專利名稱：采用可變比特率的atm自適應(yīng)層協(xié)議的基于atm的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的同步的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)，尤其涉及這樣一種系統(tǒng)和方法，用于為在AAL2和AAL5分層協(xié)議下操作的ATM可變比特率業(yè)務(wù)提供信源和目的地定時功能的時鐘同步。
現(xiàn)代通信使得有線和無線網(wǎng)迅猛發(fā)展。尤其是，在消費者需求的促進下，計算機網(wǎng)、電視網(wǎng)和電話網(wǎng)正經(jīng)歷著空前的技術(shù)發(fā)展。由于全球性市場的擴展和郊區(qū)的擴大，在一定程度上使交通需求不斷增長，這導(dǎo)致人們?yōu)榱松虅?wù)和娛樂而越來越多地使用汽車和飛機等交通工具。為此，即使在遠離住處或辦公室時也要求能保持通信能力，這種要求在很大程度上促進了無線通信市場的發(fā)展。因此，移動/無線電話網(wǎng)應(yīng)運而生。
全世界消費者對移動通信的需求大幅度增長，而且至少在今后十年內(nèi)還會繼續(xù)大幅度增長。到1995年底，有1億多人在使用移動業(yè)務(wù)，到2000年時，這一數(shù)字預(yù)計將增長到3億。有多種因素在促進著電信業(yè)激動人心的發(fā)展。例如，技術(shù)和競爭的互相結(jié)合給消費者帶來了更多的實惠。電話變得越來越小、越來越輕，其電池的壽命越來越長，而且現(xiàn)在可以提供給大眾市場。運營者提供了很好的話音質(zhì)量、創(chuàng)新的業(yè)務(wù)以及跨越全國或全世界的漫游。最為重要的是，可動性對使用者來說費用不再昂貴。全球包括在美國，政府準(zhǔn)許新運營者使用附加頻譜，以便與傳統(tǒng)蜂窩運營者競爭。競爭給消費者帶來了革新、新業(yè)務(wù)以及更低價格。
蜂窩電話通信系統(tǒng)使蜂窩電話的用戶可與其他蜂窩電話用戶連接，也可以與普通陸線公共交換電話網(wǎng)(PSTN)連接。蜂窩電話通過將地區(qū)劃分為“小區(qū)”來工作。各小區(qū)都包括基站，基站一般包括收發(fā)信機、天線以及到移動電話交換局(MTSO)或移動交換中心(MSC)的專用線路。相鄰小區(qū)使用不同的射頻，以免相鄰小區(qū)之間的干擾。
公共移動系統(tǒng)有許多標(biāo)準(zhǔn)。其中一種標(biāo)準(zhǔn)是全球移動通信系統(tǒng)(GSM)，歐洲以及歐洲之外的多個國家都接受這一標(biāo)準(zhǔn)，作為現(xiàn)代公共移動系統(tǒng)的國際標(biāo)準(zhǔn)。GSM是一種既可以應(yīng)用于話音又可以應(yīng)用于數(shù)據(jù)的開放式系統(tǒng)，并對話音和信令都采用數(shù)字傳輸方式。GSM系統(tǒng)也可采用能在單頻率上提供許多信道的時分復(fù)用(TDM)。
在移動通信中，可采用各種數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)。本發(fā)明中普遍探討的一種傳輸技術(shù)是異步傳送方式(ATM)技術(shù)，這是因為，在諸如GSM的移動系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)中，在話音和數(shù)據(jù)傳輸方面采用了這一技術(shù)。ATM是一種基于信元的交換和復(fù)用技術(shù)，可作為各式各樣業(yè)務(wù)常用的面向連接的傳送方式。
ATM是一種將信息“信元”作為傳送信息的工具的傳送方式。這種信元具有固定長度53字節(jié)，其中包括一個5字節(jié)的信頭和一個48字節(jié)的有效負(fù)荷。信頭包括標(biāo)識信元目的地的虛擬通路標(biāo)識符(VPI)和虛擬信道標(biāo)識符(VCI)。傳輸通路包括一個或多個虛擬通路(VP)，而每個虛擬通路可包括一個或多個虛擬信道(VC)。VPI與VCI一起來標(biāo)識虛擬電路，ATM交換機利用該虛擬電路將呼叫從信源發(fā)送到目的地。信元信頭中的其他字段包括一般流量控制(GFC)，它使復(fù)用器可控制ATM終端的速率；和有效負(fù)荷類型(PT)字段，它指示信元包括用戶數(shù)據(jù)、信令數(shù)據(jù)還是維護信息。信元信頭中的信元丟失優(yōu)先級(CLP)比特指示該信元相對于其他信元的優(yōu)先級，而信頭差錯檢驗(HEC)字段檢測和糾正信頭中的差錯。
在通信系統(tǒng)如基站系統(tǒng)(BSS)中，可能需要有不同技術(shù)的接口。例如，包含ATM技術(shù)的蜂窩網(wǎng)有時可能要求與某一實現(xiàn)脈碼調(diào)制(PCM)的公共交換電話網(wǎng)(PSTN)或移動交換中心(MSC)連接。PCM是指傳統(tǒng)的數(shù)字調(diào)制方法，該方法將話音信號編碼成表示各脈沖幅度的8比特字。具體地說，以8khz對語音信號進行抽樣，并利用8比特碼將每一抽樣編碼，從而得到8000個抽樣(每個抽樣8比特)，結(jié)果得到一個64-Kbps的比特流。由于ATM與PCM的信息傳送技術(shù)的不同，因此，可能要求進行轉(zhuǎn)換和同步。
例如，基于ATM的BSS安排在有小區(qū)劃分的蜂窩環(huán)境中工作，各小區(qū)都有一個基站收發(fā)信機(BTS)(也稱為基站或BS)。小區(qū)聚集在一起構(gòu)成一個小區(qū)群，并且MSC與小區(qū)群中的所有基站連接。此外，作為模塊化交換平臺的基站控制器(BSC)可以完成若干個BTS與該MSC之間的連接和通信量集中。BSC還可以控制與它連接的那些BTS的基本功能性。各BTS都管理與多個移動臺(MS)的無線業(yè)務(wù)通信?？傊珺SS是由BTS和BSC組成的系統(tǒng)，MSC通過單個接口來檢查該系統(tǒng)。
