CN101207451A - 多单元大容量传输设备的同步时钟系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于多单元大容量传输设备的同步时钟系统及方法，涉及光同步传输领域，为增强多单元大容量传输设备的同步时钟系统的可靠性和抗毁性而发明。全局同步时钟子系统包括至少两个相同的全局同步时钟单元，每个全局同步时钟单元间通过信息通道相连；每个本地同步时钟子系统包括至少两个相同的本地同步时钟单元，同一本地同步时钟子系统的每个本地同步时钟单元间通过信息通道相连；每个全局同步时钟单元与每个本地同步时钟单元分别通过独立的通道连接；该系统加上相应的时钟选择与传递方法，通过时钟单元和线路的冗余备份，保证了同步时钟系统的可靠性和抗毁性。本发明适用于同步时钟应用领域。
Description
技术领域
本发明涉及光同步传输领域，尤其涉及用于多单元大容量传输设备的同步时钟系统及方法。
背景技术
随着技术的进步和市场需求的推动，光同步传输单元设备(终端复用设备TM、分插复用设备ADM和交叉连接设备DXC)的容量不断提高。另一方面，从技术、成本、投资及升级策略以及可靠性等因素考虑，更大容量的光同步传输设备将采取多个传输子单元集成的方式实现。作为同步传输设备，必然要求它的多个子单元同步于一个统一的时钟信号，而且为了保证这样的大容量系统的可靠性和抗毁性，要求提供安全可靠的时钟信号产生、传递机制。
美国专利US5682408(Method of transmitting sync clock and sync data between shelves of asynchronous digital hierarchy system，权利人Fujitsu Limited)提出了一种在主机架(main shelf)和一个或多个从机架(slave shelfor shelves)间传递同步时钟和时钟状态信息、并从中选择设备时钟的方法，其时钟和时钟状态信息先在从机架上进行选择，然后通过公共总线方式传递到主机架时钟选择中心，再与直接接入主机架的时钟综合比较，从中选择出一路最优的时钟作为设备时钟，并下发给其他从机架作为设备工作时钟。
美国专利US6163551(Network element for use in synchronous digital communications systemand central clock generator，权利人Alcatel)提出了一种组成SDH传输节点的网络单元(NE)和中心时钟产生单元(SASE)以避免时钟环路(clock loops)的产生。该节点包括多个NE，每个NE从其部分线路信号中提取时钟信号，变为包含时钟质量信息的2Mb/s信号传递到SASE，SASE根据各个2Mb/s时钟的质量信息选择最优时钟(2MHz)输出给各个NE作为基准参考时钟，从而实现多NE间的同步，并通过SASE将所选择时钟的状态信息上报节点控制单元(STE)，STE再将相关状态信息下发给各NE插入到线路信号中发往下游节点，以避免时钟环路的产生。
以上相关专利均涉及到了多单元间时钟同步的解决方案，但可以看出，它们的时钟同步系统可靠性和抗毁性是十分脆弱的，一旦时钟处理中心或传递通道发生故障，则整个设备或部分子单元将失去基准时钟源，设备性能将难以保证。对于由多个单元组成的更大容量光同步传输设备，其往往处于网络的核心，必须采取有效措施保证可靠性和抗毁性。
发明内容
本发明所要解决一个技术问题是提供一种多单元大容量传输设备的同步时钟系统，以提高多单元大容量传输设备的可靠性和抗毁性，满足实际应用的要求。
本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种多单元大容量传输设备的同步时钟方法，以提高多单元大容量传输设备时钟系统的可靠性和抗毁性。
为解决上述第一个技术问题，本发明所采用的技术方案多单元大容量传输设备的同步时钟系统，包括一全局同步时钟子系统和与其相连的各本地同步时钟子系统，各本地同步时钟子系统又各自连接一传输子单元，其特征在于：全局同步时钟子系统包括至少两个相同的全局同步时钟单元，每个全局同步时钟单元间通过信息通道相连；每个本地同步时钟子系统包括至少两个相同的本地同步时钟单元，同一本地同步时钟子系统的每个本地同步时钟单元间通过信息通道相连；每个全局同步时钟单元与每个本地同步时钟单元分别通过独立的通道连接。
各传输子单元将至少两路时钟信号及相应的时钟状态信息，传给与其相连的本地同步时钟子系统的每个本地同步时钟单元，每个本地同步时钟单元从中选择一路最优时钟再生为符合要求的时钟信号，连同本地同步时钟单元生成的包含其属性信息在内的状态和控制信息，传给全局同步时钟子系统上的各全局同步时钟单元。
