专利名称：传输容量可配置的无线传输系统及相应的发射机和接收机的制作方法
技术领域：
本发明涉及传输网络领域，该传输网络以高数据速率(即，欧洲标准所定义的高于2兆比特/秒(Mbit/s)或者美国标准所定义的高于1.5Mbit/s)传输数字数据。
当前，以这类网络实施的大多数链路是光纤链路(光纤链路正在代替以前采用的铜双绞线链路)。但是，也存在无线链路，本发明是针对这类无线链路。
本发明涉及一种带有发射机的无线传输系统，该发射机适宜用来向接收机发射按照标准化帧组织的数字数据。
通常情况下，在一个数据传输网络中，复接(multiplexing)功能被用来通过把若干低数据速率组合在一起，形成高数据速率，这是因为高数据速率更便于传输和管理。
存在两种主要的高数据速率复接类型，即准同步复接和同步复接。本发明仅与同步复接有关。
自从1988年，同步复接已经是基于两种新的同步系列。
在欧洲，主要采用一种被称为“同步数字系列”或“SDH”的系列。由国际电信联盟建议书(具体来说是ITU-T建议书G.707，G.708，G.709以及G70X)定义它。
在北美，主要采用被称为“同步光纤网络”或者“SONET”的另一种协议。
这两种新的同步数字系列是基于同样原理，本质区别在于SDH采用155.52Mbit/s的基帧STM-1，而SONET采用51.84Mbit/s的基帧STS-1(即，大体上等于STM-1的数据速率的1/3)。
它们被设计用于采用光纤作为传输介质的传输网络。这就是它们有着非常高的基本数据速率(基本数据速率是与基帧有关的数据速率)的原因，即，分别为155.52Mbit/s和51.84Mbit/s。可以认为光纤的成本基本上与光纤所能够达到的数据速率无关，因此，频带过宽对光纤传输介质没有损害。
新的同步数字系列不适合于无线链路。特别是在无线链路中，基帧(STM-1或者STS-1)的频率与需要相比是过高的。实际的传输需要通常局限于每个1.5Mbit/s或2Mbit/s的几个容器(container)。遗憾的是，由于无线频宽是稀缺且昂贵的，所以对于无线链路而言，频段过宽是非常令人烦恼的。
尽管如此，人们还是提出了几种方案，使通过射频传送数据时采用新的同步数字系列成为可能。
第一种已知的解决方案是依靠提高所采用的调制方式的频谱效率，目的是使信号(与基帧相对应)能够在相对窄小的频段内发射。遗憾的是，这种频谱效率上的提高大大增加了成本，这主要是由设备更复杂、发射功率更高、功耗更大等原因造成的。
第二种已知的解决方案专用于新的欧洲同步数字系列(SDH)，它依靠(按照ITU-T建议书G.708附录A)以基帧STM-1的数据速率的1/3(即大约51Mbit/s)来定义新的基帧STM-0。如果新的基帧STM-0的容量足够大，那么就有可能在维持所有与SDH有关的所有业务的同时，限制射频带宽需求。但是，在很多情况下，例如在需要2个或3个容器(即2×2Mbit/s或3×2Mbit/s的数据速率)的情况下，新的基帧STM-0仍然是过宽的。
事实上，为了以最节俭的方式利用无线带宽，需要使大量的基帧标准化，每一个基帧对应于不同的全部容器数，即2Mbit/s、2×2Mbit/s、3×2Mbit/s等数据速率。但是因为我们不希望增加SDH网络接口的数目，避免造成网络互连过分复杂，所以上述方法实际上不能付诸实施。
本发明的特定目的是消除现有技术的各种缺点。
更确切地说，本发明的目的是提供这样一种无线传输系统，用来以无线方式在发射机和接收机之间传输数据，该系统使我们有可能在维持由所采用的新的同步数字系列(SDH或者SONET)提供的所有业务的同时，选择传输所需的无线带宽的最佳值。
