專利名稱：衛(wèi)星網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的基于協(xié)議的幀中繼多路交換方案的制作方法
一般地說，本發(fā)明涉及衛(wèi)星通信系統(tǒng)，具體地講，是涉及基于協(xié)議的幀中繼地球站點接口，該接口為網(wǎng)絡(luò)上的所有站點提供在多個不同帶寬的未端終端設(shè)備，包括多路頻(話音)線路之間進(jìn)行全網(wǎng)雙向信令的能力。
由于得到價格合理的衛(wèi)星通信服務(wù)的可能性的增加和為滿足通信系統(tǒng)用戶的寬頻譜要求而設(shè)計的各種窄帶(話音/數(shù)據(jù))設(shè)備和寬帶(視頻)設(shè)備的可能性的增加，已經(jīng)導(dǎo)致了一種可以根據(jù)連接結(jié)構(gòu)和客戶效用進(jìn)行選擇劃分的通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。這種多樣化的設(shè)備類型和信號處理能力使人們希望將傳統(tǒng)上局限于陸基系統(tǒng)的‘局部’區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(局域網(wǎng))，(一般局限于地理上的區(qū)域)，擴(kuò)展為可以包括范圍遠(yuǎn)為廣大的通信服務(wù)的系統(tǒng)，最好是包括使用衛(wèi)星鏈路傳輸設(shè)備將相隔很遠(yuǎn)的辦公地點的終端設(shè)備連在一起的那些通信系統(tǒng)。
為了方便辦公室之間的通信，最好是將這樣的基于衛(wèi)星的系統(tǒng)配置為全相連的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，(如

圖1所示)，其中網(wǎng)絡(luò)的任一終端設(shè)備10(在圖示的例子中，不失一般性地由四個衛(wèi)星地球站點11、12、13、14組成)通過一個直接的衛(wèi)星鏈路20(途中經(jīng)過中繼衛(wèi)星30的一次跳躍)與網(wǎng)絡(luò)中所有其它終端設(shè)備10相連。以與之相關(guān)的某站點接口為端口連接的一個終端設(shè)備10和以另一個站點接口為端口連接的終端設(shè)備之間的連接可以通過為每個地球站點提供一個多路復(fù)用，多路分解的子系統(tǒng)來實現(xiàn)。該子系統(tǒng)可操作地控制通過外部鏈路來自任何終端設(shè)備(例如，音頻(話音)、數(shù)據(jù)、視頻設(shè)備)的上行消息，并將下行鏈路消息分配到預(yù)期的目標(biāo)終端設(shè)備中去。
一種可采用的多路復(fù)用方案是時分多路復(fù)用(TDM)和多路分解。在該方案中，在一個固定的信息幀中為每個用戶端口分配固定數(shù)目的字節(jié)，幀長(總的字節(jié)數(shù))可以通過端口的數(shù)目、每個端口的數(shù)據(jù)傳輸率、以及每秒發(fā)送的幀數(shù)來確定。每秒發(fā)送的TDM幀的數(shù)目稱為聚合數(shù)據(jù)傳輸率。集合數(shù)據(jù)率包括所有用戶端口的數(shù)據(jù)速率加上成幀所用的輔助開銷。
用TDM子系統(tǒng)為各終端設(shè)備提供接口可以通過一個與地球站點的多路復(fù)用器和多路分解器相聯(lián)的專用多端口交換器來實現(xiàn)。每個多端口交換器都按相等數(shù)目的數(shù)據(jù)通信設(shè)備(DCE)和數(shù)據(jù)終端設(shè)備(DIE)端口進(jìn)行配置，以便在DCE和DTE端口間實現(xiàn)全矩陣能力。端口的速率和格式(從DCE到DTE)必須匹配；然而，矩陣交換器通常也能在不同的物理和電氣特性間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。
這樣的TDM-矩陣交換器式的地球站點結(jié)構(gòu)方案帶來的一個問題是，其端到端的連通性是通過專用端口的連接實現(xiàn)的，因此除非對系統(tǒng)進(jìn)行物理上的重新配置，這種連通性是固定的。因此，在這樣的系統(tǒng)中，對于話音呼叫只有很少的幾種選擇，因為點到點的連接只能在話音多路復(fù)用器之間實現(xiàn)，而在與話音多路復(fù)用器相連的話音線路本身之間，則不能實現(xiàn)這種連接。此外，由于沒有采用排隊策略，TDM方案對定時和網(wǎng)絡(luò)同步非常敏感，所有的網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)都必須使用統(tǒng)一的主網(wǎng)絡(luò)時鐘源，并且，由于多路復(fù)用器和矩陣交換器部件是不同的廠商供貨的，對每個部件需要使用不同的監(jiān)控器和控制機(jī)構(gòu)。又由于單工數(shù)據(jù)流的特殊性質(zhì)，所需的多路復(fù)用器/多路分解器也不是一買來就能用的那種產(chǎn)品，這更增加了實現(xiàn)的困難。最后，這樣的系統(tǒng)的價格也并不便宜，因為每個多端口交換器、多路復(fù)用器和多路分解器都必須單獨購買。