全局同步时钟子系统上的各全局同步时钟单元，从各本地同步时钟子系统的每个本地同步时钟单元和/或专用时钟通道，获得至少两路时钟信号及相应的时钟状态和控制信息，从中选择一路最优时钟再生为符合要求的全局时钟信号，连同全局同步时钟单元生成的包含其属性信息在内的状态和控制信息，回传给各本地同步时钟子系统的每个本地同步时钟单元。
各本地同步时钟子系统的每个本地同步时钟单元，从全局同步时钟子系统上的各全局同步时钟单元获得至少两路全局时钟信号及相应的时钟状态和控制信息，从中选择一路最优时钟再生为符合要求的时钟信号，送往与其相连的传输子单元的工作单元。
各传输子单元的工作单元从与其相连的本地同步时钟子系统的每个本地同步时钟单元传来的时钟信号中，选择一路最优时钟作为设备的工作时钟。
所述各本地同步时钟系统位于与其相连的传输子单元上。
所述全局同步时钟系统与该多单元传输设备的某部分功能单元集成为一个设备。
所述每个本地同步时钟单元包括：时钟选择再生单元，以及与该时钟选择再生单元相连的两个以上时钟状态/控制信号接口、两个以上时钟输入接口、两个以上时钟输出接口、至少一个本地同步时钟单元间信息接口；时钟选择再生单元对从时钟输入接口或时钟状态/控制信号接口获得的相关状态和控制信息进行处理，根据处理结果选择一路最优时钟再生为符合要求的时钟信号；同一个本地同步时钟子系统内的每个本地同步时钟单元间分别通过信息接口传递状态和控制信息。
所述时钟选择再生单元包括：一个分别与所述时钟状态/控制信号接口和本地同步时钟单元间信息接口相连的控制单元，一个分别与该控制单元和所述时钟输入接口相连的时钟选择单元，一个分别与该时钟选择单元和所述时钟输出接口相连的再生单元；控制单元处理相关状态和控制信息，选择单元根据处理结果选择一路最优时钟做基准，经再生单元生成符合要求的时钟信号。
所述时钟选择再生单元还包括：分别与所述控制单元和时钟输入接口相连的第二个时钟选择单元，和分别与所述时钟输出接口和该第二个时钟选择单元相连的第二个再生单元；该第二个时钟选择单元和第二个再生单元与所述控制单元一起组成第二套时钟选择再生单元。
全局同步时钟单元和本地同步时钟单元是相同的物理设备。
为解决上述第二个技术问题，本发明所采用的技术方案一种多单元大容量传输设备的同步时钟方法，包括步骤：
(1)各传输子单元将至少两路时钟信号及相应的时钟状态信息，传给与其相连的本地同步时钟子系统的每个本地同步时钟单元，每个本地同步时钟单元从中选择一路最优时钟再生为符合要求的时钟信号，连同本地同步时钟单元生成的包含其属性信息在内的状态和控制信息，传给全局同步时钟子系统上的各全局同步时钟单元；
(2)全局同步时钟子系统上的各全局同步时钟单元，从各本地同步时钟子系统的每个本地同步时钟单元和/或专用时钟通道，获得至少两路时钟信号及相应的时钟状态和控制信息，从中选择一路最优时钟再生为符合要求的全局时钟信号，连同全局同步时钟单元生成的包含其属性信息在内的状态和控制信息，回传给各本地同步时钟子系统的每个本地同步时钟单元；
(3)各本地同步时钟子系统的每个本地同步时钟单元，从全局同步时钟子系统上的全局同步时钟单元获得至少两路全局时钟信号及相应的时钟状态和控制信息，从中选择一路最优时钟再生为符合要求的时钟信号，送往与其相连的传输子单元的工作单元；
(4)各传输子单元的工作单元从与其相连的本地同步时钟子系统的每个本地同步时钟单元传来的时钟信号中，选择一路最优时钟作为设备的工作时钟。
其中，所述步骤(1)具体为：
(11)各传输子单元从接入的线路信号中提取时钟信号和时钟状态信息，连同专用时钟通道接入的时钟信号和时钟状态信息，一并送入与其相连的本地同步时钟子系统的每个本地同步时钟单元；
(12)所述每个本地同步时钟单元的时钟选择再生单元，根据相关状态和控制信息，从接入的多路时钟中选择一路最优时钟作为基准，再生为符合要求的时钟信号送给全局同步时钟子系统上的各全局同步时钟单元；
(13)同一本地同步时钟子系统的每个本地同步时钟单元之间传递状态和控制信息，确定各自的属性，并将包括该属性信息在内的本地同步时钟单元生成的相关状态和控制信息送往全局同步时钟子系统上的各全局同步时钟单元。
所述步骤(12)具体为：
(121)所述每个本地同步时钟单元的控制单元，对获得的相关状态和控制信息进行处理，生成控制信号；
(122)同一本地同步时钟单元的选择单元，根据所述控制信号选择一路最优时钟做基准；
(123)同一本地同步时钟单元的再生单元，将选择单元选择的最优时钟再生为符合要求的时钟信号，传送给全局同步时钟子系统上的各全局同步时钟单元。
