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用于时钟恢复的网络节点和反向时间戳方法

阅读:895发布:2023-01-21

专利汇可以提供用于时钟恢复的网络节点和反向时间戳方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且一种分组网络中时分复用 信号 的时钟恢复的方法,其中第一提供商边缘装置接收(102)来自第二提供商边缘装置的时序消息,并且在所述时序消息的接收时,增加(104)所述第一提供商边缘装置的计数器。第一提供商边缘装置向第二提供商边缘装置发送(118)封装的时分复用分组业务,并且发送到第二提供商边缘装置的每个分组促使计数器减小(120)。第一提供商边缘装置比较(106)计数器的值与上 阈值 的值和下阈值的值,并且在计数器高于所述上阈值时增加封装分组的生成的速率,或者在计数器低于所述下阈值时降低封装分组的生成的速率。,下面是用于时钟恢复的网络节点和反向时间戳方法专利的具体信息内容。

1.一种分组网络中的时分复用信号的时钟恢复的方法,包括:
a)第一提供商边缘装置(PE1)从第二提供商边缘装置(PE2)接收(102)时序消息,其中在所述时序消息的接收时增加(104)所述第一提供商边缘装置(PE1)中的计数器;
b)所述第一提供商边缘装置(PE1)向所述第二提供商边缘装置(PE2)发送(118)封装的时分复用分组业务,其中在发送分组到所述第二提供商边缘装置(PE2)时减小(120)所述计数器;
c)比较所述计数器与上阈值的值(106);
d)如果所述计数器高于所述上阈值,则增加所述封装分组的生成(116)的速率;
e)比较所述计数器与下阈值的值(110);以及
f)如果所述计数器低于所述下阈值,则降低封装分组的生成(116)的所述速率。
2.如权利要求1所述的方法,其中如果所述计数器在所述下阈值和所述上阈值之间,则不更改(114)封装分组的生成的所述速率。
3.如前面权利要求任一项所述的方法,其中封装分组的生成的所述速率取决于从所述第一提供商边缘装置(PE1)的FIFO缓冲器输出的所封装的有效负载大小,并且如果所述计数器增加到高于所述上阈值,则所述第一提供商边缘装置(PE1)降低所述有效负载大小(108),并且如果所述计数器减小到低于所述下阈值,则所述第一提供商边缘装置(PE1)增加所述有效负载大小(112)。
4.如前面权利要求任一项所述的方法,包括将指示所述分组的有效负载大小与默认有效负载大小如何不同的码速调整信息添加到所述封装分组。
5.如前面权利要求任一项所述的方法,包括由所述第一提供商边缘装置(PE1)从所接收的时序消息读取时间戳,将它与来自以前接收的时序消息的时间戳进行比较,计算这两个时间戳之间的时间,并且在这两个时间戳之间的时期大于两个连续时间戳之间的时期时校正所述计数器。
6.如权利要求5所述的方法,其中所述时序消息包括有关所述第二提供商边缘装置(PE2)的输入FIFO缓冲器的写入地址与读取地址之间的差的信息。
7.如权利要求6所述的方法,其中如果在所述第一提供商边缘装置(PE1)检测到所述第二提供商边缘装置(PE2)的输入FIFO缓冲器(502)的所述写入地址与所述读取地址之间的差小于第一预定义值,则所述第一提供商边缘装置(PE1)降低所述有效负载大小,并且如果所述写入地址与所述读取地址之间的所述差大于第二预定义值,则所述第一提供商边缘装置(PE1)增加所述有效负载大小。
8.如前面权利要求任一项所述的方法,其中所述封装分组(402)的大小是恒定的。
9.如权利要求4-8的任一项所述的方法,其中所述封装分组(402)包含有关当前通信会话中从所述第一提供商边缘装置(PE1)发送到所述第二提供商边缘装置(PE2)的所有以前的封装分组中应用的码速调整的信息。
10.一种适合于以时分复用来操作的通信网络节点(PE1),包括用于从第二提供商边缘装置(PE2)接收时序消息的消息精制单元(302)、适合于将时分复用业务封装成分组(402)并将这些封装分组发送到所述第二提供商边缘装置(PE2)的消息封装单元(306)、适合于在所述时序消息的接收时增加并在发送所述封装分组时减小的计数器(304)、适合于将所述计数器与上阈值的值以及与下阈值的值进行比较的第一比较单元(308),其中所述节点适合于在所述计数器(304)高于所述上阈值时增加所述封装分组的生成的速率,或者在所述计数器(304)低于所述下阈值时降低封装分组的生成的所述速率。
11.如权利要求10所述的节点(PE1),其中所述节点适合于在所述计数器在所述下阈值与所述上阈值之间时维持封装分组的生成的所述速率不变。
