專利名稱：用于恒定吞吐量速率適配的方法和設(shè)備的制作方法
背景本發(fā)明涉及脈沖或數(shù)字通信。具體地，本發(fā)明涉及通過使用比特插入或填充進(jìn)行有關(guān)專用或公共網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾释交蜻m配。
在近代數(shù)據(jù)通信中，當(dāng)數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)信道或“比特通道”傳輸時(shí)，數(shù)據(jù)典型地被構(gòu)建為幀。編成幀不單用來把數(shù)據(jù)與控制信息或信道附加開銷分開，而且允許把用戶數(shù)據(jù)速率適配到更高的數(shù)據(jù)速率或適配由與數(shù)據(jù)信道或比特通道有關(guān)的基礎(chǔ)協(xié)議層提供的比特速率。按照典型的編幀方案，為了同步，必須識(shí)別幀的起始位置，以及允許接收器接入到幀內(nèi)有用負(fù)載所處的已知的位置。為了識(shí)別幀的邊界，幀必須具有獨(dú)特的、可識(shí)別的幀頭或幀的分隔符，典型地被嵌入在獨(dú)特的位模式中。然而，由于被包含在幀的有用部分中的數(shù)據(jù)的隨機(jī)性質(zhì)，幀起始識(shí)別符位模式的隨機(jī)出現(xiàn)是可能的。為了確保唯一性，與幀起始識(shí)別符有關(guān)的位模式不允許出現(xiàn)在與幀的內(nèi)容的其余部分有關(guān)的數(shù)據(jù)內(nèi)。因此，為了確保例如數(shù)據(jù)透明性和確保正確的幀同步，必須從幀的內(nèi)容的數(shù)據(jù)有效負(fù)荷部分和非幀識(shí)別符部分中去除幀起始識(shí)別符位模式。
作為實(shí)際的例子，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)看到，例如按照ITU-TV.110，幀的起始由包含8個(gè)接連的零比特的零的八位字節(jié)標(biāo)識(shí)。在這樣的方案中，通過確保在V.110幀中每個(gè)隨后的八位字節(jié)以一個(gè)1比特開始，而保證數(shù)據(jù)透明性。在這樣的方案中的數(shù)據(jù)透明性附加開銷被稱為1/7，意思是每第七個(gè)數(shù)據(jù)比特中有一個(gè)額外的比特。
按照另一個(gè)方案，標(biāo)志填充可被使用來得到數(shù)據(jù)透明性。在HDLC協(xié)議內(nèi)的一個(gè)通用的方案通常被稱為X.31標(biāo)志填充。按照X.31標(biāo)志填充，HDLC幀用標(biāo)志分隔開，該標(biāo)志由以下的八個(gè)比特組成01111110。可以看到，標(biāo)志由一個(gè)0比特后面跟隨六個(gè)1比特。當(dāng)標(biāo)志填充被應(yīng)用到同步比特流時(shí)，通過比特填充確保了數(shù)據(jù)透明性，該比特填充包含在發(fā)送器處在數(shù)據(jù)的五個(gè)接連的1比特的每個(gè)序列后面插入一個(gè)額外的0比特，以及在接收器處去除在數(shù)據(jù)的五個(gè)接連的1比特后出現(xiàn)的每個(gè)0比特。否則，數(shù)據(jù)的六個(gè)接連的1比特的隨機(jī)出現(xiàn)將被接收器弄混淆作為標(biāo)志通知新的幀的開始。因此，在這樣的方案中最壞情形的數(shù)據(jù)透明性附加開銷是1/5，例如，每第五個(gè)數(shù)據(jù)比特插入一個(gè)額外的0比特。然而，應(yīng)當(dāng)看到，只有當(dāng)一個(gè)幀包含完全是1比特的數(shù)據(jù)有用負(fù)載時(shí)，才出現(xiàn)最壞情形的場景，以及平均地，數(shù)據(jù)透明性附加開銷小得多。
圖1上顯示典型的標(biāo)志填充速率適配方案100。在發(fā)送器110，在比特填充塊112，確保幀數(shù)據(jù)內(nèi)不出現(xiàn)故障的標(biāo)志以后，在標(biāo)志填充塊113，把標(biāo)志插入在111中的幀與111中后續(xù)的幀之間。圖2上顯示典型的比特填充方案200。如圖所示，一個(gè)0比特可被加在幀中的五個(gè)1的每個(gè)序列后。幀210可以代表被發(fā)送器，諸如發(fā)送器110，處理的原始的幀數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)段221包含五個(gè)接連的1比特，所以在被處理的幀220中，0比特出現(xiàn)在數(shù)據(jù)段211之后。