本发明的另一个目的是提供一种系统，使保持上述传输的同步特性成为可能。
本发明的另一个目的是提供这样一种系统，它的发射机和接收机都易于制造，而且成本低。
由本发明借助一种无线传输系统实现了这些目的和我们将在下文看到的其它目的，这种无线传输系统带有适合用来向接收机发射按照标准化帧组织的数字数据的发射机，每一个标准化帧对应于遵从同步数字系列的多种数据速率并且特别包括诸容器和通用结构数据；上述系统的特征在于上述发射机包括构建装置(constructionmeans)，用于在上述标准化帧的基础上，通过从每个标准化帧中去除一个或多个容器，来构建非标准化帧，上述发射机向上述接收机发射上述非标准化帧来取代上述标准化帧；并且其特征在于上述接收机包括重建装置(reconstruction means)，用于在它接收到的非标准化帧的基础上重建上述标准化帧。
因此，本发明的一般原理包括在发射全部通用结构数据(即，主要是公共通路开销(POH)、公共段开销(SOH)和指针(pointer)数据)的同时，仅仅发射部分容器。
换句话说，在来自发射机的上方方向和来自接收机的下行方向上保持了标准化帧(即，具有按照新的系列SDH或者SONET来标准化的数据速率的诸帧)。但是，在发射机和接收机之间，仅仅利用非标准化帧来传送实际负载(不存在频带过宽的问题)。
通过这种方式，在无线链路的每一端(即，在发射机和接收机处)保持了标准化接口(SDH或SONET接口)。但是，因为仅仅传输实际负载，选择了传输所需无线带宽的最佳值，从而降低了传输费用。我们记得，与光纤不同，无线带宽构成了一种昂贵的资源(因为它是有限的)并且需要用最佳的方式来使用它。
最佳情况下，每个被去除的容器是一个空的容器或者是一个非关键的(non-essential)容器。
最佳情况下，上述构建装置还去除了专属于每个被去除的容器的结构数据。
短语“专属于每个被去除的容器的结构数据”主要指的是专属于每个被去除的容器的通路开销POH和指针。例如，如果去除容器C-12，那么增加给容器C-12以形成虚拟容器VC-12的开销也被去除了，使诸支路单元(tributary units)TU-12能够形成的VC-12的诸指针也是如此。
优先地，上述重建装置包括为每个接收到的非标准化帧增加一个或多个填充容器的装置。
因此，通过增加填充容器，来自接收机的下行数据速率返回到遵从新的系列SDH或者SONET之一的标准化的数据速率。
最佳情况下，每个填充容器包含一个指示(indication)，该指示是空的和/或至少是一个属于由诸随机序列和诸加密序列(scrambling sequences)组成的组的数据序列。
优先地，增加给每个接收到的非标准化帧的填充容器的数目等于由上述构建装置从相应的标准化帧中去除的容器的数目。
最佳情况下，上述标准化帧属于包括诸STM-N帧(这里N≥0)和诸STS-M帧(这里M≥1)的组。
基帧STM-1和STM-0对应于欧洲标准，基帧STS-1对应于北美标准。
最佳情况下，标准化帧的数据速率是非标准化帧的数据速率的有理数比例因子。
这样，就保持了传输的同步特性。
在本发明的第一个最佳实施例中，上述发射机包括计算装置，用来为每个有待发射的非标准化帧计算发射前(pre-transmission)奇偶校验数据，该校验数据应该插入到上述有待发射的非标准化帧中，上述计算结果首先是上述有待发射的非标准化帧的函数，其次是由接收机增加给接收到的非标准化帧以得到相应的重建标准化帧的(诸)填充容器的函数；并且上述接收机包括计算装置，用来为每个重建的标准化帧计算发射后(post-transmission)奇偶校验数据，上述计算结果是上述重建标准化帧的函数；比较器装置，用来将上述发射后奇偶校验数据与上述发射前奇偶校验数据进行比较，目的是提高上述发射机和上述接收机之间的传输质量。
