ITMI981508A1

ITMI981508A1 - Metodo e dispositivo per il controllo numerico del buffer e di un anello ad aggancio di fase per reti asincrone

Info

Publication number: ITMI981508A1
Application number: IT98MI001508A
Authority: IT
Inventors: Silvio Cucchi; Daniele Meli
Original assignee: Alcatel Alstrom Compagnie Gene
Priority date: 1998-07-01
Filing date: 1998-07-01
Publication date: 2000-01-01
Also published as: CA2276336A1; EP0969632A3; US6819727B1; DE69937475T2; DE69937475D1; EP0969632B1; EP0969632A2

Description

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce ad un metodo e un dispositivo per il controllo numerico del buffer e di un anello ad aggancio di fase per reti asincrone.

La trasmissione di segnali (quali ad esempio i segnali vocali o video) in tempo reale o “reai time” su reti di comunicazioni asincrone richiede l’uso di tecniche sofisticate per il controllo del buffer e per il recupero del segnale di sincronismo. Ad esempio, reti di comunicazioni basate su trasmissione a pacchetto, come il Modo di Trasferimento Asincrono (in Inglese “Asyncronous Transfer Mode” o, brevemente ATM), introducono al lato ricezione una quantità notevole di jitter, dovuta proprio alla natura asincrona della trasmissione e alle alcatorietà nei ritardi introdotte dai nodi della rete: di tale alcatorietà sono noti, in generale, gli andamenti tipici, ma non lo sono i relativi parametri statistici.

Per recuperare il segnale di sincronismo della sorgente, è noto l’uso di anelli ad aggancio di fase (“Phase Locked Loop” o, brevemente, PLL), eventualmente digitali (“Digital Phase Locked Loop” o, brevemente, DPLL), in congiunzione con un buffer ove memorizzare i dati ricevuti da de-jitterare.

' Un metodo classico consiste nello scrivere i dati in memoria (buffer), tenere traccia del grado di riempimento dello stesso e agganciare il PLL a quest'ultimo.

Per jitter elevati, si ricorre alla tecnica dei cosiddetti “time-stamps”, ossia informazioni di tempo che vengono periodicamente trasmesse dal trasmettitore verso il/i ricevitore/i insieme all’ informazione utile: tali informazioni, elaborate opportunamente dal DPLL, permettono quindi di ricostruire il segnale di sincronismo dal lato ricevente, agganciando ad esse un orologio locale e realizzando quindi una ‘sincronizzazione’ a distanza. Ci sono, però, applicazioni in cui i time-stamps non vengono trasmessi o non sono utilizzabili, anche se trasmessi dalla sorgente; essi, infatti, vengono calcolati rispetto ad una frequenza nota in trasmissione che deve essere inviata al ricevitore: se quest’ultima non viene ricevuta, l'informazione temporale è del tutto inutilizzabile.

Scopo principale quindi della presente invenzione è quello di fornire un metodo ed un dispositivo per il controllo numerico del buffer e di un anello ad aggancio di fase per reti asincrone che possa risolvere gli inconvenienti di cui sopra. In particolare, il nuovo metodo proposto si rivela molto utile in applicazioni in cui i time-stamps non vengono trasmessi o non sono utilizzabili.

In ogni caso è necessario prevedere un algoritmo di controllo del buffer per evitare sia la perdita di dati, se la quantità di questi supera la sua capacità massima ( overflow ), sia la mancanza di dati da fornire al sistema ricevente, se il buffer è vuoto ( underflow ).

Oggetto della presente invenzione è pertanto un metodo per il controllo numerico del buffer che, eventualmente associato ad un anello ad aggancio di fase numerico, ad esempio quello oggetto di una precedente privativa di propietà della medesima richiedente, consenta di superare gli inconvenienti succitati; esso consente, in particolare ma non esclusivamente, un miglioramento delle prestazioni del blocco di sincronizzazione in termini di ottimizzazione dell’utilizzo del buffer, una diminuzione della probabilità di overflow e underflow e un’ottima reiezione del jitter, anche a frequenze molto basse.

Per conseguire tali scopi la presente invenzione ha per oggetto un metodo per il controllo numerico del buffer in accordo con le rivendicazioni da 1 a 12 che formano parte integrante della presente descrizione.