12.如权利要求10或11所述的节点(PE1),包括FIFO缓冲器(310),其中封装分组的生成的所述速率取决于从所述FIFO缓冲器(310)输出的所封装的有效负载大小,并且所述节点(PE1)适合于在所述计数器(304)增加到高于所述上阈值时降低所述有效负载大小,并且在所述计数器(304)减小到低于所述下阈值时增加所述有效负载大小。
13.如权利要求10到12的任一项所述的节点(PE1),其中所述封装单元(306)适合于将指示所述分组的有效负载大小与默认有效负载大小如何不同的码速调整信息添加到所述封装分组(402)。
14.如权利要求10到13的任一项所述的节点(PE1),其中所述消息精制单元(302)适合于从所接收的时序消息读取时间戳,并且将它与来自以前接收的时序消息的时间戳进行比较,所述消息精制单元(302)还适合于计算这两个时间戳之间的时期,并且在这两个时间戳之间的时期大于两个连续时间戳之间的时期时校正所述计数器(304)。
15.如权利要求14所述的节点(PE1),其中所述时序消息包括有关所述第二提供商边缘装置(PE2)的输入FIFO缓冲器(502)的写入地址和读取地址之间的差的信息。
16.如权利要求15所述的节点(PE1),其中所述封装单元(306)适合于在所述消息精制单元(302)检测到所述第二提供商边缘装置(PE2)的输入FIFO缓冲器(502)的所述写入地址与所述读取地址之间的差小于第一预定义值时,降低所述有效负载大小,并且适合于在所述写入地址和所述读取地址之间的所述差大于第二预定义值时,增加所述有效负载大小。
17.如权利要求10-16的任一项所述的节点(PE1),其中所述封装分组的大小是恒定的。
18.如权利要求13-17的任一项所述的节点(PE1),其中所述封装分组包含有关当前通信会话中从所述节点发送到所述第二提供商边缘装置(PE2)的所有以前的封装分组中应用的码速调整的信息。
19.一种可以以时分复用来操作的通信网络(200),包括至少连接到第一提供商边缘装置(PE1)的第一客户边缘装置(CE1)、连接到第二提供商边缘装置(PE2)的第二客户边缘装置(CE2),其中所述客户边缘装置(CE1,CE2)和提供商边缘装置(PE1,PE2)之间的连接以时分复用来操作,并且所述第一提供商边缘装置(PE1)适合于从所述第二提供商边缘装置(PE2)接收时序消息,其中在所述时序消息的接收时增加所述第一提供商边缘装置(PE1)中的计数器(304),所述第一提供商边缘装置还适合于向所述第二提供商边缘装置(PE2)发送封装的时分复用分组业务,其中在发送封装分组到所述第二提供商边缘装置(PE2)时减小所述计数器(304),并且适合于将所述计数器(304)与上阈值的值以及与下阈值的值进行比较,并且在所述计数器(304)高于所述上阈值时增加所述封装分组的生成的速率,或者在所述计数器(304)低于所述下阈值时降低封装分组的生成的所述速率。
20.一种适合于以时分复用来操作的通信网络节点(PE2),包括:时序消息生成单元(514),用于发送时序消息;时钟(516);计数器,以所述时钟(516)运行,并且所述计数器的值在所述时序消息生成单元(514)中添加到所述时序消息;接收FIFO缓冲器(502),用于从如权利要求11-20中定义的通信网络节点(PE1)接收封装分组;地址生成器518,适合于生成所述接收FIFO缓冲器502的读地址;间断电路(506),连接到所述接收FIFO缓冲器(502)和第二FIFO缓冲器(508),并且所述间断电路适合于转发有效负载的位置中的时钟边缘和屏蔽其它时钟边缘;相环单元(512),适合于从所间断的时钟信号(510)恢复用于为所述封装分组中封装的有效负载定时序的时钟信号。

说明书全文

技术领域

发明一般涉及以时分复用来操作的电信网络,并且特别涉及通过分组网络来携带的时分复用信号的时钟恢复的方法。

背景技术

在下一代网络的部署中需要考虑在内的几个问题中,通过分组网络携带的时分复用(TDM)信号的时钟恢复无疑在众多最紧要和关键的问题中。由于目前分组网络(例如,以太网)的不同步性质,今天定义用于恢复TDM服务的时序的不同方法展现出需要解决的多个应用限制和同步质量问题。特别是,分组网络造成的分组延迟变化(PDV)对时序恢复的所有方法中恢复的时钟的质量具有大的影响。