这样，在这个第一实施例中，在发射机处重新计算了所有奇偶校验。因此，发射机的作用就好象一个“复接站”，即，好象一种以“正规”方式拆解/再装配标准化帧的设备。
最佳情况下，在第一个实施例中，在用来构建非标准化帧的上述构建装置的上方方向上，上述发射机包括监视和改善(carry-forword)装置，用来监视和改善标准化帧的质量。
这是因为，在通过重新计算发射机中的所有奇偶校验来屏蔽这些误码之前，跟踪标准化帧中的所有误码是可行的。
在本发明的第二个最佳实施例中，在每个标准化帧包括专属于它的奇偶校验数据的同时，上述发射机包括修正装置(correction means)，用来修正专属于每个标准化帧的上述奇偶校验数据，目的是得到发射前奇偶校验数据，这些发射前奇偶校验数据被插入有待发射的相应的非标准化帧中，上述修正是从每个标准化帧中去除的(诸)容器和由接收机增加给接收到的非标准化帧以得到相应的重建标准化帧的(诸)填充容器之间的差值的函数；并且上述接收机包括计算装置，用来为每个重建的标准化帧计算发射后奇偶校验数据；比较器装置，用来将上述发射后奇偶校验数据与上述发射前奇偶校验数据进行比较，目的是提高上述接收机的上方传输质量。
因此，在这个第二实施例中，在发射机处的奇偶校验仅仅被修正(而不是象在第一个实施例中那样被重新计算)。结果是，发射机不屏蔽影响传递给诸发射机的标准化帧的任何差错，因而不需要监视和改善上述标准化帧的质量。应该注意到，在这个实施例中，发射机处于一种“伪透明”状态。因为它不发射所有部分(components)，所以不认为它是透明的。
在本发明的这两个最佳实施例中，假定发射机了解由接收机增加的(诸)填充容器对发射机是已知的。
本发明还提出了一种包括在例如上文谈到的系统的无线传输系统中的发射机，上述发射机包括构建装置，用来在标准化帧的基础上，通过从每个标准化帧中去除一个或多个容器，来构建非标准化帧，上述发射机向上述接收机发射上述非标准化帧来代替上述标准化帧。
本发明还提出了一种包括在无线传输系统(例如上文谈到的系统)中的接收机，上述接收机包括重建装置，用来在它接收到的非标准化帧的基础上重建标准化帧。
读了下面借助非限定的例子及参照附图对本发明的最佳实施例的描述，会看到本发明的其它特点和优点，附图中
图1表示新的同步数字系列SDH的ITU-T复接结构；
图2是本发明的无线传输系统的特定实施例的方框图；图3是图2所示的系统的第一个变体中的发射机的方框图；图4是图2所示的系统的第二个变体中的发射机的方框图。
图1表示新的同步数字系列SDH的ITU-T复接结构。明显看出，该结构为本领域的技术人员所了解，它就象新的同步数字系列SONET一样(因为可以从下文描述的SDH中直接推导出它，所以本描述中没有对它进行描述)。
在SDH中，基帧指的是“同步传输模块级1”(STM-1)。它适应155.520Mbit/s的数据速率。通过同步地复接N个STM-1基帧，有可能获得一个STM-N帧，该STM-N帧的数据速率是基帧数据速率的N倍。
下面更准确地描述了STM-1基帧内的复接。例如，对于(图1右半部的)2Mbit/s的准同步(plesiochronous)信号，操作如下该准同步信号被包括在诸容器C-12中；把通路开销(POH)增加给诸容器C-12，以形成诸虚拟容器VC-12；把指针增加给诸虚拟容器VC-12，以形成诸支路单元TU-12；为了形成2级支路单元组TUG-2，按照每3路为一组来复接支路单元TU-12；按照每7路为一组来复接2级支路单元组TUG-2，以形成3级支路单元组TUG-3；按照每3路为一组来复接3级支路单元组TUG-3，并且把通路开销增加给组合体(assembly)，目的是形成4级虚拟容器VC-4；把指针增加给每个4级虚拟容器VC-4，目的是形成一个可管理的单元AU-4；诸可管理的单元AU-4被复接，以形成一个可管理的单元组AUG；并且把段开销SOH增加给可管理的单元组，以形成基帧STM-1。
