专利名称：网络各部分之间通过一中间网络传送信息帧的方法
技术领域：
本发明一般涉及传输网络中的信息传送，更具体说，是涉及在彼此并不完全同步的不同子网络之间边界上的信息传送。
背景技术：
在传输网络中，用SDH/SONET传输设备传送数据流。把传送分为传输的时间段，成为帧，帧的持续时间通常为125毫秒。SDH/SONET设备在每帧中插入标题数据，如段开销(SOH)等，以及有效负荷信息。一帧中的有效负荷信息，包括要传送的数据流数据，所以，来自相继各帧的有效负荷数据，组成一连续的数据流。按照定义，标题数据是为每帧产生的数据。举例说，标题数据包括诸如对一帧的开始进行定位的同步数据、帧的错误检测数据、在设备之间传送诸如管理和保护协调信息等信息的通信信道、帧源标识信息、国内字节、等等。
从原理上说，不同节点产生的帧是同步的。就是说，它们的持续时间相差甚微，且它们没有固定的相位关系。因此，在网络中传送的各帧之间，甚至沿通过该网络不同节点的某一连接的各帧之间，不存在一一对应的关系。即使当两节点初始时以基本相同的时间开始的帧，在两个节点之一中初始时的开始帧之后，具有帧号码n(如一大的整数)的一帧的开始时间，比另一节点中初始帧之后，已经开始了n帧的帧开始时间，相差能够大于一帧的时间。
但这一点对标题数据不成为问题，因为当数据流沿该连接传送时，各节点为它们自己送出的帧，产生新的标题。另一方面，有效负荷数据必须从进入的帧复制，从而不会有数据丢失。因此，各节点具有使有效负荷数据相对于帧浮动的能力。就是说，从进入的帧的有效负荷起点开始的数据，不必在送出帧的预定位置开始，从而进入的帧的有效负荷数据，可以分布在相继送出的帧的有效负荷上。
众所周知，节点可以用标题数据来管理传输网络。从原理上说，网络运营者可以在网络节点中，选择使用标题中任何字节，以任何特定方式来管理网络。但是，实际上，因为通过网络传送有效负荷数据所走的路径，使网络运营者不可能做到这一点，例如，如果该有效负荷数据是从第一运营者的第一子网络，经过第二运营者的第三子网络，传送至该第一运营者的第二子网络。因为从第一子网络最后节点送出的标题(在进入第三子网络之前)，与进入第二子网络(来自第二子网络)的标题之间，不一定存在一一对应关系，所以第三子网络对第一运营者是不互通的。当第三子网络各节点按第二运营者的需要产生标题时，与第一网络运营者有关的信息可能丢失。把一个标题的标题数据，复制到另一个标题的自由度，常常受到严格限制。例如，可以考虑以下情况载运包含STM-16信号的帧的第一与第二SDH子网络，通过载运包含STM-64或STM-256信号帧的SDH子网络连接。STM-16信号有1152个标题字节，但这些字节只有25字节在STM-64或STM-256信号中转发。
因此，这种情况阻碍第一网络运营者的各种网络管理操作。定时信息，例如关于帧的比特率信息，在通过第三子网络时也会丢失。这一点也阻碍第一网络运营者的各种网络管理操作。
解决该问题的已知方案，是要求第三子网络使用有更大带宽的帧的信号，该种信号允许同时传送来自第一子网络的标题数据与为第三子网络产生的标题数据。但是，该要求需要很大的开销，而在以SDH/SONET为基础的传输中，很大的开销通常是不适宜的或不需要的。
发明内容
按照本发明的原理，各子网络间经过中间子网络传送信息时，有关定时和同步的问题，可以把标题信息放在各帧的有效负荷部分内，越过子网络与一中间子网络之间边界的传送来解决。因此，来自子网络的标题信息，通过该中间子网络时不会被改变。因为标题信息是在有效负荷部分中载运，所以标题信息不因网络间的异步操作而丢失。此外，第三子网络实际上对第一与第二子网络是互通的，且不要求第三子网络有更大的带宽。例如，第一与第二子网络从标题开始的信息，在通过第三子网络传送时保持不变。因为中间子网络发送的帧有缩减了长度的标题和扩展的有效负荷部分，所以不要求该中间子网络有特别大的带宽。
