专利名称：可切换多脱离视频分配系统的制作方法
本申请要求在1996年7月16日递交的、名称为“视频分配系统-下一代”、序列号为60/013513的待审美国初步专利申请的权益。
本发明一般来说涉及通过多个节点的数据传输，在这些节点数据可以被抽取、改变或修改。更特别地说，本发明涉及在一个视频传输路径的每一节点选择控制数据发送器/接收器，例如视频摄像机和/或监视器，使得这些视频设备可以被选择地启动或关断，从而优化视频传输系统的带宽使用。
高速数字传输系统为传递声音、数据和其它信息而得到高度发展和精确化。视频信号传输也是高度发展的技术，无论是模拟信号还是数字信号。无论传输静止的还是运动的视频图象，均需要传递相当大数量的信息。现在的技术可用于传输较少频道的视频信息而不致过分复杂或昂贵。包括视频信号在内的模拟信号的数字化，发展相当成熟。的确，数字压缩技术发展到了能将数字信号压缩到非常低的带宽，以优化传输系统的使用。数字视频信号的压缩允许在标准数字传输系统上低成本、高效地传输视频信息。这样的传输系统可以在同样的传输系统上运载声音和数据信号以及视频信号，而不需要更大或不同类型的系统。
使用光信号传输数字信号是一种新兴技术，主要由于高速传输介质。此外，数字信号的光纤传输与标准铜双绞线对或同轴电缆相比具有某些内在优点，比如寿命长，不需使用中继器或发生器而能传输较长距离，更不容易受电磁干扰。尽管数据的数字化和压缩会引入已知数量的信号失真，但是压缩数字信号在光纤系统上传输不再增加失真。的确，光纤的距离和脱离(drop)的数目不再影响信号质量。这允许在传输网络中的任何地方监视视频信号而不影响视频信号的质量。这样视频信号可以更有效地在管理或控制室以及在专用监视站得到监视。
诸如JPEG和MPEG这样的新的视频压缩标准允许全运动视频在低至384千位/秒的带宽下传输。带宽条件影响视频质量，较高带宽提供较好质量。较高质量的视频现在可以以低至2兆位/秒的带宽传输。这种信号很容易按诸如DS-1、E1、帧中继和ATM等标准传输协议运载。由公共通信网络运载的视频信号允许从世界上任何远程位置监视一台摄像机，只要那里能够访问可靠的公共通信网络。
同步光网络(SONET)传输系统正被结合到世界范围基础上的所有主要的公共电信传输网络。在欧洲，相应于SONET的系统称为同步数字层次(SDH)系统。光信号的SONET传输根据一个公知的协议进行。随着高效视频压缩技术和SONET/SDH的世界数字传输标准的启用，视频信息可以以视频工业界以前从未考虑过的方式分配。这些方法的产生是由于低成本的数字化和压缩先前高带宽的模拟信号。低成本压缩连同SONET/SDH的新切换能力现在允许建立视频信号的开关基分配系统。
当前视频分配或传输可以分为两个基本组，亦即娱乐分配和视频监视。视频信息的娱乐分配包括正常广播和电缆电视系统，其中有较少数目的视频频道和大量监视器或用户。视频监视领域包括保安业，其中大量摄像机或视频频道由较少数目的监视器或用户监视。保安是个广义用法，包括远程监视以获取安全或运行信息。视频监视领域包括远程监视电力分配系统和管线，远程监视航空、铁路和高速公路运输系统，以及远程监视大型设施，诸如机场、监狱、制造设施、校园环境、政府设施等。
图1表示在视频分配领域用于切换大量摄像机的视频信号到少数视频监视器的公知设备。多个视频摄像机10以及关联的模数转换器(未示出)通过T1运载线20连接数字化信号到在一个反向转动的光学网络24上的各节点。从每一视频摄像机10来的数字化的NTSC信号由各节点22压缩并连接到按照SONET协议的两光纤24a和24b。光纤24a被复制，以便同样的信息在光纤24b上根据同样的协议运载，只是方向相反。图1所示光网络的反方向转动的性质加强了该系统的可靠性。每一节点22、26和28可以包括许多视频摄像机和关联的接口，并具有传递数据和数字化声音的能力。基节点30通过一个大的开关矩阵36连接视频信号到一些监视器。此外，虽然图1示出4个节点，但是可以少或多，每个在地理上相隔可达100英哩左右。
SONET协议可以以不同方式运行。OC-1方式包括具有总共810字节(例如通道)数据的一帧，其中27个字节是管理数据，剩余783字节可以用作有效载荷或数据。每一OC-1 SONET帧的循环周期是125微秒。OC-1方式是最通常的运行方式，以51.84兆位/秒运行。OC-3方式以155.52兆位/秒运行，OC-12方式以622.08兆位/秒运行，OC-48方式以2488.32兆位/秒运行。可以理解，光纤载体运行速度越高，每单位时间可以传输的数据就越多，但是设备的成本和复杂性也相应增加。SONET协议在下列两文件中明确详细定义，其一是贝尔考(Bellcore)性能说明“同步光网络(SONET)传输系统；普通类准则”，文献号GR-253CORE,1995年12月，第二期，另一是“TR-NWT-000496SONET加入/脱离多路转换器(SONET ADM)，类准则”1992年3月，第三期，这两篇文献的内容全部作为本说明的参考文献。
图1的视频分配系统包括一个基节点，它具有从各种SONETVT通道检索视频信号的电路32。视频信号由电路32解压并作为基本NTSC视频信号在各同轴线34上传输到一个开关矩阵36。以这种安排，如果该视频分配系统有100台视频摄像机10，则将有100条视频电缆34连续连接100个视频信号通道到该矩阵36。矩阵36的功能是切换较少数目的监视器38以便有选择地在任何矩阵输入34上显示视频信息。连接视频监视器38到开关矩阵36的线40是标准的同轴电缆。开关控制板42连接到计算机44，后者依次通过RS-232线46连接到开关矩阵36。开关矩阵36包括解码RS-232线46上信号的电路和连接任一监视器38到开关矩阵36的一个特定视频输入34的电路。开关控制板42可以是按钮、开关或台式计算机和相关的鼠标，或其它设备。
图1所示的常规视频分配系统浪费带宽，因为每一摄像机10的视频信号都作为连续活动信号连接到开关矩阵36的输入，即使开关控制板42不选择摄像机的视频信号在监视器38上观看。如上所述，如果在该视频分配系统中使用100台摄像机的话，即使只有10个监视器38同时使用，光网络24也必须能够同时处理100个视频信号通道的带宽。这一类系统通常称为点对点系统，或“家运行”系统，其中所有视频信号从所有摄像机传输到基节点30。可以理解，视频信号的传输，即使被压缩，与其它数据和数字化声音信息相比也需要相当大的带宽。鉴于在大多数传输系统中带宽是有限的，传输介质被快速地充分使用，因此，要么阻碍其它信息的通信，要么需要长期等待传输介质的空闲时间。从前面的叙述中可以看到，需要有一种技术来减少对视频分配系统中的带宽要求而不限制其中使用的视频摄像机的数目和灵活性。
另一需要是有一种视频分配系统。其带宽需求依赖于所用视频监视器数目而非所用摄像机数目。还需要一种技术，用于仅当一个视频摄像机被远程监视器控制中心选择时才在其节点启动视频摄像机视频信号的传输。
本文公开了一个克服了现有技术系统的问题和缺点的视频分配系统。根据本发明的一个优选形式，监视器和/或视频摄像机以及其它设备可以连接到一个光网络的每一节点，并在该节点切换，使得除非该视频传输设备被驱动，否则不需该传输介质的任何带宽。以这种安排，不需昂贵的大型视频开关矩阵，从而产生更为经济的视频分配系统，其中带宽的使用最小，以便可以容纳更多系统用户或订户。
根据本发明的一个优选实施例的特征，提供从任何一个节点通过SONET网络的一个DSO通道到所有其它节点的通信。该通信包括目标节点的一个唯一地址、与该节点连接的设备的一个唯一地址和激活或去激活与该节点连接的设备的一个命令。在该光网络的每一节点以及主节点，提供相互通信的电路以允许特定视频摄像机开始在SONET帧的一个选择的虚拟辅助(VT)通道传输视频信息。因此，当在控制中心希望连接例如视频摄像机50与监视器5时，则根据网络管理系统(NMS)协议，在SONET帧的一个指定字节或DSO通道位置，逐字节地传输一帧串行数据，供各节点使用。NMS协议包括一帧信息，包括(传输节点的)源地址和目标节点和连接在该目标节点上的视频摄像机或其它设备的目的地址。NMS帧还包括许多命令信号，其由每一节点的电路解码。当摄像机50连接的节点接收唯一与摄像机50关联的目的地址时，NMS帧数据的字节被顺序地从SONET网络检索，解码并用于控制该节点上的设备。NMS帧还包括指定应该用摄像机50的压缩视频数据驱动的SONET帧被选择的VT通道的数据字段。以相似的方式，主节点也接收NMS帧以及它的地址，以便它能够从选择的SONET VT通道检索摄像机50的视频数据，解压该视频数据，将其转换为相应的模拟视频信号，并将其直接传输到监视器5。以这种方式，不需昂贵的大视频开关矩阵，除非该视频摄像机被选择以其视频信息驱动SONET通道时才需要SONET带宽。
每一SONET网络节点包括双重加入(ADD)和脱离(DROP)总线用于从指定SONET通道检索数据或者把新数据加到SONET通道。每一节点通过NMS帧(在专用SONET DSO通道内传输)接收命令，允许被寻址的视频摄像机把其视频信号加到指定的SONET VT通道。可以传输其它NMS命令以停止摄像机向SONET网络的视频传输，从而提供摄像机在每一节点的切换能力。
在优选实施例中，全运动视频在一个SONET VT通道内传输，而NMS命令围绕SONET网络以SONET帧内的一个DSO字节连接。以这种安排，可以控制位于各节点的一些监视器和/或摄像机从SONET通道接收视频数据，从而把同一视频图象提供给不同监视器。
从下面对在附图中表示的本发明的优选实施例以及其它实施例的更具体的叙述可明显看出本发明的特征和优点，附图中相似的参考字符一般指全部视图中的同一部件、功能或元件，其中图1是一般性方框图，表示根据现有技术的一个视频分配系统；图2是一个方框图，表示根据本发明的优选实施例构造的视频分配网络；图3表示一个特定SONET帧协议的特性；图4a表示根据网络管理系统协议的一个多字段帧，其通过一个SONET DSO通道传输；图4b表示一个模板结构，它定义图4的NMS协议的数值字段中的数据类型；图5以方框图形式表示在SONET网络和一个双重加入和脱离总线背板之间的一个光学控制接口，其提供与其它节点模块设备的连接；
图6是图5的光总线控制器模块的详细方框图；图7-9是表示在SONET字节和对该SONET视频分配系统每一节点内公共的加入和脱离总线之间定时的电气波形；图10是一个视频模块接口的详细方框图；图11是本发明的视频分配系统的操作员控制中心的详细方框图。