在這種基于ATM的BSS中，變碼器(TC)是ATM與PCM環(huán)境之間的交互工作功能(IWF)。IWF能使本地協(xié)議與基于ATM的終端設(shè)備之間配合工作。PCM環(huán)境可以是PSTN或MSC，這取決于基于ATM的GSM網(wǎng)發(fā)展的階段。TC是一個在GSM編碼的話音信號與MSC和PSTN中所用的標(biāo)準(zhǔn)PCM的64-Kbit/s信號之間提供轉(zhuǎn)換的網(wǎng)絡(luò)單元。
然而，基于ATM的BSS與基于PCM的MSC(或PSTN)之間的接口可能造成一些同步問題。主要問題如下所述。BTS的發(fā)射時鐘工作在頻率fBTs，而TC的接收時鐘工作在頻率fTC。由于傳輸是異步的，因此，TC不會知道BTS發(fā)射機的確切頻率。如果fBTs略高于fTC且在ATM中未采用不連續(xù)傳輸(DTX)，那么TC的接收緩沖器最終可能溢出。當(dāng)TRAU幀因緩沖器溢出而被丟棄時，會在與PCM連接的電話中產(chǎn)生聽得見的“喀嚦”聲。對于反方向上的通信，情況也一樣。
為了避免這種溢出情況，應(yīng)當(dāng)使IWF的PCM接口與BTS的PCM部件同步。在許多情況下，為了與移動臺以及ATM接口同步，BTS會有一些面向PCM的部件。
可用各種不同的方式實現(xiàn)同步。如果ATM交換機例如利用準(zhǔn)同步數(shù)字系列(PDH)或同步數(shù)字系列(SDH)幀能支持傳播從PSTN到BTS的物理發(fā)送的時鐘，則能實現(xiàn)同步。
在ATM交換機不支持這種物理時鐘傳播的地方，必須采用其他方法。例如，可以用某種方法在BTS中“推斷出”時鐘頻率。一些推斷發(fā)送端的時鐘頻率的方法包括呼入ATM信元的平均到達速率的探查和呼入ATM信元緩沖器的空滿程度探查。
呼入信元的平均到達速率的探查涉及在tA時刻發(fā)送信元的信源，其中，目的地知道信元應(yīng)當(dāng)在tB時刻到達。于是，利用時間差tB-tA來調(diào)整時鐘。在ATM網(wǎng)中，可利用預(yù)定個數(shù)的信元(如10個信元)的到達時間的中值來減小信元延時偏差(CDV)。這種方法可適用于基于ATM的采用一對一映射的GSM系統(tǒng)。
用來推斷BTS中時鐘頻率的另一種探查方法是測量呼入信元緩沖器的容量。這種方法的目的是為了將呼入信元緩沖器的容量保持在某一相對不變的空滿程度C。如果緩沖器開始充滿，那么提高時鐘頻率，直到信元緩沖器降至空滿程度C。類似地，如果緩沖器開始騰空，那么降低時鐘頻率，直到信元緩沖器升至空滿程度C。
在另一種方法中，AAL1中所用的同步剩余時間標(biāo)記(SRTS)也可用來推斷BTS中的時鐘頻率。在討論這一方法之前，需要理解ATM自適應(yīng)層(AAL)。
ATM網(wǎng)需要采用通信協(xié)議，在任何網(wǎng)絡(luò)中都是如此。協(xié)議是指決定兩個通信系統(tǒng)之間消息交換的格式和相對時序的一系列正規(guī)協(xié)定。針對一臺計算機與另一計算機通信，各計算機都必須能理解另一計算機的協(xié)議。在計算機和通信界，協(xié)議通過協(xié)議體系結(jié)構(gòu)被定義，并以分層方式被模型化，其中低層協(xié)議向高一層提供業(yè)務(wù)。終端與網(wǎng)絡(luò)之間的協(xié)議被稱為低層協(xié)議，而網(wǎng)絡(luò)協(xié)議用于形成網(wǎng)絡(luò)自身內(nèi)部交換機到交換機的連接。高層協(xié)議是兩個終端之間的協(xié)議，信息透明地通過網(wǎng)絡(luò)從一個終端傳送到另一個終端。開放式系統(tǒng)互連(OSI)的參考模型是國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)的一種標(biāo)準(zhǔn)，而且也許是最普遍的協(xié)議體系結(jié)構(gòu)。
OSI參考模型由7層模型構(gòu)成。一般地描述，物理層是最底層，它提供對傳輸媒介的接入，并包括信源與目的地之間比特傳輸?shù)囊恍┮?guī)則。下一層即數(shù)據(jù)鏈路層與設(shè)備之間的數(shù)據(jù)幀的傳輸有關(guān)，并提供差錯檢測/糾正、復(fù)用和流量控制。網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議提供端對端尋址和流量控制。這一層接受更高層的消息，將它們拆成分組，通過物理和數(shù)據(jù)鏈路層將它們發(fā)送目的地，再以與信源傳送它們時相同的方式將它們重裝。高層協(xié)議包括傳輸、會話、表示和應(yīng)用層。傳輸層提供到網(wǎng)絡(luò)層的復(fù)用，而會話層建立終端系統(tǒng)之間的連接。表示層將數(shù)據(jù)變換成適應(yīng)于最高層即應(yīng)用層的各種形式。