按照一个示范的实施例说明的一种方法，在传输网络中经过第三子网络，能把包括标题和有效负荷信息的帧中信息，从第一子网络传送至第二子网络。该第一和第二子网络能够共同管理，但独立于第三子网络。传输网络中某一节点，为送出的每帧产生相应的标题，但把进入的帧的有效负荷，完全复制到送出的一帧或多帧上。在越过第一和第三子网络间的第一边界时，只有标题的第一部分，被复制进有效负荷，使第三子网络中缩减了长度的标题，适合装进本应由第二部分标题占用的空间，因为该第二部分标题没有被复制进第一子网络中的有效负荷内。在越过第三和第二子网络间的第二边界时，从该有效负荷检索该标题，并用之产生第二子网络中的标题信息。
按照另一个示范的实施例，由第一子网络载运的多帧的标题数据及有效负荷信息被复用，成为由第三子网络载运的一公用帧。该多帧的部分标题不复制至该公用帧的有效负荷上，从而产生更多的未被占用的空间。公用帧的标题维持在指定且缩减了的长度上，使它不超出该未被占用的空间。结果，如果把N帧复用，成为公用帧，那么该公用帧的带宽不超过个别复用帧带宽的N倍。可供选择地，进入的标题的同步信息，可以不复制，或只复制有限的范围，送至有效负荷，从而为第三子网络中的标题产生更多的空间。
按照本发明的另一方面，在越过第一和第三子网络间的第一边界时，定时信息要添加到有效负荷部分。该定时信息指出，第一子网络中一帧的持续时间(组成一帧的时间长度)不同于第三子网络中一帧持续时间的范围。在越过第三和第二子网络间的第二边界时，用该定时信息重新产生第二子网络中的帧，使这些帧与第一子网络的帧有基本相同的持续时间。因此，通过第三子网络的传送，就定时方面也变成互通的。
结合附图考察本发明下面的详细说明，可以对本发明获得更完整的了解，图中用相同的数字表示相同的单元，其中图1按照本发明一个示范的实施例，画出示例性传输网络的一部分的简化方框图；图2对同步数字系列(SDH)中使用的STM-16信号，画出一种示例性帧格式；图3按照本发明一个示范的实施例，画出图2的STM-16信号的变化版本，它有缩减的开销；和图4按照本发明一个示范的实施例，画出使用的STM-64信号一种示例性帧格式。
具体实施例方式
图1画出示例性电话网络的一部分，该电话网络包括三个子网络10、12、和14。更具体说，图上的第一子网络10，经过第三子网络14与第二子网络12耦合。在一个示例性实施例中，第一子网络10和第二子网络12，例如可以归第一网络运营者共同管理，而第三子网络14由第二网络运营者独立管理。当然，该例只是示例性的，无论如何不是一种限制，本文已经考虑到本领域熟练人员显然知道其他可能的配置。
如图所示，第一子网络10包括接口单元11，用于把信息越过第一子网络10和第三子网络14间边界传送。接口单元11有输入110a-d，从第一子网络10内部接收帧，每帧包括标题和有效负荷信息。接口单元11包括标题缩减单元112a-d、速率适配单元114a-d、交织器116、和标题插入单元118。各输入110a-d通过相应一个标题缩减单元112a-d和相应一个速率适配单元114a-d的级联，耦合至交织器116。交织器116通过标题插入单元118，耦合至第三子网络14。
第三子网络14没有详细画出。第一和第二子网络10和12之间的连接140，仅以符号表示，沿连接140画出若干个帧监控器142a-c。
第二子网络12包括接口单元13，用于把信息越过第三子网络14和第二子网络12间边界传送。接口单元13有输出130a-d，把帧发送至第二子网络12。接口单元13还包括标题扩展单元133a-d、速率适配单元134a-d、去交织器136、和标题抽出单元138。去交织器136通过相应一个速率适配单元134a-d和相应一个标题扩展单元133a-d的级联，耦合至各输出130a-d。
如上所述，图1所示网络，对于相同网络运营者管理第一和第二子网络10和12，但不包括第三子网络14(或至少不控制标题信息通过第三子网络14的传送)的情况是有用的。