图2表示根据本发明的一个优选实施例构造的视频分配系统的一般化方框图。虽然光介质24包括反方向转动光纤线24a和24b，但是光网络的双重特性不是本发明的操作所必需。为可靠起见，每一光纤线24a和24b载有按照SONET协议同样的信息，不过这种信息在相反方向上传输。另外，虽然光网络表示为一个回路，但是本发明用一根或多根线性光纤线同样有效。熟悉本技术领域的人可以发现，本发明的原理和概念可以应用于对使用非光纤传输介质的网络上的设备进行切换。
沿光网络24希望位置处放置的是用参考数字50-57表示的一些节点。虽然示出8个节点，但是可以使用任何数目的节点，节点间隔范围在1英尺到100英哩。每一个这样的节点包括SONET多路转换器/去多路转换器(mux/demux)设备用于通过SONET帧接收数据或者多路转换数据到一个SONET帧的不同字节。虽然多路转换器/去多路转换器设备50被称作主单元，它连接到一个操作员控制中心(OCC)，该OCC具有多个监视器38，在每一位置有一个视频摄像机选择控制板，一个相应的计算机，但是任何SONET多路转换器/去多路转换器节点51-57可以与OCC节点50并行提供功能，或对其提供附加功能。根据本发明的一个重要特征，监视器设备38、摄像机选择面板42和中央视频控制处理器44用于本发明的视频系统时不需要任何软件或硬件修改。
每一SONET多路转换器/去多路转换器节点50-57都包括一个第一光总线控制器58，它为一条光纤线24a提供光I/O端口。第二光总线控制器60包括用于与其它光纤线24b连接的光I/O端口。在SONET多路转换器/去多路转换器节点53要装备多个视频摄像机101-105的场合，提供一个用于编码和压缩的视频模块62以便从各个摄像机10接收NTSC视频数据，压缩这些数据并允许被压缩的视频数据插入SONET帧的一个指定的VT通道。根据本发明的一个优选形式，每一视频模块62可以容纳直到8个视频摄像机，在任一时刻有两个是活动的。虽然所示视频摄像机10连接到视频模块62，但是在实际中，这些摄像机远离SONET多路转换器/去多路转换器节点53。视频信号通过同轴电缆或视频调制解调器或相似的线传输到该节点的视频模块62。这样，每一摄像机101-105彼此可以相隔一英哩左右，并通过各种类型的传输线连接到SONET节点53。
SONET多路转换器/去多路转换器节点52可以通过一个或多个电话64容纳话音通信。话音信号由常规编码译码器转换为数字形式并传输到SONET帧选择的DSO通道。电话接口电路66用作接合电话64的话音信号以便在光网络24上传输。可以通过调制解调器、以太网、令牌环网等连接一个或多个计算机68到一个数据接口电路70，后者也可以是SONET多路转换器/去多路转换器节点51的一部分。计算机数据信号可以通过SONET帧选择的字节插入SONET网24或从SONET网络24检索。具有网络管理系统软件的计算机可以通过一个RS-232线连接到任何节点以传递MNS信号到总线控制器模块和配置该节点的电路，或经由SONET环连接到任何别的节点的电路。
实用中，SONET多路转换器/去多路转换器节点50-57包括有多个电路板插槽和模块可插入其间的各设备架，以便连接一个脱离和加入总线背板。每一节点50-57包括两个光总线控制器58和60，以及上述任何其它类型的设备接口电路的混合和匹配。的确，熟悉本技术领域的人可能愿意开发另外的节点接口电路来用SONET网络24传输和接收数字信号。
OCC即主节点50有多个操作员位置，标号70和72表示的两个位置，每一个具有各自的监视器38、摄像机选择控制器42和给各操作位置的设备提供预设定功能的设备74。在实际中，每一操作员位置包括多个视频监视器用以监视由远程摄像机摄取的多个场景。在位置70的操作员可以用位置监视器38观看由连接到该系统节点的任一视频摄像机10提供的静止或运动视频图象。操作员可以操作在该位置的控制器42以选择不同的视频摄像机在监视器38上显示各自的视频图象。另外，预设定控制器74用于自动预设定各个控制器和监视器图象参数为预先定义的条件。第二操作员位置72类似装备。
给OCC节点50配有一个视频模块，它被配置为解码器，用于从SONET网络24接收视频信号并分别把视频信号显示为位置70和72的视频图象。
位置控制器42和预设定器74可由位置操作员操作以控制监视器38上呈现的视频图象。位置控制器和预设定器连接在中央视频控制处理器44的各端口。当选择不同的摄像机时，或不同的带宽或其它准则，这样的信息从位置控制器42连接到中央控制处理器44的各端口。中央控制处理器44处理这样的信息。将其转变串行格式，以便在RS-232线46上传输给OCC节点50。OCC节点50内的处理器变换RS-232数据为串行NMS协议以便通过顺序SONET帧的一个预定义字节传输到系统中的各节点。在RS-232上传输的格式或协议一般对视频设备是本地的，必须由节点电路转换为NMS协议。不同协议之间的转换是在编程在节点总线控制器模块内的软件中执行的。NMS协议包括不同级的目的地址，以便与一个特定节点设备或电路通信。另外，每一操作员位置的位置控制器42包括一个操作杆(未示出)，以控制视频摄像机的摆动，倾斜和缩放(PTZ)功能。在每一操作员位置产生的PTZ数据由中央视频控制处理器44处理，并通过RS-232线46连接到OCC节点。然而，PTZ数据不通过NMS协议绕SONET网络24传输，而以另外的SONET帧字节传输。PTZ数据不由每一节点处理，而仅通过各节点传输到与各视频摄像机关联的PTZ设备。如上所述，图2所示的视频分配系统不需要昂贵的大视频开关矩阵，而中央视频控制处理器44和在各操作员位置的设备不需修改就能用于本发明。
图3表示一个SONET OC-1帧的基本协议。整个OC-1帧包括在125.0微秒的时间内发生的810个字节。因此每一字节的时间片为155.32毫微秒。SONET OC-1帧以3个字节开始，称为A1、A2和C1，其为SONET的管理数据译码。第四字节表示为J1字节，它表示后继字节组成第一个28字节的有效数据。在实际中，J1指针可以位于SONET帧的783个有效数据字节位置的任何地方，以指示后继字节的确是有效数据的开始。第5-32字节组成28个VT通道，它们可以容纳相应28个不同节点设备的数据。SONET帧字节33组成一个固定的填充字节。字节34-61组成后继28个VT通道。可以理解，第5字节和第34字节组成由某个节点设备在SONET网络的第一VT通道传输的总共24字节中的头两个字节。字节62组成另一个H1填充字节，虽然没有示出。在SONET帧第4和第90两字节之间，为28个VT通道的每个传输3个字节。实用中，有效数据字节5-32、34-61和63-90用于VT通道管理数据。其余有效数据字节位置可以用于传输视频数据的VT1.5通道。如果带宽更高，例如VT2.0，每一视频摄像机能分配到更多通道，则必须使用较少摄像机来配置每一节点来决定分配给每一监视器的带宽和特定的VT通道。除使用SONET帧容纳监视器的特定VT通道之外，SONET DSO通道可以分配给PCM话音通信、计算机数据和运载NMS数据。虽然最多27个视频监视器可以同时使用一个OC-1 SONET帧的相应的VT1.5通道，但是有24个DSO通道可以用于运载其它数据字节。在优选实施例中，在系统配置时分配一个DSO通道为在SONET环中的每一节点运载NMS协议。熟悉本技术领域的人非常了解AS,SONET帧的DSO通道动态分配，并可以根据SONET超级帧的V1和V2指针识别和解码。
在图3所示SONET帧的第二行，字节91-93称为G1、C1和F1，它们和每一后继行的头3个字节一样，又是管理数据字节。如图3所示，9行的头3个字节组成总共27个字节用作SONET帧的管理数据。后面的28个字节，亦即字节95-122组成运载SONET帧中数据的有效数据字节。SONET帧的第二行包括两个另外28字节位置用于运载有效数据。的确，该SONET帧的其它各行各包括总共3个28字节的段用于运载有效载荷数据。
以字节91、181、271…721开始的各对应3个字节用于管理数据，不用于传输有效载荷数据。使用图3所示的SONET OC-1帧协议，从字节位置95开始的28个VT通道每个各出现24次。这样，每一节点设备可以在每一SONET帧内传输24字节数据。虽然例示SONET帧表示第一有效载荷字节开始于字节位置5，紧接J1字节后出现，但是应该理解，J1字节可以出现在该帧有效载荷部分的任何地方，指示下一字节是有效载荷数据的开始。还应该注意，28个VT通道每个分为7组，亦即数据字节组95-98、99-102、103-106、107-110、111-114、115-118和119-122。每一组可以用作不同带宽。这样，SONET帧可以同时容纳7个不同信号带宽。如上所述，剩余DSO通道，除固定填充字节外，可以用于传输PCM话音信号、计算机数据或系统用户希望的任何其它数据。在对本发明的说明中参照的是图3所示SONET OC-1帧。
熟悉本技术领域和SONET帧协议的人会理解在SONET总结构中的管理数据字节的目的和功能。注意到下述一点是很重要的，一个DSO字节专用于运载NMS协议。图4a更详细地表示NMS帧结构。虽然NMS帧可以具有不同长度，但是很重要的一点是，如果一例NMS帧具有总长50字节的话，那么要用共50个SONET帧来顺序运载在一个SONET DSO字节位置的一个NMS帧字节。下面将要详细叙述，从字节位置94开始的28个有效载荷数据字节每个可以用于运载视频数据、数字化话音数据、计算机数据等。鉴于每一SONET帧以125微秒的时间周期出现，则每一字节位置的频率是8kHz。换句话说，以8kHz速率采样的话音信号可以被数字化后以SONET帧的一个单一字节位置传输。如果需要更大的带宽，则可以使用多于一个的SONET帧字节来传输数据。例如，视频信号一般在带宽至少1.5MHz的介质上传输。为以1.5兆位/秒的频率传输SONET帧的数字化视频信号，要使用24字节位置。因此，在以一个SONET OC-1帧传输一个摄像机的视频字节时，要给该摄像机分配一个指定的VT通道，例如图3的SONET帧。这种摄像机的数字化视频字节将以SONET帧的24字节位置放置在VT通道内，例如第一VT通道片内。在以125微秒的周期传输24字节的视频数据时，达到1.5兆位/秒的带宽。此外，由于28个VT通道在SONET帧内重复24次，因此能够在一个SONET帧内同时传输28通道的1.5兆位/秒连续数据。如果需要大于1.5兆位/秒的带宽，那么可以编程一个视频模块或者配置一个视频模块，使得相关摄像机的视频数据放在28VT通道格式中多于一个字节位置处。虽然可以使用这种技术增加一个摄像机的传输带宽，但是很明显，使用SONET帧的其它设备的带宽将相应减少。用户对SONET结构的高带宽需求，可以用更高速的SONET帧来满足，例如OC-3、OC12或OC-48。虽然这里结合优选实施例叙述了SONET OC-1帧，但是熟悉本技术领域的人容易理解，本发明的原理和概念可以同样有效应用于任何类型的SONET帧协议。