針對ATM技術(shù)的分層協(xié)議體系結(jié)構(gòu)從該OSI參考模型發(fā)展而來。ATM模型通常稱為B-ISDN/ATM(寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng))協(xié)議參考模型。這一模型包括與OSI參考模型第一層相應(yīng)的物理層(PHY層)、ATM層和ATM自適應(yīng)層(AAL)。與AAL部分有關(guān)的ATM層與OSI參考模型第二層(數(shù)據(jù)鏈路層)相應(yīng)。ATM層確定虛擬通路和虛擬信道，根據(jù)ATM信元信頭中信息執(zhí)行復(fù)用、交換和控制動作，以及將信元傳送給ATM自適應(yīng)層(AAL)和接受來自ATM自適應(yīng)層(AAL)的信元。AAL將協(xié)議數(shù)據(jù)單元(PDU)傳送給高層和接受來自高層的PDU。PDU可以具有可變長度，或者可以具有不同于ATM信元長度的固定長度。
物理層包括兩個子層，即物理媒介(PM)子層和傳輸會聚(TC)子層。PM子層提供物理媒介上比特傳輸?shù)膶嶋H定時。TC子層實現(xiàn)定時到物理媒介的比特流與ATM信元之間的轉(zhuǎn)換。TC將所發(fā)送的信元變換為時分復(fù)用(TDM)幀格式，并描述單獨接收到的信元。TC還產(chǎn)生有關(guān)傳送的HEC，用于糾正和檢測差錯，并在ATM層還沒有提供信元時通過發(fā)送空閑信元來實現(xiàn)信元速率解耦。
ATM層分別根據(jù)信元信頭中的VPI和VCI構(gòu)成ATM虛擬通路(VP)和虛擬信道(VC)。ATM層還實現(xiàn)各種其他功能，包括信元構(gòu)成、信頭生效、信元的復(fù)用與去復(fù)用和一般流量控制。
AAL可分為會聚子層(CS)和拆裝(SAR)子層。CS子層又可細分為業(yè)務(wù)特定部分(SS)和公共部分(CP)兩部分。盡管SSCS子層隨意被實現(xiàn)，但CPCS必須始終與SAR子層一起被實現(xiàn)。通常，AAL第1-4層定義為與四類不同的業(yè)務(wù)相對應(yīng)，這些業(yè)務(wù)類型規(guī)定了定時關(guān)系，恒定/可變比特率，以及連接模式是面向連接的還是無連接的。
如上所述，為了同步，在AAL1中已用到了同步剩余時間標(biāo)記(SRTS)。AAL1利用每個信元有效負(fù)荷的一個字節(jié)支持非結(jié)構(gòu)電路傳送。AAL1中，需要一種定時恢復(fù)功能性來保持穿越ATM網(wǎng)的比特定時，以避免接收機中緩沖器上溢/下溢。SRTS思想基于具有相當(dāng)精確頻率時鐘的頻率fn的信源與目的地，該頻率代表網(wǎng)絡(luò)時鐘頻率。SRTS是AAL1-PDU(協(xié)議數(shù)據(jù)單元)中的一個4比特字段，它建立信源與網(wǎng)絡(luò)時鐘之間的剩余部分。該信號具有一個客觀存在的業(yè)務(wù)時鐘頻率fx以通過AAL1傳送足夠的信息，使得目的地可重新產(chǎn)生這種具有高精度的時鐘頻率。將網(wǎng)絡(luò)參考時鐘fn除以x，因此1≤fnx/fs≤2。將信源時鐘除以N，以便每隔信源產(chǎn)生的預(yù)定個數(shù)的比特(例如，每8個ATM信元，即每隔47*8*8=3008個比特)對網(wǎng)絡(luò)時鐘fnx所驅(qū)動的計數(shù)器Ct抽樣一次。這一所抽樣的4比特計數(shù)器輸出作為SAR PDU中的SRTS被發(fā)送。
然而，當(dāng)ATM網(wǎng)中有可用的網(wǎng)絡(luò)時鐘時，上述SRTS方法沒有考慮到BSS的話音電路的時鐘沒有與ATM網(wǎng)的時鐘連接這一實際情況。AAL1不適用于發(fā)送面向分組的壓縮話音數(shù)據(jù)，這是因為它只適用于恒定比特率(CBR)業(yè)務(wù)。AAL1中的SRTS不可能為話音活動性檢測(VAD)功能即可變比特率(VBR)業(yè)務(wù)帶來好處。因此，需要在可變比特率情況下，保證面向分組的壓縮話音數(shù)據(jù)如ATM話音數(shù)據(jù)的傳輸，同時保證信源和目的地之間的同步。針對現(xiàn)有技術(shù)的這一缺點以及其他缺點，本發(fā)明提供了一種方案，并能提供優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)的其他優(yōu)點。
本發(fā)明提供一種系統(tǒng)和方法，用于在至少兩個ATM接口之間，利用ATM自適應(yīng)層2(AAL2)和5(AAL5)，通過ATM技術(shù)發(fā)送同步時間標(biāo)記信息。
根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式，提供了一種方法，用于使異步傳送方式(ATM)網(wǎng)中的信源與目的地之間的可變比特率業(yè)務(wù)同步。這種方法包括，指定一種可變比特率ATM自適應(yīng)層(AAL)協(xié)議來確定從信源到目的地的ATM信元業(yè)務(wù)流。將一種表示信源定時功能的定時的同步剩余時間標(biāo)記(SRTS)值編碼，并利用可變比特率AAL(如AAL2或AAL5)使這種SRTS值隨ATM信元一起發(fā)送。在目的地ATM接口處，接收ATM信元和相應(yīng)的SRTS值并將其解碼，然后，根據(jù)SRTS值修改目的地時鐘，使目的地時鐘與信源時鐘同步。
根據(jù)本發(fā)明的一種更具體的實施方式，指定AAL5協(xié)議來確定從信源到目的地的ATM信元業(yè)務(wù)流。隨ATM信元的SRTS值的傳輸包括，在AAL5公共部分會聚子層協(xié)議數(shù)據(jù)單元(CPCS-PDU)尾部中生成一個SRTS字段，以占用SRTS值的至少一部分。在AAL5CPCS-PDU尾部中生成一個序號(SN)字段，以占用與SRTS值的分段部分的順序和完成狀態(tài)相應(yīng)的序號。利用AAL5協(xié)議，發(fā)送這一在CPCS-PDU尾部中含有序號和SRTS值的分段部分的CPCS-PDU。
