tr)]_AUs＝Δε_m(TUn，Δφ)

这些等式分别表示：

*在一个点上采样的相位差的量

*在单个(多)帧中静态带的幅度

*在可能的帧形式中(即所有有效的AU指针值)找到的最大幅度：

7)0≤AU_s≤AU_max，且AU_max＝782

为了装入类型TU1，可用一种穷举分析法来证明下面的句子：

*在(多)帧中静态带的最大幅度Δε_tr(而不是其形状)不取决于所考虑辅助部件(TU_n)的系列号：这相当于把例如(5)简化为：

8)Δε_tr＝[MAX(Δε(nl))]_nl-[MIN(Δε(nl))]_nl+1＝Δε(AUs，Δφ)

*因为AU_s是可变的，所以Δε_tr的最大值是一个常数，因此等式(6)采用这样的形式：

9)Δε_max＝Cost.＝3

对于0≤AU_s≤AU_max

*反之，使静态带具有最大幅度(Δε_max)的写AU指针的值取决于Δ以及辅助部件(TU_n)的系列号。

10)AUs_Δεmax＝AUs(TUn，Δφ)

*作为它前面所有站点的结果，AU临界值(以及动态行为)随着帧之间的互反位置而变化，并且因这一点而最终也将随着辅助部件的系列号而变化。

现在分析动态带。写时钟脉冲不同于读时钟脉冲，由于AU指针移动的结果，将随时间变化。通过从由字节组织的存储器的写地址和读地址中直接推出的误差Δε，仅当这些生成器相位变化时，才能检测AU填充的效果：换句话说，比较器对付一字节分辨率(颗粒性)。在写入中，分别对应TU12，TU2和TU3的21，7和1是最小距离，同单调AU填充(TU是不动的)表示，分隔两个连续的传送：遵循下面的规定：由于AU的信号移动，相位跳跃的最大值等于：

11)Δε_AUgiuMax＝1/21个字节(在TU12级上)

12)Δε_AUgiuMax＝1/7个字节(在TU2级上)

13)Δε_AUgiuMax＝1个字节(在TU3级上)

在比较器的输出上，这些被转换为具有宽度等于其分辨率的若干步(在TU1和TU2级上分开)：

14)Δε_AUc＝1VC字节

所以，存在着在所有比较器中都不请求的写AU填充，虽然其他的在相位差中给出一个(单位)步骤：这种调节将被称为“关键的”(即，它们是达到或超过误差中1字节累积的那些调节)。给定相对于STM(STS)帧和存储器的同步字符不变的读出边缘，显然，对于读帧和写帧之间的某个给定的移相，辅助部件的关键调节总是对被很好判定的AU转换而引起的(当任一写边缘到了对应读出边缘之前时)：

15)AU＝AU_c

反之，TU填充总是引发存储区占用中1字节的突变(超出或缺少1字节写)。

16)Δε_TU＝1VC字节

假定不依赖写AU填充和TU填充，可以把关键AU填充的相同(多)帧中和同一符号的TU填充重迭起来。在被选的结构中，比较器上的相位差由于调节可能受到2倍的跳跃：

17)Δε_c＝Δε_AUC+Δε_TU＝2VC字节

关于填充的连续性，可观察到：

I.连续和单调的TU填充的一个长的写序列(在最大的频率上)可以被最大频率(TU1或TU2  500Hz，TU3为2KHz)上的读出反填充准确地补偿；

II.连续和写单调AU填充的一个长序列可能由或多或少的读反调节完全补偿；

III.在I和II重迭的情况下，读反调节只能补偿TU填充的效果，但不能补偿AU填充的效果，这种填充决定导致存储器达到破碎的相位差漂移。

从上述的点III中可得出：对HPA设计的一个重要限制包括保证存储器的享有，例如在连续和单调AU填充中被表示(AU存储)以及被降级网络的令人满意的适当条件。在进入同步层装置的MSA的帧的计时和输出帧的计时之间失调的情况下，后者将使AU填充的一个有规律和单调序列发挥重要作用，以调节所带数据的传输中的频率差。因此，在HPA的写帧中，AU填充有规律和单调的存在是正常的。由于写AU填充被读TU填充所补偿，以TU12辅助部件的情况为例，每783个AU填充有35个TU填充将以分布的方式发生，如图2所示。当任何写边缘通过具有等于3字节的AU的长度的AU填充的累积效果超过对应的读边缘时，就产生了TU填充。