再次参考图4a，图中表示网络管理系统协议的一帧80。如上所述，NMS80帧的连续字节以SONET帧的一个DSO字节位置传输。以这种方式，网络节点可以用在其中传输的NMS帧协议通过SONET帧彼此通信。NMS帧80包括一个头标字节82，它指示NMS帧或包80的开始。头标字段82中的值0×FE指示一个数据请求或控制请求。头标字段值0×80指示该包包括一个对0×FE包的数据或控制请求的响应。头标字段值0×FD指示一个主动通知消息。该通知消息包括数据和/或控制信息，通常用于传达自动保护开关信息。
NMS帧80包括一个消息网络标签(MN)字段84。MN字段84组成由消息发生器使用的一个字节。该MN字段用于匹配对从开始节点发出的请求包的响应包。这一字节可以包括从0×00到0×FF的任一值。接收请求的节点必须在响应包中返回该值。
下一NMS帧80包括4个目的地址字段，有网络地址字段86、设备架地址字段88、卡地址字段90和一个辅助地址字段92。这4个目的地址字段中的每一个都包括一个信息字节。4字节卡的目的地址唯一地确定了SONET网络节点中的特定模块或电路。当一个节点传输一个具有完全目的地址的包时，SONET网络中的每一节点接收NMS帧80，解码目的地址字段86-92，并且如果找到一个匹配的话，则解码该帧的其余部分并相应处理。更详细地说，目的地址包括网络地址(NA)字段86，其为一个无符号字节。NA字段86可以定义达254个子网组。值0×00和0×FE是通配符地址。在本发明的优选形式中，用网络地址字段86唯一地确定连接到SONET网络的每一节点。设备架地址(SA)字段86唯一地标识在各节点的设备架。卡地址(CA)字段90唯一地标识在SONET网络节点的各设备架上的卡或模块。如果一个模块或卡使用多于一个的可标识功能，则使用辅助地址(AA)92唯一地寻址卡上不同的子功能。
非常像目的地址字段86-92,NMS帧80包括运载一个合成源地址的4个字段。源地址字段94-100每一个长为一字节，这些字段唯一地标识NMS帧80的传输源。源地址包括一个网络地址字段94，一个设备架地址字段96，一个卡地址字段98和一个辅助地址字段100。
NMS帧80的命令字段102长为一字节，它定义在节点间传输的以配置各节点的各种功能的命令。可能有256种不同类型的命令。命令字段102的值0×06指定读设备架中卡的值。0×07命令指定往卡里写一值，诸如开始使用一VT通道。0×0A命令指定往卡里写字节块。执行0×0E命令的目的是更新卡上非易失存储器。0×02命令涉及卡的忙状态。
NDB字段104涉及一些将要在数据字段106中运载的数据字节。正如其名字所指，数据字段106运载与传输到命令字段102中的命令有关的数据。例如，如果要驱动一个摄像机开始在SONET环上传输视频数据，则将在命令字段102中传输0×07命令以指示写卡，而数据字段106将包括指定一特定摄像机要连接到具有指定带宽的指定VT通道的数据。在这点完成后，目的节点将作出应答，表示这一动作完成。可以理解，NMS协议允许控制许多功能而无需传输大的数据串。还应该注意，可以使用控制视频设备的新命令，从而减少数据字段106中的字节数。例如，可以使用命令0×01驱动一个视频摄像机，以及可以使用0×02命令关闭一个视频摄像机。
NMS帧80包括一个CHKSUM字段108。该字段保存该帧的检验和。检验和是对该帧的所有字节除其自身外计算的，亦即从头标到最后的数据字节。为计算检验和，首先使和为0。然后把该帧从头标开始的每一字节相加，其和取255的模。然后取该和的二的补数，计算方法是将所有位反转(得到1的补码)后加1。
再次参考数据字段106，应该注意，在数据字段106中传输的数据包括一个两字节的值标识(VID)字段110和一个关于该VID的数据112。VID110涉及一个参数或功能，例如修剪(crop)、解析度、队列、VT通道、摄像机激活、摄像机去激活等，它规定视频摄像机的操作。如果VID110相应于解析度，则关联该VID数的数据112相应于解析程度。一个节点的每一卡包括一组数据。使用该数据报告警告条件和性能监视以设定配置状态，和一般控制卡的功能。使用一致的机制来管理这些称为数值的数据片。
数值有4类，字节、字、长型数或字符串。卡中的每一数值由一个称为VID110的唯一的两字节整数称谓。当一个系统，诸如一个行业终端(craft terminal)或网络管理员，请求卡的一个数值时，它使用VID110称谓该数值。然后该卡返回这一数值。请求的系统也必需有该数值的一个模板。该模板通过说明其类型、长度、限制和其它重要信息来定义该数据。通常，请求者只获得模板一次，存储在本地以供后继使用。
对于在数据字段112中的多字节数据(字、长型数、字符串)，这些字节最先为最高有效字节、最后为最低有效字节的顺序传输。所有数据串以空字符结束。该空字结束符必须与串传输。空字结束符不算是模板中指定的最大长度的一部分。
模板定义数值中包含的数据类型。图4b表示模板结构113。模板113被同一VID114称作其相联数值。
模板开始于它定义的数值的VID114。定义串字段115包含类型信息。名字串字段116包含该数值的人读名字。当在行业终端或网络管理员系统中显示该数值时它常常使用。这两个串必须以空字符结束。字段或定义串115如下定义。
SIGN(符号)字段117是任选项。它定义该数值是符号数还是无符号数。如果数值被定义为符号数，则在该位置放置一个ASCⅡ’-’(负)号。在缺省情况，所有数值是无符号整数。在一个非整数类型前放一个’-’号无效果，被忽略。
TYPE(类型)，该字段需要。一数值可以定义为几种类型之一。通过在该类型字段放其一字符名来选择类型。下面的类型是B-字节，单字节整数，以基10(十进制)格式显示。
b-字节，单字节整数，以基16(十六进制)格式显示。
W-字，双字节整数，以基10(十进制)格式显示。
w-字，单字节整数，以基16(十六进制)格式显示。
L-长型数，四字节整数，以基10(十进制)格式显示。
l-长型数，四字节整数，以基16(十六进制)格式显示。
S-字符串，变长、空字符结束的字符串。
T-时间，表示一个指定的时间和日期。时间等同于长型，只是在显示时变换为日期/时间表示。该计量值精确到一秒。
P-精确时间，表示一个指定的时间和日期。精确时间使用表示精确到一秒的长型数和一个表示一秒的1/100的一个附加字节。
ACCESS(存取)字段119-该字节需要。它定义是否可以写一数值。如果数值是只读的，则在该字段放一字符“R”。如果数值可以读写，则在该字段放一字符“W”。
DECIMAL POINT(小数点)字段121-该字段任选。它指示在显示一个整数数值时向左移动小数点的十进数的位数。该字段的有效数是ASCⅡ数字’1’到’9’。对于十进制(基10)格式，用10的DECIMAL POINT次方除要显示的整数。对于十六进制(基16)格式，用16的DECIMAL POINT次方除它。该字段对所有非整数型无效。
CONSTRAINTS(限制)字段123-行业终端或网络管理员系统在显示或改变数据时使用该字段。该变长串对被定义的数值的内容施加一定限制。可以给一个数值施加3种限制。每一数值只有一种限制。这3种限制是范围，最大长度和枚举，其定义如下。
RANGE(范围)可以指定一个范围以限制一个整数数值的合法范围。该限制是一个只用于字节、字或长型数的值。用圆括号中由省略号隔开的数字对定义该限制。例如(0..255),(1..3)。
MAX-LENGTH(最大长度)这一限制只用于字符串。它设定字符串的最大长度。该最大限制长度不包括在所有字符串末尾需要的空字符结束符字节。用方括号内指定的长度定义该限制。例如[10],[35]。
ENUMERATION(枚举)该限制用于将一组名字与数值的合法整数关联。用封在圆括号内的枚举规则定义该限制。枚举的定义符合ANSIC中的枚举规则。可以使用′=′把一个数赋值给一个枚举名。如果不用′=′，则第一名假定为数值0。下一未赋值的名取下一最高值，等等。在下面的第一个例子中，FALSE赋值为数值0，而TRUE赋值给数值1。在第二个例子中，2赋值给GREEN，而3赋值给YELLOW。
例{FALSE,TRUE},{RED=1,GREEN,YELLOW},{MINE=2,YOURS=3,0URS=5}NULL FIELD(空字符字段)125-限制字符串必须以一个ASCⅡ空字符(0×00)结束。
名字串字段116含有任意可变长度、空字符结束的ASCⅡ字符串。该字符串常常紧邻数值显示。下面列出对所有卡共同的几个数值。每一卡必须包括下面所有的VIDs。从0×0000到0×00FF的VIDs为该段保留。
0×0000,″BR″,″最高警告级″/*仅此卡有*/0×0001,″SR[10]″,″板类型″/*此卡有*/0×0002,″SR[50]″,″板说明″/*此卡有*/0×0003,″SR[20]″,″软件部件#″ /*此卡有*/0×0004,″SR[10]″，″软件版本#″/*此卡有*/0×0005,″TR″，″上一次起动″ /*上一次起动时间*/0×0006,″BR″，″槽号″ /*此卡所在槽号*/对命令“从卡读数值”和“写数值到卡”的常规节点请求和节点响应表示在下面的表中。
命令0×06-从卡读数值请求/从一个目标卡返回一个数值或一列数值。每一卡包括一组包含配置、警告状态、性能监视数值等的变量。如上所述，每一数值由一个称为VID110的整数标识。返回的数值可以是一个字节、字、长型数或字符串。数值的模板113用于决定数值的类型，因而也确定数值的长度。
如果一卡不包含与被请求的VID匹配的变量，那么该VID不包含在对请求者返回的表中。在一些场合，这意味着响应只包含命令号0×06。下表1表示典型的0×06请求。
表1请求