按照本發(fā)明，對在數(shù)目較少的網(wǎng)絡(luò)站點(例如，作為一個不失一般性的例子，大約16個站點，或者再少一些)之間實現(xiàn)全網(wǎng)狀連通的期望可通過采用一種基于協(xié)議的幀中繼地球站點接口結(jié)構(gòu)成功地實現(xiàn)。這種結(jié)構(gòu)最基本的組成部分是一個基于協(xié)議的幀中繼交換器，也可以僅僅是一個普通的幀中繼交換器，其中包括一個近來為多路的話音/傳真應(yīng)用引入的多路通信部件。這種結(jié)構(gòu)還使用一種網(wǎng)絡(luò)接口的“幀中繼”標(biāo)準(zhǔn)來定義多個虛端口在一個物理通信端口上的多路數(shù)據(jù)傳輸。這種“幀中繼”的接口標(biāo)準(zhǔn)是建立在串行通過一個端口的各信息幀或信息包的發(fā)送和接收的基礎(chǔ)上的，每幀的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)都包含有附加的地址和控制字節(jié)，用于尋徑、基本錯誤檢測和流控制。
在本發(fā)明的全新地球站點環(huán)境下，幀中繼交換器通過一個第一組終端口與多個“局部”終端設(shè)備聯(lián)接，這些終端設(shè)備可包括各話音、數(shù)據(jù)和視頻信號設(shè)備。一個話音信號鏈路通過一個話音信號多路復(fù)用器傳輸?shù)捅忍芈实臄?shù)字化話音信號，比如那些編碼速率低于10Kb/s的信號，以便在話音傳輸和可通過多路復(fù)用器進(jìn)行有選擇性地接入的多個音頻信號線路之間建立接口。話音信令鏈路還傳送一些呼叫監(jiān)控信號，包括撥號音檢測，撥號，占線，呼叫連接和呼叫斷連等控制和狀態(tài)信號。話音信號多路復(fù)用器可以將終端設(shè)備選擇信息補進(jìn)幀的地址字段部分，或者從幀地址字段解碼得到終端設(shè)備選擇信息，這些幀地址字段將由幀中繼交換器進(jìn)行處理。
與幀中繼交換器聯(lián)接的還有一條或幾條與雙向同步數(shù)據(jù)終端設(shè)備耦合的數(shù)據(jù)鏈路，其數(shù)據(jù)傳輸率(舉個例子)大約在256Kb/s左右。幀中繼交換器的一個附加端口與寬帶信號鏈路(比如一個視頻電信會議終端)耦合。這個電信會議視頻信號以及與之相關(guān)的話音信號可被數(shù)字化，然后壓縮到一個集合數(shù)據(jù)速率約在如112kb/s～384kb/s之間的數(shù)據(jù)流中。由于視頻電信會議性能要求的帶寬更寬，預(yù)期幀中繼交換器的視頻通信端口只是偶爾使用，且在電信會議期間可能需要關(guān)閉一個或多個其它的信道。
通過幀中繼連通性控制軟件使用的地址和控制字段，幀中繼交換器可以動態(tài)地進(jìn)行配置，以提供多層尋址和設(shè)備可選性(過濾)，從而使多個終端設(shè)備的點-點連通成為可能。例如，依靠與幀中繼交換的一個話音信號端口耦合的話音線路多路復(fù)用器的服務(wù)，可使多個話音線路間的連通成為可能。中繼線和音頻信號鏈路的站點一側(cè)上的撥號碼被轉(zhuǎn)換為幀中繼地址(數(shù)據(jù)鏈路連接標(biāo)識)，并加在每一數(shù)據(jù)幀中，用于在網(wǎng)絡(luò)中搜尋路徑。有了這層附加的尋徑信息，網(wǎng)絡(luò)中的任意兩個話音終端設(shè)備就可以實現(xiàn)話音的連通。
在衛(wèi)星鏈路側(cè)，幀中繼交換器與包含在調(diào)制器/解調(diào)器部件中的多個調(diào)制解調(diào)線路相連接。為了在多個地球站點網(wǎng)絡(luò)之間提供全網(wǎng)連通性，調(diào)制器/解調(diào)器部件的線路包括一個單獨的上行鏈路調(diào)制器和多個下行鏈路解調(diào)器。相應(yīng)的調(diào)制器和解調(diào)器部件可以采用包括各種PSK調(diào)制方法的信令部件，比如BPSK/QPSK/MSK(取決于數(shù)據(jù)速率)調(diào)制解調(diào)器部件與一個附隨的射頻收發(fā)部件耦合，這個射頻收發(fā)部件又與一個相應(yīng)的衛(wèi)星天線部件耦合，用于將上行鏈路的信道信號發(fā)送給中繼衛(wèi)星，以及從衛(wèi)星接收下行鏈路的信道信號。