18)N_AUgiu＝N_AUgiu(AUs，TUn，Δφ)

19)Δε_AUgiu＝Δε_AUgiu(AUs，TUn，Δφ)

所以N_AUgiu写AU填充将落在随后的两个读TU填充之间，如：

20)N_AUgiu*Δε_AUgiu＝Δε_AUc

N_AUgiu的值对应随后两个AU_c的距离。

若AU指针值能引起被很好分布的读TU反填充，则被产生的漂移应该是最小的(其长度等于单个TU填充的效果)。

按照常规，读TU填充是通过比较相位差值的阈值(在预先建立的位置中)来决定的，而相位差值则是在一个预先建立的站点上(判定电路DEC)被评估的：更准确地，在填充机会(多)帧中，调节被执行或者在上一个(多)帧中采样的误差的基础上减少(这样的数量将被表示为“判定电路上的误差”Δε_DEC)。

通过这种类型的判定标准，虽然静态带的最大宽度并不很重要，但相对于在前一个(多)帧中的判定电路上面采样的值的相位差变化的下限(Δε_Di)和上限(Δε_DS)却是很重要的。

在静态条件下，下面的陈述是对上述的有关静态带的论述的归纳：

*除了被选择的判定电路是很显然的之外，误差Δε_DEC通常是基本参数(Δ，TU_n，AU_s)的一个函数，由此能决定静态带的形状。

21)Δε_DEC＝Δε_D(Δφ，TUn，DEC，AUs)

*对于Δε_DEC的所有描述，也可以重复(回想(3)和(4))用于相对判定电路的(多)帧中相位差的变化。

22)Δε_Ds＝[MAX(Δε(nl)]_nl-Δε_DEC＝Δε_Ds(Δφ，TUn，DEC，AUs)

23)Δε_Di＝Δε_DEC-[MIN(Δε(nl))]_nl＝Δε_Di(Δφ，TUn，DEC，AUs)

*由等式(5)可得出：在单个(多)帧中，相对于判定电路变化的误差的和等于静态带，而不依赖于所选的判定点

24)Δε_Di+Δε_Ds＝(Δφ，TUn，AUs)

*类似上一陈述的论述不适用于通过对所有可能AU的扫描所收集到的最大幅度；即，一旦把局限变化定义为：

25)Δε_{Di_max}＝[MAX(Δε_Di)]_AUs＝Δε_Dim(Δφ，TUn，DEC)

26)Δε_{Ds_max}＝[MAX(Δε_Ds)]_AUs＝Δε_Dsm(Δφ，TUn，DEC)

则可能得出

27)Δε_{Ds_max}+Δε_{Di_max}≥Δε_max

*通过穷举分析(完全分析)可得出结论：对于TU1装入，关于任一判定点的误差摆动的最大幅度(在所有可能的AU_s上被评估)只随它变化。

23)Δε_{Di_max}＝[MAX(Δε_Di)]_AUs＝Δε_Dim(DEC)

29)Δε_{Ds_max}＝[MAX(Δε_Ds)]_AUs＝Δε_Dsm(DEC)