图2画出STM-16信号的格式，表明该信息是如何在进入的帧中传送的。假定，本领域熟练人员对熟知的SDH/SONET标准阐明的STM和STS基本帧格式，是熟识的。所以为简单起见，该种格式的细节将不在这里重复，除非有助于理解本发明的原理。在STM-16的帧格式内，信息被格式化为行与列的矩阵。一行中相继位置包含的信息要顺序传送。众所周知，只有一整行传送完毕，才传送下一行，如此类推。帧格式最左侧的一百四十四(144)列，包括通常由网络节点抽出的标题信息，这里以部分20表示。剩余的列，包括通常从一节点到下一节点通过的有效负荷信息，这里以部分22表示。
STM-16信号在标题部分20内的第一行24，包括四十八个(48)A1字节，随后是四十八个(48)A2字节，跟着是一J0字节，十五个(15)Z0字节和三十二个(32)国内使用(NU)字节。按照熟知的SDH/SONET传输标准，A1和A2字节的内容，用于提供能用之对准一帧的开始字节的唯一模式。J0字节包括迹标识，用于识别帧中被传送的信号源。Z0字节是为将来国际标准化而保留的未确定的字节。国内使用(NU)字节允许传送某些国内特定信息。
在STM-16信号中出示的其他字节，例如包括用于差错检测的B1字节，包含用作消息信道标准比特模式的K2字节，该消息信道用于指示，在该连接的上游是否已经检测到故障。此外，STM-16信号包含运送诸如网络设备是否失效、信息传输质量如何等信息的通信信道。
如图3所示，从STM-16信号中移出的信息用交叉阴影线表示，如部分30和32。回头参考图1，标题缩减单元112a-d用于从STM-16信号中移出该种信息。按照一个示范实施例，部分30中被移出的信息包括除A1字节最后两个(2)字节和A2字节头两个(2)字节外的所有字节。但是，应当指出，按照本文的论述，别的A1和/或A2字节也可以保留。如图所示，Z0字节连同一些国内使用(UN)字节也从部分32中移出。没有从图2的STM-16信号中移出而剩下的字节，由标题缩减单元112a-d输出(图1)。
工作时，速率适配单元114a-d从所有输入110a-d导出有相同比特率(f0)的信号。从原理上说，来自各输入110a-d的帧的比特率(f1-f4)，可以与用于传输至第三子网络14时使用的比特率(f0)不同，而且可能彼此不同，与帧的源有关。速率适配单元114a-d按输入比特率(f1-f4)从各帧接收信息，按公用比特率(f0)缓存该信息并输出该信息。
在送出的各帧中，每帧保留的空间，略多于传送从标题缩减单元112a-d接收的一帧被缩减了的数据所必需的标称空间。当一种或多种比特率(f1-f4)高于公用的比特率(f0)时，速率适配单元114a-d把多出的信息包含在该保留空间中。此时，总计略多于一进入的帧的信息，平均至每一送出的帧中传送。速率适配单元114a-d在送出的帧中增加信息，该信息指出，上述情况已经发生，以及其发生的范围。因此，进入帧的开始点位置，在送出的帧中是“浮动”的。
类似地，当一种或多种比特率(f1-f4)低于公用的比特率(f0)时，速率适配单元114a-d在送出的帧中留下未用的空间。此时，总计略少于进入帧的信息，平均至每一送出帧中传送。速率适配单元114a-d在送出的帧中增加信息，该信息指出，上述情况已经发生，以及其发生的范围。
速率适配单元114a-d也可以把超量的信息和未用空间量化，就是在该空间达到预设的溢出阈值或下溢阈值，例如达到一字节以前，不使用该超量空间或不留下未用空间。
交织器116从各帧接收信息，加上从不同输入接收的速率调节信息，然后输出该信息，使交织器116输出中相继的字节，交替地来自不同的一个速率适配单元114a-d。交织器116把交织的字节输出至标题插入单元118。标题插入单元118通过在交织的字节上添加标题，并对标题后的字节加扰(如信道编码)，形成例如STM-64“类”的信号。