E’ pure oggetto della presente invenzione un dispositivo per il controllo numerico del buffer in accordo con le rivendicazioni da 13 a 20 che formano parte integrante della presente descrizione.

Ulteriore oggetto della presente invenzione è un anello ad aggancio di fase in accordo con le rivendicazioni 21 e 22 che formano parte integrante della presente descrizione.

L’idea di soluzione alla base della presente invenzione consiste nell’introduzione di un buffer che potremmo definire “virtuale” ( o puntatore virtuale) per gestire il sistema di controllo del buffer e un anello a bloccaggio di fase digitale su base statistica piuttosto che tramite la misura effettiva della fase di ingresso.

Tra i vantaggi della presente invenzione vi è quello di aumentare le prestazioni del controllo del buffer riducendo le probabilità di overflow e underflow e quello di aumentare la stabilità in frequenza del segnale di sincronismo ricostruito. Ulteriori scopi e vantaggi della presente invenzione risulteranno chiari dalla descrizione particolareggiata che segue di un esempio di realizzazione della stessa e dai disegni annessi dati a puro titolo esplicativo e non limitativo, in cui:

- in Figura 1 è indicato uno schema a blocchi funzionali del dispositivo per il controllo numerico del , buffer oggetto della presente invenzione;

- in Figura 2 è indicata una distribuzione centrata del grado di riempimento del buffer;

- in Figura 3a è indicata una distribuzione del grado di riempimento del buffer completamente all’interno delle dimensioni del buffer stesso mentre in Figura 3b è indicata una distribuzione del grado di riempimento del buffer che va oltre le dimensioni del buffer stesso; e

- in Figura 4 vengono indicate due distribuzioni del grado di riempimento del buffer parzialmente pieno e parzialmente vuoto.

Con riferimento inizialmente alla Figura 1, si illustrerà lo schema a blocchi del sistema proposto. E’ bene precisare fin da ora che nella descrizione che segue si ipotizzerà di lavorare in ambiente ATM su rete SDH (dall’Inglese Synchronous Digital Hierarchy, ovvero Gerarchia Numerica Sincrona), senza per questo limitare la generalità della soluzione proposta, e si daranno esempi implementativi dei vari blocchi, senza che questi costituiscano dei vincoli realizzativi del sistema.

Il blocco F è un moltiplicatore la cui costante moltiplicativa Κconf può assumere valori compresi tra 0 ed 1 , a seconda della configurazione prescelta; nella descrizione che segue si assume Κcofn =0, altre configurazioni verranno descritte nel seguito.

Il blocco A effettua una stima della distribuzione dei tempi di interarrivo (ovvero sostanzialmente gii intervalli di tempo tra l'arrivo di un dato, o di un blocco di dati, e il successivo) basandosi sulla fase di ingresso φs, ossia sui tempi di scrittura dei dati in arrivo nel buffer. Esso sostanzialmente consente di scegliere un tipo di distribuzione, fra n possibili, che si ipotizza essere quella del flusso dei dati ricevuto; accumulando successive misure della fase di ingresso viene approfondita la conoscenza del tipo di distribuzione e vengono calcolati i suoi parametri statistici (media, varianza, eccetera), nonché una stima della frequenza della sorgente. La stima della frequenza della sorgente viene inviata al blocco B di cui si parlerà nel seguito mentre i parametri della distribuzione statistica vengono inviati ai blocchi D ed E che verranno anch’essi definiti successivamente.

Per il calcolo della distribuzione statistica si può utilizzare uno dei metodi noti in letteratura, come ad esempio quello degli istogrammi: con questo sistema, che viene di seguito descritto, si effettuano misurazioni successive di tempi di interattivo che vengono acccumulate in un vettore contenente la "storia" delle misure.

Si stabilisce, innanzitutto, qual'è l’intervallo o range (ad esempio, l'intervallo [a, b) ) entro cui mantenere le misurazioni: ciò è necessario sia perchè le distribuzioni in gioco sono significative intorno al valor medio ed entro 3-4 volte la deviazione standard, mentre per valori lontani da 4-5 volte la deviazione standard le probabilità diventano molto piccole, sia perchè il vettore in cui accumulare le misurazioni deve ovviamente avere un numero limitato di elementi.