从某种动态的观点看，这种考虑使得前面的范围对判定电路上相位差的变化也不被改变；因此有：

*通过AU填充的作用，判定电路上误差变化的效果也由等式(11)、(12)和(13)表示，并且，在比较器的输出上产生的步骤由等式(14)给出；

*TU填充通常引发1字节的跳跃，正如等式(16)中所指出的那样。

上述的考虑导致这样的状态：具有根据在一个点中采样的相位差决定的TU填充的HPA存储器的维数可由下式表达：

30)DM＝Ist+Δε_OUTs+Δε_OUTi+2*Δε_TU

其中，下阈值(Sinf)和上阈值(Ssup)的位置(假定从0开始寻址)由下面式子给出

31)Sinf＝Δε_TU+Δε_OUTi ^-1

32)Ssup＝DM-(Δε_TU+Δε_OUTs)^-1

并且，填充的条件由下面的式子决定：

33)Δε_i≤S_inf

34)Δε_s≤S_sup

其中：

*Ist和Δε_TU已知是关于TU填充的常数(次序：漂移抑制和单个写TU填充的收集)。

*Δε_ouTi和Δε_ouTs都是函数，它们给出容限(分别超出上填充阈值和下填充阈值)以保证存储器保持也满足降级网络的条件：实际上，在这样的条件下，静态带所作的贡献(Δε_ni-max和ε_DS-max)(使备用存储区被保持默认最大频率上连续AU填充的可接受的数量)被加在一块。Δε_ni-max和Δε_DS-max受到静态带的限制并且表示为使存储器保持在稳定的状态中，下阈值和上阈值所留出的间隔：它们不是恒定的并且依赖于TU1的DEC。通过穷举分析(由于上述的容限)可得出结论：

35)Δε_OUTi+Δε_OUTs＞Δε_max

所以，存储器的综合问题可以考虑由最小化Δε_ouTi和Δε_ouTs的和(等式30除常数之外)并由此最小化传播延迟的参数的个别化来解决的。至于由写AU指针的系统性移动所产生的漂移，AU_c的值对应Δε_DEC超出填充判定阈值的那些AU_s值。通过检查STM帧中辅助部件TU12的映象，就能得到分布：

36)N_AUgiu＝N_AUgiu(AUs，Δφ)

如图2中所示。这里可观察到在两个TU填充之间有45个AU填充的间隔，对应部分被重迭到读帧的位置中的写帧的移动，静态带被减少而Δε_DEC没有被修改的一个位置。在对应部分被重迭的行位置中，也有一些较小的间隔，在这些间隔中，24个AU填充吸收而没有TU反填充。参考TU12辅助部件，相位的平均值增加是由于一个AU填充为：

37)Δε_AUgiuMed在AU填充的一个帧/数中C12位的数量，相应于1帧＝8*321783＝0.3269UI，其中UI表示单位间隔。

因此，45个AU移动的无规律性对应一次跳跃，等于：

38)J_AUmax＝45*Δε_AUgiuMed＝14.71UI

做为一个例子，下面将重新给出能用常规方法实现优化的性能表(表1)。

表1

表中的值是用按照CCITT规范的一种帧格式计算的

在STM中TU12的可能判足点固定参数Δφ＝1变量参数DEC＝1+36；TUn＝1+63
				DEC(子帧)(边缘)	统计平均延迟(μs为2Mb/s)	从AU填充中的跳跃(UI为2Mb/s)	存储器维数(字节)
4-#1	13.43	14.71	5+Ist
				4-#35	13.47	14.71	5+Ist
4-#36	13.71	14.71	5+Ist
				4-#2	13.75	14.71	5+Ist
4-#3	13.98	14.71	5+Ist
				4-#34	17.14	14.71	6+Ist

HPA弹性存储器的容量和保持取决于静态带如何就判定点安排自己，因此，通过适当地改变判定电路上的相位差(然后是TU1填充的读数)，就能减少所需的最小容量。

如果目的是最小化存储器的维数，首先需要用这样一种方法把关系(35)转换为一个等式(把误差范围之和减少到理论上的最小值)，使得相位差的变化能对称于判定电路。这种结果能通过下面的方法得到：在基本参数Δ、TU_n、DEC和AU_s的函数中，改变在判定点上采样的值，并由此把判定电路上误差的定义(21)改为：

39)Δε_DV＝Δε_DEC+f(Δφ，TUn，DEC，AUs)

其中f为纠正项。

同样，不是改变Δε_DEC，可认为和互补律有连系，两个阈值(因此不影响TU漂移的抑制)对Δ、TU_n、DEC和AU_s的位置(同填充判定的阈值比较的方式仍然没有改变)：

40)Sv_inf＝Sinf-f(Δφ，TUn，DEC，AUs)

41)Sv_sup＝Ssup-f(Δφ，TUn，DEC，AUs)

在最小化存储器中的判定点选择问题可采用旁注的方式，因为阈值的位置取决于同误差Δε_DEC连系的相同变量：实际上，正在改变的仅仅是纠错函数f的“形状”。实际上，所说的意味着在写帧的AU指针的函数中，把对判定电路的误差转换“移动”到最小的静态带区中。

