电路仿真系统的抖动缓存调整方法

摘要

本发明涉及一种电路仿真系统的抖动缓存调整方法，该方法包括以下步骤：监测一个预定时间段内的抖动缓存，观测该时间段内分组交换网络的延时抖动是否存在过大或过小的情况，如果延时抖动大于抖动上门限，则重新设置新的抖动缓存深度和抖动上下门限以增大抖动缓存，如果延时抖动小于抖动下门限则重新设置新的抖动缓存深度和抖动上下门限以减小抖动缓存，如果延时抖动在抖动上下门限之间，则继续监测下一个预定时间段。该方法设置抖动缓存的变化能够根据网络的延时抖动的变化而自动调整，使分组交换网络引入的延时抖动能够尽可能地被吸收，同时又能使抖动缓存引入的延时能够被优化。

说明书

技术领域

本发明涉及电路仿真(CES，Circuit Emulation Service)领域，特别是涉及一种电路仿真系统的抖动缓存调整方法。

背景技术

随着IP技术的普及，在分组交换网络上承载多种业务越来越成为网络技术发展的趋势，其中一种典型的业务就是利用分组交换网络传输传统的时分复用(TDM，Time Division Multiplexing)网络中的各种电路业务，它所运用的技术就是CES技术。

CES技术的基本原理如图1所示，该技术在分组交换网(PSN，Packet SwitchNetwork)上搭建一个通道，通过在源端增加包头，用分组包封装每个TDM数据帧，再通过分组交换网中所搭建的通道传送到目的端。目的端在收到数据包后重新生成同步时钟信号，同时去掉数据包中的包头，将剩下的数据还原成原始的TDM数据帧，从而使网络两端的TDM设备不需要关心其连接的网络是否为TDM网络。图1中的互通单元(IWF，InterWork Function)设备起到CES网关的作用，是TDM数据帧进出分组交换网络的节点。

由于分组交换网是一种尽力而为的网络，在传送TDM业务时难免会由于分组交换网络的延时引入一些不确定因素。例如：分组包存储转发引入的延时抖动(PDV，Packet Delay Variation)，需要在目的端被吸收，否则会影响输出端信号时钟的质量。这就需要CES系统的目的端设备提供一种抖动缓存来吸收PDV，该抖动缓存起到的作用是：将分组包调整到正确序列中，并根据需要对分组进行适当延时，以补偿其网络延时中的偏差。另外，TDM业务需要从分组包中恢复出业务携带的时钟信息，这个步骤一般由定时恢复算法来完成。

图2所示为CES系统中抖动缓存的结构，该缓存一般是一个先进先出(FIFO，First In First Out)缓冲器，其中，写指针按照实际收到的数据包的顺序依次写入，由于分组包网络延时的偏差，目的端收到分组包的次序可能已经被打乱，如果收到早到的分组包，则需要空出相应的位置留给晚到的分组包，这样可以对分组包的乱序进行调整。同时，读指针按照时钟恢复算法恢复出的时钟依次将分组包读出。

由于写指针在缓存中写入分组包的位置不固定，所以写指针相对于读指针的位置会存在一个随机的抖动，该抖动在图2中表现为：写指针在所利用到的缓存最大深度和所利用到的缓存最小深度之间来回抖动，这个抖动范围就是分组交换网络的PDV，如果抖动缓存足够大，定时恢复算法就能够恢复出的平稳的TDM业务时钟，此时抖动缓存能很好地吸收分组交换网络的延时抖动。

所述抖动缓存的大小与分组交换网络的PDV密切相关，在分组包经过的网络发生变化时，例如网络节点发生变化，或者网络负载发生变化，会引起PDV的变化。这样，就要求抖动缓存大小的设置应该能随PDV而动态变化：分组交换网络PDV变大时，必须增大抖动缓存，以吸收更大的PDV，否则会导致抖动缓存的溢出，无法恢复出正确的时钟信息和TDM数据帧；当PDV减小时，必须减小抖动缓存，否则由抖动缓存所形成的延时会一直很大，从而会造成TDM业务传输质量下降。