Si suddivide l'intervallo di misura in N sottointervalli di ampiezza identica (nel presente esempio pari a L=(b-a)/N ): questo vuol dire che in effetti la distribuzione statistica verrà costruita mediante una approssimazione a tratti di quella reale, per lo stesso motivo del punto precedente. L’intervallo sarà quindi partizionato come:

volendo tenere in considerazione gli estremi della distribuzione, è possibile includere gli intervalli

Si utilizza allora un vettore di N elementi, isto[N], ciascuno atto a raccogliere le frequenze relative dell'intervallo corrispondente. Prima di iniziare le misure, tutti gli elementi del vettore vengono inizializzati al valore 1/N: si parte, cioè, da una distribuzione uniforme (si noti che per accelerare la convergenza de d'algoritmo, è possibile inizializzare la distribuzione a dei valori "caratteristici", secondo la tipologia iniziale ipotizzata) . Quindi per ogni misura x appartenente al sottointervallo / (associata quindi ad islofi]) si esegue:

ove a rappresenta il fattore di oblìo, ossia la velocità di aggiornamento dell' istogramma. Mediante un calcolo siffatto, si ottiene una distribuzione normalizzata, per cui è sempre vero che

La distribuzione così costruita, approssima a tratti quella del segnale di ingresso (quindi, per essere precisi, approssima una certa realizzazione di un processo aleatorio che si ipotizza stazionario).

Data la distribuzione è poi facile ricavarne il tipo ed i relativi parametri statistici che servono. In particolare, l'inverso del valore medio dei tempi di interarrivo rappresenta una stima della frequenza di trasmissione della sorgente.

Si vuole sottolineare come la conoscenza a priori di alcuni fattori caratteristici della rete rendano possibile stabilire se le grandezze calcolate siano valide o meno: ad esempio, sapendo che la frequenza sorgente può variare rispetto al suo valore nominale entro una determinata precisione ed il valore calcolato fuoriesce dal range ammesso, si può dedurre che il sistema non ha ancora raggiunto la precisione necessaria, e si utilizzerà per la grandezza in questione il valore nominale, o comunque uno dei valori ammissibili.

Il blocco B viene definito come uno stimatore di frequenza ed in sostanza si occupa di calcolare la frequenza (e quindi la fase) dell'oscillatore numerico locale OSC (che non ha realtà fisica, ma viene simulato). Esso calcola la frequenza dell'oscillatore utilizzando la stima della distribuzione dei tempi di interarrivo e Terrore residuo e’v ancora presente a valle del filtro passa basso C. Nell'implementazione descritta si tratta di un filtro IIR che opera sulle stime del tempo medio di interarrivo, con relazione ingresso/uscita del tipo:

dove T[i] rappresenta la stima del tempo medio di interarrivo alTiterazione i-esima, TA rappresenta la stima fornita dal blocco A ed a è un parametro che regola la banda passante del filtro; quest'ultimo assume un certo valore iniziale per poi decrescere nel tempo verso un valore asintotico molto più piccolo (ad esempio, da 1 a 10<' >), ad esempio secondo la legge:

dove a∞ è il valore asintotico e γ è la velocità di "chiusura" della banda del filtro.

Si tenga presente che è possibile utilizzare in un primo tempo un filtro FIR e quindi, dopo un certo numero di iterazioni, passare all'utilizzo del filtro IIR sopra descritto.

Il filtro di stima del tempo medio deve tenere conto anche delle limitazioni imposte dalle conoscenze del sistema sorgente+rete. Poiché la frequenza della sorgente Fs è nota con una certa precisione, AFS, e quindi analoga conoscenza si ha sui tempi di inter-trasmissione, è logico che il blocco B non deve considerare stime T[i] che portino la frequenza di sorgente stimata fs al di fuori del range ammesso (quando, cioè, fs> FS+AFS oppure fs< FS-AFS ), attuando opportune limitazioni: per questo motivo è anche necessaria la conoscenza del valore di errore di fase residuo e’Φ.

Il blocco C è un filtro passa basso adattativo, altamente parametrizzato, il cui scopo è quello di filtrare il jitter di cella ATM (detto T, il periodo di trasmissione di sorgente, tarrivo[n] il tempo di arrivo della cella ATM nesima e Δ il ritardo medio della rete, si definisce jitter di cella la quantità j[n]= tarrivo[n] - n* Ts- Δ). I parametri di filtraggio, e quindi la larghezza di banda, vengono stabiliti dai blocchi D, che calcola i parametri del filtro, ed E, che esegue una stima della distribuzione del buffer BU in base ai parametri della distribuzione statistica in uscita dal blocco A.