所述步骤(2)具体为：
(21)全局同步时钟子系统上的各全局同步时钟单元，从各本地同步时钟子系统的每个本地同步时钟单元和/或专用时钟通道，获得至少两路时钟信号及相应的时钟状态和控制信息；
(22)所述各全局同步时钟单元的时钟选择再生单元，对获得的相关状态和控制信息进行处理，根据处理结果选择一路最优时钟作为基准，再生为符合要求的全局时钟信号；
(23)各全局同步时钟单元之间传递状态和控制信息，确定各自的属性，并将包括该属性信息在内的全局同步时钟单元生成的相关状态和控制信息，连同全局同步时钟单元选择再生的全局时钟信号，一并回送给各本地同步时钟子系统的每个本地同步时钟单元。
所述步骤(2)还包括步骤：
(24)各全局同步时钟单元将选择再生的全局时钟信号，传给全局同步时钟子系统所在设备，供选择作为设备工作时钟。
其中，所述步骤(22)具体为：
(221)所述各全局同步时钟单元的控制单元，对获得的相关状态和控制信息进行处理，生成控制信号。
(222)同一全局同步时钟单元的选择单元，根据所述控制信号选择一路最优时钟做为基准；
(223)同一全局同步时钟单元的再生单元，将选择单元选择的最优时钟再生为符合要求的全局时钟信号。
所述步骤(3)具体为：
(31)每个本地同步时钟单元中的第二个时钟选择单元，根据相关状态及控制信息，从各全局同步时钟单元回传的全局时钟信号中，选择一路最优时钟作为基准；
(32)同一本地同步时钟单元中的第二个再生单元，根据所述第二个选择单元所选择的最优时钟，再生为符合要求的时钟信号，并送往与该本地同步时钟单元所在的本地同步时钟子系统相连的传输子单元的工作单元。
通过在全局同步时钟子系统和本地同步时钟子系统分别备份多个同步时钟单元，各全局同步时钟单元与各本地同步时钟单元间分别建立独立的连接通道，各全局同步时钟单元间和各本地同步时钟单元间又分别通过信息通道相联络，加上相应的控制处理方法，使得整个多单元大容量传输设备不至于因某个同步时钟单元或某条时钟线路受损而影响时钟的传递，极大地提高了多单元大容量传输设备的同步时钟系统的可靠性和抗毁性，满足实际应用的要求。
附图说明
图1A是本发明所述的多单元大容量传输设备示意图；
图1B是一种主从机架间同步时钟传递、选择示意图；
图1C是一种具有多网元的节点同步时钟传递、选择示意图；
图1D是本发明所述的多单元大容量传输设备同步时钟系统示意图；
图2是本发明所述的本地同步时钟单元(LCU)或全局同步时钟单元(GCU)的一个具体实施例的结构示意图；
图3是本发明所述的包含本地同步时钟子系统(LCS)的传输子单元的一个具体实施例的结构示意图；
图4是本发明所述的包含全局同步时钟子系统(GCS)的交叉连接单元的一个具体实施例的结构示意图；
图5是本发明所述的同步时钟系统的一个具体实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细的说明。
本发明提出一种多单元大容量传输设备的同步时钟系统和相关方法，目的在于提高此类设备的可靠性和抗毁性，满足实际应用的要求。
本发明所述的同步时钟系统包括一全局同步时钟子系统和与其相连的各本地同步时钟子系统，各本地同步时钟子系统又各自连接一传输子单元，本实施例中，所述的本地同步时钟子系统(LCS)位于各传输子单元上；LCS和GCS可以是独立的设备，也可以与该多单元传输设备的某部分功能单元，如交叉连接单元，集成为一个设备。
其中每个LCS包括至少两个相同的独立本地时钟单元(LCU)，GCS也包括至少两个相同的独立全局时钟单元(GCU)。每个GCU与每个LCU均通过独立的通道连接，包括一条或多条时钟线、一条或多条状态/控制信号线。每个GCU间建立信息连接通道，同一个LCS上的每个LCU间也建立信息连接通道。
所述每个本地同步时钟单元包括：每个GCU和LCU均具有两个以上的时钟输入接口和两个以上的时钟输出接口、两个以上的状态/控制信号接口、至少一个GCU间或LCU 间信息接口、时钟选择再生单元；其中，所述时钟选择再生单元包括：一个分别与所述时钟状态/控制信号接口和本地同步时钟单元间信息接口相连的控制单元，一个分别与该控制单元和所述时钟输入接口相连的时钟选择单元，一个分别与该时钟选择单元和所述时钟输出接口相连的再生单元。
所述时钟选择再生单元还包括：分别与所述控制单元和时钟输入接口相连的第二个时钟选择单元，和分别与所述时钟输出接口和该第二个时钟选择单元相连的第二个再生单元；该第二个时钟选择单元和第二个再生单元与所述控制单元一起组成第二套时钟选择再生单元。
