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光帧格式

阅读：134发布：2020-05-13

IPRDB可以提供光帧格式专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种光交叉连接交换机(12)包括一个光矩阵14用于在源I/O端口(20)和目的地I/O端口(22)之间传送光通信数据。控制信息在传输帧24中在源I/O端口(20)和目的地I/O端口(22)之间传送。传输帧包括多个成帧字节指示一帧的起始(24),以规则间隔出现的填充字节保证在控制信息数据流中有适当的位过渡。携带控制信息的有效载荷字节位于填充字节之间。填充字节在多个位位置中有与成帧字节不同的位值。从而只有当在填充字节中出现多个位错误时才会发生虚假成帧。，下面是光帧格式专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种光交叉连接交换机，包含：

多个输入/输出端口，用于在光纤上传送包括一个或多个通信信道的数据流；

一个光矩阵，用于形成光通路，供在源输入/输出端口和目的地输出端口之间传送所述数据流；以及在数据流进入所述光矩阵之前把控制信道调制到所述数据流上的电路，所述控制信道包括格式化为帧的数据，这里每帧包含：n个成帧单元；

一个或多个单元组，每组含有m个有效载荷单元和若干填充单元，这里m小于n，所述填充单元至少有一个位位置不同于成帧单元。

2.权利要求1的光交叉连接交换机，这里所述一个或多个通信信道被调制在各自的波长上，所述控制信道被调制在不同于所述一个或多个各自的波长的波长上。

3.权利要求1的光交叉连接交换机，这里m＝n-1。

4.权利要求1的光交叉连接交换机，这里所述有效载荷单元之一含有纠错数据。

5.权利要求1的光交叉连接交换机，这里所述填充单元在相邻位位置之间有多个数据过渡。

6.权利要求1的光交叉连接交换机，这里所述成帧单元和所述填充单元之一有“0”和“1”交替的位模式。

7.权利要求6的光交叉连接交换机，这里所述成帧单元和所述填充单元二者中的另一个有“00”和“11”交替的位模式。

8.权利要求1的光交叉连接交换机，在所述输入/输出端口中进一步包含通过匹配一个填充单元后跟n个成帧单元的模式来检测帧起始状态的电路。

9.权利要求1的光交叉连接交换机，这里所述控制信道有效载荷单元之一包括指示源输入/输出端口的信息。

10.一种控制光交叉连接交换机的方法，包含如下步骤：通过光矩阵在源输入/输出端口和目的地输出端口之间形成传送所述数据流的光通路；

在所述数据流进入所述光矩阵之前将一个或多个控制信道调制到所述数据流上，所述控制信道包括格式化成帧的数据，这里每帧包含n个成帧单元和一个或多个单元组，每组有m个有效载荷单元和若干填充单元，这里m小于n，并且所述填充单元至少有一个位位置不同于成帧单元。