下面参照图2的方框图描述了本发明的无线传输系统的一个特定实施例。
在常规方式下，该系统包括发射机1，发射机1接收以标准化信源帧3组织的、将要通过无线链路7向接收机2发射的数字数据。
明显看出，实际上，网络节点可以既包含发射机又包含接收机。因此，由某一节点的接收机接收到的各个帧能够被同一节点的发射机重新发射到另一个节点的接收机。本领域的技术人员能够轻松地采用这种方法来适应这种情况。
每个标准化帧与遵从上面参照图1解释的同步数字系列类型的多种数据速率相对应。
在一种专属于本发明的方式下，发射机1包括装置10和11，用于在上述标准化信源帧3的基础上，借助从每个标准化信源帧3中去除一个或多个容器来构建非标准化帧4。发射机1向上述接收机2发射非标准化帧4，来代替标准化帧3。在对称方式下，接收机2包括装置20、21和22，用来在它接收到的非标准化帧5的基础上重新构建标准化帧6(如果可能的话，它与标准化信源帧3相同)。
用来构建非标准化帧4的装置10、11包括用来拆解每个标准化信源帧3的拆解装置10和用来组合每个非标准化帧4的组合装置11。
拆解装置10使首先把每个标准化信源帧3拆解为诸支路单元TU-12，然后再把它拆解为通用结构数据成为可能。我们记得这种通用结构数据特别地包括公共段开销SOH和公共通路开销POH(在STM-1的情况下是VC4，在所有情况下是VC3)。
用来组合每个非标准化帧4(或者“无线”帧)的组合装置11从每个标准化信源帧3中去除一个或多个支路单元TU-12(即，那些空的或者非关键的支路单元)。换句话说，每个非标准化帧4包含相应的标准化信源帧3的所有通用结构数据，但是仅仅包含它的诸支路单元TU-12的一部分。在图3所示的例子中，从每个标准化信源帧3中去除5个支路单元TU-12中的3个，它们组成了未被发射的诸部分12。一般地说，为了保持传输的同步特性，标准化帧3的数据速率最好是非标准化帧4的数据速率的有理数比例因子。
明显地，在一个变体中，组合装置11可以用直接去除诸容器，来代替上文所解释的去除诸支路单元TU-12的作法。我们记得，一个支路单元TU-12仅仅是容器C-12的总和以及它的专用结构数据(专用的通路开销POH和指针数据)的总和。
重新构建标准化帧6的装置20、21、22包括用来拆解每个接收到的非标准化帧5的拆解装置20、用来组合每个重建的标准化帧6的组合装置21以及用来产生诸填充元素(filler elements)的产生器装置22。
拆解装置20使首先把每个接收到的非标准化帧5拆解为诸支路单元TU-12，然后再把它拆解为通用结构数据成为可能。
组合装置21把诸填充元素(按照实施例不同，可以是诸支路单元TU-12或者诸容器C-12)增加给每个接收到的非标准化帧5，目的是获得相应的重建标准化帧6。在图3所示的例子中，把3个支路单元TU-12(即，从相应的标准化帧3中去除的支路单元的数目)增加给每个接收到的非标准化帧5，并且它们构成了增加的部分13。
例如，由产生器装置22产生的每个填充元素(诸支路单元或者诸容器)可以包含一个表明它们是空的的指示，以及预定类型的一个或多个数据序列(例如，随机序列或者加密序列)。
