CN101194448B - 用于在以太网链路上发送时钟速率的方法和系统及其装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于在网络链路上发送时钟速率的方法，速率定时信号(DR)，包括至少在该网络的输入点(I)同步(A)该速率定时信号和基准外部时钟速率(ESR)用于产生在网络上传播的同步的速率定时信号(SDR)，还包括在网络的输出点(O)从同步的速率定时信号(SDR)提取基准外部时钟速率(ESR)用于使用。本发明用于传播速率定时信号的比如快速以太网和吉比特以太网或更高速度的以太网的网络。

Description

用于在以太网链路上发送时钟速率的方法和系统及其装置
背景技术
当实施传输网络时，必须为构成这些网络的某些设备提供同步速率。尤其是在UMTS(全球移动通信系统)发送/接收基站的情况下，称为节点B，更一般地，对于所有支持实时应用或服务的设备。 
目前，由源于显示相对于UTC(世界协调时间)频率具有10-11精度的主时钟的同步信号来传递该同步速率。该同步信号通过网络的各个部分传输，尤其在核心部分，采集或接入部分，通过SDH(同步数字体系)传输层或PDH(准同步数字体系)传输层。 
用于实现网络或部分网络的以太网技术的渐进但是常规的介绍已经产生在这类网络或部分网络上传输和保存该同步速率的问题。 
上述问题可能成为部署这类网络的限制，尤其是其应用于UMTS采集网络。 
直到现在，本质上存在两种类型的方法用于传输和保存该同步速率： 
-一种方法称为自适应，其包括在网络输入处从数据包进入接收FIFO(先进先出)存储器的速率获得传输速率，其读取速率频率取决于填充该存储器级别； 
-一种方法称为时间戳方法，其包括在波段中，即在帧中，以三个或四个字节的形式传送关于传输时钟的信息，以便能够在接收端重新建立传输时钟速率。 
在上述两种类型的情况下，或者在其组合的情况下，重新建立或恢复同步信号或速率非常依赖网络拓扑，尤其是经过节点的数目，以及网络加载的通信量的变化。上述依赖总的导致当数据包从网络一端通过到另一端时，传送数据包的时间变化，一种称为响应延迟(latency)的现象，从而产生传递到重新建立的速率的相位的变化或位移。 
因此，重新建立的速率关于同步质量非常差，并且可以证明是不符合或是在符合目前应用的标准或推荐的极限。 
发明内容
本发明的一个目的在于在适应速率定时(timing)信号的网络，例如快速以太网或吉比特以太网，或更高速度的网络的情况下，克服现有技术的解决方法的缺陷。 
尤其是，本发明的一个目的在于实施一种独立于上述类型网络之一的拓扑，用于发送和保存同步速率，并且提供保存任何外部基准同步信号或速率的精度的方法。 
此外，本发明的另一个目的在于实施一种用于为上述类型网络之一发送和保存网络同步速率，提供保存任何同步信号或外部基准速率的精度的系统。 
本发明的主题，一种用于在适应最初的异步速率定时信号的网络链路上发送同步速率的方法，至少包括在网络上的输入点同步该速率定时信号到外部基准同步速率，以便产生在网络上传播的同步的速率定时信号，以及在网络的输出点从该同步的速率定时信号提取外部基准同步速率，以便使用。 
本发明的主题，一种用于在适应速率定时信号的网络链路上发送同步速率的系统，至少包括连接到该网络上的输入点的用于同步该速率定时信号到外部基准同步速率的模块，以便产生在该网络上传播的同步的速率定时信号。还包括连接到该网络上的输出点的用于从同步的速率定时信号提取所述外部基准同步速率的模块，以便使用。 
本发明还覆盖一种用于同步网络链路的速率定时信号到由时钟信号形成的外部基准同步速率的模块，该模块至少包括一个频率转换装置，用于接收该时钟信号并且传输同步在该时钟信号的更高频率的同步信号。 
最后，本发明覆盖一种用于从同步在由时钟信号表示的外部基准速率的速率定时信号提取的外部基准同步速率的模块，该模块至少包括一个频率转换器，用于接收该同步的速率定时信号并且传输再产生的与所述外部基准速率信号相位有关的外部基准同步速率。 