根據(jù)本發(fā)明的另一種具體的實施方式，指定AAL5協(xié)議來確定從信源到目的地的ATM信元業(yè)務(wù)流。隨ATM信元的SRTS值的傳輸包括，在AAL5公共部分會聚子層協(xié)議數(shù)據(jù)單元(CPCS-PDU)的ATM有效負(fù)荷部分中生成一個SRTS字段，以占用SRTS值的至少一部分。在AAL5 CPCS-PDU的ATM有效負(fù)荷部分中生成一個序號(SN)字段，以占用與SRTS值的分段部分的順序和完成狀態(tài)相應(yīng)的序號。利用AAL5協(xié)議，發(fā)送這一在ATM有效負(fù)荷部分中含有序號和SRTS值的分段部分的CPCS-PDU。
根據(jù)本發(fā)明的另一種具體的實施方式，指定AAL2協(xié)議來確定從信源到目的地的ATM信元業(yè)務(wù)流。隨ATM信元的SRTS值的傳輸包括，在AAL2公共部分子層(CPS)分組中生成一個SRTS字段，以占用SRTS值的至少一部分。利用AAL2 CPS分組中的序號(SN)字段來占用與SRTS值的分段部分的順序和完成狀態(tài)相應(yīng)的序號。利用AAL2協(xié)議，發(fā)送這一在CPS分組中含有序號和SRTS值的分段部分的CPS分組。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種蜂窩通信系統(tǒng)，用于利用異步傳送方式(ATM)技術(shù)和可變比特率(VBR)通過核心網(wǎng)傳送話音信息。這種系統(tǒng)包括至少一個基站收發(fā)信機(BTS)，以便與至少一個移動臺(MS)通信，這種BTS具有與核心網(wǎng)連接的第一ATM接口。一個具有第二ATM接口的交互工作功能(IWF)與核心網(wǎng)連接，以便通過核心網(wǎng)與BTS中的第一ATM接口通信。集成到BTS和IWF的處理裝置用來使第一與第二ATM接口之間的可變比特率業(yè)務(wù)同步，其中該同步裝置包括用于指定可變比特率ATM自適應(yīng)層(AAL)協(xié)議以確定第一與第二ATM接口之間的ATM信元業(yè)務(wù)流的裝置。該同步裝置還包括用于產(chǎn)生一種表示信源定時功能的定時的同步剩余時間標(biāo)記(SRTS)值和用于利用可變比特率AAL使SRTS值隨ATM信元一起發(fā)送的裝置。在目的地ATM接口處，接收ATM信元和相應(yīng)的SRTS值，并利用SRTS值使目的地定時功能與信源定時功能同步。


圖1是一個可應(yīng)用本發(fā)明原理的移動/無線通信網(wǎng)環(huán)境的簡圖；圖2示出了基站收發(fā)信機與交互工作功能之間的接口的框圖；圖3示出了AAL5 CPCS-PDU的格式；圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的AAL5同步管理字段的一種實施方式；圖5是說明根據(jù)本發(fā)明的AAL5同步的流程圖6是說明利用AAL5協(xié)議在信元中發(fā)送SRTS值的一種方法的流程圖；圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的AAL5同步管理字段的一種實施方式，其中剩余時間標(biāo)記和序號在CPCS-PDU的有效負(fù)荷字段中被發(fā)送；和圖8示出了本發(fā)明所改進的AAL2 CPS(公共部分子層)分組格式800。
下面，參照這些附圖描述了各種實施方式，這些附圖構(gòu)成實施方式的一部分，圖中說明了可實現(xiàn)本發(fā)明的各種實施方式的實例。應(yīng)當(dāng)理解，在不違背本發(fā)明思想的前提下，還可以利用其他實施方式，并可以作出結(jié)構(gòu)和功能方面的修改。
本發(fā)明提供一種系統(tǒng)和方法，用于利用ATM自適應(yīng)層2(AAL2)和5(AAL5)通過ATM技術(shù)發(fā)送同步時間標(biāo)記信息。通過根據(jù)本發(fā)明的原理對AAL協(xié)議結(jié)構(gòu)進行修改，可以在可變比特率業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)中利用AAL2和AAL5協(xié)議傳送時間標(biāo)記信息(如同步剩余時間標(biāo)記信息)。
圖1是一個可應(yīng)用本發(fā)明原理的移動/無線通信網(wǎng)環(huán)境的簡圖。圖1中所示的這例網(wǎng)絡(luò)環(huán)境代表本發(fā)明尤其適用的網(wǎng)絡(luò)類型，不過，對熟練技術(shù)人員而言，很顯然，其他連網(wǎng)配置也能得益于本發(fā)明，這從隨后的描述中可以看到。例如，本發(fā)明的原理適用于要求使不同信息傳送技術(shù)同步的其他音頻或視頻網(wǎng)絡(luò)配置(在這種網(wǎng)絡(luò)配置中，要求用可變比特率來連接基于分組的和其他的信息傳送技術(shù))。因此，盡管本發(fā)明尤其適用于圖1中所示的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，而且將結(jié)合這例表示全球移動通信系統(tǒng)(GSM)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的連網(wǎng)環(huán)境來描述本發(fā)明，然而，本發(fā)明并不局限于此。
圖1示出了一例基站系統(tǒng)(BSS)100，它是一個由基站和相應(yīng)的移動臺構(gòu)成的系統(tǒng)，還示出了通過單一接口的移動交換單元。BSS 100包括一個或多個與相應(yīng)的移動臺(MS)通信的基站收發(fā)信機(BTS)102、104。MS 106和108代表可能大量的可與BTS 102通信的移動臺中的兩個移動臺，而MS 110可與BTS 104通信。