反之，若目标是最大限度地减少(尽可能接近理论上的最小极限)由任何被传送的加载上的HPA级AU填充转换所引起的漂移，则阈值变化规则必须面向存储器的动态行为的修改。将需要倾向于在写AU指针的可能取值范围内、在判定电路上误差转换的等分布。对于阈值变化的简单算法的定义，下面的论点是基本的：

I.关于TU(TU_n)数量在判定电路上误差相位的不变性。

只要写帧SOH_s不被插入判定边缘(在读出上定义的)之间，在判定电路上(显然带固定的TU指针)相位差的值不依赖输入辅助部件的系列号，即：

42)Δε_DEC＝Δε_D(Δφ，DEC，AUs)

对于

43)|Δφ|_DIMriga≤rJ1+(SD-1)*NTUmax

44)|Δφ|_DIMriga≥(rJ1+SOH)+SD*NTUmax

其中，DIMriga为一个STM(STS)行的长度，rJ1为被插在HO和SOH(节列)的虚拟槽(VC)中的冗余列，SD为判定电路所属的帧节(TU12的范围数14)，最后，NTU_max为可传输低阶VO_s的最大数。因此，建议在辅助部件的读多帧中选择一个判别点，使得写帧的SOH区不再是重要的；这样做通常是可能的，只要上述帧之间的偏移Δ已经被固定。

II.关于SOH_s之间偏移量Δ在判别电路上相位差的不变性。

对于某个给定的辅助部件，判别电路上相位差的变化(由AU指针的实际值的函数表示)，对存在于帧之间的偏移的变化保持不变，除了相对于被假定为一个参考点的任一相位的某个转换(AU)，例如对应输入相位帧的相位0。

III.关于在SOH_s之间的偏移Δ和TU的数量(TU_n)的判定电路上相位差的不变性。论点I和II的组合可得出这样的论点：在判定点上采样的误差既不依赖辅助部件的数目，也不依赖于读和写之间的互反位置，假定：

a)写SOH与判别点所在或不等式43)和44)被完全满足的读帧区不重迭；

b)独立变量AU的值用II中所定义的相位校正(通过增加参数AU_o来减少到指针的相位0)：

45)AU0＝|AUs+ΔAU0|_(AUmax+1)

简言之，论点I允许定义一个适用于所有辅助部件的唯一性阈值变化函数，而论点II则从帧之间的各种可能的定位中释放这样的一个函数的形状；从论点III可断言：阈值的位置取决于唯一的AU指针，只要配置参数(判定点和帧之间的偏移)已经被固定：

f＝f(AU_s)

从上述的论点中可立即推出一个算法，该算法能对称化关于判别电路的误差模式，并且同时还在最小存储量的条件下，保证对填充的关键序列的存储。该算法自然地由两个独立的部分组成：具有静态配置的一个被连系到读和写之间的相位差的部分；而另一个(进化的)则同AU填充有关的部分。

下面将引用STM中的辅助部件TU12。

静态配置相位(软件功能性)，仅在机器的初始化时执行一次就足够了，自然涉及负责设置和监控系统的特征参数的控制器。可分成三个步骤：

I.取决于输入和输出帧的互反位置(Δ的值未知，一个先验值)；在间隔0到2429(STM或STS-3帧)；0到809(STS-1帧)；用这样一种方法选择两个判定点：根据值Δ关于Δ和TU_n的不变性，选择一个相位差模式。