如上所述本发明的主题，用于同步速率定时和用于提取外部基准同步速率的方法、系统和模块可以应用到适应速率定时信号的网络，比如吉比特以太网或其它网络，安装在对应网络链路的末端存在的末端设备中，或者以专用和独立的分别同步模块和提取模块的形式。 
附图说明
通过阅读说明书和查看附图可以更好的理解，其中： 
图1a，仅仅作为示例，表示用于实施本发明主题的方法的流程图的基本步骤； 
图1b作为示例，表示用于实施图1a的本发明的主题的方法的流程图的基本步骤，一个有利的改变是提供独立于适应速率定时信号的网络的拓扑； 
图2a作为示例，以方框图的形式，表示根据第一实施方式，本发明的主题的用于发送同步速率的系统，其中同步模块和提取模块分别集成到终端设备项目，终端设备项目由适应同步的速率定时信号的网络链接，使外部基准同步信号可以被提取； 
图2b作为示例，表示根据第二实施方式，本发明的主题的用于发送同步速率的系统，其中同步模块和提取模块以单独专用模块的形式连接到各自的终端设备项目并且由适应同步的速率定时信号的网络链接，使外部基准同步信号可以被提取； 
图2c作为示例，表示能够以完全独立于适应同步的速率定时信号的网络的拓扑的方式实施如图1b所示的本发明主题的方法的本发明主题的系统的构造； 
图3a作为示例，表示在链接到UMTS基站的末端设备项目和吉比特以太网开关之间，实施本发明的主题的方法和/或系统的第一示例性应用； 
图3b作为示例，表示在链接到UMTS基站的末端设备项目和多服务平台或SDH设备项目之间，实施本发明的主题的方法和/或系统的第二示例性应用。 
具体实施方式
现在将根据本发明的目的，参照图1a和1b，更具体的说明用于在适应最初异步速率定时信号的网络链路上发送同步速率的方法。 
参照上述图1a，注意到用于发送同步速率的方法可以在任何适应速率定时信号DR的网络链路上实施，尤其是在任何快速以太网或吉比特以太网链路，或更高速链路，以及任何包括这类速率定时信号的网络链路上。 
参照图1a，注意到本发明的主题的方法包括在由I表示的网络上的输入点 同步速率定时信号DR到外部基准同步速率，表示为ESR。该操作在图1a的步骤A执行并且表示为： 
同步DR(ESR) 
以便产生在上述网络上传播的同步的速率定时信号SDR。 
然后本发明的主题的方法包括，在步骤B，在上述网络上的输出点O从同步的速率定时信号SDR提取外部基准同步速率ESR。这样恢复的外部同步速率ESR可以用于任何目的，如在说明书后面所描述的。 
根据本发明主题的方法的一个显著的方面，注意到该方法包括以同步模式，经由同步的速率定时信号SDR，在讨论中的网络上传送同步速率。 
这样，在网络链路上以同步模式发送的同步速率以完全地物理方式发送，不像说明书之前描述的现有技术的方法。 
在适应速率定时信号的网络链路例如吉比特以太网的范围内，可以进行本发明的主题的方法的过程，即时当在该网络上没有发送数据帧时，在线路上总存在信号，该信号包括特殊代码消息的发送，在本申请的上下文中称为速率定时信号。对于上述网络链路，应该理解在这样的方案中，本发明的主题的方法包括当网络是由具有10-11/UTC精度的主基准时钟传输的外部基准速率的吉比特以太网时，同步线路速率定时信号到1.25GHz。 
在步骤A所述的同步操作之后，然后本发明的主题的方法包括在步骤B物理地提取表示外部同步速率ESR的时钟信号。 
如图1a所示的本发明的主题的方法在该方法不仅提供在网络链路上发送上述同步速率，而且不管讨论的网络的拓扑，保存该同步速率的方面尤其有益，如下面参照图1b所述。 
参照上述附图，应该指出，在输入点I1执行的步骤A的同步操作之后和在输出点O1执行的提取操作B之后，图1b步骤A和B当然等同于图1a的步骤A和B，然后在网络上的输出点O1附近的点发生在图1b中由Ii表示的输入点附近提取的外部同步速率上同步的速率定时信号SDR的再注入(reinjection)。 
在提取点和再注入点之间的“附近”的概念覆盖分别为在相同终端设备项目上各自的信号存在的提取端和注入端。 