應(yīng)當(dāng)指出，為了減小處理附加開銷，幀210優(yōu)選地是按比特處理的。因此，例如比特填充塊(諸如比特填充塊112)不知道下一個(gè)比特是1還是0。因?yàn)閿?shù)據(jù)段211只包含五個(gè)接連的1，所以它不能被解釋為標(biāo)志。然而，按照典型的比特填充協(xié)議，0比特221無論如何也將被插入。數(shù)據(jù)段212包含六個(gè)接連的1比特，它可被接收器解釋為標(biāo)志。因此，0比特222被插入在數(shù)據(jù)段212的第五個(gè)接連的1比特后，如圖所示。通過上述方式的比特填充，真正確保標(biāo)志不出現(xiàn)在處理的幀220中。
然而，在用于識(shí)別嵌入幀起始識(shí)別符位模式和確保數(shù)據(jù)透明性加上附加開銷的所述方案中，還存在有問題。在技術(shù)上競爭地希望盡可能多地減小附加開銷，以便最大地利用可供使用的帶寬。因此，在另外的比特填充方案中，諸如在GSM TS 08.20中提供的比特填充方案，A-TRAU附加開銷可被減小，因?yàn)橛镁哂?/36的附加開銷的數(shù)據(jù)透明性方案來規(guī)定幀。應(yīng)當(dāng)指出，該方案是相當(dāng)復(fù)雜的，感興趣的讀者可以參考TS 08.20，得到更多的細(xì)節(jié)。在其它情形下，還有可能結(jié)合V.110，A-TRAU執(zhí)行標(biāo)志填充。
授權(quán)給Lang的美國專利No.5,835,602描述了一種方法，其中基于分組的變換可以在插入到有用負(fù)載包裝之前被擾碼。這樣的方案的目的包括避免產(chǎn)生任意長的發(fā)送序列的運(yùn)行長度、從而破壞系統(tǒng)的可能性。Lang并沒有揭示與速率適配有關(guān)的方案，以及不能減小和更精確地預(yù)測速率適配附加開銷，從而確保高水平的傳輸效率。而且，Lang描述了與速率適配方案相對(duì)立的擾碼的標(biāo)志序列。因?yàn)長ang描述了擾碼如何被使用來幫助時(shí)鐘恢復(fù)，所以可以更好地被評(píng)估在Lang與速率適配方案之間的差別。
然而，在已知的速率適配解決方案中仍舊存在有問題。例如，V.110速率適配協(xié)議只是對(duì)于某些特定的速率設(shè)計(jì)的。雖然V.110原理，即，使用一個(gè)全0的八位字節(jié)來識(shí)別幀的起始和令每個(gè)以后的八位字節(jié)從一個(gè)1開始，可以以更一般的方式被使用，但它可能不容易應(yīng)用。例如，V.110也使用與依從ISDN的網(wǎng)絡(luò)有關(guān)的TDMA幀，來適配達(dá)到56kbit/s到64kbit/s的速率，但這種特定的情形很難推廣。還應(yīng)當(dāng)指出，V.110具有相當(dāng)高的附加開銷。A-TRAU也是對(duì)于特定的速率設(shè)計(jì)的，雖然它的原理也可以被應(yīng)用于一般情形，以及附加開銷相當(dāng)?shù)?，例如在幀起始?7個(gè)比特，對(duì)于數(shù)據(jù)透明性，在36個(gè)比特中加一個(gè)比特，但A-TRAU速率適配方案相當(dāng)復(fù)雜，它需要比起V.110和標(biāo)志填充更多的處理。應(yīng)當(dāng)指出，雖然對(duì)于V.110和A-TRAU，附加開銷是恒定的，但在標(biāo)志填充的情形下，因?yàn)樗枰谋忍財(cái)?shù)目取決于幀的內(nèi)容，所以附加開銷成為可變的。取決于內(nèi)容的、可變的附加開銷的本質(zhì)是指吞吐量有可能是可變的。因此，標(biāo)志填充典型地結(jié)合在更高的協(xié)議層的流量控制一起被使用。為了避免流量控制，必須在基礎(chǔ)層預(yù)先安排足夠的帶寬，這樣，包括幀、填充的比特和標(biāo)志在內(nèi)的最大的最終比特速率決不超過預(yù)先安排的帶寬。
圖3顯示其中不同的轉(zhuǎn)移技術(shù)可被使用于兩個(gè)鄰接的鏈路301和302的通信情景300。異步轉(zhuǎn)移模式(ATM)可被使用于在節(jié)點(diǎn)A 310與節(jié)點(diǎn)B 320之間的鏈路301上，以及64kbit/s同步鏈路302可被使用在節(jié)點(diǎn)B 320與節(jié)點(diǎn)C 330之間。從節(jié)點(diǎn)A 310發(fā)送到節(jié)點(diǎn)B 320的幀311可以通過使用在節(jié)點(diǎn)B 320和節(jié)點(diǎn)C 330之間的標(biāo)志和填充比特321而被中繼到節(jié)點(diǎn)C 330。應(yīng)當(dāng)指出，在節(jié)點(diǎn)A 310與節(jié)點(diǎn)B 320之間最好沒有流量控制，所以，在節(jié)點(diǎn)A 310與節(jié)點(diǎn)B 320之間的比特速率最好必須被充分限制，這樣，當(dāng)標(biāo)志和填充比特321被加上時(shí)最終的比特速率將決不超過64kbit/s。否則，幀311將在節(jié)點(diǎn)B 320處被丟棄。