11.权利要求10的方法，这里所述一个或多个通信信道被调制在各自的波长上，所述控制信道被调制在不同于所述一个或多个各自的波长的波长上。

12.权利要求10的方法，这里m＝n-1。

13.权利要求10的方法，这里所述有效载荷单元之一含有纠错数据。

14.权利要求10的方法，这里所述填充单元在相邻位置之间有多个数据过渡。

15.权利要求10的方法，这里所述成帧单元和所述填充单元之一有“0”和“1”交替的模式。

16.权利要求15的方法，这里所述成帧单元和所述填充单元二者中的另一个有“00”和“11”交替的位模式。

17.权利要求10的方法，进一步包含通过匹配一个填充单元后跟n个成帧单元的模式来检测帧起始状态的步骤。

18.权利要求10的方法，这里所述控制信道有效载荷单元之一包括指示源输入/输出端口的信息。

说明书全文

技术领域

一般地说，本发明涉及远程通信，更具体地说，涉及使用光纤的远程通信。

背景技术

交叉连接交换机(cross-connect switch)用于提供长线(long haul) 和其他通信线之间的切换，以允许服务提供商通过它们的网络容易地配置连接。传统上，交叉连接交换机在电的领域操作，即使这交叉连接交换机是在处置光通信(如SONET)也是如此。
今天，通信技术提供了在光信道中传送的更高数据速率。因此，正在逐渐形成新的光层(optical layer)来管理光信道。为了提供交叉连接能力以及可在其他网络层上得到的其他特性，光交叉连接交换机正在开发之中。这些交叉连接交换机将在光的领域提供信号路由而无需转换成电信号，从而提供信号时序透明性，并消除了要转换成并处理高速电信号的费用。
所有交叉连接交换机的一个重要功能是检验信道上的数据流，以保证在交叉连接信号中没有因端口间误连接造成的错误。通常，在电的领域内，由交叉连接交换机的源I/O端口向通信数据流的保留数据字段中添加少量字节，这些字节唯一地标识该源端口。在目的地I/O端口，这些标识字节被检验，以保证适当实现了通过交叉连接交换机的连接。
然而，一旦在光的领域，为向接收到的通信数据流添加数据，需要把光数据流转换成电数据流以添加端口标识信息，还要进行第二次转换以把电数据流转换成光数据流。为添加标识位而把信号转换成电格式，这是人们不希望的，因为要花费转换电路的费用。
所以，需要一种廉价的方法来保证通过光矩阵的连接有效性而无需把通信数据流转换成电数据流。

发明内容

在本发明中，一个光交叉连接交换机包含：多个输入/输出端口用于在光纤上传送包括一个或多个通信信道的数据流，一个光矩阵用于形成光通路以在源输入/输出端口和目的地输出端口之间传送数据，以及用于在数据流进行光矩阵之前把一控制信道调制到该数据流上的电路。该控制信道包括格式化成帧的数据，这里每帧包含n个成帧单元和一个或多个单元组，每组含有m个有效载荷单元和若干填充单元，这里m小于n，填充单元至少有一位位置不同于成帧单元。
本发明的成帧协议提供了一种方式，它把传输信道调制到通信信道上从而通过光矩阵传输控制信息。传输帧包括成帧字节和具有已知过渡的填充字节，从而保证在整个帧中提供用于恢复时钟的位过渡。这样，便能避免使用其他昂贵的技术，如扰码技术(scrambling)。再有，用于检测帧起始的成帧模式(pattern)可以是填充位和模式位的组合，这需要多个位错误才能虚假成帧。可以很快地成帧，通常在1毫秒以内。

附图说明

为了更彻底地理解本发明的特点及其优点，可以参考下面结合附图的说明，其中：
图1是远程通信系统框图；
图2是交叉连接交换机框图；
图3是带有传送控制信息所用电路的交叉连接交换机的部分框图；
图4显示用于在源I/O端口和目的地I/O端口之间传送控制信息的传输帧的格式；以及
图5显示为获取一帧起始点所用的过程。