本发明的主题的方法然后包括在网络的任何其它点执行提取操作，并且在 连续的输入点和输出点Ii、Oi重复同步操作，这样这些被选择的点发送和保存该同步速率，从而提供独立于网络拓扑。 
当然可以理解，可以或者从上述信号SDR，或者，如果需要，从可以用于再产生同步的速率定时信号SDR的提取的外部基准同步速率信号ESR执行用于再注入速率定时信号SDR的操作，如在说明书后面将描述的。 
考虑到终端设备项目被同步，可以继续重复该过程直到输入点In和输出点On用于提取。 
现在将参照图2a描述根据本发明的目的，用于在适应速率定时信号的网络链路上发送同步速率的系统。 
参照图2a，应该指出，本发明的主题的系统可以在吉比特以太网末端设备中直接安装，该设备在选择在讨论中的吉比特以太网的网络链路上传送同步的速率定时的链路的每个端点存在。 
这样，参照图2a，应该指出，本发明的主题的系统包括用于同步速率定时信号到外部基准同步速率ESR的同步模块SM。模块SM用于产生在网络上传播的同步的速率定时信号SDR。 
在图2a中，末端设备A，有表示为UL并且并行传输8-bit数据的网络链路上层，用于传输10-bit并行数据的8-bit/10-bit编码器，和由SerDes表示的串行器-解串器电路，用于传输串行10-bit编码的信息到适配器，适配器用于形成发送端口，并且尤其通过铜线、光纤或其它物理介质的吉比特以太网链路形成链路。然后上述发送端口经由该网络链路链接到末端设备B形成另一末端设备项目。 
末端设备B也有网络链路上层UL，8-bit/10-bit编码器和串行器-解串器电路SerDes，以及通过适配器形成接收端口，吉比特以太网链路连接到该端口，实际提供将末端设备A连接到末端设备B。 
参照图2a，本发明主题的系统还包括，在讨论中的网络上的输出点连接一提取模块EM，用于从同步的速率定时信号SDR提取外部基准同步速率。 
在图2a中，提取模块EM在串行器一解串器电路SerDes连接到末端设备B。提取的外部基准同步速率ESR可以用于同步的目的，该外部基准同步速率ESR展示与原始外部基准同步速率ESR的相位关系并且保存其所有精度和频率特性。 
尤其应该理解，由同步模块SM向设备A的串行器一解串器电路提供的速率信号(对应信号SDR的速率除以因子k)实际上使得产生同步的速率定时信号SDR并且传输到适配器电路和发送端口，用于在链路线(快速或吉比特以太网，或更高速的线路)上传输。然后同步的速率定时信号SDR被发送到适配器并且到末端设备B的接收端口，然后发送到末端设备B的串行器-解串器电路，最后到提取模块EM，以提取外部基准同步速率ESR。 
如在图2a中看到的，同步模块SM有利地包括，形成外部基准同步速率ESR的时钟信号，该时钟信号可以有利地通过，本发明主题的系统的一个实际具体实施，基准时钟以具有±10-11/UTC精度的2.048MHz传送基准信号来传送。 
该同步模块SM还包括频率转换电路FUC，该频率转换电路通过增加其频率改变时钟信号ESR的频率，并且表示为FUC。频率转换电路是一个频率乘法器电路，其在更高的频率传输同步信号并且同步到外部基准同步速率ESR。 
由转换电路FUC传输的同步的更高频率同步信号，如果需要，可以升高到足够形成可以形成同步的速率定时的信号SDR的频率。 
然而，在本发明主题的系统的一个优选实施方式中，尤其是同步模块SM的优选实施方式中，同步模块SM还包括由Q表示的锁相电路，接收同步的更高频率同步信号并且传输该同步的速率定时到串行器-解串器电路SerDes。 
尤其应该理解，锁相电路Q可以有利地通过在末端设备A中可用的石英振荡器形成并且通常用于产生串行器-解串器电路的控制信号，以便通过快速/吉比特以太网链路发送数据，并且还发送形成在对应网络链路上发送的速率定时的特定代码消息。 
在这种方案中，锁相电路的锁相效果，即，上述石英谐振器最终，一方面提供产生上述速率定时，另一方面同步该速率定时到外部基准同步速率ESR，即，表示ESR的时钟信号。 
