CN101145837A - 一种可自动恢复可用业务时钟的电路系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种可自动恢复可用业务时钟的电路系统及方法，包括锁相环，二选一模拟开关，模数转换器，数模转换器，处理器，非易失存储器，上述锁相环包括压控振荡器，上述锁相环同上述二选一模拟开关和上述模数转换器连接，接收从业务光恢复的时钟，并提供发送参考时钟，上述模数转换器连接上述二选一模拟开关，上述处理器连接上述模数转换器和上述非易失存储器，上述数模转换器连接上述处理器，上述二选一模拟开关连接上述数模转换器和上述压控振荡器。本发明的优点是成本低廉，并且便于诊断故障，提高系统的可维护性。

Description

一种可自动恢复可用业务时钟的电路系统及方法

技术领域

本发明涉及光通讯设备领域，特别是一种可自动恢复可用业务时钟的电路系统和方法。

背景技术

在波分传输系统中，光转发板的主要功能是采用光/电/光转换方式将满足G691建议要求的任意厂家的业务光信号转换为满足G692要求的光信号，同时也完成纠错编码、开销检测处理。

在输出的光业务信号中插入告警指示信号(Alarm Indication Signal，以下简称AIS)属于其开销处理工作的内容之一：当系统输入的光信号出现质量下降而导致业务不能正常传送时，光转发板需要在业务信号中插入AIS告警，通知下游节点上游节点的输入业务信号出现故障。

在系统输入的光信号出现质量问题时候，光转发板就失去了一个稳定可靠的频率来源，此时的输出业务信号时钟由于没有可以使用的同步源而失效，光转发板发给下游的业务信号会存在明显的频偏或频率不稳，这样下游节点就有可能无法识别出业务信号中插入的AIS告警。

发明内容

鉴于上述现有技术的缺陷，本发明旨在提供一种可自动恢复可用业务时钟的电路系统和方法，该系统与方法可以以低的成本实现光转发板提供无频偏的AIS，同时在输入的光信号出现质量问题的情况下仍保证输出业务时钟稳定可靠。

基于上述目的，本发明提供的一种可自动恢复可用业务时钟的电路系统，包括锁相环(Phase-Locked Loop，以下简称PLL)，二选一模拟开关，模数(Analogy/Digital，以下简称A/D)转换器，数模(Digital/Analogy，以下简称D/A)转换器，处理器，非易失存储器，上述PLL包括压控振荡器(Voltage Controlled Oscillator，以下简称VCO)，上述PLL同上述二选一模拟开关和上述A/D转换器连接，接收从业务光恢复的时钟，并提供发送参考时钟，上述A/D转换器连接上述二选一模拟开关，上述处理器连接上述A/D转换器和上述非易失存储器，上述D/A转换器连接上述处理器，上述二选一模拟开关连接上述D/A转换器和上述VCO。

上述PLL可以是包括低通滤波器的标准的PLL，上述处理器可以是例如现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，以下简称FPGA)的可编程逻辑器件或/和中央处理器(Central Processing Unit，以下简称CPU)。

本发明还提供一种可自动恢复可用业务时钟的方法，首先提供一种可自动恢复可用业务时钟的电路系统，包括PLL，二选一模拟开关，A/D转换器，D/A转换器，处理器，非易失存储器，上述PLL包括VCO，并可以同上述二选一模拟开关和上述A/D转换器连接，接收从业务光恢复的时钟，并提供发送参考时钟，上述A/D转换器连接上述二选一模拟开关，上述处理器连接上述A/D转换器和上述非易失存储器，上述D/A转换器连接上述处理器，上述二选一模拟开关连接上述D/A转换器和上述VCO，

然后，提供可自动恢复可用业务时钟的进程，包括以下步骤：

第一步，当输入电路系统的业务光信号质量正常可用时，也就是光路业务正常时，上述PLL接收从业务光恢复的时钟，此时二选一模拟开关一直选择上述PLL输出的误差电压作为上述VCO的控制电压，上述VCO提供发送参考时钟；

第二步，上述A/D转换器采样上述误差电压，也就是VCO的控制电压，上述处理器读取采样电压值并记录到非易失存储器；

第三步，当上述输入业务光信号质量出现问题时，上述从业务光恢复的时钟不可用，上述处理器控制上述二选一模拟开关选择上述D/A转换器的输出电压作为上述VCO的控制电压；

第四步，利用上述A/D转换器采样的电压值驱动上述D/A转换器产生上述VCO的控制电压，该电压与光路业务正常时VCO的控制电压相等，上述PPL开路，上述VCO发送有效的参考时钟；

第五步，当上述输入业务光信号质量恢复正常可用时，上述二选一模拟开关切换到正常状态，即选择上述PLL输出的误差电压作为上述VCO的控制电压。

上述第一步中所述的VCO的控制电压能够使得VCO准确地输出时钟频率。上述第四步中有效的参考时钟表示上述VCO输出的时钟频率和其正常工作时候相比较几乎一样，也就是说AIS没有超过要求的频率偏移，即大于或等于百万分之二十(ppm)。上述系统上电后，首先测量当前的VCO控制电压，如果上述控制电压和记录电压值误差在上述VCO的指标所确定的范围内，则不修改记录值，如果超过上述范围，则修改记录值。