A monte del filtro C è presente un sommatene algebrico ∑1 che si occupa di calcolare l'errore di fase eΦ, la cui dinamica è tanto maggiore quanto maggiore è il jitter introdotto dalla rete.

L'uscita del filtro C è l'errore di fase residuo e’Φ del sistema: in condizioni ideali, cioè di perfetta stima della distribuzione di ingresso, esso presenta ancora un jitter residuo dovuto eclusivamente alla sorgente e non alla rete. Il sommatore che segue, ∑2, restituisce una fase di lettura cp, del buffer BU ( puntatore statistico) senza jitter di rete che, nella configurazione analizzata con Κnf=nf 0, dipende soltanto dalla stima del blocco B. Se necessario, il jitter residuo, dovuto alla sola sorgente, può essere efficacemente abbattuto da un PLL (non illustrato) inserito a valle dell'intero sistema, utilizzante lo stesso buffer fisico del sistema illustrato.

I fattori di cui tengono conto i blocchi D ed E comprendono: a) la distribuzione dei tempi di interarrivo; b) il grado di riempimento del buffer; c) la probabilità di errore per overflow o underflow; e d) lo sfruttamento del buffer.

Una delle innovazioni di questo sistema consiste nello sfruttamento ottimale del buffer: disponendo, cioè, di una certa quantità di memoria adibita a buffer, essa viene sfruttata il più possibile, cercando di mantenerne il livello di riempimento r, altrimenti definibile come grado di utilizzo, (intesto, da qui in avanti, secondo la definizione r=d/C- si veda la Fig. 4 - che si vedrà anche in seguito) entro soglie predeterminate (ad esempio entro il 60÷80%). Imporre una sotto-utilizzazione del buffer, sfruttandone una piccola percentuale (ad esempio inferiore al 50%), può comportare un allargamento eccessivo della banda passante del filtro, con conseguente aumento del jitter residuo in uscita. Viceversa, cercarne un utilizzo maggiore della soglia massima prestabilita (ad esempio il 90%) può portare ad elevate probabilità di errore per under/o verflow.

Si darà quindi nel seguito la definizione di "distribuzione del buffer", essenziale per la descrizione del filtro passa-basso (Fig. 2). Si ipotizzi: a) di scrivere nel buffer con velocità pari a quella di ricezione; b) di leggere dal buffer a velocità costante, pari a quella nominale di sorgente; c)

di avere a disposizione un buffer di dimensione sufficientemente grande per evitare condizioni di overflow.

Definiamo allora "distribuzione del buffer" la distribuzione del grado di riempimento del buffer, centrata rispetto alla dimensione dello stesso. Per centrata si intende che la probabilità di riempimento di una parte del buffer (Fig.2, area A) coincide con quella dell'altra parte (Fig.2, area B), rispetto alla media statistica. Il centro della distribuzione viene indicato chiaramente con una linea verticale. Quindi, quando ci si riferisce al centro della distribuzione (o al centro del buffer) non ci si riferisce alla dimensione fisica (50% della dimensione della memoria), ma alla probabilità (50% della probabilità). Operativamente, quando il buffer si trova pieno fino al punto di centro , un suo ulteriore riempimento è equiprobabile ad un suo ulteriore svuotamento. Si noti che, ad esempio per reti ATM, quasi mai il centro fisico coincide con il centro probabilistico.

Si noti inoltre che, data una dimensione del buffer, sono possibili due diverse relazioni tra questo e la sua distribuzione, come illustrato in Figura 3. Nella prima situazione (Fig. 3a) la distribuzione si mantiene completamente all' interno delle dimensioni del buffer: in tal caso è possibile stringere la banda del filtro a piacere, poiché in ogni caso non si verificheranno overflows. Nella seconda (Fig.3b) la dimensione del buffer non è sufficiente a contenere le escursioni dei dati in ingresso, quindi sarà necessario variare la banda del filtro per inseguire, il meno possibile, il jitter di ingresso ed evitare cosi overflow. Vista l'entità del jitter delle reti cui si fa riferimento, è comunque improbabile trovarsi nella prima condizione, a meno di disporre di notevoli quantità di memoria: e comunque, anche in quel caso, il metodo qui esposto funziona in maniera ottimale.