在命令字段102的第1字节有一个一字节命令0×06，指示要从一卡或一个模块获得一个数值。表1的下一行表示NBD字段104包含一个数字，它标识在与该VID字段关联的数据字段106中的字节数，包括1字节的VID字段110和数值数据112。字节第2和第3相应于两个VID号码。该VID号码可以是相应于VT通道、VT带宽、摄像机关、摄像机开等的参数。对于由请求者希望的每一值，在数据字段112中有一个相应的VID号码。这些VID号码在一个字符串中连在一起。
表2表示对表1所示请求的响应。该响应的命令字段102包含和请求中同样的命令，亦即从卡命令0×06读数值。表2所示下一字节是在数据字段106中的字节数。数据的第三和第四字节包含VID的最高有效位和最低有效位。第五字节包含相应于VID#1的数据。本例中该数据包含一字节。第六和第七字节包含VID#2的最高有效位和最低有效位。表2的第八和第九字节表示用两个字节返回VID#2的数据值。
表2响应
通过从一个节点卡请求和返回数值，可以决定摄像机正使用哪一个V T通道；监视器正使用哪一个VT通道；视频模块是被配置为摄像机卡、监视器卡还是两者都是；总线控制器卡是被配置为主控器还是受控器；总线控制器卡中的弹性存储器是否被激活；选择了一个卡的哪一个或两个摄像机等。
命令0×07-写数值到一卡-写一个数值或者一列数值到一个目标卡。每一数值用一个整数标识，称为数值ID110。返回的数值可以是一字节、字、长型数或字符串。数值的模板113用于决定类型。
这些VIDs被返回到请求者。这用于应答数值已由目标卡接收。如果一卡不具有为一个特定VID定义的变量，那么该VID将不被包含在返回到请求者的表列中。下表3和表4表示一请求写数值到一卡以及相应的响应。
表3请求
表4响应
“写数值到卡”的命令以和上述“从卡读数值”的命令相似的方式执行。然而，在写一数值到卡时，卡的电路一般被重新配置为执行一个功能或者驱动一个设备。例如，相应于摄像机激活的VID、相应于一个VT带宽的VID和相应于一个VT通道的VID可以通过NMS帧80传输到目的节点。目的节点解码目的地址，识别目的设备例如此例中的一个摄像机，解码NMS帧80的其它字段以及驱动被寻址的摄像机开始传输视频数据到具有请求带宽的指定VT通道。反过来，目的节点响应该请求，使得请求节点接收一个应答，告诉指定的动作已执行。通过传输一个具有同一VID，但字段112中的数据值指示该摄像机将停止在指定VT通道内传输的请求可以关断指定的摄像机。可以传输后继请求以将摄像机传输从一个指定的VT通道改变到一个不同的VT通道。通过使用图4a和4b的NMS协议，可以控制节点设备保存SONET网络的用途和带宽。
为实现使用可在一个或多个节点切换驱动视频摄像机的SONET网络的本发明，每一节点包括一个带一些电路卡或模块的设备架。该设备架包括一个印刷线路背板，上面有一些连接电路模块到一起的总线。一个节点的每一设备架包括一对光总线控制器，每一个各自用于把光纤24a和24b接口到该节点的电路。图5以方框图的形式表示在这两个光总线控制器、背板总线和视频模块卡之间的互连。图中所示是两个相同的光总线控制器120和122。光总线控制器120标识为“工作”控制器，而另一控制器122称为“保护”控制器。工作控制器120是在主光纤24a上传输SONET帧的主电路，而另一控制器122是为在另一光纤24b上复制该SONET帧的备份控制器。就功能来说，保护光总线控制器122以和工作光总线控制器120同样的方式构造和作用。换一种说法，电路模块120和122在节点设备架的槽中可互换。因此，只解释一个总线控制器的基本操作。
工作总线控制器120从其光输入端口连接由下游光纤24a运载的SONET帧。光总线控制器120变换该串行光信号为相应电信号，并变换SONET帧的各位为一个脱离总线124上一个字节串行格式的输出。脱离总线包括8个并行线用以运载1个数据字节、1个奇偶校验线、1个C1J1信号线、1个SONET有效数据封装(SPE)线和1个传输块信号线。传输块信号线的字节频率为154.32毫微秒。光总线控制器120有一个包含加入总线126的9位输入端口。该加入总线126包括8位数据和一位加入信号线。下面将要详细说明，加入信号线确定在脱离数据总线124上的一字节何时要被加入总线126上的一字节修改或者改变。一个加入总线字节作为一个新字节插入适当的脱离总线字节位置。光总线控制器120提供6.48MHz频率的一个输出参考时钟128。以类似方式，保护光总线控制器122包括一个相似的脱离总线130和加入总线132。脱离总线130运载由工作脱离总线124运载的SONET帧的复制字节。加入总线132运载相应于在工作加入总线126上运载的字节的复制字节。
光总线控制器120有一个I/O端口，运载一个3位的NMS总线134。NMS总线134包括一根传输线、一根接收线和一根时钟线。NMS总线134的功能是允许在连接到背板上的其它设备-诸如图5所示的视频模块(编码器)62或视频模块(解码器)61-之间的通信。一个视频模块通过软件方式，既可以配置为用作连接从一个或多个摄像机10到加入总线126和132的视频信号的编码器62，也可以配置为用作连接从脱离总线124和110到一个视频监视器38的信号的解码器61。NMS总线134用于与模块61、62、以及连接到背板上的其它模块通信，以激活或禁止电路，指定要读写的特定VT通道等。
工作光总线控制器120通过NMS传输线136与保护光总线控制器122通信。以相似的方式，保护光总线控制器122通过NMS接收线138响应或与工作总线控制器120通信。
最后，光总线控制器120包括一个串行输入RS-232端口140，其由一个本地计算机用于编程或配置该节点的各种电路。加载到该计算机的网络管理软件可以用于传输NMS帧到控制器120以配置其电路，或者由控制器120进一步传输到该节点的视频或其它模块用于其初始编程。另外，如果NMS帧80的目的地址不与计算机连接的节点匹配的话，则NMS帧80在SONET网络的一个DSO通道内传输到其它节点。保护光总线控制器122包括一个相似的RS-232端口140。
图6以详细方框图形式表示光总线控制器120及其各种电路。如上所述，保护光总线控制器122同样配置。光总线控制器120包括一个光/电接口150，它包括一个光检测器电路152，用于变换在下游光纤24a上的输入光信号为线156上相应的串行电信号。串行数据线156上的电信号等同于串行下游光纤24a上的光信号。光/电接口150还包括一个激光驱动器和相应的电路154，用于变换线158上的串行电信号为在输出下游光纤24a上的相应光信号。接口150具有常规设计，其中激光驱动器154包括本技术公知的温度、校准和其它补偿电路。
包括810字节的每一SONET帧以串行形式经由串行数据线156传输到时钟恢复电路160。时钟恢复电路具有常规设计，用于为该SONET帧从串行电信号恢复时钟信号。时钟恢复电路160在输出串行线162上提供完整SONET帧，并在线164上提供一个51.84MHz的接收时钟信号。该频率相应于在SONET帧中接收的数据位的位速率。接收时钟164连接到相锁回路电路163和传输时钟电路165，后者被激活以再生脱离总线124的传输时钟线214上同样的接收时钟信号164。当总线控制器配置为主控器时，接收和传输时钟信号彼此独立。接收时钟和传输时钟之间独立的特性允许弹性存储器186考虑沿SONET环的往返信号延迟，使得总延迟等于以500微秒发生的完整SONET超帧的倍数。
连接在线162上的信号和在线164上的接收时钟信号连接到一个串并行(S/P)转换电路166。串并行转换电路166被改造成适于处理SONET环信号，包括一个由总线182连接到处理器168的处理器接口。S/P转换器电路166既可以使用由康涅狄格州Shelton市transwitch公司制造的集成电路TXC-03001，也可以使用德克萨斯州Addison市Gnubi通信公司制造的用于OC-3的PM5343-RI和PM5344-RI。应该注意，这里提到的每一集成电路的所有印刷的数据页都结合到本说明中作为参考，好象在这里完全叙述的一样。S/P转换器电路166包括一些解码器和寄存器，用于解码SONET帧的警告、状态和其它信息的管理字节。在检测到各种警告时，S/P转换器电路166给处理器168提供中断以处理SONET警告信号。S/P转换器电路166在总线170上给一个可编程数组逻辑芯片172提供一个并行8位输出。在最佳实施例中，PAL芯片172包括一个字段可编程门阵列芯片。除了在总线170上数据字节输出外，S/P转换器电路166还分别在线174、176和178上提供奇校验、C1J1和SPE信号。还在线180上提供两位信号给PAL电路172，其由S/P转换器电路166从SONET帧的H4管理数据位解码。如上所述，这两位的SONET H4字节确定SONET超帧的4帧中的哪一个当前正被处理。最后，S/P转换器电路166给处理器168提供串行线182用于运载NMS帧80(图4)。
PAL芯片172使用加里福尼亚州San Jose市Xilinx公司制造的集成电路XC5210PQ240。PAL电路172与弹性存储器186关联，后者在激活时提供在从S/P转换器电路166到脱离总线驱动器188传输SENET字节时的时间延迟。虽然本发明的SONET网络中的每一节点包括至少一个光总线控制器120，但是在该SONET网络中只有一个控制器其弹性存储器186激活。在各节点的其它光总线控制器中，弹性存储器186被禁止。弹性存储器186的用途是防止SONET数据在短的或具有较少节点的网络中丢失。鉴于需要125微秒来传输一个完全的OC-1 SONET帧，在短网络或者具有较少节点的网络中，在SONET环中传输的帧的开始字节可能会在这种节点完成该帧全部字节传输前被同一传输节点接收。为防止在传输这种帧的节点中丢失接收到的开始字节，弹性存储器186提供所需延迟以防止被传输帧的任何字节丢失。弹性存储器186最好提供大约0-500微秒的延迟。
实用中，弹性存储器186包括一个具有4K×8存储能力的双端口SRAM。弹性存储器186包括足够的可寻址位置以存储4个SONET帧。SONET帧的每一字节从PAL芯片172的总线170运载到弹性存储器186的数据输入端190和一个2∶1多路转换器192的一个输入端。除通过8位输入190往存储器中写数据外，可以通过8位输出端口194从存储器186中读数据。存储器186的输出通过总线212连接到2∶1多路转换器192的另一输入。多路转换器的输出包括一个连接到脱离总线驱动器188的8位总线196。从PAL芯片172连接到弹性存储器186的其它信号包括12位写地址总线198、写信号线200、12位读地址总线202和读信号线204。如果读和写地址不同，则弹性存储器186可以同时被写或读。虽然没有示出，但是弹性存储器186被分为4个1K的段，每一段用于存储一个超帧的SONET帧。熟悉本技术领域的人公知，4个SONET帧组成一个超帧，H4管理数据字节的两位定义超帧的哪一帧存在。因此，二位总线180连接使用的H4信号到PAL芯片172以识别弹性存储器186的哪一段中要写入SONET帧。