现有技术中，对于CES系统抖动缓存的设置，一般是依赖于经验手工完成，或是基于对大量静态统计数据分析的基础上完成，或是通过监测业务的实际运行情况，例如TDM业务是否延时过大或是否有丢包的情形来确定。这些方法都不是自动调整抖动缓存的技术，容易造成TDM业务的传输质量下降甚至中断，或者由于抖动缓存设置过大而造成延时太大，传输质量下降。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种CES系统的抖动缓存调整方法，使分组交换网络引入的PDV能够尽可能地被吸收，同时又使CES引入的延时能够被优化。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种电路仿真系统的抖动缓存调整方法，设置预定时间段以及抖动上门限J1和抖动下门限J2，该方法包括以下步骤：监测一预定时间段内的抖动缓存，如果监测到的网络延时抖动Jk大于所述抖动上门限J1，则执行步骤B，如果所述延时抖动Jk小于所述抖动下门限J2，则执行步骤C，如果所述延时抖动Jk在所述抖动上门限J1和抖动下门限J2之间，则返回步骤A继续监测下一预定时间段；增大抖动缓存深度J0，以及调整所述抖动上门限J1和抖动下门限J2，使得所述延时抖动Jk在所述抖动上门限J1和抖动下门限J2之间；减小抖动缓存深度J0，以及调整所述抖动上门限J1和抖动下门限J2，使得所述延时抖动Jk在所述抖动上门限J1和抖动下门限J2之间；其中，J2＜J1＜J0。

增大抖动缓存深度步骤或减小抖动缓存深度步骤中，增大或减小后的新抖动缓存深度J0与所述延时抖动Jk满足以下关系：所述延时抖动Jk等于新抖动缓存深度J0的70％；且调整后的抖动上下门限的值满足：抖动上门限J1和抖动下门限J2分别为新抖动缓存深度J0的80％和20％。

其中，所述监测为：监测一个以上预定时间段；如果在每个预定时间段内，延时抖动Jk都大于抖动上门限J1，则执行增大抖动缓存深度步骤；如果在每个预定时间段内，延时抖动Jk都小于抖动下门限J2，则执行减小抖动缓存深度步骤；否则继续执行步骤A进行监测。

其中，所述检测步骤之前还进一步包括初始化步骤：业务连通后，监测一个时间段的网络延时抖动，然后根据该监测到的延时抖动设置初始的抖动缓存深度J0。

本发明的电路仿真系统的抖动缓存调整方法中，增大抖动缓存深度步骤还包括：减缓读出数据的速率，将抖动缓存的写指针移动到增大后的新抖动缓存深度J0的中心位置，其中读出数据速率的变化率由所传输的时分复用业务定时指标要求决定。

其中，所述新抖动缓存深度J0的值与所述延时抖动Jk满足以下关系：所述延时抖动Jk等于新抖动缓存深度J0的70％，且调整后的抖动上门限J1和抖动下门限J2分别为新抖动缓存深度J0的80％和20％。

本发明的电路仿真系统的抖动缓存调整方法中，减小抖动缓存深度步骤具体为：设置减小的新抖动缓存深度J0，并加快读出数据的速率，将抖动缓存的写指针移动到所述新抖动缓存深度J0的中心位置，其中读出数据速率的变化率由所传输的时分复用业务定时指标要求决定；设置新的抖动上门限J1和抖动下门限J2，使得新的设置满足J2＜Jk＜J1＜J0。

其中，所述新抖动缓存深度J0的值与所述延时抖动Jk满足以下关系：所述延时抖动Jk等于新抖动缓存深度J0的70％，且调整后的抖动上门限J1和抖动下门限J2分别为新抖动缓存深度J0的80％和20％。

本发明的电路仿真系统的抖动缓存调整方法中，以所述预定时间段为周期，重复执行步骤检测步骤、增大抖动缓存深度步骤和减小抖动缓存深度步骤。

本发明所提供的CES系统的抖动缓存调整方法，根据监测到的网络延时抖动的实际情况自动调整抖动缓存大小，不需要人工按照经验或统计分析设置更改抖动缓存的大小，由此简化了操作流程，能够提供适当的抖动缓存以吸收延时抖动，优化了TDM传输质量，具体来说，调整抖动缓存的过程完全自动，不需要用户参与。

本发明优化了由于抖动缓存所产生的延时，使CES系统由于抖动缓存所产生的延时在PDV减小的情况下尽可能减小；并且，在调整抖动缓存的过程中，本发明按照所传输业务的指标要求决定调整的速度，可以做到TDM业务的时钟传递质量不受影响。