還應(yīng)當(dāng)指出，數(shù)據(jù)透明性附加開銷，例如需要被填充在幀中的比特?cái)?shù)目，取決于更高層協(xié)議303和通過它傳輸?shù)挠脩魯?shù)據(jù)的性質(zhì)。通常，更高層協(xié)議303可以使用固定尺寸的分組數(shù)據(jù)單元(PDU)。在沒有足夠數(shù)據(jù)完全填滿固定尺寸的PDU的情形下，可以插入一些1比特作為填充。然而，會(huì)出現(xiàn)一些問題用一些1比特填充不完全的PDU可能在幀311中造成長的1的序列，以及由于比特填充造成相應(yīng)的大的數(shù)目的填充的0。另外，用戶數(shù)據(jù)的性質(zhì)可能是使得需要根據(jù)用戶數(shù)據(jù)進(jìn)一步填充大量的0。對(duì)于最壞的情形的預(yù)先安排包括等于1/5的數(shù)據(jù)透明性附加開銷。在這樣的情形下，另一個(gè)協(xié)議，諸如V.110，是更好地適用的?？紤]其中數(shù)據(jù)速率是57.6kbit/s，以及數(shù)據(jù)被構(gòu)建成576個(gè)比特長的幀和每10ms發(fā)送一次。在使用固定尺寸PDU的最壞情形的場合下，需要115個(gè)比特的附加開銷來確保數(shù)據(jù)透明性。另外，在每個(gè)幀之間至少需要發(fā)送一個(gè)標(biāo)志。為了保證57.6kbit/s的恒定的吞吐量，數(shù)據(jù)信道或比特通道必須允許在10ms內(nèi)發(fā)送576+115+8個(gè)比特，產(chǎn)生69.9kbit/s的比特速率。在這樣的情形下，如果使用標(biāo)志填充，則64kbit/s的鏈路302將不足以保證57.6kbit/s的吞吐量。優(yōu)選地，應(yīng)當(dāng)使用另一個(gè)協(xié)議。然而，應(yīng)當(dāng)指出，雖然V.110不能應(yīng)用于這樣的情形，但A-TRAU協(xié)議可以較好地適用于這樣的應(yīng)用。
因此，本領(lǐng)域希望有一種允許執(zhí)行速率適配而不超過可提供的帶寬的方法和設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
為了滿足本領(lǐng)域的這些和其它需要，描述了一種用于在數(shù)據(jù)通信環(huán)境中提供在第一節(jié)點(diǎn)與第二節(jié)點(diǎn)之間的速率適配的方法和設(shè)備。
因此，按照本發(fā)明的各種示例性實(shí)施例，在數(shù)據(jù)通信環(huán)境中可以采用比特填充，以及可以建立在連接至少第一和第二節(jié)點(diǎn)的鏈路上的每秒B個(gè)比特的鏈路預(yù)先安排。一個(gè)或多個(gè)N尺寸的用戶數(shù)據(jù)幀可以在第一節(jié)點(diǎn)上按照預(yù)定的隨機(jī)序列進(jìn)行隨機(jī)化，以便生成一個(gè)或多個(gè)隨機(jī)化的N尺寸的用戶數(shù)據(jù)幀。隨機(jī)化的N尺寸的用戶數(shù)據(jù)幀然后可以在第二節(jié)點(diǎn)上按照預(yù)定的隨機(jī)序列進(jìn)行去除隨機(jī)化。應(yīng)當(dāng)指出，N可以代表一個(gè)或多個(gè)N尺寸的幀以比特計(jì)的尺寸。
按照本發(fā)明的各種示例性實(shí)施例，有關(guān)標(biāo)志序列的事件的一次或多次出現(xiàn)可以在隨機(jī)化步驟后在一個(gè)或多個(gè)N尺寸用戶數(shù)據(jù)幀中被檢測。有關(guān)標(biāo)志序列的事件的例子包括在N尺寸的用戶數(shù)據(jù)幀中五個(gè)接連的1比特的出現(xiàn)。有關(guān)標(biāo)志序列的事件的另一個(gè)例子將在下面更詳細(xì)地描述。因此，對(duì)于檢測到有關(guān)標(biāo)志序列的事件的每次出現(xiàn)，最多到n個(gè)比特可以按照比特填充協(xié)議被插入到相應(yīng)的N尺寸的用戶數(shù)據(jù)幀中，這樣，通過在插入步驟之前執(zhí)行隨機(jī)化步驟，n和N被選擇成使得n+N不超過B。檢測和插入可以在第一節(jié)點(diǎn)執(zhí)行，或可以在另一個(gè)中間節(jié)點(diǎn)執(zhí)行，只要檢測和插入在隨機(jī)化之后執(zhí)行。應(yīng)當(dāng)理解，在該點(diǎn)，例如在隨機(jī)化、有關(guān)標(biāo)志序列的事件檢測、和比特插入之后，N尺寸的幀可以在通信鏈路上傳輸。此后，最多到n個(gè)比特可以例如在N尺寸的幀的接收器處被去除，這樣，可以執(zhí)行去除隨機(jī)化的步驟。