II.决定被加到AU指针值上的纠正常数AU_o，根据下面的过程，考虑第一判定点：

a)用字节表示的、已知的写帧和读帧之间的距离定义为偏移，这样一个距离的值为等于3的倍数一个整数(例如上限，但不是必须的)，假定在STS或STS-3帧上操作；

b)把一个固定的值分配给读帧的AU指针(例如0)，并且决定由所指示的字节的时间位置，把它表示(例如)为J1L；

c)步骤a)的偏移是已知的，定义写帧应该具有的AU指针的值AU0，使得由此指向的字节的时间位置和步b)中分出的J1L相符合(也和步a)中的舍掉误差一致)；

d)把写AU指针的正确值定义为已在步c)中和当前写AU指针模783中被定义的参数AU0的和数；

e)把在步d)中得到的值处理为存放的写AU指针，用于决定描述阈值的位置的修改规则的表格，这里认为写帧和读帧之间的偏移是空的。

III.对第二个判定点重复步骤II的操作，因此得到两个判定点和两个阈值修改表。

由算法的进化部分(硬件功能性)在每个多帧上所要实现的动作是：

I，通过增加由控制器所设置的常数AU0(和数模783)，把指针的实际值减少到相位0，上述偏移Δ为已知的。

II.指针的被修改值(AU0)的函数中阈值位置的最后转换(阈值变化：关键这是组合逻辑的问题)。

III.在判别电路上对相位差采样并和阈值比较(对比较器的填充判定)。

IV.在第一机会上(随后的多帧)执行TU填充(如果要求)。

图3表明软件功能模块1如何决定已知的帧之间的Δ(两个判定电路的Δ被用)以及纠正值ΔAU02，然后决定(信号在终端3上)每次是否该阈值将被移动以及如何移动。

硬件功能7的求和模块5动态地执行AU4指针值和纠正值ΔAU02的求和功能。阈值变化功能6根据程序化的判定点，应用上面定义的两个表之一。每个辅助部件对应的比较器14、15和16实现读地址8、10、12和写地址9、11、13之间的差，最终执行阈值的移动。对于每个辅助部件，其结果是最后的调节。

现在说明最小化传输时间的一个优化例子。在STM-1帧中辅助部件TU12的情况下，通过使用阈值修改算法，被选择的判定点减少到只有2个，表3给出了小结：在这种情况下，实际上，在帧之间有一序列的定位，对此，存储量可以大于最坏条件下的限制(在最大静态带上AUs值的最大数目)。使用判定电路#1(V4)或#36(在子帧4中)的选择不是偶然的，而是由于实现的简单性原因(硬件电路的简化)：实际上，对于它们来说，这是一个只被定义在这种类型的两个值上的函数(用矩阵的形式定义，如表2所示)：

f＝0→在正常位置中的阈值

f＝1→向下移动一个单位的阈值

反之，对于其他的判定点，即使属于象前面那样的相同帧段，也应该被定义在三个这样的值上：

f＝0→在正常位置中的阈值

f＝1→向下移动一个单位的阈值

f＝-1→向上移动一个单位的阈值

在图4中，位于x轴上的是写AU指针的值，而y轴上则是被弹性存储器所占用的空间(读TU填充除外)。

点表示相位差模式，假定不修改阈值的情况下在判别瞬间采样。反之，星号表示在假定由“X_s”指示的(多)帧中阈值被修改(+1)情况下，在判别瞬间采样的相位差模式。所以，如图4中的例子所示，阈值位置的修改被定义在多帧中用“X”表示。同时，由于写帧的AU指针移动，填充要求在远离动态带转换的位置中被移动。

至于由写AUs的系统移动所产生的漂移问题，可能利用阈值位置修改功能，用这样一种方法，使得能在不产生等式36)的TU填充的情况下减少被吸收的连续AU填充的最大数目。换句话说，用这样一种方法修改AU_cs的位置，以便降低N_AUgiu的最大值。必须做到：在帧的部分被重迭区上，用这样一种方法改变阈值的位置，使得填充请求被产生，例如，被分布27填充的三个间隔，而不是一个45填充间隔跟着两个21填充间隔。因为这是一个被减少的静态带区，填充要求的移动(限制在该区本身)并不会影响对被重迭的写TU填充和AU填充的保持，仍然等于在帧的其他区中所保证的那样。被插入漂移的大小为：

46)J_AUmax＝J_{single just.}+5＝12.3UI

表2

用于优化STM中TU12的传送时间的阈值变化函数的定义：判定电路≠1(V4)

行索引	具有向下一单位的行移动阈值的AU值范围(f＝1)
					1	523+533	547+554	568+575	589+596
2	610+620	634+641	655+662	676+683
					3	697+707	721+728	742+755	763+782
4	-	25+26	46+53	67+74
					5	88+98	112+119	133+140	154+161
6	175+185	199+206	220+227	241+248
					7	262+272	286+293	307+314	328+335
8	349+359	373+380	394+401	415+422
					9	436+446	460+467	481+488	502+509
用于优化STM中TU12的传送时间的阈值变化函数的定义：判定电路≠36(子帧4)
					行索引	具有向下一单位的行移动阈值的AU值范围(f＝1)
1	523+536	544+557	565+578	586+599
					2	610+623	631+644	652+665	673+686
3	697+710	718+731	739+758	-
					4	1+2	22+29	43+56	64+77
5	88+101	109+122	130+143	151+164
					6	175+188	196+209	217+230	238+251
7	262+275	283+296	304+317	325+338
					8	349+362	370+383	391+404	412+425
9	436+449	457+470	478+491	499+512