附图说明

图1为现有技术中CES系统的结构示意图；

图2为现有技术中CES系统抖动缓存的结构示意图；

图3为本发明CES系统抖动缓存调整方法的流程图；

图4为本发明CES系统抖动缓存调整方法中增大抖动缓存的实现流程图；

图5为本发明CES系统抖动缓存调整方法中减小抖动缓存的实现流程图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明再作进一步详细的说明。为了方便描述，以下将分组交换网络简称为网络。

如图3所示，本发明的CES系统的抖动缓存调整方法，包括以下步骤：

步骤101：设置并初始化CES系统的抖动缓存。

业务连通后，目的端获得网络的PDV，然后设置初始的抖动缓存长度。这里，业务连通是指网络的网关和中间节点配置正确，使TDM数据帧能够经由源端被封装为分组包，然后经过分组网络，由目的端恢复出TDM数据帧。业务连通后，源端和目的端都能够持续收发分组包，抖动缓存开始工作，定时恢复算法也可以开始工作，开始逐渐恢复出TDM的时钟信息。

为了保证TDM业务的传输质量，最开始抖动缓存由目的端自动设置为最大值，该最大值一般靠经验值选取。随之经过一个预定时间段的分析，该时间段长度可以由使用者设置，一般是一个经验值，比如1分钟左右，可以通过监测写指针在抖动缓存中的抖动范围获取网络的PDV，比如写指针的抖动范围是Jk，即网络的PDV等于Jk。Jk是抖动缓存的设置依据，抖动缓存包括三个参数：抖动缓存深度J0、抖动上门限J1和抖动下门限J2。这两个门限实际上也是写指针抖动范围的门限，写指针抖动范围中不应超出J1，如果超出J1，就需要对抖动缓存进行增大调整；写指针抖动范围不应小于J2，如果小于J2，就需要对抖动缓存进行减小调整。这几个值的选择要满足以下条件：

J2＜Jk＜J1＜J0    (1)

另外，对J2和J1以及J0的设置，可以按照与Jk成一种固定比例的方式选择，该比例的选择只要满足关系式(1)即可。

作为本发明的一个优选实施例，选择这几个参数之间满足以下比例关系：

J2＝J0×20％

J1＝J0×80％

Jk＝J0×70％

将J0作为抖动缓存深度的初始值，并设置抖动上门限和抖动下门限：J1和J2。

步骤102：监测一个预定时间段的抖动缓存，观测网络的PDV是否存在过大或过小的情况。

对抖动缓存进行实时监测，可以每隔一个预定时间段T对写指针的抖动范围做监测，该时间段长度的选择由实际情况决定。如果选择时间段太长，则抖动缓存设置不能更好地随PDV发生变化，选择时间段太短，则会增加目的端的开销。另外，调整抖动缓存时，需要调整读出数据包的速率，这种调整过程如果太快，则会影响恢复出的TDM时钟信息的质量，所以也不宜设置监测时间段太短。作为本发明的优选实施例，可以选择T＝10分钟。假设时间段T内，写指针的抖动范围是Jk，如果Jk仍然能够满足：J2＜Jk＜J1，则还认为网络的延时抖动没有变化到需要调整抖动缓存的程度。但如果Jk＞J1，则说明分组网络的延时抖动已经超出抖动上门限，必须要增大抖动缓存；如果Jk＜J2，则说明分组网络的延时抖动已经超出抖动下门限，可以减小抖动缓存。

在此步骤中，为了防止调整过于频繁，可以经过多个时间段T的监测进行确认后再作调整。监测时间段的个数由实际情况来决定，在本优选实施例中，选择连第一次监测过程在内共三个时间段T的重复监测。

如果连续三个时间段T内都满足Jk＞J1，就需要对抖动缓存做增大调整；但如果第一个时间段T内监测到Jk太大，例如Jk＞J0×95％，就说明抖动缓存的设置严重偏小，必须马上对抖动缓存进行增大调整，而不需要再确认两次；如果需要对抖动缓存作增大调整，就执行步骤103。