TDM网络是基于分层时序分布的。一个或多个极其精确的主要参考时钟在分层结构的顶部,并且通过其层1精确性特性而适合于向具有层2精确性的次级时钟提供参考时序信号。次级时钟随后适合于向层3节点提供参考时序,以此方式实现满足电信网络性能和可用性要求所要求的时间同步的适当分层结构。此严格的时序分布方案设计成限制在缓冲器下溢/上溢和相对服务错误和不可用性方面造成负面影响后果的抖动和漂移(wander)累积。
在评估TDM传输时,可通过将TDM分组置于抖动缓冲器中而减轻分组网络引入的分组延迟变化(PDV)。此方案的问题是入口TDM源时序参考在出口侧不可用,因此,用于记录来自抖动缓冲器和最终用户设备的数据的精确率是未知的。
在此情形下恢复TDM源时序的已知方法包括自适应方法、差分方法和网络同步方法。
在自适应情况下,入口和出口提供商边缘装置(Provider Edge)不具有对网络时钟的访问权,并且服务时钟通过分组交换网络(PSN)来异步携带。
在差分和网络同步方法中,入口和出口提供商边缘装置具有对网络时钟的访问权,并且服务时钟在前一情况下通过PSN来异步携带,在后一情况下与PSN同步。网络同步和差分方法具有良好的性能,但它们将参考时序分布的问题放到所有的端设备。
获得此目标的不同方案包括使用主要参考时钟(PRC,如ITU-TG.811中定义的)分布架构,如原子钟或GPS接收器(然而,此方案可能很昂贵)或到端节点的主时序分布。
主时序分布方案能使用同步物理层(例如,同步以太网物理层或同步数字分层结构(SDH))来实现,或者经新兴方法(例如,IEEE 1588,网络时间协议-NTP)来实现。
差分和自适应方法允许服务时钟透明性,而在网络同步情形中不保持服务时钟。
在要求时序透明、并且在端节点中无精确的参考时序可用时,唯一的备选方案是尝试独占地基于电路仿真TDM业务的时钟恢复过程(自适应方法)。这些种类的应用很频繁,因此,能够处理相关时序问题极其重要。
通过引用自适应方法,要理解用于恢复时钟的技术的类别是独占地基于TDM电路仿真业务的。考虑到源TDM装置以其时钟确定的恒定比特率来生成比特,此操作是可能的。然而,这些比特在受到分组延迟变化(PDV)的所述负面效应影响的分组中接收。结果,时钟恢复任务变成过滤和求平均过程,以抵消PDV效应和捕捉原流平均速率。
相环(PLL)解决方案广泛用于重新生成能够尽可能多地逼近原比特速率的干净时钟。
自适应时钟恢复的两种已知方法采用自适应本地时钟(控制本地PLL),这是基于接收器的抖动缓冲器的级别或者分组到达时间与预期到达时间的比较。
本领域已知的基于自适应PLL的方法的主要问题是所要求的收敛时间和抖动缓冲器大小涉及的等待时间。收敛时间是锁定到源时钟上之前PLL需要的分组到达时间或级别位置的长期观察的结果。等待时间问题是抖动缓冲器大小必须足够大以处理居中问题(缓冲器级别可安排为远离期望的缓冲器中心位置)并降低下溢/上溢的结果概率的结果。
综上所述,本领域已知的自适应方法展现出重新生成的时钟对分组延迟变化和收敛时间及等待时间的强依赖性。

发明内容

本发明的目的是减轻至少一些上述缺点,并为通信网络提供适合于恢复时分复用信号的时钟的节点以及时分复用信号的时钟恢复的改进方法。
因此,本发明寻求优选地减轻、缓和或消除上面单独或在任何组合中提到的一个或多个缺点。
根据本发明的第一方面,提供一种分组网络中的时分复用信号的时钟恢复的方法。第一网络节点(在本文中也称为第一提供商边缘装置)从第二节点(在本文中也称为第二提供商边缘装置)接收时序消息,并且在所述时序消息的接收时,增加所述第一提供商边缘装置的计数器。第一提供商边缘装置向第二提供商边缘装置发送封装的时分复用分组业务,并且发送到第二提供商边缘装置的每个分组促使计数器减小。第一提供商边缘装置比较计数器的值与上阈值的值,并在计数器高于所述上阈值时增加封装分组的生成的速率。第一提供商边缘装置还比较计数器与下阈值的值,并在计数器低于所述下阈值时降低封装分组的生成的速率。
优选的是封装分组的大小是恒定的。
优选的是如果计数器在所述下阈值和上阈值之间,则不更改封装分组的生成的速率。
由于第一提供商边缘装置不具有对于其从第一客户边缘装置(Customer Edge)(或终端设备)接收数据的速率的控制,因此,封装分组的生成的速率优选地能通过降低或增加所述封装分组中封装的有效负载大小来更改。从第一客户边缘装置收到的数据从第一提供商边缘装置的FIFO缓冲器输出,并且如果计数器增加到高于上阈值,则第一提供商边缘装置降低封装分组的有效负载大小,并且如果计数器减小到低于下阈值,则第一提供商边缘装置增加封装分组的有效负载大小。
优选的是为了简化封装分组在其目的地的处理,将指示分组的有效负载大小与默认有效负载大小如何不同的码速调整(justification)信息添加到封装分组。封装分组包含有关当前通信会话中从第一提供商边缘装置发送到第二提供商边缘装置的所有以前的封装分组中应用的码速调整的信息,这也是优选的选项。