具体实施方式

结合附图1-5可最好地理解本发明，在各图中的相似部件使用相似的数字表示。
图1是通信网络10的一部分的很简化的方框图。在这个图中，交叉连接交换机(图1中显示为交叉连接或“OCX”12)连接各通信线13 (在这一情况下为光纤)。
交叉连接交换机12提供了路由线的灵活性。当添加或去掉线13时，可重新安排线13之间的连接。再有，当在这些线之一上的通信被中断或质量恶化时，交叉连接交换机12提供在两个或更多个冗余信道中进行选择的能力。
图2显示使用光矩阵14的交叉连接交换机结构。光矩阵14有多个输入和多个输出。最好是，该光矩阵14是非闭锁的(non-blocking)，即光矩阵14有能力把该矩阵的任何输入端连接到该矩阵的任何输出端，而不管当前的交叉连接配置如何。该矩阵的输入端和输出端连接到多个I/O 架上，每个架提供多个输入/输出端口供连接来自网络10的线13。
在操作中，包括端口标识信息以及其它信息的控制信息被调制到与来自网络的光数据流所用波长不同的波长上，并在架16中的每个源I/O 端口与来自网络的光数据流进行光多路组合(multiplex)。该控制信息被格式化成“传输帧”，在下文中将更详细描述。传输帧由目的地I/O端口恢复，以证实通过光矩阵14的路径的正确性。传输帧能从目的地I/O端口输出中滤掉，因为它们被调制在不同的波长上。
图3显示光交叉连接12的更详细图示。源I/O端口20接收载有一个或多个通信信道的光纤13。光矩阵14把来自这一光纤的通信数据传送到所希望的目的地I/O端口22。格式化成传输帧24的控制信息(将结合图4更详细地描述)被调制到预先确定的波长上并使用光多路组合器26 在源端口20处与光数据流信号进行多路组合。传输帧被调制在不同于通信信道的频率上。传输帧包括标识源I/O端口20的信息以及任何其他所希望的信息。通信数据和控制信息经由光矩阵14传送到目的地I/O端口 22。目的地I/O端口22包括检测电路28和光多路分离器(optical de multiplexer)30。光多路分离器30解调出传输帧信息并把它翻译成电信号。检测电路28根据解调出的传输帧中的信息确认该信息来自正确的源 I/O端口。
在操作中，传输帧24包括三类不同的信息。第一类信息是成帧信息。这一信息标识该帧的起始。第二类信息是“填充”信息。填充信息保证有足够的位过渡(bit transition)以防止时钟恢复电路失掉它们对数据的锁定。第三类信息是有效载荷信息，它包括任何类型的信息，如源I/O 端口标识，它是希望从源I/O端口传送到目的地I/O端口的信息。
在最佳实施例中，成帧信息和填充信息被设计成提供快速和不混淆的成帧，并且有位错误的容错性。特别是希望成帧和填充信息中的位错误不会造成虚假成帧。再有，如果发生虚假成帧，则希望尽快地实现准确成帧。
假定在光纤13上被调制的传输信道的位速率是2Mbps(每秒兆位)。对于图4所示33字节帧，则造成每帧132微秒长。这一信号能以1310nm 激光调制，它比较便宜。在该最佳实施例中，传输帧24被不带扰码地传输，扰码(scrambling)会需要额外的昂贵电路。
图4显示33字节传输帧。该帧被组织成有3个成帧字节以开始该帧，后跟由3个字节(2个有效载荷字节后跟1个填充字节)组成一组的若干组。每个成帧字节设为“01010101”，而每个填充字节设为 “00110011”。最后一个有效载荷是4位的BIP-4(或其他)纠错位，后跟一个预先确定的位模式(bit pattern，在这种情况中为“0101”)。这一帧在以预先确定的频率被调制的传输信道上连续重复，该传输信道将不干扰通信信道。
于是，每帧有19个字节可用于数据，例如源I/O标识符。每2字节数据之后，一个填充字节保证数据过渡，从而在数据上不会失掉时钟恢复锁定。填充字节还设成这样的值，它使有效载荷数据能仿效成帧模式而没有多个位错误。
如果希望在填充字节之间有更多的有效载荷数据，则可增加指示帖起始的成帧字节数。例如，在使用5个成帧字节来指示帧起始的系统中，在填充位之间可存在4个有效载荷字节。一般而言，对于使用n个字节的帧，在一个填充字节之前可存在n-1个有效载荷字节。增加填充字节之间的有效载荷字节数将不影响虚假成帧(只要相应的成帧字节也类似地增加)，然而，它会在位过渡之间造成较长的时间段，这能影响时钟恢复。
图5说明对传输包帧起始点的检测。为了检测帧起始点，在传输信道检测一个填充字节(前一帧的最后一个字节)的成帧模式后跟3个成帧字节(对于所说明的实施例)。图4所示传输包实施例的一个重要方面是很难发生虚假成帧。假定一个有效载荷会有任何值，于是两个有效载荷字节都会与成帧字节有同样的值，这时需要后跟的填充字节至少有4 位错误才会模仿出帧检测所必须的最后一个成帧字节。在BIP-4校正字假之后的位模式防止各帧以半字节间隔匹配。