PAL芯片172包括一个写地址计数器和一个读地址计数器(未示出)，用于提供写和读弹性存储器186的地址。写计数器的地址和读计数器的地址被偏置，以便提供指定的时延。该偏置相应于主总线控制器120的接收时钟和发送时钟之间的时间差。应该注意，接收时钟用于写SONET帧数据到弹性存储器186，而发送时钟用于从存储器186读这种数据。例如，在3帧往返延迟(375微秒)的场合，当第4SONET帧的字节正被写入弹性存储器186的第4段时，第一SONET帧的开始字节正从第一存储器段读出。应该注意，弹性存储器186的写和读速率相同，但是写和读计数器的地址偏置到这种程度，使得总SONET往返延迟等于125微秒的1、2、3等倍。PAL电路172中的写地址计数器和读地址计数器以顺序方式递增，指定地址被偏置，并在运行时保留这样的偏置。应该注意，使用如上所述的弹性存储器技术提供SONET环网络中的延迟已经是现有技术的一部分。
如上所述，光总线控制器120可以配置为激活或禁止弹性存储器186，从而分别提供或消除该模块的延迟能力。实用中，一个光总线控制器模块(对)在SONET光纤环中激活，而连接到该光纤的所有其它的弹性存储器将被禁止。弹性存储器186的激活和禁止是通过施加在数据总线多路转换器192的控制线210上的一个软件控制的信号实现的。当多路转换器192被激活，SONET帧穿过弹性存储器186，被连接到总线212上的多路转换器192，并从总线196上的多路转换器输出。相应地，SONET帧在写入和随后读出弹性存储器186的过程中经历一个延迟。当多路转换器192被禁止时，在总线170上运载的SONET帧字节通过该多路转换器被传递到总线196。当总线多路转换器192被禁止时，PAL芯片172中的电路也使线164上的接收时钟与线214上的发送时钟同步地再生。连接到多路转换器192的控制线210上的激活信号是具有两状态的锁定信号，一个状态用于连接输入总线212上的信号到多路转换器输出总线196，另一状态用于连接另一输入总线170到多路转换器输出总线196。控制线210上信号的状态在配置光总线控制器120期间可被置于逻辑高或低状态。
如图6所示，脱离总线驱动器188从PAL芯片172接收输入，并用该相同信号驱动背板线和总线。脱离总线驱动器188具有常规设计，提供SONET节点设备架背板导体上的信号所需的电驱动能力。特别是，脱离总线驱动器188用SONET帧的字节串行数据驱动一个8位总线。另外，驱动器188在时钟线214上提供6.48MHz的发送时钟信号、在线216上提供奇校验信号、在线218上提供C1J1信号和在线220上提供同步有效数据封装(SPE)信号。这些信号之间的定时关系详细示于图7-9。
除了驱动8位数据总线212外，脱离总线驱动器188还用字节串行SONET帧信号驱动脱离总线接收器222。脱离总线接收器222连接总线224上的字节串行信号到作为PAL芯片172一部分的一个延迟电路226。延迟电路226包括一个FIFO寄存器，用于将每一SONET帧延迟3个字节间隔时间，或大约463毫微秒。在延迟3个时钟周期后，该字节串行SONET帧数据在总线228上连接到一个2∶1多路转换器230。该多路转换器具有一对8位输入总线，一个是总线228，另一个是总线232。多路转换器230的输出包括一个连接到并行串行(P/S)转换器电路236的8位总线234。实用中，P/S转换器电路236是和S/P转换器电路166同一集成电路的一部分。
多路转换器230包括一部分电路，用于使用相应于在8位加入总线238的时间槽中出现的字节数据修改脱离总线字节。如上所述，加入总线132包括8位数据总线238和一根加入信号线240。这9个信号从加入总线132连接到加入总线接收器242用以驱动相应总线232和加入信号线242。这些信号作为输入连接到PAL芯片172的输入，具体来说是连接到多路转换器230。在加入总线线244上的一个逻辑高信号配置多路转换器230，用于把数据的一个字节从输入加入总线232传递到多路转换器输出总线234。当加入信号线244处于逻辑低电平时，在输入脱离总线228上的帧字节信号被传递给多路转换器输出总线234。相应地，加入信号线244控制多路转换器输出总线234上的每一帧字节是在脱离总线212上还是在加入总线238上运载。可以理解，如果对光总线控制器120输入的SONET帧不被加入总线238上的字节信号修改，则输入到该控制器的所有SONET帧字节从该控制器输出，并不加改变地传输到SONET网络的下一节点。
P/S转换器电路236把总线234上的字节串行数据转变为线158上的串行位数据。线158上的位信号系列包含按照SONET协议的组合帧，包括所有管理数据字节和有效数据字节。线158上的串行电信号连接到光/电接口150，具体来说是激光驱动器154。激光驱动器电路154变换电串行位信号为其对下游光纤24a输出的相应光串行位信号。
处理器168使用Motorola公司制造的68302芯片，并编程为传输NMS帧80到连接在SONET节点设备架上的各种视频和其它类型的模块。处理器168具有一个用以在发送线248上传输NMS帧数据的串行输出端口。发送线248并行连接到每一附加设备架模块的输入端口。每一设备架模块可以通过串行接收线250响应或传输NMS数据到光总线控制器处理器168。处理器168还在线252上提供一个NMS时钟以同步传输和接收电路。为允许编程和配置一节点的电路。处理器168具有一个串行输入端口140，用以从网络管理系统计算机接收信号。处理器168通过总线169连接到PAL芯片172。PAL芯片172因此可以由处理器168配置和监视。
虽然没有示出，但是处理器168还连接到一个标准的SONET桨板(paddle board)，它可以有一个8×2的视频开关和一个双通道驱动器，或一个4×1视频开关和一个单通道驱动器。
图7-9表示光总线控制器120的多路转换器输出总线234上的脱离总线212和加入总线238之间多路转换字节数据的定时关系。图7-9所示信号以圆括号标识运载这些信号的各种线或者总线。脱离数据字节在发送时钟214的上升缘被记录到总线212上。以相似的方式，加入数据在发送字节时钟214的上升缘被同步到加入数据总线238上。如上所示，C1J1信号218和SPE信号220从S/P转换器电路116的管理数据C1字节和管理数据J1字节导出。具体来说，SPE信号处于逻辑低电平时表示一个管理数据字节，而处于逻辑高电平时表示一个有效数据字节。这在图8中示出，其中SPE信号在管理数据字节A1、A2和C1处为低，而在SONET帧有效数据字节存在期间为高。参考图9，应该注意，加数据字节滞后相应脱离数据字节3个字节，亦即3字节时钟周期。换句话说，由加入字节数据改变的脱离字节数据在脱离字节时间片后3个字节时发生。
虽然加入信号线240对节点所有其它卡是公共的，并构成对光总线控制器120的一个输入，但是，该节点设备架的每一其它模块卡可以在一字节的时间片期间驱动该线以在相应脱离总线时间片插入一个新数据字节。参考图6和图9，下面的说明表示这一过程。为举例起见假定，希望插入加入字节10到脱离字节10时间片。尽管在脱离总线字节和该加入总线字节之间有3字节的延迟，但是由延迟电路226提供的3时钟延迟对齐作为多路转换器230输入的脱离总线212和加入总线238之间的相应字节。在加入字节10的时间片的开始，加入信号线240上的信号被驱动为逻辑高，从而多路转换器230选择加入字节10而不是脱离字节10在字节串行总线234上输出。重要的是要注意，节点设备架中的任一视频模块或其它模块可以在一个或多个字节时间片期间驱动加入信号线240为逻辑高，从而在脱离总线字节位置插入相应加入字节。的确，下面将会详细叙述，当连接到一个视频模块的视频摄像机被激活去在SONET线上给一个操作员控制中心传输视频数据时，在加入信号线240上的信号在该SONET帧必需的VT通道期间被驱动为逻辑高电平，从而在SONET帧内多路转换这些信号。当禁止该视频摄像机时，加入信号线240上的信号停留在低电平，从而正由该视频摄像机产生的视频信号不被多路转换到SONET时间片。下面还要详细讨论，连接到一个视频模块的视频摄像机的操作不需加入信号线240上的信号控制，相反，在脱离总线212上的VT通道内运载的摄像机的视频信号简单地从总线上取下，去压缩，变换为模拟信号并连接到视频监视器。
回过来参考图5，图中表示了两个视频模块61和62，它们由两个总线124和130分别连接到工作和保护脱离线，并由两总线126和132分别连接到工作和保护加入总线。所示视频模块61配置为用于驱动一个或两个监视器38的编码器。因此，该模块61只需连接到脱离总线124或130以在适合的VT通道期间接收视频数据用于驱动监视器38。另一方面，所示视频模块62配置为从各摄像机101-108接收模拟视频信号的编码器。当配置为一个编码器时，视频模块62在分配给它的合适的VT通道中提供视频数据字节，并在分配的VT通道的时间片期间驱动加入信号线为逻辑高电平。
图10以详细的方框图形式表示根据本发明的优选实施例构造的一个视频模块。该视频模块可最多连接8个视频摄像机101-108和两个视频监视器381和382。该视频模块包括两个视频通道，因此可以配置为驱动两个视频监视器或从8个视频摄像机中的两个接收视频信号。另外的方案为，该视频模块可以配置为提供一个编码视频摄像机的通道和一个驱动一个视频监视器的解码通道。虽然图10所示视频模块连接到下游加入总线126和下游脱离总线124，但是，一个同样构造的模块可以连接到上游加入总线和脱离总线132和130，为可靠目的提供双重相同设备。虽然没有示出，但每一摄像机可以并行输入到上游视频模块和下游视频模块。以相似的方式，上游视频模块和下游视频模块将提供并行输出连接，每一个用于驱动监视器。
视频模块包括一个常规锁相回路电路260，其用线214上的6.48MHz字节时钟驱动。锁相回路260乘该频率，以便当被分开时，可以得到51.84兆位/秒的位速率。该位速率相应于OC-1SONET速率。对于OC-3或其它SONET结构，锁相回路电路260可以配置为产生相应更高时钟速率。