表3

表中的值已经用按照CCITT规范的帧格式计算

具有与表2中的规则一致的阈值变量的TU12在STM中判定点的特性-变量参数：Δφ＝1271；TUn＝163
				DEC(子帧)(边缘)	静态平均延送(μs为2Mb/s)	AU填充跳跃(UI为2Mb/s)	存储量(字节)
4-#14-#36	11.9111.60	12.312.3	4+Ist4+Ist

现在说明为最小化所产生漂移的一个优化例子。在STM-1帧中TU12辅助部件的情况下，通过应用阈值修改算法，被选择的判定点被减少到只有两个，由表4给出。

在这种情况下，f将被定义在这样的三个值上，

f＝0→在正常位置中的阈值

f＝1→向下移动一个单位的阈值

f＝-1→向上移动一个单位的阈值

正如图4中的例子所示，阈值位置的改变被定义在用“X”表示的多帧中。同时，阈值位置修改函数被用来减少被吸收的连续AU填充的最大数而不产生等式36)的TU填充。换句话说，AU_cs的位置为减少N_AUgiu的最大值。要求用最好的可能方法产生并分布填充请求：不是象图2那样分布35填充，定义22填充的22间隔和23填充的13间隔，用一种规则的方式插入。

被插入漂移的幅度为：

47)J_AUmax＝J_{single just.}+0.32＝7.63UI

表4

用于优化STM中TU12漂移的阈值修改函数的定义：判定电路≠1(V4)
					行索引	具有向下(负行间隔)或向上(正间隔)移动1单位的索引的阈值的AU值范围
1	-523+524	-	-568+568	-589+591
					2	-610+613	-634+635	-655+658	-676+680
3	-697+703	-721+725	-742+747	-763+770
					4	+10+24	+32+45	+55+66	+77+87
5	+100+111	+122+132	+144+153	+167+174
					6	+189+198	+211+219	+234+240	+256+261
7	+279+285	+301+306	+323+327	+346+348
					8	+368+372	+390+393	+313+414	-
9	+435+435	+457+459	+480+480	-
					用于优化STM中TU12漂移的阀值修改函数的定义：判定电路≠36(子帧4 )
行索引	具有向下(负行间隔)或向上(正间隔)移动1单位的索引的阈值的AU值范围
					1	-523+527	-544+549	-565+571	-586+594
2	-610+616	-631+638	-652+661	-673+683
					3	-697+706	-718+728	-739+750	+774+0
4	+13+21	+35+42	+58+63	+80+87
					5	+103+108	+125+129	+147+150	+170+174
6	+192+195	+214+216	+237+237	+259+261
					7	+282+282	-	-325+325	-
8	-	-370+370	-391+392	-412+415
					9	-436+437	-457+459	-478+482	-499+504

Claims (4)

1.一种在同步数字系列(SDH)设备中实现高通路自适应(HPA)功能的方法，该方法根据写帧管理部件指针(AU指针)值的变化，并依赖于输入帧和输出帧的相互位置，通过调节调整瞬间的判定阈值改变读帧辅助部件(TU指针)的调整瞬间，其中该方法包括下列步骤：

a)将任一固定的值归入读帧的管理部件指针；

b)提供一个相位误差作为相应于写或读出1字节所采样的写地址和读地址之间的差；

c)选择一个读或写帧，相对于它采样在步b)中定义的采样相位差；

d)对每个辅助部件，定义一个在步c)中被选择的帧中的、并对所有的辅助部件都是相等的判定点；

e)在d)的判定点上计算相位误差；

f)在没有调整的情况下，对每个写管理部件指针的值定义在e)中计算的相位差必须有的静态相位值；

g)分析隐含在各个写和读帧中的写和读瞬间以得到存储器的动态带以及写管理部件指针的那些值，使得写管理部件填充在存储器的动态带中产生一种不连续性；

h)定义在哪些区域和用何种方法在步骤e)计算的相位差应当有一个不同于在步骤f)所定义的值，以便能提前补偿在步骤g)中所提到的非连续性，因此，在g)中所述的管理部件填充不会引起在存储器中存储一个更多的字节；