進(jìn)一步按照本發(fā)明的各種示例性實(shí)施例，隨機(jī)化還可以包括把一個(gè)或多個(gè)N尺寸用戶數(shù)據(jù)幀與隨機(jī)序列相組合，以及去除隨機(jī)化還可以包括分解一個(gè)或多個(gè)N尺寸用戶數(shù)據(jù)幀與同一個(gè)隨機(jī)序列的組合。替換地，隨機(jī)化還可以包括把一個(gè)或多個(gè)N尺寸用戶數(shù)據(jù)與一個(gè)或多個(gè)隨機(jī)序列相組合，以及其中去除隨機(jī)化的步驟還可以包括相應(yīng)地分解一個(gè)或多個(gè)N尺寸用戶數(shù)據(jù)與一個(gè)或多個(gè)隨機(jī)序列的組合。
按照本發(fā)明的各種示例性實(shí)施例，最多到n個(gè)比特可以如前所述地被插入，以及正如后面更詳細(xì)地描述的，按照對(duì)于一個(gè)或多個(gè)隨機(jī)化的N尺寸的幀的概率分布函數(shù)h(n，N)確定填充比特n的分布，這樣，n和N被選擇為使得n+N不超過B。通過使用標(biāo)志填充達(dá)到恒定吞吐量速率適配。


通過結(jié)合附圖閱讀以下的詳細(xì)說明，將了解本發(fā)明的目的和優(yōu)點(diǎn)，其中圖1是顯示示例的現(xiàn)有技術(shù)的、在示例的發(fā)送器和接收器之間的比特填充的圖。
圖2是進(jìn)一步顯示示例的現(xiàn)有技術(shù)的比特填充的圖；圖3是顯示示例的速率適配環(huán)境的圖；圖4A是顯示按照本發(fā)明的示例的實(shí)施例的、示例的比特填充與標(biāo)志填充的圖；圖4B是顯示按照本發(fā)明的示例的實(shí)施例的、示例的速率適配環(huán)境的圖；圖5是顯示按照本發(fā)明的示例的實(shí)施例的、示例的比特填充與標(biāo)志填充處理過程的示例的方框的修正流程圖；圖6是顯示按照本發(fā)明的示例的實(shí)施例所需要的填充比特?cái)?shù)目的示例的分布的圖；圖7A是顯示按照本發(fā)明的示例的實(shí)施例所需要的填充比特?cái)?shù)目的示例的累積分布的圖；以及圖7B是進(jìn)一步說明圖7A的示例的累積分布的圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在參照附圖描述本發(fā)明的各種特性，圖上相同的部分用相同的字符表示。這樣，描述了一種用于提供恒定吞吐量速率適配的方法和設(shè)備。
按照本發(fā)明的各種示例性實(shí)施例，速率適配方案可以是根據(jù)標(biāo)志填充提供的，該標(biāo)志填充增加同步鏈路上的吞吐量。如圖4所示，圖上顯示示例的速率適配配置400，用于適配例如在鏈路410上在發(fā)送器410與接收器420之間的數(shù)據(jù)速率。速率適配配置400包括修正的標(biāo)志填充，其中“幀入”411的內(nèi)容優(yōu)選地在進(jìn)行比特填充412與標(biāo)志填充413之前在接收器處的隨機(jī)數(shù)發(fā)生器430中被隨機(jī)化。在接收器420處，幀入411內(nèi)容可以在去除隨機(jī)數(shù)發(fā)生器440中被去除隨機(jī)化，以便恢復(fù)幀入411的原先的內(nèi)容作為“幀出”423。應(yīng)當(dāng)指出，通過使用隨機(jī)數(shù)發(fā)生器430對(duì)幀入411的內(nèi)容進(jìn)行隨機(jī)化，允許適配附加開銷水平被更精確地預(yù)測，以及優(yōu)選地被減小，如果可能的話，因此，減小與速率適配有關(guān)的總體預(yù)先安排。