Il filtro passa-basso parametrico, a banda controllabile, può ad esempio avere una relazione ingresso-

uscita del tipo:

dove p rappresenta il polo del filtro; la funzione di trasferimento (H(z)) è in questo caso:

Per avere la stabilità e la caratteristica passa-basso, il polo p deve avere valore compreso tra 0 ed 1 , con

banda tanto più stretta quanto più grande è p.

La legge di variazione del polo p determinerà quindi l'adattabilità del sistema alla distribuzione dei

tempi di interarrivo e alla distribuzione del buffer; nell'implementazione che si espone, una possibile legge di

controllo del filtro può essere:

dove:

- P è il valore nominale del polo, quello cioè che si avrebbe in assenza degli interventi correttivi degli

altri blocchi (D ed E). Esso determina inoltre la banda minima del filtro, visto che gli altri parametri k ed R tendono solo ad ampliarla;

- R rappresenta il fattore di regolazione della banda del filtro e segue una legge del tipo:

in cui:

- r è un fattore proporzionale al riempimento del buffer, indipendente dàlia sua dimensione: detta d la distanza (in termini di elementi di memoria) tra l'attuale riempimento del buffer e la media della sua distribuzione e Cla distanza tra la media e l'estremo del buffer dallo stesso lato dell'attuale riempimento (Fig. 4), si ha:

- n è un intero che pesa il fattore r;

- W rappresenta la probabilità residua che si vada verso condizioni di overflow o di underflow; in figura 4 esso è rappresentato dall'area sottostante la distribuzione, dal punto di riempimento attuale fino al limite probabilisticamente più lontano; si noti che Stende a diminuire aH’avvicinarsi del buffer verso i suoi estremi: situazioni vicine al massimo o minimo riempimento implicano quindi un restringimento della banda. Ciò è sensato perchè, se la stima della distribuzione del buffer è corretta, la probabilità di muoversi ulteriormente verso condizioni di over/underflow è sempre più piccola, mentre è molto più probabile che ci si muova verso il centro della distribuzione. Per proteggersi comunque da errori, è possibile aggiungere a IP un valore costante che garantisca una banda passante minima;

W = Wmin W

- B viene fatto variare insieme a n per ottimizzare lo sfruttamento del buffer e far quindi in modo che esso abbia un livello di riempimento compreso fra il 60% e l'80%. Qualora ci si trovi in condizioni di sfruttamento inferiori, la banda del filtTO viene ristretta; se lo sfuttamento supera Γ80%, viene allargata. Si cerca quindi di portare lo sfruttamento intorno al valore, considerato ottimale, del 70%.

La relazione che definisce R viene mantenuta al variare del riempimento, purché questo si mantenga entro i limiti di sfruttamento prestabiliti (ad esempio, tra 0 ed 80%). Se tali limiti vengono superati, vuol dire che ci si sta avvicinando a condizioni di over/underflow: in tal caso, è necessario rendere più ampia la banda passante del filtro, agendo opportunamente sul valore di k, come descritto di seguito, ma anche sul valore di R. Nella implementazione descritta, quando il riempimento del buffer è compreso tra L80 e l'85%, si è scelto di far variare R secondo una legge parabolica tra (0.8 W B) come stabilito dalla relazione di cui sopra, e un valore costante del valore di qualche unità, ad esempio 4 o 5, che viene mantenuto in tutto il range di riempimento 85÷100%.

- k rappresenta il fattore guadagno di R ed è legato alla probabilità di overflow/underflow. Esso viene calcolato in modo che la probabilità di underflow/overflow si mantenga al di sotto di un valore prefissato, ad esempio IO<'9>. Il calcolo del suo valore si può ricavare da una ipotesi di distribuzione dei tempi di interarrivo. Per semplicità verrà esposta una possibile metodologia relativa al caso di overflow, quella relativa al caso di underflow essendo sostanzialmente duale. Si noti che, generalmente, tutto il sistema lavora su base temporale discreta, con quanto Tc, che non necessariamente coincide con Ts, quanto temporale di trasmissione dei dati della sorgente (ossia, inverso della frequenza di sorgente). Solitamente, infatti, il sistema lavora più lentamente, specie quando ad imporre tale limitazione è la mole di calcoli da eseguire ad ogni iterazione degli algoritmi.