i)为步骤f)的静态相位的填充定义两个阀值，分别为正和负；

l)将步骤h)的变更应用于步骤i)的阈值的位置上，因此，在该变更的区域中，产生对读辅助部件填充的请求，从而预先补偿了步g)的不连续性，所述请求在步骤h)的位置中将步骤e)中计算的相位误差移动；

m)定义存储容量，作为定义静态带的、在步骤i)的阈值间的滞后以及容许允许写辅助部件填充正的或负所需容限之和的结果，因而消除动态带的影响。

2.一种在同步数字系列(SDH)设备中实现高通路自适应(HPA)功能的方法，该方法根据写帧管理部件指针(AU指针)值的变化，并依赖于输入帧和输出帧的相互位置，通过调节调整瞬间的判定阈值改变读帧辅助部件(TU指针)的调整瞬间，其中该方法包括下列步骤：

a)将任一固定值归入读帧的管理部件指针；

b)提供一个相位误差作为相应于写或读出1字节所采样的写地址和读地址之间的差；

c)选择一个读或写帧，相对于它，步b)的相位差将被采样；

d)对每个辅助部件，定义一个在步c)中被选择的帧中的、并对所有的辅助部件都是相等的判定点；

e)在d)的判定点上计算相位误差；

f)在没有调整的情况下，对每个写管理部件指针的值定义在e)中计算的相位差必须有的静态相位值；

g)从上述步骤中得到相位误差模式；

h)按照在某个固定阈值系统中管理部件的值(相对于g)中得到的模式的非连续的写管理部件指针值，对应将执行一次读辅助部件填充的位置)，在写管理部件填充的单调序列的条件下，测定被观察到的不连续点之间的距离；

i)定义若干区域，在这些区域中，以这样的方式改变阈值的位置，即通过移动产生辅助部件填充请求的管理部件指针值，尽可能远地等距分开在步骤h)中观察到的非连续性。

3.一种在同步数字系列(SDH)设备中实现高通路自适应(HPA)功能的方法，该方法根据写帧管理部件指针(AU指针)值的变化，并依赖于输入帧和输出帧的相互位置，通过调节调整瞬间的判定阈值改变读帧辅助部件(TU指针)的调整瞬间，其中该方法包括下列步骤：

a)在普通辅助部件的读多帧中定义两个可能的判定点，它们属于一个STM帧的两列，互相区分；

b)对所有辅助部件，将第一组判定电路定义为对应于在步骤a)中选择的第一个判定点的一组字节；

c)对所有辅助部件，将第二组判定电路定义为对应于在步骤a)中选择的第二判定点的字节组；

d)根据已知的读帧和写帧之间的偏移，确定在步骤b)和c)中定义的电路组中哪一组判定电路不经过写帧的SOH区；

e)对所有的辅助部件，选择在步骤a)的两个判定点之间的、其电路组满足步骤d)的条件的点。

4.一种在同步数字系列(SDH)设备中实现高通路自适应(HPA)功能的方法，该方法根据写帧管理部件指针(AU指针)值的变化，并依赖于输入帧和输出帧的相互位置，通过调节调整瞬间的判定阈值改变读帧辅助部件(TU指针)的调整瞬间，其中该方法包括下列步骤：

a)相对于读帧，选择写帧的任一参考位置；

b)定义一个已知的、用字节表示的写和读帧之间的距离作为偏移；

c)将一个固定值分配给读帧的管理部件指针，并确定由其指示的字节的时间位置；

d)根据步骤b)的已知偏移，定义管理部件指针的参数值AU0，该参数值是写帧为了使由其所指示的字节的时间位置尽可能近似步骤c)中分离出来的值所应该具有的；

e)将写管理部件指针的纠正值定义为步骤d)的参数值AU0和当前的写管理部件指针之和的绝对值，其中，这样的绝对值是管理部件可能的最大值；

f)将写和读帧之间的固定偏移看作具有与步骤a)中所选的值相等的值，将在步骤e)中得到的值处理为一个有效的写管理部件指针。

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