為了通過使用隨機(jī)數(shù)發(fā)生器430提供對(duì)幀入411的內(nèi)容的隨機(jī)化，可以使用示例的隨機(jī)化處理過程500，如圖5所示。在從501開始后，優(yōu)選地把幀的內(nèi)容與隨機(jī)序列進(jìn)行XOR(異或)運(yùn)算，該隨機(jī)序列優(yōu)選地被預(yù)先安排在發(fā)送器410和接收器420之間。按照已知的統(tǒng)計(jì)原理，如果幀內(nèi)容在統(tǒng)計(jì)上與隨機(jī)序列是獨(dú)立的，該隨機(jī)序列優(yōu)選地是由適當(dāng)?shù)碾S機(jī)過程規(guī)定的，則XOR運(yùn)算512的結(jié)果也將是隨機(jī)的。應(yīng)當(dāng)指出，幀內(nèi)容和隨機(jī)序列通常應(yīng)當(dāng)是統(tǒng)計(jì)上獨(dú)立的，除非故意做成依賴的，以便排除由于高的重復(fù)的數(shù)據(jù)模式等造成的任何統(tǒng)計(jì)的異常。雖然同一個(gè)有限尺寸的隨機(jī)序列可被重新使用于所有的幀，但可以使用預(yù)先安排的隨機(jī)或偽隨機(jī)序列生成器，其中一系列隨機(jī)生成的序列(該序列可以在接收器處被重新創(chuàng)造)可被應(yīng)用到進(jìn)入的幀數(shù)據(jù)和按照XOR運(yùn)算512進(jìn)行XOR，或如本領(lǐng)域已知的隨機(jī)化運(yùn)算。
重要的是指出，隨機(jī)化和相關(guān)的去除隨機(jī)化可以在與諸如比特填充與去除填充那樣的運(yùn)行不同的節(jié)點(diǎn)處執(zhí)行。例如，如圖4B所示，使用類似于圖3所示的、示例的速率適配環(huán)境作為例子，在節(jié)點(diǎn)A處可以使用按照本發(fā)明的隨機(jī)數(shù)發(fā)生器430，而在節(jié)點(diǎn)B處可以執(zhí)行相應(yīng)的比特填充412和標(biāo)志填充413。而且，標(biāo)志去除填充421和比特去除填充422以及去除隨機(jī)數(shù)發(fā)生器440都可以被使用于節(jié)點(diǎn)C。
本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)看到，標(biāo)志填充，與它的伴隨的比特填充，是在技術(shù)上廣泛使用的、以及通常用硬件實(shí)施的、非常簡單的數(shù)據(jù)速率適配方案。隨機(jī)數(shù)發(fā)生器430最好也是簡單地實(shí)施。通過在發(fā)送器410處對(duì)幀內(nèi)容進(jìn)行隨機(jī)化以及在接收器420處對(duì)幀內(nèi)容進(jìn)行去除隨機(jī)化，數(shù)據(jù)透明性附加開銷可被充分地減小，以便與已知的速率適配方案競爭，正如可以通過使用以下的分析更好地被理解。
在不作一定的假設(shè)的情況下，與標(biāo)志填充有關(guān)的數(shù)據(jù)透明性附加開銷不能被精確地計(jì)算。因此，假設(shè)幀內(nèi)容是隨機(jī)的，也就是，每個(gè)比特的數(shù)值與所有其它的比特的數(shù)值無關(guān)，以及對(duì)于0和1具有相同的概率，給定長度N的幀，令b(x)表示第x個(gè)比特以及E(x)是事件“在b(x)后必須填充一個(gè)0”。而且，令E1(x)表示事件“b(x)是E(x)被滿足的第一個(gè)比特”。令f(x)＝P(E1(x))代表E1(x)的概率。應(yīng)當(dāng)指出，事件E1(x)和E1(y)對(duì)于x≠y是不相交的，意思是P(E1(x)∨E1(y))＝f(x)+f(y) (1)以及P(∃i≤x:E1(i))=Σf=1xf(i)----(2)]]>應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于x＝1，...，4，E1(x)是不可能的，以及E1(5)等價(jià)于b(1)＝1∧b(2)＝1∧b(3)＝1∧b(4)＝1∧b(5)＝1(3)E1(6)等價(jià)于
b(1)＝0∧b(2)＝1∧b(3)＝1∧b(4)＝1∧b(5)＝1∧b(6)＝1(4)對(duì)于x＞6，E1(x)等價(jià)于b(x)＝1∧b(x-1)＝1∧b(x-2)＝1∧b(x-3)＝1∧b(x-4)＝1∧b(x-5)＝0^⫬∃i≤x-6:E1(i)----(5)]]>由此，我們得出f的以下的遞歸的定義f(x)＝0，對(duì)于x＝1，..，4(6)f(x)＝1/32，對(duì)于x＝5(7)f(x)＝1/64，對(duì)于x＝6(8) 如果我們進(jìn)一步定義E(n，x)，這樣，x，n＞0表示事件“正好有n個(gè)比特b(x1)，...，b(xn)，以使得x1，...，xn≤x，對(duì)于它們有E(x1)，...，E(xn)，”以及定義E(i，n，x)，這樣，n，x≥0和i≥1，表示事件“E1(x)和正好有n個(gè)比特b(x1)，...，b(xn)，以使得i＜x1，...，xn≤x，對(duì)于它們有E(x1)，...，E(xn)”。