每一视频模块包括连接到一个第一串行视频通道272的一个第一编码解码器270。第二编码解码器274连接到一个第二串行视频通道276。编码解码器270和274是相同的电路，每一个使用由加里福尼亚州Santee市Enerdyne公司制造的CodecSL-3电路。这些编码解码器具有常规设计，但不提供话音模拟信号处理功能。编码解码器270包括一个模拟输入278，它从摄像机10运载视频信号。编码解码器270包括一个模数转换器，用于变换模拟视频信号为相应数字视频信号。另外，编码解码器270根据一个JPEG算法压缩数字视频数据。编码解码器270中使用另外的电路在字段可编程门阵列芯片280不能处理足够的串行数据的场合丢弃在串行线272上接收的视频数据。第二编码解码器274对于在输入282上接收的模拟视频信号作用是相同的。
在本发明的优选形式中，8个视频摄像机101-108可以连接到视频模块62。一个8∶2多路转换器284选择8个视频摄像机中的两个并连接相应模拟视频信号分别到线278和282。多路转换器284包括一个交叉点开关集成电路，这里，8个输入中的两个由总线286上的选择信号选择。多路转换器284的选择线286连接到一个微处理器290，其型号为Motolola公司的MC68LC302。微处理器连接到1兆的闪光存储器和1兆RAM。NMS总线134连接到微处理器290的各端口。以这种方式，NMS帧80中的命令可以通过SONET网络传输，由微处理器290接收和解码以配置该视频模块的各种电路。
微处理器290通过公共数据总线、地址总线和控制线292连接到门阵列芯片280和一个四重通用异步接收发送(UART)集成电路294。该四重UART294用于提供另外的串行接口总线以允许微处理器290与视频模块的各种集成电路通信。四重UART294包括一个连接到编码解码器270的第一串行线296，和连接到第二编码解码器274的一个第二串行线298。另外，四重UART包括第三和第四串行线300和302，每一个连接到串行线接口304。串行线接口304接收从UART来的数字信号，并变换该数字信号以驱动按照RS-232、RS-422或RS-485协议的线306和308。串行线接口304、306和308的I/O端口分别连接到与各视频摄像机101-108关联的摆动、倾斜和缩放电路310和装备有网络管理系统软件的网络控制器312。该视频模块可以由NMS总线44接收的NMS帧80配置，或通过经由在线308上的网络控制器计算机312接收的NMS帧80配置。
虽然图10所示视频模块作为处理视频摄像机101-108的视频信号的一个编码器61配置，但是该模块也可以作为解码视频信号和驱动两个监视器381-382的视频模块61配置，如虚线表示的模拟视频线314和316所示。当编码解码器270和274配置为解码器时，通过线272和276接收的串行、压缩数字信号被解压缩并变换为相应模拟信号以便在模拟线314和316上传输。编码解码器270和274通过在串行通信线296和298上的信号既可以配置为编码器，也可以配置为解码器。此外，在编码解码器270和274中建立的配置可以通过四重UART响应微处理器290的请求获得。一旦配置为编码器或者解码器，则编码解码器270和274保持该配置，直到由其它软件命令改变。编码解码器270和274的配置状态保存在一个非易失寄存器中，以便在视频模块失电后恢复时，该编码解码器维持先前建立的配置。
门阵列芯片280使用加里福尼亚州San Jose市Xilinx公司制造的XC5215 HQ208型的集成电路。门阵列芯片280装备12位脱离总线124，以便除奇偶校验位、C1J1和SPE信号和字节时钟信号外，视频模块62还可使用SONET帧的所有810字节。门阵列芯片280响应C1J1和SPE信号来解码有效数据字节。另外，门阵列280包括计数器，其可以通过微处理器290编程以响应选择的SONET帧的VT通道，变换一字节的各并行位为串行格式，并把该串行视频数据流分别传输到编码解码器270或274。的确，当视频模块配置为解码器61时，编程门阵列芯片280独立响应两组VT通道，一组与第一编码解码器270关联，另一组与第二编码解码器274关联。各串行视频数据流从门阵列芯片280连接到编码解码器270和274。在编码解码器270和274中，如上所述，解压缩各串行视频数据流，变换为模拟信号并分别在线314和316上传输到监视器381-382。如果门阵列芯片280已由微处理器290编程给编码解码器270和274提供1.5MHz带宽信号，则对各编码解码器，门阵列芯片280将解码SONET帧的数据的28字节并将其连接到各自的编码解码器。如果在SONET帧上传输更高带宽信号，则编程门阵列芯片280解码相应于选择的VT通道的一组的各SONET通道有效数据字节。当视频模块配置为解码器61以驱动两个监视器381-382时，门阵列芯片280不主动驱动加入总线238或线240上的加入信号。
在视频模块配置为编码器62的场合，门阵列芯片280由微处理器290编程，在各VT通道期间驱动加入总线238把字节串行视频数据从编码解码器270和274加到其上。例如，如果第一编码解码器270分配给一个SONET帧的24个VT通道，则24字节的视频数据将在线272上提供给门阵列芯片280，并存储在一个串并行移位寄存器中。当第一VT1通道时间片存在时，其由脱离总线124上的C1J1和SPE信号决定，则在第一VT时间片期间用8个视频位驱动加入总线238，而在线240上的加入信号被驱动为高。后继的23个视频字节将在后继23个VT1通道期间被驱动在加入总线238上，而在线244上的加入信号在各VT时间片期间被驱动为高。第二编码解码器274的视频信号以相似方式被处理，并在各时间片期间放置在不同组的VT通道上。加入总线238运载两个VT通道视频信号到光总线控制器120并由加入总线接收器242接收。然后把加入数据多路转换到多路转换器输出总线234的各时间片。门阵列芯片280用一个三态高阻抗输出装配以驱动加入信号线240。其它设备架模块的加入信号线驱动器类似设计。在加入信号线240和地之间的一个电阻(未示出)为该线提供无源下拉。通过使用门阵列芯片280控制加入信号线240上的信号，就能在该节点切换或驱动两个选择的视频摄像机，使SONET帧运载视频信号。
在视频模块编码器62运行期间，可以把NMS数据帧80通信到微处理器290以便通过总线286有选择地驱动视频摄像机多路转换器284以选择一个或两个不同的视频摄像机通过SONET网络传输不同图象。另外，可以在不工作时重新配置门阵列芯片280以多路转换两个视频流到SONET帧的不同VT通道。在要关断节点上视频模块编码器62的某一个或两个视频摄像机的场合，给微处理器290传输NMS命令消息，在其中解码，并连接到门阵列芯片280去配置电路以便阻止加入信号线240上的信号被驱动为高。虽然该视频摄像机仍然在产生视频流，但是数字压缩的视频流将不再加到加入总线238，因而该摄像机被实际关断。应该注意，在节点设备架中的其它模块可以驱动线240，这样来打开在该节点的其它模块，引起对该SONET帧的视频数据的传输或接收。在两个模块无意间试图在同一VT通道驱动加入信号线240为高的场合，则加在加入总线238上的数据被破坏，而产生一个奇偶校验错误。光总线控制器120检测该奇偶校验错误，执行修正或诊断功能。
图11表示连接到图2所示控制中心的设备的SONETOCC节点50。所示控制中心有6个视频监视器，每一对381和382连接到各个作为解码器61配置的视频模块。控制面板42和计算机44是常规设备，允许操作员选择一个特定视频摄像机和把图象在监视器38上显示。每一监视器38有一个与其关联的唯一标识，并编程到视频控制计算机44中。虽然所示控制面板42带手动开关控制视频图象，但是一个编程的计算机和键盘和/或鼠标也可以提供操作员选择视频图象和各监视器38以显示该摄像机信号的能力。目前，由于有许多厂商提供视频设备，因此由视频控制计算机44在RS-232线46上传输一些不同的协议。线46上不管什么协议的信号基本传输诸如连接摄像机50到监视器5这样的命令。这些串行信号连接到工作和保护总线控制器120和122，特别连接到各自的处理器168。在每一总线控制器120、122中的处理器168被编程以转换这些本地命令为相应NMS命令。为交叉参考摄像机50和监视器5到图4a所示的目的地址，使用一个查阅表。例如，摄像机50在查阅表中参考为具有节点地址字段86、设备架地址字段88、卡地址字段90和辅助地址字段92的目的地址。相应于摄像机50的目的地址是唯一的，因此在一个节点只有一个卡响应。此外，在系统初始配置时给每一监视器38分配一个VT通道，用于接收视频信号，而这种通道分配存储在总线控制器120和122的存储器中。因此，当总线控制器的处理器168接收和解码涉及监视器5的本地命令时，它在查阅表中被交叉参考到分配的VT通道。以这一信息，总线控制器的处理器168将用摄像机50的目的地址、写连接到摄像机50的模块的命令、和具有相应于摄像机连接功能的VIDs的数据字段106和相应于分配给监视器5的VT通道的数据组装NMS帧80。该NMS帧在SONET帧的指定DSO通道中逐字节传输。
当被传输的NMS帧的目的地址的匹配节点接收到该帧80时，解码该帧。视频模块62中的处理器290将与FPGA芯片280通信，编程该计数器以提供相应于分配给监视器5的时间片的输出，控制摄像机多路转换器284选择摄像机50，然后在相应于该VT通道分配的时间片内提供压缩视频数据。以这种安排，可以控制连接到SONET网络的视频设备和其它设备。
虽然本发明的优选实施例参考特定的装置、设备和电路以及其操作方法公开，但是应该理解，许多细节上的改变可以作为工程选项实现，而不离开本发明由所附权利要求定义的精神和范围。
权利要求书按PCT19条的修改1．控制连接到多节点光通信网络一个节点的电路的装置，该光通信网络为产生多个运载数据的时间片类型的网络，该装置包括位于多节点网络的一个源节点处的一个控制电路，用于在光网络上传输控制信号，该控制信号指定一个光帧的时间片运载数据；一个目的节点，用于接收通过该光网络的控制信号以配置目的电路选择所述指定时间片和从所述目的电路连接数据到所述指定时间片，其中所述目的电路在所述目的节点被控制。
2．权利要求1所述装置，其中，所述目的电路包括一个连接到第一电路和第二电路的视频装置，第一电路响应所述时间片多路转换视频数据从所述视频装置到所述时间片，第二电路用于以光帧内的一个相应时间片传输视频数据。