还优选的是为了减轻丢失从第二提供商边缘装置发送到第一提供商边缘装置的时序消息所造成的不利影响,该方法包括由第一提供商边缘装置从接收的时序消息读取时间戳,并将它与来自以前接收的时序消息的时间戳进行比较。在下一步骤中,计算这两个时间戳之间的时期,并且如果该时期大于两个连续时间戳之间的时期,则校正计数器的值。
在一个优选的选项中,时序消息包括有关第二提供商边缘装置的输入FIFO缓冲器的写入地址与读取地址之间的差的信息。如果在第一提供商边缘装置检测到第二提供商边缘装置的输入FIFO缓冲器的写入地址与读取地址之间的差小于第一预定义值,则第一提供商边缘装置降低有效负载大小。如果写入地址与读取地址之间的所述差大于第二预定义值,则第一提供商边缘装置增加有效负载大小。
根据本发明的第二方面,提供一种适合于以时分复用来操作的通信网络节点。该节点包括用于从第二提供商边缘装置接收时序消息的消息精制单元(message elaboration unit)。该节点还包括消息封装单元,该单元适合于将时分复用业务封装成分组,并且将这些封装分组发送到第二提供商边缘装置。该节点还包括计数器和第一比较单元。计数器在时序消息的接收时增加,并且在发送封装分组时减小。第一比较单元适合于将计数器与上阈值的值以及与下阈值的值进行比较,其中,该节点适合于在计数器高于所述上阈值时增加封装分组的生成的速率,或者在计数器低于所述下阈值时降低封装分组的生成的速率。
优选的是封装分组的大小是恒定的。
优选的是如果计数器在所述下阈值和上阈值之间,则使封装分组的生成的速率不更改。
该节点包括FIFO缓冲器,并且封装分组的生成的速率取决于从所述FIFO缓冲器输出的封装的有效负载大小。该节点适合于在计数器增加到高于上阈值时降低有效负载大小并因此增加封装分组的生成的速率。该节点还适合于在计数器减小到低于下阈值时增加有效负载大小并因此降低封装分组的生成的速率。
优选的是消息精制单元适合于从接收的时序消息读取时间戳,并将它与来自以前接收的时序消息的时间戳进行比较。消息精制单元还适合于计算这两个时间戳之间的时期,并在这两个时间戳之间的时期大于两个连续时间戳之间的时期时校正计数器。这具有的益处是如果时序消息丢失,则计数器更新为正确的值(即,更新为如果消息未丢失则计数器将所处的值),并且此类丢失的不利效应得以减轻。
封装单元适合于在消息精制单元检测到第二提供商边缘装置的输入FIFO缓冲器的写入地址和读取地址之间的差小于第一预定义值时,降低有效负载大小,并且适合于在写入地址与读取地址之间的所述差大于第二预定义值时,增加有效负载大小。
根据本发明的第三方面,提供一种可以以时分复用来操作的通信网络。该网络包括至少通过第一时分复用连接而连接到第一提供商边缘装置的第一客户边缘装置、通过第二时分复用连接而连接到第二提供商边缘装置的第二客户边缘装置。第一提供商边缘装置适合于从第二提供商边缘装置接收时序消息,并且在时序消息的接收时增加所述第一提供商边缘装置中的计数器。第一提供商边缘装置还适合于向第二提供商边缘装置发送封装的时分复用分组业务,并且在发送封装分组到第二提供商边缘装置时减小计数器。第一提供商边缘装置将计数器与上阈值的值以及与下阈值的值进行比较,并且在计数器高于所述上阈值时增加封装分组的生成的速率,或者在计数器低于所述下阈值时降低封装分组的生成的速率。
根据本发明的第四方面,提供一种适合于以时分复用来操作的通信网络节点。该节点包括用于发送时序消息的时序消息生成单元、时钟和以所述时钟来运行的计数器。计数器的值在所述时序消息生成单元中添加到时序消息。该通信网络节点还包括用于从本发明的第二方面中所定义的通信网络节点接收封装分组的接收FIFO缓冲器、适合于生成接收FIFO缓冲器的读地址的地址生成器、连接到接收FIFO缓冲器和第二FIFO缓冲器的间断电路。间断电路适合于转发有效负载的位置中的时钟边缘并屏蔽其它时钟边缘。该通信网络节点还包括适合于从间断的时钟信号恢复用于为所述封装分组中封装的有效负载定时序的时钟信号的锁相环单元。
本发明的进一步特征如在从属权利要求中所要求权利的。
与当前自适应技术相比,特别是在高延迟变化条件下,本发明提供更精确结果的益处。同样重要的是,该解决方案不要求在网络中、而只在路径的入口和出口端进行特殊的升级。另外,该解决方案不要求任何外部网络参考时钟,并且与其它已知自适应实现相比,能在无带宽惩罚的情况下实现。本发明的一个重要优点是第一提供商边缘装置使用从第二提供商边缘装置接收的时序信息来生成向第二提供商边缘装置的其业务,但无需与第二提供商边缘装置的时钟同步。换而言之,这意味着第一提供商边缘装置能从不同的提供商边缘装置接收不同的时序信息,并且仍以其单个自己的时钟域工作来生成向所有这些装置的业务。