為了使由本發(fā)明的幀中繼接口提供支持的各種終端設(shè)備(話音，數(shù)據(jù)，視頻)之間的通信流得到優(yōu)化，幀交換中繼微控制器采用的尋徑控制機(jī)制采用了優(yōu)先級排隊機(jī)制，該優(yōu)先級排隊機(jī)制為控制通過幀中繼交換器的排隊延遲定義了一系列的排隊級別。聲頻幀具有最高的優(yōu)先級，視頻電信會議幀的優(yōu)先級次之，數(shù)據(jù)幀的優(yōu)先級最低。通過定義排隊機(jī)制，可以使得在正常操作情況下，幀中繼交換器提供的信息流量不會超過交換器外部信道的總處理能力。優(yōu)先級排隊對于發(fā)送幀的順序沒有實質(zhì)性的影響，當(dāng)加載的負(fù)載量增加或信道錯誤率高于既定限度時，優(yōu)先級排隊機(jī)制將首先減少視頻電信會議的負(fù)載的壓力，其次是減少話音信號負(fù)載的壓力。
由于在一個全相聯(lián)的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中，每個地球站點都在連續(xù)地監(jiān)控所有的下行鏈路信道，尋找可能是發(fā)給自已的信息幀，所以最好能提供一種減少信號處理量的內(nèi)務(wù)操作的機(jī)制，否則就可能對不是送給本站點支持的目標(biāo)終端設(shè)備的數(shù)據(jù)幀進(jìn)行內(nèi)務(wù)操作。幀中繼交換器的端口配置參數(shù)定義了一個屏蔽位，使微控制器得以依照幀中繼地址的第一字節(jié)的部分或全部決定“過濾”并且有選擇地丟棄或傳送某些幀。這種屏蔽特性使得從多路內(nèi)部信道中傳來的下行鏈路幀中只有那些應(yīng)由本地球站點的一個或多個終端設(shè)備接收的幀被幀中繼交換器接收和處理。這種預(yù)先的過濾減輕了處理的負(fù)擔(dān)，也增加了通過幀中繼交換器進(jìn)行尋徑的效率。
幀中繼交換器的微控制器采用的地址和尋徑的機(jī)制還在幀中繼首部中插入一個可丟棄標(biāo)志位，用于告知幀中繼網(wǎng)絡(luò)是否可以在擁塞期間為減輕擁塞狀況而在開始就丟棄本幀。與上述的優(yōu)先級排隊和過濾機(jī)制相關(guān)的潛在系統(tǒng)擁塞的一個結(jié)果是，一個預(yù)先定義的數(shù)據(jù)鏈路連接標(biāo)識可用于“強(qiáng)迫”所有使用本數(shù)據(jù)鏈路連接標(biāo)識的幀的幀中繼首部中的可丟棄標(biāo)志位變?yōu)楸忍亍?”。這種由數(shù)據(jù)鏈路連接標(biāo)識將可丟棄標(biāo)志位強(qiáng)置為“1”的方法，為那些本身無法把可丟棄標(biāo)志位強(qiáng)置為“1”的終端設(shè)備所產(chǎn)生的幀提供了一種額外的控制方式。
圖1以圖解的方式描述了一個基于衛(wèi)星的全相連網(wǎng)狀通信網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)中任一終端設(shè)備都通過一個直接的衛(wèi)星鏈路與網(wǎng)絡(luò)中其它所有的終端設(shè)備相連；圖2以圖解的方式描述了在本發(fā)明的實施例中，一個基于協(xié)議的幀中繼地球站點接口的結(jié)構(gòu)；圖3描述了一個幀中繼幀的字段格式；圖4、圖5和圖6分別給出了圖3的幀中繼格式中的地址，數(shù)據(jù)鏈路連接標(biāo)識(DLCI)和幀校驗序列(FCS)域的具體細(xì)節(jié)。
在依據(jù)本發(fā)明對具體的基于協(xié)議的幀中繼地球站接口進(jìn)行詳細(xì)描述之前，應(yīng)注意到本發(fā)明主要是依照常規(guī)的(市場上能買到的)信號處理線路和部件在結(jié)構(gòu)上的全新組合，而不是它的某個個別的具體配置。因此，圖中這些線路和部件的結(jié)構(gòu)、控制和安排都是用一種容易理解的方塊圖進(jìn)行描述，只有與本發(fā)明有關(guān)的具體細(xì)節(jié)被表示出來了，以便使能從本說明書中獲得裨益的本專業(yè)的技術(shù)人員對很容易弄明白的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)的公開不致于模糊不清。因此，圖中的方塊圖式的描述不一定代表典型系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)布置，而主要是希望以一種普通的功能上的組合來描述系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)部件，以使本發(fā)明更易于為人理解。
現(xiàn)參看圖2，依照本發(fā)明的實施例，基于協(xié)議的幀中繼地球站點接口的結(jié)構(gòu)可用圖解的形式來描述，其中包括一個基于協(xié)議的幀中繼交換器(或僅僅是一個幀中繼交換器)110，該交換器110具有多個雙向信號耦合端口和用于可控地接口各信號鏈路，這些鏈路將多個終端設(shè)備耦合到與衛(wèi)星通信射頻收發(fā)機(jī)相連的調(diào)制器和解調(diào)器部件。