通常，各BTS都服務(wù)于蜂窩網(wǎng)中的一個“小區(qū)”，并且包括收發(fā)信機、天線以及最終到達移動交換中心(MSC)112的接口。核心網(wǎng)114與BSS 100中的各BTS連接，以便傳送移動臺與MSC 112之間的信息。變碼器(TC)116代表能使本地協(xié)議與基于ATM的設(shè)備之間配合工作的交互工作功能(IWF)。TC 116還可以與其他網(wǎng)絡(luò)環(huán)境(如綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)(ISDN)或公共交換電話網(wǎng)(PSTN)118)連接。TC 116將結(jié)合圖2來詳述。
MSC 112是一種移動網(wǎng)絡(luò)單元，它通過執(zhí)行其工作區(qū)中的交換功能來管理蜂窩網(wǎng)的互連。它控制與其他網(wǎng)絡(luò)如外部有線電話網(wǎng)的交互工作。MSC 112還可以利用數(shù)據(jù)庫技術(shù)執(zhí)行跟蹤功能，以便例如利用歸屬位置寄存器(HLR)和訪問位置寄存器存儲其區(qū)域中所注冊的移動臺的位置。
下面，參照圖2，圖中示出了基站收發(fā)信機與交互工作功能之間的接口的框圖。BTS 200可包括針對第一調(diào)制技術(shù)如PCM的部件202。脈碼調(diào)制即PCM是一種模/數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)，用于轉(zhuǎn)換話音以便通過數(shù)字設(shè)備傳輸。它通常與ISDN一起使用，而且還用于將話音模擬數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，以便通過T1或其他數(shù)字電路以復(fù)用的話音和數(shù)據(jù)流來傳輸。盡管在未來的系統(tǒng)中，BTS可以不包括PCM部件，然而，由于同步的空中接口，BTS仍將需要發(fā)送模塊的時鐘信息。
BTS 200中的ATM接口204與核心網(wǎng)206連接，核心網(wǎng)又與IWF208中所示的變碼器連接。IWF 208還包括一個ATM接口210和一個PCM接口212，以便與MSC 214、PSTN 216或其他PCM環(huán)境連接。
BTS 200的發(fā)送時鐘以定義為fBTs的第一頻率工作，而TC的接收時鐘(即IWF)以頻率fTC工作。由于傳輸是異步的，因此，TC不會知道BTS發(fā)射機的確切頻率。如果fBTs略高于fTC且在ATM中沒有采用不連續(xù)傳輸(DTX)，那么TC的接收緩沖器最終可能溢出。當(dāng)TRAU幀因緩沖器溢出而被丟棄時，會在與PCM連接的電話中產(chǎn)生聽得見的“喀嚦”聲。
為了避免這種情況，應(yīng)當(dāng)使IWF 208的PCM接口212與BTS 200的PCM部件202同步。如前面所述，AAL1中的同步?jīng)]有考慮到BSS的話音電路的時鐘沒有與ATM網(wǎng)的時鐘連接這一實際情況。AAL1不適用于發(fā)送面向分組的壓縮話音數(shù)據(jù)，這是因為它只適用于恒定比特率(CBR)業(yè)務(wù)。AAL1中的SRTS不可能為話音活動性檢測(VAD)功能即可變比特率(VBR)業(yè)務(wù)帶來好處。本發(fā)明通過提供通過可變比特率ATM自適應(yīng)層AAL2和AAL5的同步來解決這一問題。
針對AAL5，本發(fā)明結(jié)合AAL5采用同步剩余時間標(biāo)記(SRTS)方法，從而在公共部分會聚子層PDU的用戶-用戶字段(CPCS-UU)中傳送剩余時間標(biāo)記和序號。這一同步機制由AAL5業(yè)務(wù)特定會聚子層(SSCS)提供。此外，本發(fā)明結(jié)合AAL5還可以這樣來采用SRTS方法，即在CPCS-PDU的具有實際有效負(fù)荷的有效負(fù)荷字段(CPCS-PDU)中傳送剩余時間標(biāo)記和序號。本例中的有效負(fù)荷是語音分組。這種情況下的同步機制由AAL5用戶提供。目前，AAL5尚無同步能力，甚至連定義中都沒有。
當(dāng)語音激活時，編碼的GSM語音(包括附加比特)的比特率為16Kbit/s。這意味著，隨時間t所發(fā)送的比特數(shù)小于PCM的64Kbit/s的1/4，盡管時鐘速率相同(即8Khz)。在AAL1保證每8個ATM信元測量和傳送一次SRTS情況下，這一系數(shù)4將導(dǎo)致每隔一個GSM語音的ATM信元傳送一個完整的SRTS。
下面參照圖3，圖中示了AAL5 CPCS-PDU格式。這一格式可應(yīng)用于本發(fā)明的一種實施方式，具體地說是這樣的情況，即包含涉及AAL5的剩余時間標(biāo)記，以便在公共部分會聚子層PDU(CPCS-PDU)的用戶-用戶字段中傳送剩余時間標(biāo)記和序號。
公共部分(CP)AAL5支持可變比特率(VBR)業(yè)務(wù)。CPCS-PDU 300包括CPCS-PDU有效負(fù)荷302、填充字段(PAD)304和CPCS-PDU尾部306。CPCS-PDU尾部還可細分為CPCS-UU(公共部分會聚子層的用戶-用戶)字段308、CPI(公共部分標(biāo)志)字段310、長度字段312和CRC(循環(huán)冗余校驗)字段314。各字段的長度和描述如下表1中所示表1