本发明的优点首先是成本低廉，如果在无正确业务光信号输入的情况下直接使用一个高频、高精度、高稳度的时钟源产生发送参考时钟会增加很大的开销，利用本发明的方案仅仅增加了D/A转换器、二选一模拟开关、A/D转换器三个廉价器件，不需要使用额外的或有特殊要求的振荡器而是直接利用原PLL里的VCO便可以满足输出AIS的频偏要求，同直接使用时钟源有同样的效果。

其次，当系统切换为D/A转换器驱动VCO的时候，PLL开路，这种状态便于诊断故障提高系统的可维护性。

最后，通常硬件系统中都使用多通道A/D芯片，此时多余的A/D通道可以直接用于这种方法。

下面结合附图，对本发明的具体实施作进一步的详细说明。对于熟悉本技术领域的人员而言，从对本发明的详细说明中，本发明的上述和其他目的、特征和优点将显而易见。

附图说明

图1是本发明的一较佳实施例的光转发板系统的结构框图；

图2是本发明的一较佳实施例的可自动恢复可用业务时钟的电路系统框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施作详细说明如下。

本发明一较佳实施例的光转发板系统总体结构如图1所示，线路侧的业务光(图中未表示)进入光接收器11，光接收器11提取从业务光恢复的时钟17和业务数据12，再将从业务光恢复的时钟17发送到PPL部分18，并将从业务光恢复的时钟17和业务数据12发送到业务处理部分13，业务处理部分13会进行一些开销处理，然后将业务数据15和同步发送时钟14发送到光转发器16，同时PPL部分18向光转发器16和业务处理部分13提供发送参考时钟19，再由光转发器16把业务数据发送出去。

在正常工作过程中，系统的业务处理部分13需要两个时钟支持，一个来自光接收器11的从业务光恢复的时钟17，一个来自PPL部分18提供的发送参考时钟19，后者通过PPL部分18锁定到前者上。它们的频率一致或者固定成一个准确的比例关系，这是由PPL的原理保证的。

在线路的业务入光质量出现问题的时候，光接收器11不能提取稳定的业务时钟，因此PPL部分18也无法提供合格的发送参考时钟19。由于此时发送参考时钟19质量不能保证，所以光转发器16发出的AIS不能可靠地被下游节点设备接收检测。

本发明一较佳实施例的可自动恢复可用业务时钟的电路系统如图2所示，上述电路系统可以是图1中的PPL部分18，其包括PLL28，二选一模拟开关23，A/D转换器222，D/A转换器221，处理器(图中未表示)，非易失存储器(图中未表示)，上述PLL28包括VCO29，上述PLL28同上述二选一模拟开关23和上述A/D转换器222连接，接收从业务光恢复的时钟17，并提供发送参考时钟19，上述A/D转换器222连接上述二选一模拟开关23，上述处理器连接上述A/D转换器222和上述非易失存储器，上述D/A转换器221连接上述处理器，上述二选一模拟开关23连接上述D/A转换器221和上述VCO29。

上述PLL可以是包括低通滤波器27的标准的PLL，上述处理器可以是例如FPGA的可编程逻辑器件或/和CPU。

上述结构可以让系统的PPL部分18在从业务光恢复的时钟17不稳甚至消失的情况下提供质量足够可靠的发送参考时钟19，保证下游节点能够检测到系统发送的AIS。这里的“足够可靠”是指：利用此发送参考时钟19发出的业务光其频偏小于20ppm，满足标准要求。

本发明一较佳实施例的自动恢复可用业务时钟的方法的具体实现过程如下：

1)在图1所示的系统光路业务正常的时候，使用图2中FPGA控制二选一模拟开关26的选择开关24为高电平，这样PPL28输出的误差电压26做为VCO控制电压25，VCO29产生特定频率的发送参考时钟19；注意此时VCO控制电压25等于PPL28输出的误差电压26，这个电压能够使得VCO29准确地输出系统需要的频率。

2)为了在线路的业务输入光质量出现问题、光接收器11不能提取稳定的从业务光恢复的时钟17的时候，PPL28仍然能够提供合格的发送参考时钟19，必须保存系统当前业务正常时的VCO控制电压值。其方法是：在业务正常时，首先使用A/D转换器222采样当前的误差电压26，并用FPGA等可编程逻辑器件或者CPU获取这个采样电压值。