更具體地說，幀中繼交換器110具有第一多個物理設(shè)備或終端端口112，這些設(shè)備或端口112通過各自的終端設(shè)備鏈路，例如話音信號多路復(fù)用器鏈路130、多個數(shù)據(jù)鏈路140、150和視頻鏈路160，分別與多個“局部”終端設(shè)備相耦合。話音信號鏈路130對話音信號多路復(fù)用器135接收和發(fā)送低比特率的數(shù)字化話音信號，例如，那些編碼速率低于10kb/s并帶有回波消除和最小排隊延遲的信號進(jìn)行傳輸。接著，話音信號多路復(fù)用器135則與一系列的話音信號線路耦合。為各種話音信號線路中的某個線路和話音信號鏈路130提供連接的多路復(fù)用器135的端口實際上是幀中繼交換器110的虛端口，因為鏈路130在物理上只是與多路復(fù)用器135的一個端口相連，而不是和那些終端設(shè)備本身相連。
為了從一個相應(yīng)的話音線路輸入信號，多路復(fù)用器135可以有選擇地將從該話音線路終端設(shè)備(例如中繼線線路)產(chǎn)生的信號與話音信號鏈路130耦合起來。在將這樣一個選中的話音線路多路復(fù)用到話音信號鏈路130的過程中，多路復(fù)用器135將作為饋送給幀中繼交換器的呼叫消息信號的地址字段的一部分，提供為數(shù)據(jù)鏈路的連接標(biāo)識信息(虛端口地址)。目標(biāo)地址字段還包括了一個終端設(shè)備號碼(例如，被呼叫方號碼)，以供目標(biāo)站點的話音線路多路復(fù)用器在控制話音信號的多路分解時，可將其傳送到被呼叫的終端設(shè)備。
類似地，在對一個從音頻信號鏈路130來的由幀中繼交器110提供的來話呼叫進(jìn)行多路分解時，多路復(fù)用器135將對由幀中繼交換器110提供的呼叫信息信號的地址部分的字段進(jìn)行數(shù)據(jù)鏈路標(biāo)識信息的解碼，以便有控制地將該呼叫傳到指定的終端設(shè)備。鏈路130同時還傳送常規(guī)的呼叫監(jiān)控信號，包括撥號音檢測，撥號，線路忙，呼叫連接和呼叫斷連控制，以及狀態(tài)信號。
數(shù)據(jù)鏈路140和150可與雙向同步數(shù)據(jù)終端設(shè)備耦合，提供大約256kb/s的數(shù)據(jù)信號傳輸率。視頻鏈路160可與一個視頻電信會議終端相耦合。電信會議的視頻信號以及與之相關(guān)的音頻信號可被數(shù)字化，然后壓縮到一個集合數(shù)據(jù)速率約在112kb/s～384kb/s之間的單一數(shù)據(jù)流中。由于視頻會議電話要求較寬的帶寬，預(yù)期幀中繼交換器的視頻通信端口只是偶而使用，且在會議電話期間可能需要關(guān)閉一個或多個其它的信道。
幀中繼交換器110可包括一個在市場上能買到的幀中繼交換器部件，例如加拿大蒙特利爾的Teleglobe公司生產(chǎn)的9800型微控制器驅(qū)動的幀中繼交換器。幀中繼交換器使用了網(wǎng)路接口“幀中繼”標(biāo)準(zhǔn)(例如ANSI，或是待定的CCITT標(biāo)準(zhǔn))來定義多個虛端口在單個物理通信端口的多路復(fù)用?！皫欣^”接口標(biāo)準(zhǔn)是建立在串行通過端口的各信息幀(或信息包)的發(fā)送和接收的基礎(chǔ)上的。依照這個標(biāo)準(zhǔn)，每幀的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)中都包含地址和控制字節(jié)，用于尋徑、基本錯誤檢測和數(shù)據(jù)流控制。
圖3描述了幀中繼幀的字段格式，一個n字節(jié)的幀包括一個幀邊界開始標(biāo)志(字節(jié)1＝01111110)一個由字節(jié)2和字節(jié)3組成的16位地址字段，一個由字節(jié)3～字節(jié)n-3組成的用戶數(shù)據(jù)字段，一個由字節(jié)n-2～字節(jié)n-1組成的16位幀校驗序列(FCS)，以及一個幀邊界結(jié)束標(biāo)志(字節(jié)n＝01111110)。
圖2中幀中繼幀的格式中占據(jù)字節(jié)2和字節(jié)3的地址字段的組成部分如圖4所示，包括第一數(shù)據(jù)鏈路連接標(biāo)識(DLCI)，占據(jù)了字節(jié)2的3～8位，第2位當(dāng)前未被利用，第1位為擴(kuò)展地址位；第二個數(shù)據(jù)鏈路連接標(biāo)識占據(jù)了字節(jié)3的5～8位，第4位是一個前向的(目標(biāo)設(shè)備方向)顯式擁塞標(biāo)志位；第3位是一個后向的(源設(shè)備方向)顯式擁塞標(biāo)志位；第2位是可丟棄標(biāo)志位(其意義將在后面說明)；第1位為擴(kuò)展地址位。每個數(shù)據(jù)鏈路連接標(biāo)識的位映象由圖5給出，而圖6則給出了幀校驗序列的位映象。