附图说明
结合附图、从下面的详细描述将更充分地理解和领会本发明,其中:
图1是示出本发明的一个实施例中时钟恢复的方法的图;
图2是示出本发明的一个实施例中网络的图;
图3是示出本发明的一个实施例中网络节点的图;
图4是示出本发明的一个实施例中分组生成时序图的图;
图5是示出本发明的一个实施例中通信网络的网络节点的图。

具体实施方式

术语“客户边缘装置(CE)”在本文下面是指其中服务的一端发起和/或终止的装置。客户边缘装置被赋予一种机制(例如,如IETFRFC3985中定义的伪线或任何其它相当机制),该机制将服务的基本要素通过分组交换网络从一个节点携带到另一个节点或一些节点,并且“提供商边缘装置(PE)”因而是向客户边缘装置提供此类机制的装置。
参照图1和图2,示出一种分组网络200中时分复用信号的时钟恢复的方法。第一提供商边缘装置PE1从第二提供商边缘装置PE2接收(102)时间戳信息。这在图2中由要素PE1与PE2之间的上方箭头202示出。在本发明的各种实施例中,时间戳信息能以几种不同方式来编码,并且消息精制单元302将其解码。在一个实施例中,第二提供商边缘装置PE2将其内部的以其参考时钟来运行的计数器的值插入时间戳字段。时间戳由第一提供商边缘装置PE1的消息精制单元302读取。在此情况下,如果第一提供商边缘装置PE1接收两个连续的时序消息,一个具有值200(十进制),并且另一个具有值300,则它能从消息的相对传送时间来计算第二提供商边缘装置PE2的100个参考时钟周期已经过,这意味着消息精制单元302能计算自上一个收到的有效时序消息以来经过了多少第二提供商边缘装置PE2的参考时钟周期。
第一提供商边缘装置PE1包括计数器304,并且在消息精制单元302收到(102)时序消息时,此计数器的值增加(104)。
第一提供商边缘装置PE1向第二提供商边缘装置PE2发送(118)封装的时分复用分组业务。在一个实施例中,能使用PWE3封装。将PWE3有效负载的带宽(例如,E1=2048kb/s)和第二提供商边缘装置PE2的参考时钟频率考虑在内,消息精制单元302能计算第二提供商边缘装置PE2在相对时间中预期多少分组以维护锁定的稳定状态。PWE3代表伪线边缘到边缘封装,并且它是IETF描述的将PDH流(例如,E1)封装到分组网络中的一个技术(RFC4553)。然而,要注意的是,PWE3只是能在此处使用的许多封装技术之一。
在每个封装分组发送(118)到第二提供商边缘装置PE2时,计数器304减小(120)。为了示出消息精制单元302、计数器304和封装单元306的操作,能假设在一个实施例中,每个分组封装64字节的有效负载(116),并且第二提供商边缘装置的时间戳参考时钟是2048Kb/s。如果消息精制单元302计算出从收到的前一有效时序消息起经过了第二提供商边缘装置的1049个时钟周期,则它能计算出第二提供商边缘装置PE2预期两个分组(每分组64个字节*2个分组=128个字节*8个比特=1024个比特),25个比特的剩余部分在跟随的精制迭代中要考虑在内。因此,“增加信号”要切换两次,并且值“2”将添加到计数器304。
第一提供商边缘装置PE1包括第一比较单元308,该单元比较(106)计数器的值和上阈值ThUp值,并且在计数器高于所述上阈值ThUp时增加封装分组的生成速率。当计数器值增加到高于上阈值ThUp时,这是第二提供商边缘装置PE2预期来自第一提供商边缘装置PE1的更多分组的指示。
第一比较单元308还比较(110)计数器304的值和下阈值的值ThDw,并且在计数器低于所述下阈值时,降低封装分组的生成速率。
在一个优选实施例中,如果计数器在所述下阈值ThDw与上阈值ThUp之间,则不更改(114)封装分组的生成速率。
在一个优选实施例中,封装分组的生成速率取决于从第一提供商边缘装置PE1的FIFO缓冲器310输出的封装的有效负载大小。在此实施例中,通过封装(116)小于(108)额定有效负载的有效负载或大于(112)所述额定有效负载的有效负载来控制封装分组的生成速率。以此方式,生成(116)具有更小有效负载的封装分组,并且因此将此类更小的有效负载发送(118)到第二提供商边缘装置,但数据下溢的问题(即,第二提供商边缘装置接收比预期少的分组)得以减轻,这是因为封装单元306只须等待较短的时间来得到此类降低的有效负载,并且因此,封装分组传送到第二提供商边缘装置PE2的速率增加。相反,如果数据上溢的问题在第二提供商边缘装置PE2存在(收到的分组比预期的多),则在第一提供商边缘装置PE1中封装的有效负载大于所述额定有效负载。这意味着封装单元必须等待较长时间以得到增加的有效负载,并且因此,封装分组以更低的速率发送到第二提供商边缘装置。