3．权利要求2所述装置，其中，所述第一电路连同一个激活信号在与所述选择的时间片关联的时间提供所述视频数据给所述第二电路，其中所述第二电路在所述激活信号有效时传输所述视频数据到所述光帧。
4．权利要求3所述装置，其中，所述第二电路包括运载光帧脱离数据的脱离总线，所述第一电路包括运载加入视频数据的加入总线，所述第二电路在所述激活信号有效期间多路转换加入视频数据到所述光帧。
5．权利要求4所述装置，其中，所述光网络包括一个SONET网络，激活信号在一个OC-1 SONET帧期间有效24次以提供1.5MHz带宽。
6．权利要求3所述装置，其中，所述视频装置包括一个视频摄像机，其中第一电路可被编程为响应一个光帧的一个或多个时间片，从所述单个视频摄像机传输视频数据到该光帧。
7．权利要求6所述装置，其中，所述第一电路适应从所述源节点接收经过所述光网络的命令，在所述一个或多个时间片期间驱动所述激活信号，从而有效连接视频摄像机的视频数据到所述光帧。
8．权利要求7所述装置，其中，所述视频摄像机在所述一个或多个时间片期间通过保持所述激活信号为不活动而从所述光网络有效拆接。
9．权利要求1所述装置，进一步包括在所述光帧上传输的一个设备配置协议，所述设备配置协议具有对每一所述节点唯一的一个目的地址，和多个命令，每一所述节点响应配置协议的接收解码目的地址，并将目的地址与该唯一目的地址比较，如果匹配，则解码并执行该命令以控制节点设备。
10．通过具有多个时间片运载光信号类型的光网络控制电路的装置，包括至少一个源节点，它连接到所述光网络，以便在其上传输命令到目的节点，用于在一个所述时间片内控制所述目的节点的数据连接；至少一个所述目的节点，其具有连接到所述光网络的一个光输入和连接到所述光网络的一个光输出，所述目的节点用于接收所述命令，包括一个电脱离总线，一个光电转换器，用于变换经过所述光网络输入的光信号为在所述脱离总线上运载的相应电信号，一个电加入总线，用于运载由连接到所述目的节点的电路产生的数据，一个选择器，用于从所述脱离总线或从所述加入总线选择电信号，一个控制信号线，用于运载控制所述选择器从所述脱离总线或所述加入总线选择电数据的控制信号，一个电光转换器，用于变换从所述选择器输出的电信号为连接到所述目的节点光输出的相应光信号。
11．权利要求10所述装置，其中，所述源节点包括被编程为用所述命令提供一个通信协议的处理器，所述源节点包括通过所述光网络的时间片传输所述通信协议，以控制在所述目的节点在所述光网络的时间片内产生的数据的传输的电路。
12．权利要求11所述装置，其中，所述通信协议包括控制何时激活所述控制信号在所述脱离总线和所述加入总线之间进行选择的命令。
13．权利要求11所述装置，其中，所述通信协议包括一个指定要执行的功能的命令字段和指定要使用的所述多个时间片之一的相关数据字段。
14．权利要求10所述装置，进一步包括与所述目的节点关联的数据电路，用于接收经过所述脱离总线的视频数据和变换所述视频数据以便在监视器上显示，数据电路包括一个视频摄像机，用于产生视频数据以经过所述加入总线到所述选择器被传输到所述光网络。
15．一种通过具有多个时间片运载光信号类型的光网络控制电路的方法，包括的步骤有通过所述光网络传递命令信号到连接在其上的至少一个节点，用于控制由所述节点在所述光网络上的数据传输；由所述节点中的电路解码所述命令，确定在所述光网络上传输数据要使用的一个或多个时间片；编程所述节点中的电路以将至少一个数据源的数据与所确定的一个或多个时间片关联；多路转换由所述数据源产生的数据到所述光网络的所述确定的时间片；重编程所述节点中的所述电路，使响应对由所述节点通过光网络接收的其它命令的解码而多路转换数据到所述光网络的其它时间片。
16．权利要求15所述方法，进一步包括在所述节点提供一个电脱离总线和一个电加入总线以分别接收来自光网络的数据和在所述光网络上传输所述节点处产生的数据。
17．权利要求16所述方法，进一步包括，如果在所述节点产生的数据要在各自时间片内传输，则重写在电脱离总线上运载的数据，而在其它时间允许脱离总线上的数据在光网络上以与所述节点通过所述光网络接收的形式不变的形式重新传输。
18．权利要求15所述方法，进一步包括在相应于第一目的地的第一组时间片内传输数据，和在相应于第二目的地的第二组时间片内传输数据。
19．权利要求15所述方法，进一步包括由主节点传递所述命令到和所述光网络连接的多个从属节点，以及由所述主节点控制每一所述从属节点要使用的时间片。
20．权利要求15所述方法，进一步包括传递命令信号到和所述光网络连接的多个节点，从而动态控制由每一所述节点使用的时间片。
21．权利要求15所述方法，进一步包括用所述命令改变所述节点的使用带宽以增加或减少该节点在其中传输数据所用的时间片数目。
22．权利要求15所述方法，进一步包括传递不同命令到所述节点，从而动态改变从第一组时间片到第二组时间片的数据传输，和动态改变所使用的时间片数目以改变由该节点使用的带宽。
23．通过具有多个时间片运载光信号类型的光网络控制电路的装置，包括具有连接到所述光网络的一个光输入端口和连接到所述光网络的一个光输出端口的网络节点，所述节点包括一个总线控制器，具有光电转换器，用于变换所述输入端口的光信号为相应电信号；一个串并行转换器，用于将由所述光电转换器输出的电信号由串行电信号转换为字节串行数据；一个并行串行转换器，用于变换字节串行数据为相应串行数据；一个电光转换器，用于变换所述并行串行转换器的输出串行数据为相应光信号，所述电光转换器用于连接该串行光信号到光输出端口；一个运载所述字节串行数据的脱离总线；一个运载在所述节点产生的字节串行数据的加入总线；一个多路转换器，其第一输入连接到所述脱离总线，其第二输入连接到所述加入总线；连接字节串行数据到所述并行串行转换器的所述多路转换器的一个输出，和一个用于选择所述第一输入和所述第二输入之一以将其串行数据连接到所述多路转换器的一个输出的控制输入；一个控制电路，用于激活所述多路转换器的控制输入在一指定的时间片期间连接所述加入总线上的字节串行数据到所述多路转换器输出。
24．权利要求23所述装置，进一步包括与所述节点关联的多个数据生成电路，所述加入总线连接到每一所述数据生成电路，连接到所述控制输入的一条加入信号线被控制，从而在不同时间片使所述多路转换器在所述加入总线上将由所述数据生成电路产生的数据连接到所述多路转换器的输出。
25．权利要求24所述装置，其中，所述控制电路在每一所述数据生成电路中包括各自的可编程电路，并进一步包括连接到所述多路转换器控制输入和每一所述可编程电路的一个激活信号，用以协调在不同时间片在加入总线上的数据的多路转换。
26．权利要求23所述装置，进一步包括一个由视频摄像机组成的数据发生器电路，用以产生视频信号，并包括一个视频信号压缩器，用以压缩该视频信号。
27．权利要求26所述装置，进一步包括所述多个视频摄像机，每一所述视频摄像机连接到一个视频信号多路转换器，所述视频信号压缩器连接到所述视频信号多路转换器的一个输出端。
28．权利要求26所述装置，其中，所述视频信号压缩器还用作解压缩视频信号，并进一步包括至少一个连接到所述压缩器的一个输出端的视频监视器，用以接收解压缩的视频信号。
29．通过具有多个时间片运载光信号类型的光网络控制电路的装置，包括至少一个连接到所述光网络的从属节点；连接到所述光网络的一个主节点，所述主节点包括用一个通信协议编程的处理器，所述通信协议提供标识每一所述从属节点的数据，提供标识在每一所述从属节点中的电路的数据，以及提供标识由从属节点使用在其中传输在各从属节点产生的数据的、所述光网络的一个或多个时间片的数据；所述主节点包括编码电路，用于编码所述通信协议到所述光网络的一个或多个时间片，使其可用于每一所述从属节点；所述从属节点包括响应运载所述通信协议的光网络的时间片的解码电路，用于解码节点标识、电路标识数据和时间片数据，以及用于配置所述从属节点的电路以产生数据并在由所述解码的时间片数据指定的时间片内传输所产生的数据。
30．权利要求29所述装置，进一步包括在所述从属节点内的电路，用于配置数据处理电路以便在根据所述解码的通信协议指定的时间片内接收数据。
31．权利要求29所述装置，进一步包括所述从属节点内的电路，用于使通过所述通信协议传递信息到所述主节点。
32．权利要求29所述装置，其中，所述光网络包括一个SONET环。
关于PCT19(1)的声明本申请人所申请的发明的特征在于连接到一个光网络的一个源节点能够控制一个目的节点，使得目的节点可以传递光信号或者将光信号放入一个时间片中，这取决于源节点的规定。在本发明的较佳实施例中，源节点通过SONET网络将时间片信息传输到目的节点，并且目的节点利用一个加入-与-脱离电路将在目的节点产生的视频信息加入到所指定的时间片中用于在SONET环上传输。
关于Lightfoot等人的对比文件，其揭示了将视频信号从视频信息提供者(VIP)提供给视频信息用户(VIU)的技术。在该对比文件中所揭示的发明是通过一个SONET环1102，一个视频网络集线器(VNH)1104，一个本地视频接入节点(LVAN)1112，一个本地环路分配网络(LLD)1124，将视频信息提供给用户，然后到达客户位置1126。
广播合并部分1100(图5)接受ATM信元中的视频信息并且通过一个OC-3光线路将之传输到一个SONET多路转换器1122。数字编码器也将DS-3信号从视频信息提供者连接到SONET多路转换器1122。广播合并部分1100确定该SONET环的哪一个时间片将携带来自视频信息提供者的多路转换的ATM和DS-3信号，环绕该光环，并且到达各个视频网络集线器1104。但它从没有提示该广播合并部分1100能够在向目的节点提供时间片信息的SONET环1102上传递控制信号。它在第32列42行与48行之间特意注明该视频网络集线器的SONET多路转换器1130(图6)是“脱离-并-继续”型的，它简单地将SONET环所携带的视频信息脱离到SONET视频网络集线器1104上，并在该SONET环1102上继续传递该视频信号，直至传回。注意，该“脱离-与-继续”技术明显不同于本申请人的“脱离-与-加入”功能，该功能可在源节点所规定的时间片中将在目的节点产生的数据加入到SONET环。