令h(n，x)＝P(E(n，x))，即，E(n，x)的概率。因此，應(yīng)當(dāng)指出，E(0，0)總是真。而且，E(0，x)等價(jià)于⫬∃i<x:E1(i)]]>以及E(n+1，x)等價(jià)于∃i<x:E(i,n,x)]]>。E(i，n，x)的概率可以由P(E(i，n，x))＝P(E1(i))P(E(n，x-i))給出。因此，h(n，x)的遞歸定義可被給出為h(0，0)＝1(10)h(0，x)＝h(0，x-1)1-f(x)，對(duì)于x≥1(11)h(n+1,x)=Σi=1xf(i)h(n,x-i)----(12)]]>其中h(n，N)可以提供對(duì)于長度N的幀的填充的比特的精確的分布，即，數(shù)據(jù)透明性附加開銷的分布。應(yīng)當(dāng)指出，h(n，N)可以用泊松分布來近似，然而，泊松分布的結(jié)果是不精確的，因?yàn)槭录﨓(x1)，...E(xn)互相不獨(dú)立，正如泊松模型所假設(shè)的。
如圖5所示，h(n，N)和由公式10-12提供的分布可被使用來預(yù)測對(duì)于每個(gè)時(shí)間間隔的按尺寸N的幀的容量(按比特計(jì))，在一個(gè)信道中所需要的填充的比特?cái)?shù)n，正如在下面提供的例子中那樣。因此，在示例的幀傳輸500的開始501時(shí)，隨機(jī)數(shù)發(fā)生器塊510優(yōu)選地通過使用異或(XOR)運(yùn)算512，可以把隨機(jī)序列511與幀內(nèi)容513相組合，生成隨機(jī)化的幀521。被隨機(jī)化的幀521然后按照比特填充協(xié)議進(jìn)行比特填充，導(dǎo)致通過使用例如h(n，N)522預(yù)測的分布。這樣的預(yù)測應(yīng)當(dāng)是按照如前所述的公式10-12的。比特填充的數(shù)據(jù)然后可以通過具有鏈路預(yù)先安排531(用每幀的填充比特表示)的鏈路530被傳輸。比特填充的幀541然后可被輸入到比特去除填充塊540，以及進(jìn)一步按照逆填充操作542進(jìn)行比特去除填充，為了說明起見，逆填充操作542被表示為h(n，N)-1，雖然這在數(shù)學(xué)上不一定是精確的。被去除填充的幀551可以被組合，或優(yōu)選地在去除隨機(jī)數(shù)發(fā)生器540中再次通過使用XOR運(yùn)算55被分解與隨機(jī)序列552的組合，以便產(chǎn)生原先的幀內(nèi)容，諸如幀內(nèi)容513。應(yīng)當(dāng)指出，隨機(jī)序列552和511可以是相同的序列，它們在隨機(jī)數(shù)發(fā)生器510和去除隨機(jī)數(shù)發(fā)生器540處是提前已知的。隨機(jī)序列在對(duì)話持續(xù)時(shí)間可以是固定的，連接，或更長的，以及可以每幀那樣經(jīng)常地被改變，只要隨機(jī)數(shù)發(fā)生器510和去除隨機(jī)數(shù)發(fā)生器540保持同步，也就是，知道哪個(gè)隨機(jī)序列應(yīng)當(dāng)被使用于哪個(gè)幀。還應(yīng)當(dāng)指出，通過更經(jīng)常地改變隨機(jī)序列，涉及到在隨機(jī)數(shù)發(fā)生器510和去除隨機(jī)數(shù)發(fā)生器540之間的隨機(jī)序列的同步的處理附加開銷將增加。最后，應(yīng)當(dāng)指出，雖然隨機(jī)序列552和522與用戶數(shù)據(jù)相組合，形成隨機(jī)化的幀，以及通過使用例如XOR運(yùn)算來譯碼和分解隨機(jī)化的幀，以便恢復(fù)原先的用戶數(shù)據(jù)，但也可以使用在本領(lǐng)域已知的、另一種用于隨機(jī)化的方法來完成用戶數(shù)據(jù)的隨機(jī)化，形成隨機(jī)化的幀，只要隨機(jī)數(shù)發(fā)生器510和去除隨機(jī)數(shù)發(fā)生器540保持正確的同步。
圖6顯示條形圖600，顯示對(duì)于576個(gè)比特長的幀的數(shù)據(jù)透明性附加開銷的實(shí)際的分布與泊松分布近似620之間的比較。作為例子，假設(shè)所需要的數(shù)據(jù)速率是57.6kbit/s以及數(shù)據(jù)被構(gòu)建成576個(gè)比特長的幀和每10ms發(fā)送一個(gè)幀，正如以上描述的先前的例子。而且假設(shè)在幀中的數(shù)據(jù)比特被隨機(jī)地分布，以及除了保證數(shù)據(jù)透明性的數(shù)據(jù)比特以外，每幀至少存在一個(gè)8個(gè)比特的標(biāo)志。如果要使用64kbit/s的鏈路，則對(duì)于數(shù)據(jù)透明性附加開銷的預(yù)先安排是640-576-8個(gè)比特/幀＝56個(gè)比特/幀。