如前所述，通過幀中繼連通性控制軟件使用的地址和控制字段，幀中繼交換器110可以動態(tài)地進(jìn)行配置，以提供多層尋址和設(shè)備可選性(過濾)，從而使多樣的終端設(shè)備的點-點連通成為可能。例如，采用一個用于與話音信號多路復(fù)用器鏈路130耦合的話音線路多路復(fù)用器部件135，可以使多個音頻線路170-1，......170-N的連通只通過一個端口就能實現(xiàn)。為此，模擬中繼線或話音信號多路復(fù)用器鏈路130的站點側(cè)的能夠有效表示幀中繼交換器虛端口地址的撥號碼被轉(zhuǎn)換為幀中繼地址(或數(shù)據(jù)鏈路連接標(biāo)識)，該標(biāo)識加在每幀的數(shù)據(jù)中，用于在網(wǎng)絡(luò)中搜尋路徑。有了這層附加的尋徑信息，網(wǎng)絡(luò)中的任意2個終端設(shè)備如中繼電路就可以實現(xiàn)話音的連通。
在衛(wèi)星鏈路側(cè)，幀中繼交換器110通過第二組終端端口114與包含在調(diào)制器/解調(diào)器部件120中的多個調(diào)制解調(diào)線路相連接。為了實現(xiàn)上述圖1所示非限定性的例子中(4個地球站點)網(wǎng)絡(luò)的全相聯(lián)網(wǎng)狀連通性，調(diào)制器/解調(diào)器(MODEM)部件120包括了一個單獨的上行鏈路調(diào)制器210和多個(在這個4地球站點網(wǎng)絡(luò)的例子中為3個)下行鏈路的解調(diào)器220，230和240。在MODEM部件120中的各調(diào)制解調(diào)器部件可以分別包括采用各種PSK調(diào)制方法的信號部件，例如，BPSK，QPSK，MSK(取決于數(shù)據(jù)傳輸率)。因此，幀中繼交換器110可以為一個或多個與端口112耦合的終端設(shè)備，以及一個或多個與端口114耦合的MODEM部件120的調(diào)制解調(diào)器，提供信號的動態(tài)尋徑。
MODEM部件120與一個附隨的射頻收發(fā)部件122耦合，而部件122又和一個上行/下行鏈路衛(wèi)星天線部件124耦合。作為一個非限定性的例子，MODEM部件120的各組件可與射頻收發(fā)部件122以大約70MHZ的頻率進(jìn)行信號上的接口，而由射頻收發(fā)部件產(chǎn)生和接收的衛(wèi)星通信信號的帶寬則落在11～14.5GHZ之間。射頻收發(fā)部件122可以采用時分多址存取(TDMA)或每載波單信道(SCPC)的通信格式。
為了使由本發(fā)明基于幀中繼接口提供支持的各種終端設(shè)備(話音，數(shù)據(jù)，視頻設(shè)備)之間的通信流得到優(yōu)化，幀中繼的微控制器采用的尋徑控制采用了優(yōu)先級排隊機(jī)制，為控制通過幀中繼交換器110時的排隊延遲定義了多個排隊級別(例如，在本例中三種終端設(shè)備信號服務(wù)(話音，數(shù)據(jù)，視頻)擁有三種排隊優(yōu)先級別)。具體地說，話音幀(與鏈路140接口)具有最高的優(yōu)先級；視頻電話會議幀(與鏈路160接口)的優(yōu)先級次之；數(shù)據(jù)幀(與鏈路150接口)的優(yōu)先級最低。通過定義排隊機(jī)制，可以使得在正常情況下，要求幀中繼交換器110提供的信息流量不會超過交換器外部信道的總處理能力。優(yōu)先級排隊對于發(fā)送幀的順序沒有實質(zhì)性的影響。當(dāng)要求負(fù)載量增加時，或信道出錯率高于既定限度時，優(yōu)先級排隊機(jī)制將首先減少視頻電話會議負(fù)載的壓力，其次是減少話音信號負(fù)載的壓力。
由于在一個全相聯(lián)的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中，每個地球站點都在連續(xù)地監(jiān)控所有的下行鏈路信道，尋找可能是發(fā)給自己的信息幀，所以最好是提供一種減少信號處理量的內(nèi)務(wù)操作機(jī)制，原則就必須對不是送給本站點的目標(biāo)終端設(shè)備的數(shù)據(jù)幀進(jìn)行內(nèi)務(wù)操作。因此，幀中繼交換器的端口配置參數(shù)定義了一個屏蔽位，使微控制器得以依照幀中繼地址的第一字節(jié)的部分或全部決定“過濾”，并且有選擇地丟棄或傳遞某些幀。這種屏蔽特性使得從多路內(nèi)部信道傳來的下行鏈路幀中只有應(yīng)由本地球站點的一個或多個終端設(shè)備接收的幀被幀中繼交換器接收和處理。這種預(yù)先的過濾減輕了處理的負(fù)擔(dān)，也增加了通過幀中繼交換器進(jìn)行尋徑的效率。