同样地，如果连续三个时间段T内都满足Jk＜J2，就需要对抖动缓存作减小调整，执行步骤104。

步骤103：增大抖动缓存。

如图4所示，增大抖动缓存包括两个子步骤：

步骤103a：增大抖动缓存深度至新设置的J0，并设置新的抖动上下门限J1和J2。

如果监测到的Jk大于原J1，说明PDV存在过大的情况。这样就需要增大抖动缓存。设置新的抖动缓存深度为J0，和抖动上下门限J1和J2。这些参数仍要求满足：

J2＜Jk＜J1＜J0

J2＝J0×20％

J1＝J0×80％

Jk＝J0×70％

其中，除了第一个关系式以外，其它比例关系都是可以自由调整的，只要不与第一个关系式发生冲突即可，式中的20％、80％和70％只是本实施例中的一种选择值。Jk就是前三个时间段T内监测得到的写指针抖动范围的平均值；如果上个时间段T内Jk是原有J0的95％以上，而没有经过三个时间段的监测就直接调整，则Jk就直接取上个时间段T内写指针的Jk。

步骤103b：减缓读出数据的速率，将抖动缓存的写指针移动到新的抖动缓存深度J0的中心位置。

如果直接移动写指针至新的抖动缓存深度J0的中心位置，就容易使Jk立即小于新的J2而引起误判。所以选择通过减缓读出数据速率的方法，将抖动缓存的写指针移动到新的抖动缓存深度J0的中心位置，选择移动到中心位置的原因是为了防止写指针的抖动从缓存两端溢出。随着读出数据的速率的减缓，读写指针之间缓存的数据包增多，也就是说抖动缓存深度J0随之增大。减缓读出数据速率的操作由目的端控制实现。

本子步骤中，由于减缓读出数据的速率，会造成所TDM业务定时质量的变化，例如在语音业务中，减缓读出数据的速率会导致输出语音频率变慢，而TDM业务中，对输出的时钟信息的变化率要求更加严格，所以移动抖动缓存的写指针的过程，应该确保读出数据速率的变化率满足所传输业务的指标要求。

对于传输TDM数据帧而言，应该确保读出数据速率的变化率必须满足TDM业务定时指标的要求，该指标要求随实际应用场合而有所不同，例如：需要满足G.823的业务口的指标要求，还是满足G.823的同步口的指标要求。由于以上原因，减缓读出数据的速率，将抖动缓存的写指针移动到新J0的中心位置的过程中，读出数据速率的变化率应被监控并实时调整，调整的依据则为所传输TDM业务的定时指标要求。

步骤104：减小抖动缓存。

如图5所示，减小抖动缓存包括两个子步骤：

步骤104a：设置新的抖动缓存深度J0，加快读出数据的速率，将抖动缓存的写指针移动到新的抖动缓存深度J0的中心位置。

与步骤103b中一致，为了避免对所传输业务的质量造成影响，本子步骤中首先根据监测到的Jk设置新的抖动缓存深度J0，并且，采用加快读出数据的速率的方法来将抖动缓存的写指针缓慢移动到新的抖动缓存深度J0的中心位置，与步骤103b中相同，加快读出数据速率的操作由目的端控制实现，读出数据速率的变化率应被监控并实时调整，调整的依据则为所传输TDM业务的定时指标要求。

其中，新的J0依然是靠关系式：Jk＝J0×70％来得到，当然，该比例关系也可以选择其他数值，只要满足Jk＜J0即可。其中Jk就是前三个时间段T监测得到的写指针移动范围的平均值。

步骤104b：设置新的抖动上下门限J1和J2。

根据新的抖动缓存深度J0，设置抖动上下门限J1和J2。这些参数仍要求满足：

J2＜Jk＜J1＜J0

J2＝J0×20％

J1＝J0×80％

其中，除了第一个关系式以外，其它比例关系都是可以自由调整的，只要不与第一个关系式发生冲突即可，式中的20％和80％只是本实施例中的一种选择值，可以根据实际情况对其变更，例如选择30％，90％亦可。

为了使得本发明中的电路仿真系统的抖动缓存调整方法，能够随着网络的PDV变化而自适应调整，步骤104之后还可以进一步包括步骤：

继续反复执行步骤102和根据需要执行步骤103或104。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明的保护范围。本领域内技术人员应该能够联想到，设置抖动缓存深度、抖动上下门限与写指针的抖动范围之间为其他的比例关系，设置不同的写指针移动速度和方式，调整不同长度的监测时间段，都应该属于本发明的保护范围。