下面描述图2所表示的系统的第一个变体。在第一个变体中，除了去除确定的部分12以外，用来组合每个非标准化帧4的组合装置11还为每个有待发射的非标准化帧4计算发射前的奇偶校验数据。发射前的奇偶校验数据首先是有待发射的非标准化帧4的函数，其次是诸部分13的函数，接收机2随后把诸部分13增加给接收到的非标准化帧5，以得到相应的重建标准化帧6。
此外，在接收机中，除了增加填充部分13以外，用来组合每个重建标准化帧6的组合装置21计算发射后的奇偶校验数据，并且针对每个重建的标准化帧，把它与传输前的奇偶校验数据进行比较。这种比较使单独评价发射机1和接收机2之间的传输质量成为可能，这是因为借助发射机重新计算奇偶校验数据，对出现在发射机的上方(upstream)方向上的所有差错进行屏蔽。接收机计算发射后的奇偶校验数据，作为重建标准化帧6的函数。
如图3中的原理图所示，在第一个变体中，位于用来构建非标准化帧4的装置10、11上方方向上的发射机1包括监视和改善装置30，用来监视并改善标准化帧3的质量。每个被传递给该发射机的标准化帧3来自于网络的前一个节点(图中未表示)并且包含由前一个节点根据标准化信源帧计算出的第一个奇偶校验数据。该监视和改善装置30包括用来按照每个被传递给发射机的标准化帧3计算第二个奇偶校验数据的装置(图中未表示)，以及用来把第一个奇偶校验数据与第二个奇偶校验数据进行比较的装置(图中未表示)，目的是检测前一个节点与发射机1之间的所有传输差错(即，目的是提高前一个节点与发射机1之间的传输质量)。
下面描述图2中所表示的系统的第二个变体。在第二个变体中，在发射机1中，除了去除确定的部分12以外，用来组合每个非标准化帧4的组合装置11修正专属于每个标准化帧3的奇偶校验数据。这样就得到了被插入到有待发射的非标准化帧4中的发射前奇偶校验数据。所做的修正是被去除的部分12和部分13之间的差值的函数，接收机2随后将把该函数增加给接收到的非标准化帧5，目的是得到相应的重建标准化帧6。例如，可以利用专用模块40来计算这个差值，并且把该差值传递给组合装置11。
此外，在接收机2中，除了增加填充部分13以外，用来组合每个重建的标准化帧6的组合装置21计算发射后的奇偶校验数据，并且针对每个重建的标准化帧6，把它与发射前的奇偶校验数据进行比较。这种比较使评估接收机的上方传输质量成为可能。它本身不可能评估发射机1和接收机2之间的链路的传输质量，这是因为与第一个变体不同，不能借助发射机重新计算奇偶校验数据对发射机的上方链路中出现的任何差错进行屏蔽。计算发射后的奇偶校验数据，作为重建的标准化帧6的函数。
权利要求
1.一种无线传输系统，包括发射机(1)，适用于把按照标准化帧组织的数字数据发射给接收机(2)，每个标准化帧(3)与遵从于同步数字系列的多种数据速率相对应，并且特别包括诸容器和通用结构数据(POH，SOH，诸指针)；上述系统的特征在于上述发射机(1)包括构建装置(10，11)，用于在上述标准化帧(3)的基础上，通过从每个标准化帧中去除一个或多个容器来构建非标准化帧(4)，上述发射机(1)向上述接收机(2)发射上述非标准化帧来代替上述标准化帧；并且上述接收机(2)包括重建装置(20，21，22)，用于在它接收到的非标准化帧(5)的基础上重建上述标准化帧(6)。
2.根据权利要求1的系统，其特征在于每个被去除的容器(12)是空容器或者是非关键的容器。
3.根据权利要求1或者2的系统，其特征在于上述构建装置(10，11)还去除专属于每个被去除的容器(12)的结构数据(POH，诸指针)。
4.根据权利要求1至3中任一个的系统，其特征在于上述重建装置(20，21，22)包括装置(22)，利用装置(22)为每个接收到的非标准化帧增加一个或多个填充容器(13)。