关于在末端设备B实施外部基准速率提取模块EM，应该指出，以类似于上述同步模块SM的方式，其有利地包括至少一个由FDS表示的频率转换模块，直接链接到终端设备B的串行器-解串器电路SerDes，并且接收同步的速率定时信号SDR，以便通过比如频分转换传输再产生的与原始外部基准速率ESR具有相位关系的外部基准速率ESR。 
当然，图2a的实施方式不作为限制。尤其应该理解，为了成本的原因或 为了实施的原因，不理想的修改终端设备A和/或终端设备B，本发明的主题的系统还可以包括安装同步模块SM和/或提取模块EM在上述每个末端设备项目A和B外部的独立专用模块中。图2b中表示的实施方式，其中末端设备A被认为通过吉比特以太网开关A形成，而末端设备B被认为通过吉比特以太网开关B形成。 
在这种方案中，如上述附图所示，每个上述开关通过吉比特以太网链路GbE经由上述吉比特以太网链路的同步模块SM并且经由提取模块EM链接。正如图2a所示的情况，上述吉比特以太网链路GbE可以发送数据和同步的速率定时SDR。 
图2c表示，吉比特以太网的构造，实际上通过多个实施如图1b所示的本发明主题的方法的连续的吉比特以太网链路形成。 
在上述如2c中，可以看到外部基准同步速率ESR首先从基准时钟在吉比特以太网开关，GbE开关注入，并且在该开关提取外部基准同步速率ESR以便使用，并且在该同一开关再注入以便产生同步的速率定时SDR，然后该SDR在任何情况下，在吉比特以太网链路之间，讨论中的两个GbE开关之间，的网络上传播。然后在定界连续的吉比特以太网链路的GbE开关之间连续重复该过程。在这种方案中应该理解，如说明书前面所述，提取之后的外部基准同步速率ESR可以或者在GbE开关或在GbE开关附近的点再注入，如果需要，可以如说明书以上所述，产生同步的速率定时信号SDR，并且在网络上发送。 
尤其应该理解，对于吉比特以太网链路，涉及同步链路、对于不需要同步的其它链路，当然可以保持异步，可以实行图2c表示的构造。 
现在将参照图3a和3b给出本发明的主题的方法和系统在其特定实施方式中的具体应用的更详细的说明。 
参照图3a，应该指出，可以实施本发明的主题的方法和系统，来传输和保存外部基准速率，以便解决在UMTS基站的最后部分上传送同步速率的问题，也称为“最后一英里”。 
在这种方案中，如图3a所示，传统地GbE开关通过GbE网络链路链接到由NTU(网络终端单元)表示的链接到PABX(私用自动交换分机)电话开关的末端设备项目并且链接到由UMTS节点B表示的UMTS基站。 
GbE开关或者经由网络或经由GbE网络链路接收同步的速率定时SDR， 或者接收外部同步速率信号ESR。其通过吉比特以太网链路传输同步的速率定时SDR到末端设备模块NTU。同步的速率定时SDR可以直接发送到PABX开关或经由E1/STMx-CEs链路发送到UMTS基站。此外，外部同步速率信号ESR也可以直接发送到UMTS基站。 
同步的速率定时SDR，通过使得仿效的TDME1、E3、STMx信道可用的NTU模块，分别发送到PABX开关，和UMTS基站。这保证传送的同步速率具有高质量并且符合目前应用的标准，由于从上述速率再产生TDM帧。 
传送的同步速率还可以直接经由外部基准信号ESR传送，以便例如通过频率链路提供本地客户端设备项目的直接同步。 
在图3b中，从终端设备NTU的观点来看，其构造类似于图3a。然而，这时，末端设备是配备有GbE接口的MSPP(多服务提供平台)或SDH设备项目。 
在该应用中，从目前同步网络发生的同步速率传统地通过它的T3输入注入并且通过其传输。因此这时可以形成环的每个SDH或MSPP机器。 
如说明书以上所述，由于实施本发明的主题的方法和系统，在这种方案中，可以容易的获得上述同步速率，以便在每个GbE接口传送。 

Claims (15)

1.一种用于在适应最初的异步速率定时信号的网络链路上发送同步速率的方法，所述方法包括：
在网络上的输入点同步所述速率定时信号到外部基准同步速率，以便产生在所述网络上传播的同步的速率定时信号；