In una situazione di possibile overflow, bisogna stabilire qual’è il tempo minimo di interarrivo, Tmin, dei dati in ingresso per cui lo spazio residuo del buffer diventa insufficiente a contenerli. Intuitivamente si tratta di determinare qual’è la la velocità massima con cui i dati potrebbero arrivare nell’ intervallo (n.Tc, (n+l).Tc], velocità per cui la capacità residua del buffer è insufficiente a contenerli.

Il tempo minimo d’arrivo va calcolato su base probabilistica: se si vuole una probabilità di overflow inferiore a P0, si deve considerare il più piccolo tempo di interarrivo che abbia però probabilità pari a P0 (infatti, imporre che Tmin sia uguale al più piccolo dei tempi di interarrivo, significa si portare la probabilità di errore al valore minimo possibile, ma anche aumentare il jitter,. perchè il valore di k aumenterebbe e amplierebbe la banda passante del filtro).

Visto che le probabilità desiderate sono dell'ordine di 10<-9 >è poco pratico pensare di ricavare Tmin dalla distribuzione stimata dal blocco A, che ne fornisce solo una approssimazione. E' preferibile, allora, seguire un metodo numerico che sfrutta i parametri calcolati della statistica di ingresso, in particolare il tempo di interarrivo medio Tra e la sua deviazione standard σ. Si può allora costruire la distribuzione della somma di N=int(Tc7TM) tempi di interarrivo (ipotizzati come variabili aleatorie indipendenti ed equidistribuite), che avrà media N*Tm e deviazione standard σΝ; si calcola allora il tempo T:

(ove il fattore c, che stabilisce la pr obabilità di errore, vale ad esempio 4 o 5) e si stabilisce:

Bisogna tener conto che, mentre i dati vengono scritti ad intervalli aleatori, vengono anche prelevati ad intervalli di ampiezza TS5 (che è la stima di Ts effettuata dal blocco B).

Per quanto visto al punto precedente, in condizioni di sfruttamento maggiore di una certa soglia, R assume un valore costante.

Operativamente:

i) all'istante Tn.1=(n-1)*Tc:, il sistema misura il grado di riempimento del buffer, e questo supera la soglia massima prestabilita; ii) ad R viene allora imposto un valore costante R0; iii) viene calcolato Tmin secondo la procedura sopra descritta; iv) nell'intervallo di tempo [(n-1)*Tc , n*Tc, arriveranno al massimo, con probabilità prescelta, un numero di dati pari a Nin=Tc/Tmin ; v) nello stesso intervallo di tempo, verranno prelevati Nout=Tc/T5s dati; ovviamente, si va verso la condizione di overflow se Nin> Nout;

affinchè il livello di riempimento all'istante T„ non aumenti rispetto all'istante Tn-,1 bisogna allora imporre, nella (1), che sia:

essendo noti tutti i parametri, eccetto k, si può procedere al calcolo di k=k0, che eguaglia gli ultimi due membri della precedente relazione. Il procedimento è poi del tutto analogo nel caso dell'underflow, dove entrerà in gioco il tempo massimo di interarrivo con probabilità prestabilita, e con lo stesso metodo si ricaverà il valore di k=k„ cercato.

Le costanti k0 e ku,, in definitiva, consentono di imporre una desiderata probabilità rispettivamente di overflow e underflow, e vanno periodicamente ricalcolate per rimanere aggiornate alle più recenti statistiche del segnale di ingresso. E’ opportuno comunque che il sistema utilizzi questi due valori di k solo quando si trova in condizioni di sfruttamento del buffer troppo grande (ad esempio oltre l’85%) e che utilizzi invece valori più piccoli quando si trova lontano da tali condizioni, in modo da non allargare troppo la banda del filtro e causare quindi un aumento del jitter di uscita. Una possibile legge di variazione del fattore k al variare dello sfruttamento del buffer, s, potrebbe essere, per Γ overflow:

ed analogamente, sostituendo k0 con ku per l’overflow.

Come accennato, il sistema proposto può funzionare in concomitanza con un PLL che può condividere lo stesso buffer fisico. Ciò si rende necessario quando le precisioni richieste siano tanto stringenti da non essere soddisfate dal solo sistema proposto: si pensi, ad esempio, alla ricostruzione dei sincronismi di riferimento di un segnale video codificato trasmesso su rete SDH con ATM.