在圖7A上，顯示累積的分布的條形圖700，其中每列(例如列n)的長度比可以代表對(duì)于連續(xù)的隨機(jī)幀的、圖6上相應(yīng)的列0到n的長度之和。因此，可以看到，具有接近于24個(gè)填充比特(比如說從20到24個(gè)比特)的概率，如在區(qū)域710那樣，非常接近于1，以及超過24個(gè)填充比特的概率非常低。圖7B進(jìn)一步顯示區(qū)域710，它顯示圖7A的條形圖700中最后四個(gè)方條，正如圖上看到的，超過24個(gè)填充比特的概率是在10-5的量級(jí)。因此，不像以上參照?qǐng)D3描述的例子中，現(xiàn)有技術(shù)中，在帶寬預(yù)先安排風(fēng)險(xiǎn)超過的場合，超過56個(gè)比特預(yù)先安排的概率對(duì)于所有實(shí)際的用途是可忽略的。
本發(fā)明是參照具體的實(shí)施例描述的。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)看到，有可能用不同于上述的、特定的形式來體現(xiàn)本發(fā)明。這可以在不背離本發(fā)明精神的條件下實(shí)現(xiàn)。上述的實(shí)施例僅僅是說明性的，無論如何不應(yīng)當(dāng)被看作為限制性的。本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求給出，而不是由前面的說明給出，屬于權(quán)利要求的范圍內(nèi)的所有的變例和等價(jià)物都打算被包括在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于在采用比特填充的數(shù)據(jù)通信環(huán)境中提供在第一節(jié)點(diǎn)與第二節(jié)點(diǎn)之間的速率適配的方法，數(shù)據(jù)通信環(huán)境具有每秒B個(gè)比特的鏈路預(yù)先安排，方法包括以下步驟在第一節(jié)點(diǎn)上按照預(yù)定的隨機(jī)序列對(duì)一個(gè)或多個(gè)N尺寸的用戶數(shù)據(jù)幀進(jìn)行隨機(jī)化，以生成一個(gè)或多個(gè)隨機(jī)化的N尺寸的用戶數(shù)據(jù)幀；以及在第二節(jié)點(diǎn)上按照預(yù)定的隨機(jī)序列對(duì)一個(gè)或多個(gè)被隨機(jī)化的N尺寸的用戶數(shù)據(jù)幀進(jìn)行去除隨機(jī)化；其中N是一個(gè)或多個(gè)N尺寸的幀的尺寸，以比特計(jì)。
2.權(quán)利要求1的方法，還包括以下步驟檢測在隨機(jī)化步驟后在一個(gè)或多個(gè)N尺寸用戶數(shù)據(jù)幀中有關(guān)標(biāo)志序列的事件的一次或多次出現(xiàn)；以及對(duì)于檢測到的一次或多次出現(xiàn)的每次出現(xiàn)，按照比特填充協(xié)議把最多到n個(gè)比特插入到一個(gè)或多個(gè)N尺寸用戶數(shù)據(jù)幀中，這樣，通過在插入步驟之前執(zhí)行隨機(jī)化步驟，n和N被選擇成使得n+N不超過B。
3.權(quán)利要求2的方法，還包括去除最多到n個(gè)比特的步驟，以使得可以執(zhí)行去除隨機(jī)化的步驟。
4.權(quán)利要求1的方法，其中隨機(jī)化的步驟還包括把一個(gè)或多個(gè)N尺寸用戶數(shù)據(jù)幀與隨機(jī)序列相組合，以及其中去除隨機(jī)化的步驟還可以包括分解一個(gè)或多個(gè)N尺寸用戶數(shù)據(jù)幀與隨機(jī)序列的組合。
5.權(quán)利要求1的方法，其中隨機(jī)化的步驟還包括把一個(gè)或多個(gè)N尺寸用戶數(shù)據(jù)幀與一個(gè)或多個(gè)隨機(jī)序列相組合，以及其中去除隨機(jī)化的步驟還可以包括相應(yīng)地分解一個(gè)或多個(gè)N尺寸用戶數(shù)據(jù)幀與一個(gè)或多個(gè)隨機(jī)序列的組合。
6.權(quán)利要求2的方法，其中插入最多到n個(gè)比特的步驟還包括按照概率分布函數(shù)h(n，N)確定填充比特n的分布，該分布與一個(gè)或多個(gè)隨機(jī)化的N尺寸幀有關(guān)，這樣，n和N被選擇為使得n+N不超過B。