在最坏的情景中(假定没有位错误)，将在36字节内检测到成帧模式(0.144毫秒)。一旦检测到“同帧(in frame)”状态(一个没有错误的成帧模式)，则检测电路将继续在它所预期的位置监视成帧信息(一帧的最后一个填充字节和接下来持续的3个成帧字节)。如果发现两个或更多个持续的帧在其成帧模式中有3个或更多个错误，则宣告一个“帧失调(out of frame)”状态，于是检测电路28再次开始寻找有效帧。根据预期的错误率，可以建立其他判据。
上面描述的成帧格式提供了在至少36个字节内找到一帧的高概率，并提供了将别低的虚假成帧概率。发生虚假成帧超过一帧的可能性几乎不存在。
使用一个错误率(PE)1×10-6错误/位(在传输信道上每百万位中有一个错误)，这将是特别高的错误率，则在36个字节内没有找到一帧的概率为：
P(成帧模式错)＝1-(1-PE)32＝1-(1-10-6)32＝3.2×10-5
换言之，影响成帧模式的随机错误每32000帧发生一次。在相继两个帧中造成丢帧的错误概率将等于：
P(相继两个成帧错误)＝(3.2×10-5)2＝1.024×10-9
这样，在相继两帧中失掉同帧状态的情况将是每个兆次尝试中发生一次。
错误成帧的概率，即这样一种状态：那些有效载荷字节被设置成与成帧字节有相同值，而在其后的填充字节中在特定的位位置发生4个错误。在这种最坏的情况中，只有两个位模式情景会允许该位模式造成成帧错误(所示实施例中在填充字节中发生错误造成模仿一成帧字节，这些错误需要发生在全部奇数位位置上或者全部偶数位位置上)。这种错误的概率是：
P(一字节带有4个错误)＝PE4×(1-PE)4×2组合＝(10-6)4×(1-10-6) 4×2＝2×10-24
两帧中持续这种情况的概率是：
(2×10-24)2＝4×10-48
这样，在相继两个帧上发生虚假成帧的可能性几乎不存在。连续两个以上帧的虚假成帧概率会进一步减小。
因此，上面描述的成帧协议提供了一种方式，它把传输信道调制到通信信道上从而通过光矩阵传输控制信息。传输帧包括成帧字节和具有已知过渡位的填充字节，从而保证在整个帧中提供位过渡。这样，便能避免使用其他昂贵的技术，如扰码技术。再有，用于检测帧起点的成帧模式是填充和模式位的组合，这需要多个位错误才能虚假成帧。在小于1 毫秒的时间内便极其可能发生同帧状态。
对填充字节和成帧字节的位模式可做许多改变。交换填充和字节模式(即把填充字节设为01010101而把成帧字节设为00110011)将有与上述同样的好处。类似地，交换模式中的“1”和“0”(即填充字节设为 11001100和/或成帧字节设为10101010)也将得到同样的好处。
其他改变，如设成帧字节为01011010和/或填充字节设为00111100 也能得到所示实施例的好处。重要的因素是：(1)填充字节在多个位位置上不同于打包字节(packing byte)，(2)至少是填充字节，最好是填充字节和成帧字节二者，有多个位过渡，以保证时钟恢复电路不会失锁。
对本发明还是结合使用字节(8位)作为标准单元大小进行描述的。本发明能容易地调节成适于任何数据单元大小。
虽然本发明详述是针对某些实施示例的，但将向本领域的技术人员建议对这些实施例的各种修改以及其他不同的实施例。本发明包括任何落入权利要求范围内的修改和其他不同的实施例。

标题	发布/更新时间	阅读量
光帧格式-专利编号CN1338833A	2020-05-13	132
子帧配置-专利编号CN103299559B	2020-05-12	314
一种自动改变帧率的拌线检测方法-专利编号CN103426181A	2020-05-12	766
帧同步-专利编号CN101273524A	2020-05-13	264
子帧配置-专利编号CN103299559A	2020-05-13	407
控制帧聚合帧-专利编号CN107409015A	2020-05-11	661
帧传输-专利编号CN108702549A	2020-05-12	940
装帧纸及其生产工艺-专利编号CN106149475A	2020-05-11	486
装帧纸及其生产工艺-专利编号CN106149475B	2020-05-11	135
装帧纸-专利编号CN204703011U	2020-05-11	139

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