Il sistema, in tal caso, prevede che sia Kconf= 1 (o, più in generale, 0 < Kconf- ≤ 1): il "puntatore statistico' non costituirà più il puntatore di lettura del buffer, ma diverrà la grandezza in ingresso al PLL; dal canto suo, il PLL si occuperà di eliminare il jitter residuo del puntatore statistico, dovuto alla sola sorgente ma non alla rete (infatti, il jitter di rete è già stato eliminato dal sistema proposto). La fase di uscita dal PLL costituirà quindi la fase di lettura del buffer. E' possibile anche una implementazione parziale del sistema, di cui se ne accenna una possibile, particolarmente utile quando un abbattimento grossolano del jitter di rete è più che sufficiente. Si configuri il sistema come segue: i) Kconf 0; ii) il blocco C sia un filtro passa-tutto (uscita= ingresso); e iii) si eliminino i blocchi D ed E.

Il sistema così ottenuto è di tipo forward-control; il blocco B, basandosi sulle stime del blocco A, suH’errorc di fase e conoscendo gli intervalli di variazione ammessi delle grandezze in gioco, derivati dalle caratteristiche di rete e di sorgente che sono noti con una certa precisione, può allora approssimare la frequenza della sorgente. Ovviamente le precisioni ottenute sono inferiori a quelle del sistema completo, ma si tenga anche conto della notevole semplificazione che ne deriva.

Nonostante che il metodo ed il dispositivo descritti sopra possano trovare impiego in svariati campi in cui venga richiesto il controllo numerico del buffer e di un anello ad aggancio di fase per reti asincrone, essi si dimostrano particolarmente indicati nel caso di segnali televisivi.

Dalla descrizione sopra riportata delle funzioni svolte e del modo di operare, la realizzazione effettiva del circuito oggetto dell 'invenzione non costituisce problema per il tecnico del ramo.

Sono infine naturalmente possibili varianti realizzative alfesempio non limitativo descritto.

Claims

RIVENDICAZIONI 1) Metodo per il controllo numerico di un buffer per reti asincrone, caratterizzato dal fatto che prevede il passo di effettuare una stima statistica della distribuzione temporale del flusso di dati ricevuto in base alla fase di ingresso o di considerare una modellizzazione, nota a priori, del flusso di dati ricevuto e paragonare detta modellizzazione del flusso di dati ricevuto con una stima statistica della distribuzione temporale del flusso di dati ricevuto effettuata in base alla fase di ingresso; ed inoltre i seguenti passi: ricavare una stima della frequenza della sorgente e ricavare uno o più parametri statistici di detta stima statistica della distribuzione temporale di dati; e inviare detta stima della frequenza della sorgente e detto/i parametro/i ad uno o più blocchi per il controllo del buffer che definiscono un puntatore statistico di lettura. 2} Metodo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che comprende inoltre il passo di controllare il buffer attraverso il valore misurato della fase di ingresso. 3) Metodo secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che comprende inoltre il passo di effettuare una stima della distribuzione del buffer in base a fattori comprendenti almeno uno dei seguenti: distribuzione temporale del flusso di dati ricevuto; grado di riempimento del buffer; probabilità di errore per overflow o underflow; e grado di sfruttamento del buffer. 4) Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che comprende inoltre il passo di filtrare il jitter di cella ATM per ricavare un errore residuo di fase. 5) Metodo secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che il passo di filtrare il jitter di cella ATM viene effettuato tramite un filtro parametrico passa basso i cui parametri di filtraggio vengono stabiliti in base a uno o più di fattori comprendenti: distribuzione temporale del flusso di dati ricevuto; grado di riempimento del buffer; probabilità di errore per overflow o underflow; e grado di sfruttamento del buffer. 6) Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che comprende Tulteriore passo di pilotare un oscillatore locale attraverso la stima della frequenza della sorgente ed un eventuale errore di fase residuo del sistema. 7) Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che comprende l’ulteriore passo di effettuare una somma algebrica della fase di ingresso per calcolare l’errore di fase. 8) Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che comprende l’ulteriore passo di inserire a valle del sistema un anello ad aggancio di fase, eventualmente digitale, per eliminare eventuale jitter residuo. 9) Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il passo di effettuare una stima statistica della distribuzione temporale del flusso di dati ricevuto in base alla fase di ingresso viene effettuato tramite il metodo degli istogrammi. 10) Metodo secondo la rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto che il passo di effettuare una stima statistica tramite il metodo degli istogrammi comprende le seguenti fasi: i) stabilire l’intervallo [a,b) in cui mantenere le misurazioni; ii) suddividere l’intervallo [a,b) in N sottointervalli di ampiezza identica pari a L=(ba)/N in modo da partizionare l’intervallo come