7.一種用于在采用比特填充的數(shù)據(jù)通信環(huán)境中提供速率適配的設(shè)備，數(shù)據(jù)通信環(huán)境，設(shè)備包括第一節(jié)點(diǎn)；至少一個(gè)第二節(jié)點(diǎn)；以及在數(shù)據(jù)通信環(huán)境中連接至少第一節(jié)點(diǎn)與至少第二節(jié)點(diǎn)以提供在第一節(jié)點(diǎn)與第二節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)通信的鏈路，鏈路具有每秒B個(gè)比特的鏈路預(yù)先安排，設(shè)備被配置成在第一節(jié)點(diǎn)上按照預(yù)定的隨機(jī)序列對(duì)一個(gè)或多個(gè)N尺寸的用戶數(shù)據(jù)幀進(jìn)行隨機(jī)化，生成一個(gè)或多個(gè)隨機(jī)化的N尺寸的用戶數(shù)據(jù)幀；以及在至少一個(gè)第二節(jié)點(diǎn)上按照預(yù)定的隨機(jī)序列對(duì)一個(gè)或多個(gè)被隨機(jī)化的N尺寸的用戶數(shù)據(jù)幀進(jìn)行去除隨機(jī)化；其中N是一個(gè)或多個(gè)N尺寸的幀的尺寸，以比特計(jì)。
8.權(quán)利要求7的設(shè)備，還被配置成檢測在隨機(jī)化步驟后在一個(gè)或多個(gè)N尺寸用戶數(shù)據(jù)幀中有關(guān)標(biāo)志序列的事件的一次或多次出現(xiàn)；以及對(duì)于檢測到的一次或多次出現(xiàn)的每次出現(xiàn)，按照比特填充協(xié)議把最多到n個(gè)比特插入到一個(gè)或多個(gè)N尺寸用戶數(shù)據(jù)幀中，這樣，通過執(zhí)行隨機(jī)化，n和N被選擇成使得n+N不超過B。
9.權(quán)利要求8的設(shè)備，還包括去除最多到n個(gè)比特的步驟，以使得可以執(zhí)行去除隨機(jī)化的步驟。
10.權(quán)利要求7的設(shè)備，其中在隨機(jī)化時(shí)設(shè)備還被配置成把一個(gè)或多個(gè)N尺寸用戶數(shù)據(jù)幀與隨機(jī)序列相組合，以及其中在去除隨機(jī)化時(shí)設(shè)備還被配置成分解一個(gè)或多個(gè)N尺寸用戶數(shù)據(jù)幀與隨機(jī)序列的組合。
11.權(quán)利要求7的設(shè)備，其中在隨機(jī)化時(shí)設(shè)備還被配置成把一個(gè)或多個(gè)N尺寸用戶數(shù)據(jù)幀與一個(gè)或多個(gè)隨機(jī)序列相組合，以及其中在去除隨機(jī)化時(shí)設(shè)備還被配置成相應(yīng)地分解一個(gè)或多個(gè)N尺寸用戶數(shù)據(jù)幀與一個(gè)或多個(gè)隨機(jī)序列的組合。
12.權(quán)利要求8的設(shè)備，其中在插入最多到n比特時(shí)設(shè)備還被配置成按照概率分布函數(shù)h(n，N)確定填充比特n的分布，該分布與一個(gè)或多個(gè)N尺寸幀有關(guān)，這樣，n和N被選擇為使得n+N不超過B。
全文摘要
描述了用于在采用比特填充的數(shù)據(jù)通信環(huán)境中提供在第一節(jié)點(diǎn)與第二節(jié)點(diǎn)之間的速率適配的方法和設(shè)備，該數(shù)據(jù)通信環(huán)境具有每秒B個(gè)比特的鏈路預(yù)先安排。在第一節(jié)點(diǎn)上按照預(yù)定的隨機(jī)序列對(duì)一個(gè)或多個(gè)N尺寸的用戶數(shù)據(jù)幀進(jìn)行隨機(jī)化，以生成隨機(jī)化的N尺寸的幀，然后它在第二節(jié)點(diǎn)上按照預(yù)定的隨機(jī)序列被去除隨機(jī)化。N是N尺寸的幀以比特計(jì)的尺寸。檢測在隨機(jī)化后在N尺寸的幀中有關(guān)標(biāo)志序列的事件的出現(xiàn)，以及按照比特填充協(xié)議把最多到n個(gè)比特插入到N尺寸的幀中。通過在插入之前執(zhí)行隨機(jī)化，n和N被選擇成使得n+N不超過B。然后比特被去除，這樣，可以執(zhí)行去除隨機(jī)化。隨機(jī)化包括把N尺寸的幀與隨機(jī)序列相組合，以及去除隨機(jī)化包括分解N尺寸的幀與隨機(jī)序列的組合。替換地，一個(gè)或多個(gè)隨機(jī)序列可被使用于隨機(jī)化和去除隨機(jī)化。插入最多到n個(gè)比特還包括按照對(duì)于N尺寸的幀的h(n，N)確定填充比特n的分布，這樣，n和N被選擇為使得n+N不超過B。
文檔編號(hào)H04L25/03GK1425238SQ00818560
公開日2003年6月18日 申請(qǐng)日期2000年11月10日 優(yōu)先權(quán)日1999年11月22日
發(fā)明者E·A·科爾班 申請(qǐng)人:艾利森電話股份有限公司