在网络的输出点从所述同步的速率定时信号提取所述外部基准同步速率，以便使用。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括经由所述同步的速率定时信号，以同步模式传送所述外部基准同步速率。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对于100Mbit/s、1Gbit/s、101Gbit/s以太网链路，所述方法包括同步所述线路速率定时信号到属于由具有10-11世界协调时间精度的主基准时钟传送的外部基准速率的125MHz、1.25GHz或10.3215GHz的频率组的频率。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在网络上的输出点外部提取所述外部基准同步速率之后，所述方法包括在所述网络上的输出点附近的点再注入在所提取的外部基准同步速率上同步的所述速率定时信号，从而独立于网络拓扑提供发送和保存所述外部基准同步速率。
5.一种用于在适应速率定时信号的网络链路上发送同步速率的系统，所述系统至少包括：
连接到所述网络上的输入点，用于同步所述速率定时信号到外部基准同步速率的装置，以便产生在所述网络上传播的同步的速率定时信号；以及
连接到所述网络上的输出点，用于从所述同步的速率定时信号提取所述外部基准同步速率的装置，以便使用。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述同步装置至少包括：
一时钟信号，用于形成所述外部基准同步速率；
频率转换装置，用于接收所述时钟信号并且在更高的频率或同步的传输同步信号。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述同步装置还包括锁相装置，用于接收所述同步的更高频率同步信号并且传输所述同步的速率定时以便使用。
8.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述同步装置经由串行器-解串器电路连接到所述网络上的输入点。
9.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述用于提取外部基准速率的装置至少包括频率转换装置，用于接收所述同步的速率定时信号，并且传输再产生的与所述外部基准速率有相位关系的外部基准速率。
10.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述用于提取基准速率的装置经由串行器-解串器电路连接到所述网络上的输出点。
11.一种在网络上的输出点链接到适应同步的速率定时信号的第一网络链路并且在网络上的输出点附近的输入点链接到第二网络链路的开关，所述开关包括：
连接到网络上的输出点，用于从在第一网络链路接收的同步的速率定时信号提取外部基准同步速率的装置，以便使用；
连接到输入点附近，用于把同步到所提取的外部基准同步速率的速率定时信号再注入到第二网络链路。
12.一种通过输入点链接到适应速率定时信号的网络链路的末端设备，所述末端设备包括：
连接到输入点，用于同步所述速率定时信号到外部基准同步速率的装置，以便产生在所述网络链路上传播的同步的速率定时信号。
13.一种通过输出点链接到适应同步的速率定时信号的网络链路的末端设备，所述末端设备包括：
连接到网络上的输出点，用于从在网络链路接收的同步的速率定时信号提取外部基准同步速率的装置，以便使用。
14.一种用于同步网络链路的速率定时信号到由时钟信号形成的外部基准同步速率的模块，所述模块至少包括频率转换装置，用于接收所述时钟信号并且传输同步在所述时钟信号的更高频率的同步信号。
15.一种用于从同步在由时钟信号表示的基准速率的速率定时信号提取的外部基准速率的模块，所述模块至少包括一个频率转换器，用于接收所述的同步的速率定时信号并且传输再产生的与所述外部基准速率有相位关系的外部基准速率。
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