为了示出此实施例,假设额定有效负载设为等于64个字节。来自第一客户边缘装置CE1的所有有效负载字节(即,要封装的数据)写入FIFO缓冲器310。还假设FIFO是256字节长。如果在向第二提供商边缘装置PE2传送的最后分组期间封装单元306从地址101到164(十进制)读取FIFO字节,则在下一分组传送前,读地址总线312保留在164值。同时,写地址总线314继续并在需要写入的来自第一客户边缘装置CE1的每个新字节更新其值(模256)。通过进行写地址总线314和读地址总线312的模256差(modulo 256difference),易于计算何时来自第一客户边缘装置CE1的64个新字节累积到FIFO310中。在此示例中,在写地址总线314达到228值时,第二比较单元316断言“开始新分组”信号。此信号触发生成(116)和传送(118)新分组到第二提供商边缘装置PE2的过程。所有开销被生成,并且随后地址生成器318开始从165运行,直至228,读取所有需要的64个有效负载字节。同时,“减小信号”被断言,并且计数器304将其值减小(120)一(因为正好已传送一个分组)。如果第一客户边缘装置CE1到达速率和第二提供商边缘装置PE2参考时钟被锁定(将开销考虑在内),则计数器304的值将在中间值左右摆动。例如,如果中心值等于101,则对于来自第二提供商边缘装置PE2的每个新时序消息,计数器值从中心值转到102。在两个时序消息之间,正好两个64字节的第一客户边缘装置CE1组到达,两个分组被生成(116)、发送(118),并且计数器值转到101,并随后转到100,并以此类推。
在一个优选实施例中,封装分组402的大小是恒定的。参照图4,它示出一个封装分组。图4中的PSN代表分组交换网络,即,一种分组网络。如图所示,分组网络不但要求开销404,而且要求为包含码速调整信息(可用的填充字节和码速调整信令)而引入的适应级别。还存在能够是N或N-1或N+1个字节的有效负载数据(406),其中,N是额定或默认的有效负载大小。由于分组大小是恒定的,因此,适应层是M或M+1或M-1个字节(408),并且以此方式,适应层加有效负载达到N+M恒定大小。
在标准电路仿真方法中,第一提供商边缘装置PE1以取决于选定有效负载大小的恒定速率来生成向PE2的新分组。例如,如果PE1和PE2(在路径建立期间)同意64字节有效负载大小,则每次PE1从第一客户边缘装置CE1收集了256个字节,它便生成分组。记住,E1是32个字节,因而在生成向PE2的新分组前,PE1将需要收集8个E1帧。在此实施例中,PE1每2个E1帧生成一个新分组。如果CE1每T秒生成一个E1帧,则PE1每2xT秒生成一个分组。在一个实施例中,T具有125微秒的额定值,但确切的值取决于fs频率(fs称为服务频率,并且由CE1时钟来使用),其能远离2048kHz的额定值高达±50ppm。简而言之,PE1分组生成速率和CE1帧生成速率严格相关(PE1使用换算的CE1时钟以生成分组,在上述示例中是2xT)。术语“电路仿真”是IETF和ATM论坛使用的通用术语,并且也作为通用行业术语以指示通过分组数据网络传输TDM业务的每种方法。
如果第二提供商边缘装置PE2参考时钟和换算的(将开销考虑在内)第一客户边缘装置CE1参考时钟彼此远离1ppm(百万分之一),则能预期在无校正的情况下,在1000000分组后,第二提供商边缘装置PE2预期比第一提供商边缘装置PE1发送给它的多一个的分组。如果在接收侧(即,第二提供商边缘装置PE2)中写入和读取地址的初始位置例如是彼此远离192个字节,则1000000个分组后,它们的距离将少64个字节,并且在3000000个分组后,第二提供商边缘装置PE2的接收FIFO缓冲器502将处于欠载运行,并且业务将丢失。同时,根据本发明的一个实施例,传送侧(即,第一提供商边缘装置PE1)将看到计数器304的值增加,这是因为第二提供商边缘装置PE2预期的分组数量大于从第一提供商边缘装置PE1传送的分组数量。计数器值将最终大于(106)上阈值ThUp,并且传送速率将增加,即,有效负载的大小将降低(108)。