qualora si includano gli intervalli (-∞,a) e [b,+oo); iii) inizializzare al valore 1/N gli N elementi di un vettore isto [N], ciascuno atto a raccogliere le frequenze relative deH’intervallo corrispondente; iv) eseguire, per ogni misura x appartenente al sottointervallo i, associata ad isto [N]

ove oc rappresenta la velocità di aggiornamento dell’ istogramma. 11) Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 4-10, caratterizzato dal fatto che il passo di filtrare il jitter di cella ATM prevede l’uso di un filtro passa-basso parametrico a banda controllabile avente una relazione ingresso-uscita del tipo:

dove p rappresenta il polo del filtro ed ha un valore compreso tra 0 e 1. 12) Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il livello di riempimento, o grado di utilizzo, del buffer viene mantenuto entro un intervallo tra il 50 e il 90%, preferibilmente entro l’intervallo tra il 60 e l’80% e ancora più preferibilmente a circa il 70%. 13) Dispositivo per il controllo numerico del buffer per reti asincrone caratterizzato dal fatto che comprende mezzi per effettuare una stima statìstica della distribuzione temporale del flusso di dati ricevuto in base alla fase di ingresso o mezzi atti a fornire una modellizzazione, nota a priori, del flusso di dati ricevuto e paragonare detta modellizzazione del flusso di dati ricevuto con una stima statistica della distribuzione temporale del flusso di dati ricevuto effettuata in base alla fase di ingresso, ed inoltre i seguenti mezzi: mezzi per ricavare una stima della frequenza sorgente e ricavare uno o più parametri statistici di detta stima statistica della distribuzione temporale di dati; e mezzi per inviare detta stima della frequenza sorgente e detto/i parametro/i ad uno o più blocchi per il controllo del buffer che definiscono un puntatore statistico di lettura. 14) Dispositivo secondo la rivendicazione 13, caratterizzato dal fatto che comprende inoltre mezzi per controllare il buffer attraverso il valore misurato della fase di ingresso. 15) Dispositivo secondo la rivendicazione 13 o 14, caratterizzato dal fatto che comprende inoltre mezzi per effettuare una stima della distribuzione del buffer in base a fattori comprendenti almeno uno dei seguenti: distribuzione temporale del flusso di dati ricevuto; grado di riempimento del buffer; probabilità di errore per overflow o underflow; e grado di sfruttamento del buffer. 16) Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 13-15, caratterizzato dal fatto che comprende inoltre mezzi per filtrare il jitter di cella ATM per ricavare un errore residuo di fase. 17) Dispositivo secondo la rivendicazione 16, caratterizzato dal fatto che detti mezzi per filtrare sono un filtro passa basso parametrico ed i parametri di filtraggio di detti mezzi per filtrare vengono stabiliti in base a uno o più di fattori comprendenti i seguenti: distribuzione temporale del flusso di dati ricevuto; grado di riempimento del buffer; probabilità di errore per overflow o underflow; e grado di sfruttamento de! buffer. 18) Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 13-17, caratterizzato dal fatto che comprende inoltre mezzi per pilotare un oscillatore locale attraverso la stima della frequenza della sorgente ed un eventuale errore di fase residuo del sistema. 19) Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 13-18, caratterizzato dal fatto che comprende inoltre mezzi per effettuare una somma algebrica della fase di ingresso per calcolare l’errore di fase. 20) Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 13-19, caratterizzato dal fatto che comprende inoltre un anello ad aggancio di fase, eventualmente digitale, per eliminare eventuale jitter residuo. 21) Anello ad aggancio di fase comprendente mezzi in accordo con una qualsiasi delle rivendicazioni da 13 a 19. 22) Anello ad aggancio di fase comprendente mezzi atti a realizzare il metodo di una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 12.