幀中繼交換器的微控制器采用的地址和尋徑的機(jī)制還在幀中繼頭中插入了一個前面提到的可丟棄標(biāo)志(DE)位，(在圖4中地址字段的第2字節(jié))，用于告訴幀中繼網(wǎng)絡(luò)是否可以在擁塞初期為減輕擁塞狀況丟棄本幀。也就是說，在試圖減輕擁塞狀況時，任何可丟棄標(biāo)志位為“1”的幀將被丟棄。由于與上述的優(yōu)先級排隊和過濾機(jī)制相關(guān)的潛在系統(tǒng)擁塞，一個預(yù)先定義的數(shù)據(jù)鏈路連接標(biāo)識可能會強(qiáng)迫所有使用該數(shù)據(jù)鏈路連接標(biāo)識的幀的幀中繼頭中的可丟棄標(biāo)志位變?yōu)楸忍亍?”。這種由數(shù)據(jù)鏈路連接標(biāo)識將可丟棄標(biāo)志位強(qiáng)置為“1”的方法，為那些由本身無法將可丟棄標(biāo)志位置為“1”的終端設(shè)備所產(chǎn)生的幀，提供了一種額外的控制方式。
由前面所述可以理解，本發(fā)明基于幀中繼的地球站點接口結(jié)構(gòu)提供了一種在較少數(shù)目的衛(wèi)星地面網(wǎng)絡(luò)站點之間成功地實現(xiàn)全網(wǎng)狀連通性的機(jī)制。這種機(jī)制是有優(yōu)勢的，因為該結(jié)構(gòu)的基本構(gòu)件是一個采用了網(wǎng)絡(luò)接口“幀中繼”標(biāo)準(zhǔn)來定義多個虛端口在單個物理端口上的多路復(fù)用的幀中繼交換器。因此，通過它的連通性控制軟件的地址和控制字段，幀中繼交換器可以按多層尋址和設(shè)備選擇進(jìn)行動態(tài)配置，從而實現(xiàn)多個終端設(shè)備的點-點的連通性。例如，通過單個端口實現(xiàn)多條話音線路的點-點連通。一個話音信號多路復(fù)用器鏈路的站點側(cè)的撥號碼被轉(zhuǎn)換為幀中繼地址(數(shù)據(jù)鏈路連接標(biāo)識)，加在每幀的數(shù)據(jù)中，用于網(wǎng)絡(luò)中的尋徑。通過這種額外的尋徑信息層，可以在網(wǎng)絡(luò)中任何二條話音線路(例如中繼線)之間實現(xiàn)話音的連通性。
雖然已經(jīng)按照本發(fā)明表示和說明了一個實施例，但應(yīng)該理解為，本發(fā)明并不局限于此，而是有可能做出多種為本專業(yè)的技術(shù)人員所公知的改變和改進(jìn)。因此，并不希望本發(fā)明局限于本說明書所展示和描述的細(xì)節(jié)，而是試圖覆蓋所有這種對有本專業(yè)普通技術(shù)人員是顯然易見的改變和改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種用于通過一個通信衛(wèi)星，各個被耦合到相連的地球站的各終端設(shè)備提供全網(wǎng)連通性的衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)，在各個地球站中包括一個收發(fā)機(jī)部件，該部件可操作地用于通過與所述通信衛(wèi)星相連的上行鏈路信道發(fā)送消息，這些消息被所述通信衛(wèi)星通過下行鏈路信道廣播至上述網(wǎng)絡(luò)的各個地球站點，該部件可操作地經(jīng)由與所述衛(wèi)星相連的各下行鏈路信道接收通過所述下行鏈路信道廣播至上述網(wǎng)絡(luò)的各個地球站點的消息；一個調(diào)制器/解調(diào)器部件，該部件與所述收發(fā)器耦合和用于按照一種預(yù)先確定的用于由所述收發(fā)機(jī)部件通過所述上行鏈路信道傳輸?shù)囊?guī)定調(diào)制格式，可操作地調(diào)制由一個或多個耦合到所述地球站的終端設(shè)備提供的上行鏈路消息，和解調(diào)來自通信衛(wèi)星由所述收發(fā)機(jī)部件接收的下行鏈路方向的消息和區(qū)別提供給與所述地球站相耦合的一個或多個終端設(shè)備；和一個基于協(xié)議的幀中繼交換器，該交換器具有多個耦合到各通信鏈路的物理終端設(shè)備端口，用于到和從適用于所述地球站的上行鏈路/下行鏈路接口消息，和多個耦合到所述調(diào)制器/解調(diào)器部件的上行鏈路/下行鏈路端口，所述基于協(xié)議的交換器被操作為可控地連接與所述各物理終端設(shè)備端口的至少一個相連的多個虛端口中所選中的一個到所述各上行鏈路/下行鏈路通信端口的所選中的一個上，和從而連接來自能夠具有耦合到所述多個虛端口之一的一個通信路徑的任何終端設(shè)備上行鏈路方向的消息到所述多個上行鏈路/下行鏈路端口的一個上行鏈路端，和可控地連接耦合到所述多個上行鏈路/下行鏈路端口的下行鏈路方向的消息到所述各虛端口的任何一個選中的端。