在一个实施例中,计数器304以极小的滞后(例如,+/-8)在其512的中心值左右摆动。这意味着上阈值ThUp是520,下阈值ThDw是504。如果计数器304的值大于520或者低于504,则第一比较单元308将有效负载大小设为经校正的值(根据条件,设为65个字节或63个字节),该有效负载大小在以前稳定条件下设为64个字节的额定有效负载大小NomTh。在此示例中,第二提供商边缘装置PE2时钟速率是换算的第一客户边缘装置CE1时钟速率+1ppm,因此,必需生成更多的分组以避免第二提供商边缘装置PE2的接收FIFO缓冲器502转入欠载运行。因此,必需只等待第一客户边缘装置CE1的63个而不是64个时钟周期便生成新分组,并且要封装的有效负载大小降低到63。
在有效负载大小校正后,第一提供商边缘装置PE1生成分组(116),并以更高速率(即,对应于第一客户边缘装置CE1的63个时钟周期)向第二提供商边缘装置PE2发送它们(118)。在一个优选实施例中,每个封装单元402包含码速调整信息,该信息指示第二提供商边缘装置PE2要考虑63个有效负载字节。码速调整信息指示分组的有效负载大小与额定(或默认)有效负载大小如何不同。有几种能在此处使用的本领域已知的码速调整方法,例如,封装中间层中的正/负机会字节(opportunity byte)、ATM适应层AAL中的指针(例如,代表IP上TDM(TDM over IP)、并且是通过分组交换网络的时分复用的仿真的TDMoIP)。由于第一提供商边缘装置PE1的生成速率被校正超过1ppm,因此,它导致生成比第二提供商边缘装置预期的更多的分组。作为该情况的结果,计数器304的值减小(120)。最后,计数器值低于上阈值ThUp,并且有效负载大小再次设在64个字节的其初始额定有效负载大小。
现在参照图2、图3和图5。整个系统:第一提供商边缘装置PE1-第二提供商边缘装置PE2表现得像大的分布式锁定环,该环允许达到频率锁定状态。在从启动到锁定状态的过渡时间中,不控制第二提供商边缘装置PE2写和读地址的接收FIFO 502的平均位置。结果,当锁定状态达到时,FIFO 502写和读地址移动结束。在一个优选实施例中,有关接收FIFO缓冲器502状态的信息包含在时序消息中。在一个实施例中,在时序消息生成单元514中生成的时序消息包括有关第二提供商边缘装置PE2的接收FIFO缓冲器502的写入地址与读取地址之间差的信息。除了较早讨论的频率控制外,此信息能用于获得相位控制。如果在第一提供商边缘装置PE1检测到第二提供商边缘装置PE2的接收FIFO缓冲器502的写入地址与读取地址之间的差小于第一预定义值,则第一提供商边缘装置PE1降低有效负载大小。如果写入地址与读取地址之间的所述差大于第二预定义值,则第一提供商边缘装置PE1增加有效负载大小。在此情况下,第一提供商边缘装置PE1不但将第二提供商边缘装置PE2频率信息(即,预期的分组)解码,而且将其稳定状态指针距离解码。以此方式,第一提供商边缘装置PE1将其阈值从64校正到63,或者从64校正到65,直到相位和频率标准均匹配(像相位频率相位检测器)。在一个实施例中,第二比较单元316不但具有来自第一比较单元308的输入,而且具有从PE2进入分组读取和提取相位信息的另一单元(未示出)的输入。在此实施例中,第二比较单元316对这两个输入赋予不同的优先级。在一个实施例中,它先决定有效负载大小,其决定仅基于计数器204(频率控制),并且随后仅在计数器204已经达到两个阈值之间的其稳定位置时,它才考虑相位信息输入以决定有效负载大小,直到它也达到稳定的期望状态。在此实施例中,在任何时候有两个活动的控制信号,并且频率控制信号优先于相位控制信号。
在一个实施例中,接收FIFO缓冲器502大小是例如1024个字节。在卡引导时,此FIFO 502的读取地址是例如512,并且写入地址是例如0。这意味着过程开始于从读取到写入地址的最大距离(1024/2),并且全部FIFO 502空间可用于处理分组FDV(帧延迟变化)和分组失序。假设第一提供商边缘装置PE1用于生成和发送分组到PE2的第一客户边缘装置CE1的换算时钟稍微不同于第二提供商边缘装置PE2的时钟。在卡引导时,第二提供商边缘装置PE2开始生成和发送(514)时间戳到第一提供商边缘装置PE1,但对于时间戳到达第一提供商边缘装置PE1需要一定的时间。同时,接收FIFO 502的写入和读取地址向彼此移动。在收敛时间后,第二提供商边缘装置PE2读取和写入地址的相对距离将是稳定的,但是不保证它们的相对距离将是最大距离,并且结果存在更少的可用空间。另外,如果信号的一些丢失发生,则收敛期可能再次发生。