CPCS-PDU有效負(fù)荷字段302是一個變長字段，該字段包括層之間所要發(fā)送的信息有效負(fù)荷。PAD 304是一個變長字段，用于“填充”未使用的字節(jié)空間，以便使整個CPCS-PDU正好是48的整數(shù)倍，這樣，有效負(fù)荷可分割成ATM信元有效負(fù)荷。CPCS-PDU尾部字段306包括各種信息和控制字段。長度字段312表示CPCS-PDU有效負(fù)荷的長度，而CRC 314檢測CPCS-PDU 300中的差錯。字段CPCS-UU 308通常用來透明傳送AAL用戶之間的用戶-用戶信息，并且通常在AAL5中沒有特定功能。CPI字段310通常用來使尾部定界為64比特。在本發(fā)明的另一種實施方式中，可根據(jù)本發(fā)明的原理修改CPCS-UU 308字段或CPI字段310，以便提供AAL5中所需的同步能力。這將結(jié)合圖4詳述。
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的AAL5同步管理字段400的一種實施方式。如上所述，實現(xiàn)AAL5中同步所需的比特位置可根據(jù)圖3中所示的CPCS-UU 308字段或CPI字段310得出。AAL5同步管理字段400可分成至少兩個字段，包括SN(序號)字段402和SRTS(同步剩余時間標(biāo)記)字段404。在利用已有的字段如來自圖3的CPCS-UU 308字段或CPI字段310的情況下，額外的比特可供未來所用，如子字段406所示。各字段的長度和描述如下表2中所示表2
8比特CPCS-UU或8比特CPI字段可用來提供同步剩余時間標(biāo)記和序號，在本發(fā)明的一種實施方式中，剩余時間標(biāo)記和序號一共包括4比特。在這一實施方式中，SN字段402包括一個2比特序號，其值介于0和3之間(如00,01,10,11)。當(dāng)SN字段402中的序號等于0時，在SRTS字段404中發(fā)送4比特SRTS中的兩個最高有效位(MSB)，而當(dāng)序號等于1時，在SRTS字段404中發(fā)送4比特SRTS中的兩個最低有效位(LSB)。當(dāng)SN字段402中的序號為2和3時，以類似方式發(fā)送SRTS比特。按這種方式，可實現(xiàn)AAL5協(xié)議同時保持同步能力。
圖5是說明根據(jù)本發(fā)明的AAL5同步的流程圖。在步驟500，指定AAL5協(xié)議，然后在步驟502，將一個表示信源時鐘的定時的SRTS值編碼。在步驟504，通過AAL5協(xié)議發(fā)送含有該SRTS值的信元。在步驟506，目的地將SRST值解碼，并利用SRTS值使目的地時鐘功能與信源時鐘同步，如步驟508中所示。在本發(fā)明的一種實施方式中，AAL5業(yè)務(wù)特定會聚子層(SSCS)通過利用鎖相環(huán)來管理時鐘恢復(fù)。
圖6是說明利用AAL5協(xié)議在信元中發(fā)送SRTS值的一種方法的流程圖。在步驟600，指定CPCS-PDU尾部的一部分作為AAL5同步字段。如上所述，CPCS-UU字段或CPI字段可用于這一目的。在步驟602，將AAL5同步字段的第一子字段指定為序號字段(SN)，而在步驟604，將AAL5同步字段的第二子字段指定為同步剩余時間標(biāo)記(SRTS)字段。在步驟606中，將與一部分SRTS比特相應(yīng)的序號存儲在序號字段中，然后在步驟608，將這部分SRTS比特存儲在SRTS字段中。當(dāng)SN和SRTS字段以及信元的所有剩余字段都通過AAL5協(xié)議被適當(dāng)?shù)靥畛浜?，信元通過ATM和物理層，然后在步驟610被發(fā)送到其目的地。
由于這里所描述的連網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)是GSM體系結(jié)構(gòu)，而編碼GSM語音的比特率為16 Kbit/s，因此，隨時間t所發(fā)送的比特數(shù)小于PCM的64 Kbit/s的1/4。因此，當(dāng)AAL1保證每8個ATM信元測量和傳送一次SRTS時，在這種情況下該SRTS的傳輸將占用GSM語音的兩個ATM信元傳輸?shù)倪^程。由于隨每個信元只有SRTS的一部分(即一半)被發(fā)送，因此，序號標(biāo)識已被發(fā)送的那部分SRTS。如果在步驟612通過序號判定在目的地處還沒有接收到整個SRTS，那么在步驟614，下一個信元將提供該SRTS的剩余部分。在步驟616，使序號遞增，處理過程通過AAL5協(xié)議返回到步驟606，分別在步驟606、608存儲序號和SRTS部分，然后在步驟610發(fā)送下一個信元。
在本發(fā)明的另一種實施方式中，結(jié)合AAL5還可以這樣來采用SRTS方法，即在CPCS-PDU的具有實際有效負(fù)荷的有效負(fù)荷字段中傳送剩余時間標(biāo)記和序號。本例中，有效負(fù)荷表示語音分組。這種情況下的同步機制由AAL5用戶提供。這一實施方式將結(jié)合圖7描述。
圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的AAL5同步管理字段的一種實施方式，其中剩余時間標(biāo)記和序號在CPCS-PDU的有效負(fù)荷字段中被發(fā)送。圖7示出了這樣的情況GSM全價(FR)語音幀通過AAL5被插入到ATM信元中。GSM FR語音幀(即TRAU幀)原本長為40比特，但當(dāng)采用ATM時開頭的字節(jié)中至少有兩個字節(jié)可以被去除，這是因為，開頭的2至4個字節(jié)通常被定義為用于PCM中的同步。因此，對于根據(jù)本發(fā)明的ATM同步而言，這2至4個字節(jié)可以被保留。