参考图6，请注意，该SONET多路转换器1130向45MB/s解码器1132提供DS-3数据，向ATM分组解多路转换器1134提供ATM信元信息。没有任何总线或者箭头表示向该SONET多路转换器1130供回任何信息，以将来自目的节点的数据作为光信号加入到该S0NET环1102上。
所引用的对比文件揭示出在该系统中规定视频信息用户可以传信号给ATM子网1106，从而将交互式多媒体电视(IMTV)会话传送给用户。在对比文件的图7中，本地视频接入节点1112在ATM子网1106和SONET多路转换器1112之间配有一条光线路1172。然而，它是一条单向光纤(见列37,63行-67行)，只将视频信息从ATM子网1106提供到本地视频接入节点1112。该光线路1172携带来自VIP和该网络的IMTV信息流和信号。也从没有规定允许本地视频接入节点将在目的节点产生的数据放到光线路上1172。
从上面的说明可以得知，Lightfoot等人的对比文件并没有破坏本发明的新颖性。
权利要求
1．控制连接到多节点光通信网络一个节点的电路的装置，包括位于该多节点网络的一个源节点处的控制电路，用于在该光网络上传输控制信号以使用一个光帧的时间片运载数据；一个目的节点，用于通过该光网络接收控制信号以配置目的电路选择所述时间片和从所述目的电路连接数据到所述时间片，借此所述目的电路在所述目的节点被控制。
2．权利要求1所述装置，其中，所述目的电路包括一个连接到第一电路和第二电路的摄像机，第一电路响应所述时间片在所述时间片内多路转换所述视频摄像机的视频数据，第二电路用于在该光帧内的一个相应时间片内传输该视频数据。
3．权利要求2所述装置，其中，所述第一电路连同一个激活信号提供带有所述视频数据的时间片给所述第二电路，其中所述第二电路在所述激活信号有效时传输所述视频数据至所述光帧。
4．权利要求3所述装置，其中，所述第二电路包括运载光帧脱离数据的脱离总线，所述第一电路包括运载加入视频数据的加入总线，所述第二电路在所述激活信号有效期间多路转换加入视频数据到所述光帧。
5．权利要求4所述装置，其中，所述光网络包括一个SONET网络，激活信号在一个OC-1 SONET帧期间有效24次以提供1.5MHz带宽。
6．权利要求3所述装置，其中，所述第一电路可编程响应一个光帧的一个或多个时间片从单个视频摄像机传输视频数据到该光帧。
7．权利要求6所述装置，其中，所述第一电路适应从所述源节点经过SONET网络接收命令，以在所述一个或多个时间片期间驱动所述激活信号，从而实际连接视频摄像机的视频数据到SONET帧。
8．权利要求7所述装置，其中，所述视频摄像机在所述一个或多个时间片期间通过保持所述激活信号为不活动而从SONET网络有效拆接。
9．权利要求1所述装置，进一步包括在所述SONET帧上传输的一个设备配置协议，所速设备配置协议具有对每一节点唯一的目的地址，和多个命令，每一所述节点响应配置协议的接收解码目的地址，并将其与该唯一地址比较，如果匹配，则解码并执行该命令以控制节点设备。
10．通过具有多个时间片运载光信号类型的光网络控制电路的装置，包括至少一个连接到所述光网络的源节点，以便在其上传输命令到目的节点，在一个所述时间片内控制从所述目的节点的数据连接；至少一个所述目的节点，其具有连接到所述光网络的一个光输入和连接到所述光网络的一个光输出，所述目的节点用于接收所述命令，包括一个电脱离总线，一个光电转换器，用于变换经过所述光网络输入的光信号为在所述脱离总线上运载的电信号，一个电加入总线，用于运载由连接到所述目的节点的电路产生的数据，一个选择器，用于从所述脱离总线或从所述加入总线选择信号，一个控制信号线，用于控制所述选择器从所述脱离或所述加入总线选择电数据，一个电光转换器，用于变换从所述选择器输出的电信号为连接到所述目的节点光输出的相应光信号。
11．权利要求10所述装置，其中，所述源节点包括一个被编程以用所述命令提供一个通信协议的处理器，所述源节点包括通过所述光网络的时间片传输所述通信协议，以控制在所述目的节点在所述光网络的时间片内产生的数据的传输的电路。
12．权利要求11所述装置，其中，所述通信协议包括控制何时激活所述选择器控制信号在所述脱离总线和所述加入总线之间作出选择的命令。
13．权利要求10所述装置，其中，所述通信协议包括一个指定要执行的功能的命令字段和指定要使用的时间片的相关数据字段。
14．权利要求10所述装置，进一步包括与所述目的节点关联的数据电路，用于经过所述脱离总线接收视频数据和变换所述视频数据以便在监视器上显示，数据电路包括一个视频摄像机，用于产生视频数据以经过所述加入总线到所述选择器被传输到所述光网络。
15．一种通过具有多个时间片运载光信号类型的光网络控制电路的方法，包括的步骤有通过所述光网络传递命令信号到连接在其上的至少一个节点，用于控制由所述节点在所述光网络上的数据传输；由所述节点中的电路解码所述命令，确定在所述光网络上传输数据要使用的一个或多个时间片；编程所述节点中的电路以将至少一个数据源的数据与确定的时间片关联；多路转换由所述数据源产生的数据到所述光网络的所述确定的时间片；重编程所述节点中的所述电路，使响应对由所述节点通过光网络接收的其它命令的解码而多路转换数据到所述光网络的其它时间片。
16．权利要求15所述方法，进一步包括在所述节点提供一个电脱离总线和一个电加入总线以分别接收来自光网络的数据和在所述光网络上传输所述节点处产生的数据。
17．权利要求16所述方法，进一步包括，如果在所述节点产生的数据要在各自时间片内传输，则重写在电脱离总线上运载的数据，而在其它时间允许脱离总线上的数据在光网络上以与所述节点通过所述光网络接收的形式不变的形式重新传输。
18．权利要求15所述方法，进一步包括在相应于第一目的地的第一组时间片内传输数据，和在相应于第二目的地的第二组时间片内传输数据。
19．权利要求15所述方法，进一步包括由主节点传递所述命令到和所述光网络连接的多个从属节点，以及由所述主节点控制每一所述从属节点要使用的时间片。
20．权利要求15所述方法，进一步包括传递命令信号到和所述光网络连接的多个节点，从而动态控制由每一所述节点使用的时间片。
21．权利要求15所述方法，进一步包括用所述命令改变所述节点的使用带宽以增加或减少该节点在其中传输数据所用的时间片数目。
22．权利要求15所述方法，进一步包括传递不同命令到所述节点，从而动态改变从第一组时间片到第二组时间片的数据传输，和动态改变所使用的时间片数目以改变由该节点使用的带宽。
23．通过具有多个时间片运载光信号类型的光网络控制电路的装置，包括具有连接到所述光网络的一个光输入端口和连接到所述光网络的一个光输出端口的网络节点，所述节点包括一个总线控制器，具有光电转换器，用于变换所述输入端口的光信号为相应电信号；一个串并行转换器，用于将由所述光电转换器输出的电信号由串行信号转换为字节串行数据；一个并行串行转换器，用于变换字节串行数据为相应串行数据；一个电光转换器，用于变换所述并行串行转换器的输出串行数据为相应光信号，所述电光转换器用于连接该串行光信号到光输出端口；一个运载所述字节串行数据的脱离总线；一个运载在所述节点产生的字节串行数据的加入总线；一个多路转换器，其第一输入连接到所述脱离总线，其第二输入连接到所述加入总线；连接字节串行数据到所述并行串行转换器的所述多路转换器的一个输出，和一个用于选择所述第一输入和所述第二输入之一以将其串行数据连接到所述多路转换器的一个输出的控制输入；一个控制电路，用于激活所述多路转换器的控制输入在一指定的时间片期间连接所述加入总线上的字节串行数据到所述多路转换器输出。
24．权利要求23所述装置，进一步包括与所述节点关联的多个数据生成电路，所述加入总线连接到每一所述数据生成电路，连接到所述控制输入的一条加入信号线被控制，从而使所述多路转换器在不同时间片将所述加入总线上由所述数据生成电路产生的数据连接到所述多路转换器的输出。
25．权利要求24所述装置，其中，所述控制电路在每一所述数据生成电路中包括各自的可编程电路，并进一步包括连接到所述多路转换器控制输入和每一所述可编程电路的一个激活信号，用以协调对不同时间片的加入总线上数据的多路转换。
26．权利要求23所述装置，进一步包括一个由视频摄像机组成的数据发生器电路，用以产生视频信号，并包括一个视频信号压缩器，用以压缩该视频信号。
27．权利要求26所述装置，进一步包括连接到一个视频信号多路转换器的多个视频摄像机，所述视频信号压缩器连接到所述视频信号多路转换器的一个输出端。
28．权利要求26所述装置，其中，所述视频信号压缩器还用作解压缩视频信号，并且进一步包括至少一个连接到所述压缩器的一个输出端的视频监视器，用以接收解压缩的视频信号。
29．通过具有多个时间片运载光信号类型的光网络控制电路的装置，包括至少一个连接到所述光网络的从属节点；连接到所述光网络的一个主节点，所述主节点包括用一个通信协议编程的处理器，所述通信协议提供标识每一所述从属节点的数据，提供标识在每一所述从属节点中的电路的数据，以及提供标识由从属节点使用在其中传输在各从属节点产生的数据的所述光网络的一个或多个时间片的数据；所述主节点包括编码电路，用于编码所述通信协议到所述光网络的一个或多个时间片，使其可用于每一所述从属节点；所述从属节点包括响应运载所述通信协议的光网络的时间片的解码电路，用于解码节点标识、电路标识数据和时间片数据，以及用于配置所述从属节点的电路以产生数据并在由所述解码的时间片数据指定的时间片内传输所产生的数据。
30．权利要求29所述装置，进一步包括在所述从属节点内的电路，用于配置数据处理电路以便在根据所述解码的通信协议指定的时间片内接收数据。
31．权利要求29所述装置，进一步包括所述从属节点内的电路，用于通过所述通信协议传递信息到所述主节点。
32．权利要求29所述装置，其中，所述光网络包括一个SONET环。
全文摘要
一种控制SONET环传输系统中的节点设备的技术。控制信号从控制中心以SONET帧的一个选择的字节传输到连接在SONET环(24)上的每一节点(50－57)。每一SONET节点包括一个解码器(61),用于解码对某目的地址的控制信号,如果匹配的话,该节点解码命令字段,执行该命令代表的功能。这一命令可以是激活或去激活节点电路,或者在SONET帧的指定VT通道内接收或传输视频信号。以这种方式,设备可以在各节点被打开或关断,从而优化OSNET网络的带宽效率。
文档编号H04N7/16GK1220791SQ98800356
公开日1999年6月23日 申请日期1998年1月8日 优先权日1997年1月31日
发明者J·E·肖菲尔德 申请人:英特里克特网络技术公司