5.根据权利要求4的系统，其特征在于每个填充容器(13)包含一个指示，该指示表明它是空的，和/或至少是一个属于由随机序列和加密序列组成的组的数据序列。
6.根据权利要求4或者5的系统，其特征在于被增加给每个接收到非标准化帧(5)的填充容器(13)的数目等于由上述构建装置从相应的标准化帧(3)中去除的容器(12)的数目。
7.根据权利要求1至6中任一个的系统，其特征在于上述诸标准化帧(3)属于包括STM-N帧(这里N≥0)和STS-M帧(这里M≥1)的组。
8.根据权利要求1至7中任一个的系统，其特征在于标准化帧(3)的数据速率是非标准化帧(4)的数据速率的有理比例因子。
9.根据权利要求4至8中任一个的系统，其特征在于上述发射机(1)包括计算装置，用来为每个有待发射的非标准化帧计算发射前的奇偶校验数据，该校验数据应该被插入有待发射的上述非标准化帧中，上述计算结果首先是上述有待发射的非标准化帧的函数，其次是由该接收机增加给接收到的非标准化帧以获得相应的重建标准化帧的(诸)填充容器的函数；并且上述接收机(2)包括计算装置，用来为每个重建的标准化帧计算发射后奇偶校验数据，上述计算结果是上述重建标准化帧的函数；比较器装置，用来将上述发射后奇偶校验数据与上述发射前奇偶校验数据进行比较，目的是评估上述发射机和上述接收机之间的传输质量。
10.根据权利要求9的系统，其特征在于从上述构建非标准化帧的构建装置(10，11)上方，上述发射机(1)包括监视和改善装置(30)，用于监视和改善标准化帧的质量。
11.根据权利要求4到8中任一项的系统，每个标准化帧包括专属于它的奇偶校验数据；上述系统的特征在于上述发射机(1)带有修正装置，用于修正专属于每个标准化帧的上述奇偶校验数据，目的是获得被插入到有待发射的相应的非标准化帧中的发射前校验数据，上述修正是从每个标准化帧中去除的(诸)容器和由接收机增加给接收到的非标准化帧以得到相应的重建标准化帧的(诸)填充容器之间的差值的函数；并且上述接收机(2)包括计算装置，用来为每个重建的标准化帧计算发射后的奇偶校验数据；比较器装置，用来将上述发射后奇偶校验数据与上述发射前奇偶校验数据进行比较，目的是评估上述接收机的上方传输质量。
12.一种包含在根据权利要求1到11中任一项的无线传输系统中的发射机(1)，上述发射机(1)的特征在于它包括构建装置(10，11)，用于在上述标准化帧(3)的基础上，借助从每个标准化帧中去除一个或多个容器(12)来构建非标准化帧(4)。上述发射机向上述接收机(2)发射上述非标准化帧，以代替上述标准化帧。
13.一种包含在根据权利要求1到11中任一项的无线传输系统中的接收机(2)，上述接收机(2)的特征在于它包括重建装置(20，21，22)，用来在它接收到的非标准化帧(5)的基础上重建上述标准化帧(6)。
全文摘要
本发明涉及一种无线传输系统,该无线传输系统包括:发射机(1),适用于把按照标准化帧组织的数字数据发射给接收机(2),每个标准化帧(3)与遵从于同步数字系列的多种数据速率相对应,并且主要包括容器和通用结构数据。根据本发明,上述发射机(1)包括构建装置(10,11),用于在上述标准化帧(3)的基础上,通过从每个标准化帧中去除一个或多个容器,来构建非标准化帧(4)。发射机(1)向上述接收机(2)发射上述非标准化帧来代替标准化帧。
文档编号H04J3/16GK1229311SQ9812306
公开日1999年9月22日 申请日期1998年12月8日 优先权日1997年12月8日
发明者皮勒·罗克斯, 米切尔·皮鲁耶罗 申请人:阿尔卡塔尔公司