图4画出按上述方式产生的STM-64“类”信号的一个例子。该信号的标题40包括一百九十二个(192)A1字节、一百九十二个(192)A2字节、一J0字节、B1字节、和K2字节。或者，该STM-64“类”信号包括从交织器116接收的数据和某些填充。应当指出，该STM-64“类”信号的标题小于通常的STM-64标题，后者应由许多整列构成。而这里除包括A1、A2、J0、B1、和K2字节外，其余全部不包括在内。这样，从输入110a-d接收的STM-16信号的标题和有效负荷信息两者的传输空间，已经构成。因此，通常用于标题信息的STM-64信号中的部分空间，现在能够包含有效负荷信息，该有效负荷信息可以是标题信息和/或从输入110a-d来的帧的有效负荷信息。该部分标题空间与剩余的有效负荷一起加扰(信道编码)，而标题插入单元118产生的标题部分的剩余部分，则不加扰。
本例假定，第三子网络14把不再包含STM-64标题信息的信号部分，原封不动地留下。例如，在只监控信号或从标题的替代部分复制标题信息的第三子网络14中，就是该种情形。
经第三子网络14传输之后，来自标题插入单元118的信号，被接口13接收。接口13从该已通过第三子网络14的信号，恢复原始输入的信号，包括它们的定时。
标题抽出单元138从该已通过第三子网络14的信号移出标题，并执行任何与标题内容相关的处理。之后，标题抽出单元138把除该信号标题之外的信息，馈送至去交织器136。去交织器136把该信息分解为许多子信号，每一个与从相应一个输入110a-d接收的信息对应。
速率适配单元134a-d接收信息的比特率，由标题抽出单元138和去交织器136的比特率确定，该比特率最终由第一子网络10接口11中的速率适配单元114a-d的比特率输出确定。速率适配单元134a-d从该信息读出速率适配信息。在该速率适配信息的控制下，速率适配单元134a-d从通过第三子网络14发送的不同帧中每一帧，收集有效负荷数据和标题，重新构成进入的帧。速率适配单元134a-d产生的帧的持续时间被修改，使相同的信息量适合装进这些帧中，正如在第三子网络14边界上从第一子网络10接收原始进入的帧所包含的一样。该持续时间的导出，利用了从第三子网络接收的帧中，在传送从第一子网络来的帧的信息时，是必须使用超量空间，还是必须留下未用空间的信息。
利用是否必须使用超量空间，还是必须留下未用空间的信息，为各帧的输出选择对应的更高或更低的比特率(f1-f4)，就像必须把数据按等于在第一子网络10中进来的比特率的速率输出一样，通过按已修改的比特率输出各帧，可以导出帧的持续时间。据此，平均地说，通过第三子网络14一帧中发送的所有已用比特，都是速率适配单元134a-d在该帧的持续时间上的正常输出。因此，一原始帧的有效负荷能装进一输出帧的有效负荷中。接口单元13最好把一原始帧的有效负荷放进一输出帧中。
最后，标题扩展单元133a-d读出从第三子网络14接收的信息中的标题信息，并恢复原始标题，补充任何被标题缩减单元112a-d移出的信息。已恢复的帧信号，包含的标题数据、有效负荷、和定时，基本上与输入110a-d接收的一致，然后把该已恢复的帧信号，发送至第二子网络12。因此，第一和第二子网络10和12，可以作为单一网络管理，尽管信号已经通过了第三子网络14。
按照本发明的另一方面，在第三子网络14内，一帧中发送的第一子网络10中一帧的比特数或字节数，是可变的，依赖于持续时间的差。定时信息用该变化的数表示。在进入第二子网络12时，重新产生的各帧包含的比特数或字节数，与在第一子网络10中相同。因此，复制进公用帧的数据，可以来自各有各自定时的帧，而且当这些帧从公用帧重新产生时，这些帧的定时被恢复。
前述各实施例只在说明本发明的原理。本领域熟练人员应能设计许多装置，这些装置虽然没有在本文明显出示，但仍体现本发明范围内的原理。因此，本文画出并说明的实施例只是示例性的，并不意味任何方式的限制。本发明的范围仅受附于后面的权利要求书的限制。