2.按權(quán)利要求1所述的衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)，其中所述多個物理終端設(shè)備端口中的一個與一個終端設(shè)備多路復(fù)用器耦合，該多路復(fù)用器可控地在與所述地球站點的多個終端設(shè)備相耦合的多個虛端口和所述多個物理終端設(shè)備端口之中所述的一個之間提供信號接口。
3.按權(quán)利要求1所述的衛(wèi)星通信系統(tǒng)，其中所述多個物理終端設(shè)備端口中的一個與一個話音信號線路多路復(fù)用器耦合，該話音信號線路多路復(fù)用器可控地在與所述地球站點的話音線路設(shè)備耦合的多個虛端口和所述多個物理終端設(shè)備端口中所述的一個之間提供話音信號接口。
4.按權(quán)利要求1所述的衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)，其中所述調(diào)制器/解調(diào)器部件包括一個單獨的上行鏈路調(diào)制器和多個下行鏈路解調(diào)器。
5.按權(quán)利要求1所述的衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)，其中所述終端設(shè)備包括各自的話音、數(shù)據(jù)和視頻信令設(shè)備。
6.按權(quán)利要求1所述的衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)，基中所述基于協(xié)議的幀中繼交換器依照多個排隊級別來對消息信號進(jìn)行尋徑，所述排隊級別分別與消息信號的不同類型相關(guān)。
7.按權(quán)利要求6所述的衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)，其中所述的終端設(shè)備包含各話音、數(shù)據(jù)、視頻信令設(shè)備，且所述基于協(xié)議的幀中繼交換器進(jìn)行消息信號的尋徑，使得話音幀具有最高的優(yōu)先級，視頻電話會議幀具有次高的優(yōu)先級，而數(shù)據(jù)幀具有最低的優(yōu)先級。
8.按權(quán)利要求6所述的衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)，其中所述基于協(xié)議的幀中繼交換器的端口配置參數(shù)中定義了一個幀尋徑控制碼，可操作地用于依照幀中繼地址中一個預(yù)先定義好的部分有選擇地丟棄或傳遞某些幀。
9.按權(quán)利要求8所述的衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)，其中定義所述尋徑控制碼的基于協(xié)議的幀中繼交換器的所述端口配置參數(shù)是基于幀中繼地址的第一個字節(jié)的內(nèi)容。
10.按權(quán)利要求6所述的衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)，其中與被所述的幀中繼協(xié)議交換器處理的預(yù)先定義好的幀地址相關(guān)的幀包括一個幀中繼首部，該首部中有一個可丟棄標(biāo)志碼，該可丟棄標(biāo)志碼在試圖減輕擁塞狀況時使所述對應(yīng)的幀在一開始時就被丟棄。
11.供具有一個通信衛(wèi)星和多個地球站，每個地球站耦合到多個終端設(shè)備的衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)使用的，在所述網(wǎng)絡(luò)的任何兩個終端站之間提供全網(wǎng)連通性的一種方法，該方法包括以下步驟(a)在每個所述地球站設(shè)置，一個收發(fā)機(jī)部件，該部件可操作地經(jīng)由上行鏈路通信信道向所述通信衛(wèi)星發(fā)送由所述通信衛(wèi)星通過各下行鏈路通信信道向所述網(wǎng)絡(luò)的每個地球站進(jìn)行廣播的消息，和該部件可操作地經(jīng)由相應(yīng)的下行鏈路通信信道接收來自所述通信衛(wèi)星由所述通信信道通過所述下行鏈路通信信道向所述網(wǎng)路的各地球站廣播的消息；一個調(diào)制器/解調(diào)器部件，該部件耦合到所述收發(fā)機(jī)部件和按照用于通過所述上行鏈路信道由所述收發(fā)機(jī)部件進(jìn)行發(fā)送的一種規(guī)定調(diào)制格式，可操作地由一個或多個與所述地球站相耦合的終端設(shè)備提供的上行鏈路方向的消息，和解調(diào)由所述收發(fā)機(jī)部件從所述通信衛(wèi)星接收的下行鏈路方向的消息和指定送給耦合到所述地球站的一個或多個終端設(shè)備；和一個基于協(xié)議的幀中繼交換器，該交換器具有多