下面參照圖7，ATM信元700在其48字節(jié)的信元有效負(fù)荷部分中包括GSM FR語音幀702和CPCS-PDU尾部706。在該ATM信元有效負(fù)荷部分中還有一個字段704，該字段用“未使用”來表示，這是因為，這些字節(jié)通常被定義為用于PCM中的同步。在本發(fā)明中，未使用字段704用于提供ATM同步管理，如以下所詳述。ATM信元700還包括ATM信元信頭708。
字段704，在此稱之為AAL5同步管理字段(AAL5 SMF)704，可以以類似于結(jié)合圖4所描述的AAL5同步管理字段400的方式來實現(xiàn)。AAL5同步管理字段700可分成至少兩個字段，包括SN(序號)字段710和SRTS(同步剩余時間標(biāo)記)字段712。額外的未使用的比特留待未來所用，如子字段714所示。各字段的長度和描述如下表3中所示表3
在這一實施方式中，SN字段710包括一個2比特序號，其值介于0和3之間。當(dāng)SN字段710中的序號等于0時，在SRTS字段712中發(fā)送4比特SRTS中的兩個MSB，而當(dāng)序號等于1時，在SRTS字段712中發(fā)送4比特SRTS中的兩個LSB。當(dāng)SN字段710中的序號為2和3時，以類似方式發(fā)送SRTS比特。在這種情況下，可以由AAL5用戶提供同步機制。
本發(fā)明還可以采用AAL2協(xié)議實現(xiàn)。針對AAL2，本發(fā)明結(jié)合AAL2采用SRTS方法，從而在公共部分子層(CPS)分組的UUI比特中傳送剩余時間標(biāo)記比特。這一同步機制由AAL2業(yè)務(wù)特定會聚子層(SSCS)提供。此外，本發(fā)明結(jié)合AAL2還可以這樣來采用SRTS方法，即在具有實際有效負(fù)荷的公共部分子層信息(CPS-INFO)字段中傳送剩余時間標(biāo)記。這種情況下的有效負(fù)荷是語音分組，而同步機制由AAL2用戶提供。
AAL2通常規(guī)定面向連接的和可變比特率傳送的ATM傳送。圖8示出了本發(fā)明所改進的AAL2 CPS(公共部分子層)分組格式800。CID字段802是信道標(biāo)識符，LI字段804是長度標(biāo)志，UUI字段806是用戶-用戶指示，HEC字段808是信頭差錯控制字段，而CPS-INFO字段810保存信息。各字段的長度和描述如下表4中所示表4
在本發(fā)明中，UUI字段806用于提供ATM同步管理。5比特UUI字段通常提供32個碼點，其中碼點0-27供SSCS實體使用，碼點30-31供層管理使用，而碼點28-29留待未來標(biāo)準(zhǔn)化所用。本發(fā)明保留碼點0-28，用于同步。
UUI字段806，在此稱之為AAL2同步管理字段(AAL2 SMF)806，可以通過提供SRTS字段812來實現(xiàn)。由于CPS-INFO字段已經(jīng)有1比特留作序號字段(SN)，因此，無需象AAL5同步管理的情況那樣保留附加的SN字段。額外的未使用比特留待未來所用，如子字段814所示。在這種情況下，同步機制由AAL2的SSCS提供。
SRTS還可以如結(jié)合圖7所述那樣但針對AAL2協(xié)議來實現(xiàn)。這種情況下的AAL2有效負(fù)荷(CPS-INFO)與圖7中所示的48字節(jié)有效負(fù)荷相應(yīng)。按這種方式，剩余時間標(biāo)記和序號可利用AAL2協(xié)議在有效負(fù)荷字段中被發(fā)送。在這種情況下，同步機制應(yīng)由AAL2用戶提供。
當(dāng)然，應(yīng)當(dāng)理解，在不違背本發(fā)明思想的前提下，可以針對上述各種實施方式，進行各種修改和附加。因此，本發(fā)明的思想不應(yīng)局限于以上所討論的這些特定的實施方式，而只應(yīng)由以下闡述的權(quán)利要求以及其等效要求所規(guī)定。
權(quán)利要求
1．一種用于使異步傳送方式(ATM)網(wǎng)中的信源與目的地之間的可變比特率業(yè)務(wù)同步的方法，這種方法包括指定一種可變比特率ATM自適應(yīng)層(AAL)協(xié)議來確定從信源到目的地的ATM信元業(yè)務(wù)流；將一個表示信源定時功能的定時的同步剩余時間標(biāo)記(SRTS)值編碼；利用可變比特率AAL使SRTS值隨ATM信元一起發(fā)送；在目的地處，接收ATM信元和相應(yīng)的SRTS值；在目的地處，將該SRTS值解碼以供使用；和根據(jù)SRTS值修改目的地定時功能，使目的地定時功能與信源定時功能同步。
2．如權(quán)利要求1所述的方法，其中指定一種可變比特率AAL協(xié)議包括指定AAL5來確定從信源到目的地的ATM信元業(yè)務(wù)流；和發(fā)送SRTS值包括利用AAL5使SRTS值隨ATM信元一起發(fā)送。
3．如權(quán)利要求2所述的方法，其中，利用AAL5使SRTS值隨ATM信元一起發(fā)送包括在AAL5公共部分會聚子層協(xié)議數(shù)據(jù)單元(CPCS-PDU)尾部中生成一個SRTS字段，以占用SRTS值的至少一部分；在AAL5 CPCS-PDU尾部中生成一個序號(SN)字段，以占用與SRTS值的分段部分的順序和完成狀態(tài)相應(yīng)的序號；利用AAL5協(xié)議，發(fā)送這一在CPCS-PDU尾部中含有序號和SRTS值的分段部分的CPCS-PDU。
4．如權(quán)利要求3所述的方法，其中，在AAL5 CPCS-PDU尾部中生成SRTS字段包括在CPCS-PDU尾部的CPCS用戶-用戶(CPCS-UU)字段中生成SRTS字段。
5．如權(quán)利要求3所述的方法，其中，在AAL5 CPCS-PDU尾部中生成SRTS字段包括在CPCS-PDU尾部的公共部分標(biāo)志(CPI)字段中生成SRTS字段。