权利要求
1.一种在传输网络中把信息从第一子网络经第三子网络传送至第二子网络的方法，其中，信息是在传输网络的节点间按帧传送的，每帧包括标题和有效负荷，其中，某一节点为从该节点发送的每帧产生标题，且其中该节点把进入的帧的有效负荷数据完全复制至送出的一帧或多帧，又，其中该有效负荷数据可以相对于各帧浮动，该方法包括当一帧越过第一子网络与第三子网络的第一边界时，复制其标题的第一部分，放进有效负荷中，由于没有复制标题的第二部分，所以在有效负荷中建立了可用空间；在第三子网络中，使用适合装进该有效负荷可用空间的长度缩减了的标题；和当越过第一子网络与第三子网络的第二边界时，检索该第一部分标题和该有效负荷中长度缩减了的标题，产生第二子网络中的标题信息。
2.按照权利要求1的方法，其中由第一子网络载运的多帧的标题与有效负荷数据，复用为第三子网络载运的一公用帧，该公用帧载运整数倍第一子网络每帧载运的信息，其中，由于没有把多帧的标题的第二部分，复制至公用帧的有效负荷，所以该公用帧中仍旧有未占用的空间，其中，公用帧的标题维持在预设的长度，使送出的帧的标题，适合装进该未占用空间。
3.按照权利要求2的方法，其中，没有复制至公用帧有效负荷的多帧标题的第二部分包含同步信息。
4.按照权利要求1的方法，还包括在越过第一边界时，把定时信息添加至有效负荷中，该定时信息指出，第一子网络中一帧的持续时间不同于第三子网络中一帧持续时间的范围；和在越过第二边界时，用该定时信息重新产生第二子网络中的帧，使在第二子网络中的这些帧，与在第一子网络对应的帧有基本相同的持续时间。
5.一种在传输网络中的子网络间传递信息的装置，其中，信息是在传输网络的节点间按帧传送的，每帧包括标题和有效负荷，其中，节点为从该节点发送的每帧产生标题，且其中该节点把进入的帧的有效负荷数据，完全复制至送出的一帧或多帧内，又，其中该有效负荷数据可以相对于各帧浮动，该装置包括复制装置，用于把进入的帧的第一部分标题，复制至送出的帧的有效负荷中，由于没有复制标题的第二部分，所以在该有效负荷中建立了可用空间；和产生长度缩减了的标题的装置，该缩减了的标题，适合装进送出帧中该有效负荷的可用空间。
6.按照权利要求5的装置，其中由第一子网络载运的多帧的标题与有效负荷数据，复用为第三子网络载运的一公用帧，该公用帧载运整数倍第一子网络每帧载运的信息，其中，由于没有把多帧的标题的第二部分，复制至公用帧的有效负荷，所以该公用帧中仍旧有未占用的空间，其中，公用帧的标题维持在预设的长度，使送出帧的标题适合装进该未占用空间。
7.按照权利要求6的装置，其中，没有复制至公用帧有效负荷的多帧标题的第二部分包含同步信息。
8.按照权利要求5的装置，还包括把定时信息添加至送出帧的有效负荷中的装置，该定时信息指出，第一子网络中一帧的持续时间不同于第三子网络中一帧持续时间的范围。
全文摘要
描述了一种方法，用于把包含标题和有效负荷信息的帧中信息，从第一网络经第三网络传送至第二网络。该第一和第二网络是共同管理的，但独立于第三网络的管理。网络节点为从该节点送出的每帧产生相应的标题，且把进入的帧的有效负荷，完全复制至送出的各帧。在越过第一和第三网络间的第一边界时，只有标题的第一部分，被复制进有效负荷，使第三网络中缩减了长度的标题，能装进本应由该第二部分标题占用的空间，该第二部分标题没有被复制进第一子网络中的有效负荷内。在越过第三和第二网络间的第二边界时，从该有效负荷检索该标题，并用之产生第二网络中的标题信息。
文档编号H04J3/16GK1400782SQ0212714
公开日2003年3月5日 申请日期2002年7月25日 优先权日2001年7月30日
发明者罗尔·D·贝克尔, 彼德·B·布什巴奇, P·赫尔绍夫, 马藤·P·J·维塞尔斯 申请人:朗迅科技公司