個耦合到各通信鏈路的物理終端設(shè)備端口，用于接口消息到和從為所述地球站所利用的各終端設(shè)備，和多個耦合到所述調(diào)制器/解調(diào)器單元的上行鏈路/下行鏈路端口；(b)在發(fā)出一個來自相連的主叫終端設(shè)備的消息的第一地球站中，使所述第一地球站的基于協(xié)議的幀中繼交換器將與至少一個所述物理終端設(shè)備的端口相連的多個虛端口中所選中的一個連接到所述各上行鏈路/下行鏈路通信端口中的選中的一個，和因此將來自所述主叫終端設(shè)備的上行鏈路方向的消息信號連接到所述多個上行鏈路/下行鏈路端口中的一個上行鏈路端口；和(c)在一個終結(jié)一個消息到相連的目標(biāo)終端設(shè)備的第二地球站中，使所述第二地球站的基于協(xié)議的幀中繼交換器可控地將耦合到所述多個上行鏈路/下行鏈路的各端口的一個下行鏈路端口連接到所述目標(biāo)終端設(shè)備耦合到的一個選中的虛端口。
12.按權(quán)利要求11所述的方法，其中所述多個物理終端設(shè)備端口中的一個與一個終端設(shè)備多路復(fù)用器耦合，該多路復(fù)用器可操作地控制在與所述地球站點的多個終端設(shè)備耦合的多個虛端口和所述多個物理終端設(shè)備端口之中的一個物理設(shè)備端口之間的信號接口。
13.按權(quán)利要求11所述的方法，其中所述多個物理終端設(shè)備端口中的一個與一個音頻信號線路多路復(fù)用器耦合，該音頻信號線路多路復(fù)用器可操作地控制在與所述地球站點的話音線路設(shè)備耦合的多個虛端口和所述多個物理終端設(shè)備端口中所述的一個之間的話音信號接口。
14.按權(quán)利要求11所述的方法，其中所述調(diào)制器/解調(diào)器部件包括一個單獨的上行鏈路調(diào)制器和多個下行鏈路解調(diào)器。
15.按權(quán)利要求11所述的方法，其中所述終端設(shè)備包括各話音、數(shù)據(jù)和視頻設(shè)備。
16.按權(quán)利要求11所述的方法，其中步驟(b)包括使得所述基于協(xié)議的幀中繼交換器依照多個排隊級別來對消息信號進(jìn)行尋徑，所述排隊級別分別與消息信號的不同類型有關(guān)。
17.按權(quán)利要求16所述的方法，其中所述終端設(shè)備包含各話音、數(shù)據(jù)和視頻信令設(shè)備，且步驟(b)包括使得所述基于協(xié)議的幀中繼交換器進(jìn)行消息信號的尋徑，其中話音幀具有最高的優(yōu)先級，視頻電話會議幀具有次高的優(yōu)先級，而數(shù)據(jù)幀具有最低的優(yōu)先級。
18.按權(quán)利要求16所述的方法，其中所述基于協(xié)議的幀中繼交換器的端口配置參數(shù)定義了一個幀尋址控制碼，且步驟(c)中包括使得所述基于協(xié)議的幀中繼交換器依照所述幀尋徑控制碼有選擇地丟棄或傳遞某些幀。
19.按權(quán)利要求18所述的方法，其中定義所述幀尋徑控制碼的基于協(xié)議的幀中繼交換器的所述端口配置參數(shù)是以幀中繼地址的第一個字節(jié)的內(nèi)容為依據(jù)的。
20.按權(quán)利要求16所述的方法，其中與一個被所述幀中繼協(xié)議交換器處理的預(yù)先定義好的幀地址相關(guān)的幀包括一個幀中繼首部，該首部中有一個可丟棄標(biāo)志碼，在試圖減輕擁塞狀況時所述基于協(xié)議的幀中繼交換器根據(jù)該可丟棄標(biāo)志碼使所述對應(yīng)的幀在一開始就被丟棄。
全文摘要
基于協(xié)議的幀中繼地球站接口結(jié)構(gòu)，提供數(shù)目相對較少的網(wǎng)絡(luò)地球站的全網(wǎng)狀連通。該結(jié)構(gòu)的基本部件是基于協(xié)議的幀中繼交換器(110)，它用網(wǎng)絡(luò)接口“幀中繼”標(biāo)準(zhǔn)來定義通過單個物理通信口的多個虛端口的多路復(fù)用。通過連通控制軟件的地址和控制字段，基于協(xié)議的幀中繼交換器(110)能動態(tài)地配置，以提供多層尋址和設(shè)備選擇的功能，從而使多個終端設(shè)備的點-點連通性(例如多個音頻電路(170-1......170-N)能通過單一端口而實現(xiàn)。地球站側(cè)的音頻信號多路復(fù)用鏈路135的撥號碼被轉(zhuǎn)換成幀中繼地址(數(shù)據(jù)鏈路連接標(biāo)識)，并被加至每一個數(shù)據(jù)幀以用于通過網(wǎng)絡(luò)時的尋經(jīng)。
文檔編號H04B7/185GK1129499SQ94193141
公開日1996年8月21日 申請日期1994年6月16日 優(yōu)先權(quán)日1993年6月17日
發(fā)明者丹尼斯·E·菲爾丁, 托德·W·格羅斯 申請人:斯凱德特公司