在本发明的一个实施例中,时序消息在第二提供商边缘装置PE2与第一提供商边缘装置PE1之间丢失的不利效应得以减轻。如果时序消息丢失,则计数器304不更新,并且由于封装分组发送到第二提供商边缘装置PE2,其值可最终降到下阈值ThDw以下。在此实施例中,消息精制单元302从收到的时序消息读取时间戳,并将它与来自以前收到的时序消息的时间戳进行比较。由于第二提供商边缘装置PE2将以其参考时钟516运行的其内部计数器的值插入时间戳字段,消息精制单元计算这两个时间戳之间的时间,并在这两个时间戳之间的时期大于两个连续时间戳之间的时期时更新计数器304以校正值。
参照图5,它示出第二提供商边缘装置PE2。图5所示第二提供商边缘装置PE2的实施例只是几种可能中的一个电路实现。在接收FIFO缓冲器502中,写入9比特字,包含指示该字是有效负载还是开销的一个比特和8个数据比特。读取侧以无抖动参考时钟516运行,并读取所有接收FIFO缓冲器502数据(开销和有效负载)。第二提供商边缘装置PE2接收侧首先存储从第一提供商边缘装置PE1收到的分组,然后通过未受分组网络噪声损害的适当的干净时钟来精制它们。在一个实施例中,第二提供商边缘装置PE2从第一提供商边缘装置PE1收到100字节分组。将这些分组写入第二提供商边缘装置PE2的接收FIFO缓冲器502。在读取这些100字节分组后,丢弃封装开销,并且提取63或64或65个字节的有效负载。为此,对于从第二提供商边缘装置PE2的接收FIFO缓冲器502读取的每个字节,必需具有说明哪个字节是有效负载并且必须提取、哪个字节是开销并且必须丢弃、以及哪个字节是填充并且必须丢弃的信息。本领域已知用于进行此操作的多个不同技术。在一个优选实施例中,第二提供商边缘装置PE2包括码速调整精制单元504,该单元解释封装分组402的开销404中收到的码速调整信息,并且作为其结果,知道在分组402的有效负载406中存在63、64还是65个有效负载字节。在本发明的一个实施例中,它能基于每个字节需要一个比特来指示该字节是否有用的事实来执行。在此实施例中,使用第二提供商边缘装置PE2的9比特接收FIFO缓冲器502。在接收FIFO缓冲器502中,分组字节和向后面的电路指示是要使用还是丢弃字节的比特都被写入。
下面解释如何只提取有效负载并且恢复有效负载相对时钟(第一客户边缘装置CE1时钟)。第二提供商边缘装置PE2包含连接到接收FIFO缓冲器502的间断电路506。间断电路506精制从接收FIFO缓冲器502到达的所有数据(开销、有效负载和填充及用于每个字的码速调整比特),并在小的第二FIFO缓冲器508内只写入有效负载数据。另外,它只在有效负载位置中转发时钟边缘,间断、即屏蔽开销边缘(510)。以此方式,遵循此类情况的常用技术,最后阶段PLL(锁相环)512能轻松恢复CE1时钟。常用的公知方法包括从E3(PDH复用)恢复E1或从Vc12(来自SDH的PDH)恢复E1。地址生成器518是生成接收FIFO缓冲器502读地址的简单计数器。例如,如果502FIFO是512字(9比特)FIFO,则地址生成器518是从0到511滚动、在每fe/8时钟边缘增加的计数器(从比特到字节),其中,fe是第二提供商边缘装置时钟使用的频率(出口频率)。以此方式,它生成502FIFO的读取地址,并允许间断电路506循环读取接收FIFO缓冲器502中存储的所有数据。这些数据包含有效负载和封装/适应开销。因此,间断电路通过仅有效负载字节和仅相对时钟边缘。
简而言之,解决网络帧延迟变化的问题和CE1时钟的恢复的问题分离在两个不同FIFO中。最终环路具有恢复第一客户边缘装置CE1的输入频率(在上述的一个实施例中,这是E1频率)的任务,这是因为第二提供商边缘装置PE2出口的E1频率必须与第一提供商边缘装置PE1入口的E1频率相同。此最终环路使用从SDH实现已知的去码速调整(de-justification)过程的标准技术。在一个实施例中,此最终环路取得来自接收FIFO缓冲器502的100字节分组,丢弃开销和填充字节,并只取有用的有效负载字节(使用已经写入接收FIFO缓冲器502的9比特字中的一些信令比特或通过别的方法)。在一个实施例中,能使用数字或模拟PLL 512来恢复E1频率。它使用第二FIFO缓冲器508,其中,它写入有用的有效负载字节(63或64或65)。它使用间断的时钟510,这是因为它只在有用的有效负载字节期间写入第二FIFO缓冲器508,并且在丢弃开销/填充期期间不写入(无时钟边缘)。数字或模拟PLL恢复持续可靠的时钟以便以适当的方式读取此第二FIFO缓冲器508。
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