6．如權(quán)利要求3所述的方法，其中，在AAL5 CPCS-PDU尾部中生成SN字段包括在CPCS-PDU尾部的CPCS用戶-用戶(CPCS-UU)字段中生成SN字段。
7．如權(quán)利要求3所述的方法，其中，在AAL5 CPCS-PDU尾部中生成SN字段包括在CPCS-PDU尾部的公共部分標(biāo)志(CPI)字段中生成SN字段。
8．如權(quán)利要求3所述的方法，還包括根據(jù)序號判定在目的地處是否已接收到SRTS值的結(jié)尾；和當(dāng)在目的地處還沒有接收到SRTS值的結(jié)尾時，遞增隨后ATM信元中的序號并提供該SRTS值的另外的分段部分。
9．如權(quán)利要求2所述的方法，其中，利用AAL5使SRTS值隨ATM信元一起發(fā)送包括在AAL5公共部分會聚子層協(xié)議數(shù)據(jù)單元(CPCS-PDU)的ATM有效負(fù)荷部分中生成一個SRTS字段，以占用SRTS值的至少一部分；在AAL5 CPCS-PDU的ATM有效負(fù)荷部分中生成一個序號(SN)字段，以占用與SRTS值的分段部分的順序和完成狀態(tài)相應(yīng)的序號；利用AAL5協(xié)議，發(fā)送這一在ATM有效負(fù)荷部分中含有序號和SRTS值的分段部分的CPCS-PDU。
10．如權(quán)利要求9所述的方法，其中，在ATM有效負(fù)荷部分中生成SRTS字段和生成SN字段包括在CPCS-PDU的PCM同步字段中生成SRTS字段和SN字段。
11．如權(quán)利要求1所述的方法，其中指定一種可變比特率AAL協(xié)議包括指定AAL2來確定從信源到目的地的ATM信元業(yè)務(wù)流；和發(fā)送SRTS值包括利用AAL2使SRTS值隨ATM信元一起發(fā)送。
12．如權(quán)利要求11所述的方法，其中，利用AAL2使SRTS值隨ATM信元一起發(fā)送包括在AAL2公共部分子層(CPS)分組中生成一個SRTS字段，以占用SRTS值的至少一部分；利用AAL2 CPS分組中的序號(SN)字段來占用與SRTS值的分段部分的順序和完成狀態(tài)相應(yīng)的序號；利用AAL2協(xié)議，發(fā)送這一在CPS分組中含有序號和SRTS值的分段部分的CPS分組。
13．如權(quán)利要求12所述的方法，其中，在AAL2 CPS分組中生成SRTS字段包括在CPS分組的用戶-用戶指示(UUI)字段中生成SRTS字段。
14．如權(quán)利要求12所述的方法，其中，利用AAL2 CPS中的SN字段包括利用AAL2 CPS的CPS-INFO字段中的SN字段。
15．如權(quán)利要求12所述的方法，還包括根據(jù)序號判定在目的地處是否已接收到SRTS值的結(jié)尾；和當(dāng)在目的地處還沒有接收到SRTS值的結(jié)尾時，遞增隨后ATM信元中的序號并提供該SRTS值的另外的分段部分。
16．如權(quán)利要求11所述的方法，其中，利用AAL2使SRTS值隨ATM信元一起發(fā)送包括在AAL2公共部分子層(CPS)分組的ATM有效負(fù)荷部分中生成一個SRTS字段，以占用SRTS值的至少一部分；在AAL2 CPS分組的ATM有效負(fù)荷部分中生成一個序號(SN)字段，以占用與SRTS值的分段部分的順序和完成狀態(tài)相應(yīng)的序號；利用AAL2協(xié)議，發(fā)送這一在ATM有效負(fù)荷部分中含有序號和SRTS值的分段部分的CPS分組。
17．一種蜂窩通信系統(tǒng)，用于利用異步傳送方式(ATM)技術(shù)和可變比特率(VBR)通過核心網(wǎng)傳送話音信息，該系統(tǒng)包括至少一個基站收發(fā)信機(BTS)，以便與至少一個移動臺(MS)通信，這種BTS具有與核心網(wǎng)連接的第一ATM接口；一個具有第二ATM接口的交互工作功能(IWF)，它與核心網(wǎng)連接，以便通過核心網(wǎng)與BTS中的第一ATM接口通信；用于使第一與第二ATM接口之間的可變比特率業(yè)務(wù)同步的處理裝置，該同步裝置包括用于指定可變比特率ATM自適應(yīng)層(AAL)協(xié)議以確定第一與第二ATM接口之間的ATM信元業(yè)務(wù)流的裝置；用于產(chǎn)生一種表示信源定時功能的定時的同步剩余時間標(biāo)記(SRTS)值的裝置；用于利用可變比特率AAL使SRTS值隨ATM信元一起發(fā)送的裝置；用于在目的地ATM接口處接收ATM信元和相應(yīng)的SRTS值的裝置；和用于根據(jù)SRTS值通過修改目的地定時功能使目的地定時功能與信源定時功能同步的裝置。
全文摘要
一種用于使異步傳送方式(ATM)網(wǎng)中的信源與目的地之間的可變比特率業(yè)務(wù)同步的系統(tǒng)和方法。這種方法包括指定一種可變比特率ATM自適應(yīng)層(AAL)協(xié)議來確定從信源到目的地的ATM信元業(yè)務(wù)流。將一種表示信源定時功能的定時的同步剩余時間標(biāo)記(SRTS)值編碼,并利用可變比特率AAL(如AAL2或AAL5)使這種SRTS值隨ATM信元一起發(fā)送。在目的地ATM接口處,接收ATM信元和相應(yīng)的SRTS值并將其解碼,然后,根據(jù)SRTS值修改目的地時鐘,使目的地時鐘與信源時鐘同步。
文檔編號H04Q11/04GK1312993SQ99807073
公開日2001年9月12日 申請日期1999年6月4日 優(yōu)先權(quán)日1998年6月5日
發(fā)明者托皮·J·卡里索加 申請人:諾基亞網(wǎng)絡(luò)有限公司