3)FPGA或CPU把这个A/D转换器222得到的数字电压值记录到非易失存储器中备用。

4)以后系统监测当前输入业务光信号，当其质量出现问题导致从业务光恢复的时钟17不可用时，用FPGA或CPU切换二选一模拟开关26的选择开关24为低电平，这样二选一模拟开关26选择D/A转换器221的输出作为VCO控制电压来控制VCO29产生发送参考时钟19；这个发送参考时钟19与系统工作正常时候的发送参考时钟的质量几乎一样，频偏小于20ppm，这里说“几乎”是因为固定电压控制VCO29时候会受环境和器件老化影响，不可能绝对准确但是其偏差又能满足系统要求。此时虽然从业务光恢复的时钟17不稳甚至消失，系统仍然有质量可靠的发送参考时钟19，保证下游节点能够检测到系统发送的AIS。

5)持续检测系统输入业务光，当它出现质量问题的时候，使用FPGA或CPU控制二选一模拟开关26的选择开关24为低电平，此时D/A转换器221输出的电压做为PPL中VCO控制电压25，PLL开路。

6)用前面FPGA或CPU记录的A/D转换器222的采样数值驱动D/A转换器221来产生VCO控制电压25。此电压和业务正常时刻VCO控制电压值相等，因此这时候VCO29输出时钟的频率和正常工作时候一样即：发送参考时钟19有效，保证了发送的AIS没有超过要求的频率偏移。

7)持续监测到当前输入业务光信号质量恢复正常可用的时候，再次使用FPGA或CPU控制二选一模拟开关23的选择开关24为高电平，这样二选一模拟开关23选择PPL28输出的控制电压做为VCO控制电压25。系统恢复正常工作状态。

系统还可以选择进行如下步骤：下次装置上电后用同样方法再次测量当前正常工作状态下的VCO控制电压25，如果测量值电压和记录电压值误差在0.1v范围内就不修改记录值，如果超过此范围就修改记录值。这里用0.1v是根据VCO器件的指标确定的，对于200ppm/V的VCO来说，0.1v电压误差对应频偏20ppm。

当然，本发明还可有其他实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种可自动恢复可用业务时钟的电路系统，其特征是包括锁相环，二选一模拟开关，模数转换器，数模转换器，处理器，非易失存储器，

上述锁相环包括压控振荡器，上述锁相环同上述二选一模拟开关和上述模数转换器连接，接收从业务光恢复的时钟，并提供发送参考时钟，上述模数转换器连接上述二选一模拟开关，上述处理器连接上述模数转换器和上述非易失存储器，上述数模转换器连接上述处理器，上述二选一模拟开关连接上述数模转换器和上述压控振荡器。

2.根据权利要求1所述的电路系统，其特征是上述锁相环还包括低通滤波器。

3.根据权利要求1或2所述的电路系统，其特征是上述处理器为可编程逻辑器件或/和中央处理器。

4.根据权利要求3所述的电路系统，其特征是上述可编程逻辑器件为现场可编程门阵列。

5.一种可自动恢复可用业务时钟的方法，其特征是

提供一种可自动恢复可用业务时钟的电路系统，包括锁相环，二选一模拟开关，模数转换器，数模转换器，处理器，非易失存储器，上述锁相环包括压控振荡器，上述锁相环同上述二选一模拟开关和上述模数转换器连接，接收从业务光恢复的时钟，并提供发送参考时钟，上述模数转换器连接上述二选一模拟开关，上述处理器连接上述模数转换器和上述非易失存储器，上述数模转换器连接上述处理器，上述二选一模拟开关连接上述数模转换器和上述压控振荡器，

提供一种可自动恢复可用业务时钟的进程，包括以下步骤：

第一步，当输入业务光信号质量正常可用时，上述锁相环接收从业务光恢复的时钟，上述二选一模拟开关选择上述锁相环输出的误差电压作为上述压控振荡器的控制电压，上述压控振荡器提供发送参考时钟；

第二步，上述模数转换器采样上述误差电压，上述处理器读取采样值并记录到非易失存储器；

第三步，当上述输入业务光信号质量出现问题时，上述从业务光恢复的时钟不可用，上述处理器控制上述二选一模拟开关选择上述数模转换器的输出电压作为上述压控振荡器的控制电压；

第四步，利用上述模数转换器采样的电压值驱动上述数模转换器产生上述压控振荡器的控制电压，该电压与光路业务正常时压控振荡器的控制电压相等，上述压控振荡器发送有效的参考时钟；

第五步，当上述输入业务光信号质量恢复正常可用时，上述二选一模拟开关选择上述锁相环输出的误差电压作为上述压控振荡器的控制电压。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征是上述第一步中所述的上述压控振荡器的控制电压使得上述压控振荡器准确地输出时钟频率。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征是上述第四步中当上述模数转换器采样的电压值驱动上述数模转换器产生上述压控振荡器的控制电压时，上述锁相环开路。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征是上述第四步中有效的参考时钟表示上述压控振荡器输出的时钟频率和其正常工作时候相比较，告警指示信号没有超过要求的频率偏移。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征是上述超过要求的频率偏移大于或等于百万分之二十。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征是系统上电后，首先测量当前的压控振荡器控制电压，如果上述控制电压和记录电压值误差在上述压控振荡器的指标所确定的范围内，则不修改记录值，如果超过上述范围，则修改记录值。

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