每个GCU和LCU都能根据信号质量或强制命令从两个以上的线路信号或专用时钟信号中选择输出所需要的时钟信号，该时钟信号可以是多路多速率信号。GCU和LCU可以是相同的物理设备，也可以是不同的物理设备。
图1A是本发明所述的多单元大容量传输设备示意图，多个最大容量为C的同步传输子单元101通过光或者电连接线路103与扩展互连中心102相连，形成容量为nC的同步传输设备，n为互连101的数量。通常，101上主要功能单元为接入业务的线路板，102上的主要功能单元为大规模的交叉连接矩阵。
图1B和图1C介绍了两种现有的多机架或多网元节点内同步时钟选择、传递的方法和装置。图1B所示方法公开在文献“Method of transmitting sync clock and sync data betweenshelves ofa synchronous digital hierarchy system(美国专利US5682408，权利人Fujitsu Limited)”中，图1C所示装置公开在文献“Network element for use in synchronous digital communicationssystem and central clock generator(美国专利US6163551，权利人Alcatel)”中。如前所述，现有的这两种方法可靠性和抗毁性十分脆弱，不足以满足多单元大容量传输设备的实际应用要求。
图1D所示为本发明所述的多单元大容量传输设备同步时钟系统的示意图。该同步时钟系统由GCS和LCS两级子系统组成，GCS位于扩展互连中心102上，也可以独立于102外(图1D中未画出)，LCS位于同步传输子单元101上。GCS包括至少两个相同的独立时钟单元(GCU)，每个LCS包括至少两个相同的独立时钟单元(LCU)。每个GCU与每个LCU通过一条或多条时钟线110、一条或多条时钟状态和控制信息线120建立双向连接(为简化起见，图中110和120均表示为一条双向线)，每个GCU间有一条或多条信息联络通道130，每个LCS内的LCU间有一条或多条信息联络通道140。本发明所述的同步时钟系统通过时钟单元和连接线路的冗余备份，加上相应的控制处理方法，极大地提高了同步时钟系统的可靠性和抗毁性，后面的实施例将加以详细介绍。
如前所述，LCU和GCU可以是同一种物理设备，也可以是不同的物理设备。图2所示为LCU与GCU为同一种物理设备时的一个具体实施例(以下只称LCU)。LCU包括控制单元210、时钟选择单元220、221和时钟再生单元230、231，LCU还拥有m1(m1＞＝2)个时钟输入口CKI、m2(m2＞＝2)个时钟输出口CKO、k(k＞＝2)个状态和控制信息接口SCI、j(j＞＝1)个LCU间的信息联络接口INI。LCU从各CKI接入多路时钟240，控制单元210根据各时钟信号自带的状态信息(如SSM)或从SCI获得的时钟状态和控制信息250，或从上层管理单元(图中未画出接口)获得的强制命令，生成控制信号300，控制时钟选择单元220选择一路最优时钟260，送到时钟再生单元230处理成符合要求的输出时钟信号270，如8kHz、2Mb/s、2MHz以及其他速率的时钟信号，经CKO送出。LCU间通过INI交换有关信息280，从而决定各自的属性，并形成相应信息290，通过SCI发送出去。另外，LCU还具有210、221和231组成的另一套时钟选择再生单元，接收GCU回传的时钟信号241，选择最优一路261，再生为271供LCU所在传输子单元作为同步时钟源，作为GCU使用时，这套单元不使用。
图3所示是本发明所述传输子单元101的一个具体实施例，它包含若干线路板单元310、外部时钟导入导出单元320、扩展互连单元330和本地同步时钟子系统(LCS)。线路板单元310负责收发业务信号，并从输入的业务信号中提取时钟311送给LCU，LCU接收GCU回传的时钟信号选择再生后送给310作为工作时钟312；320负责导入外部时钟信号321送给LCU，并把LCU选择再生的时钟信号导出给外部设备作为时钟源322；330负责传输子单元与扩展互连中心102间所有信号的互连，从而实现多单元大容量传输设备。
图4是本发明所述扩展互连中心102的一个具体实施例。它包含大规模交叉连接矩阵410、若干互连接入单元420、外部时钟导入导出单元430以及全局同步时钟子系统(GCS)。扩展互连中心通过420接入/输出自/至传输子单元来的信号；410完成所有传输子单元业务信号的交叉连接；430负责导入外部时钟信号431送给GCU，并把GCU选择再生的时钟信号432导出给外部设备；GCU负责选择再生时钟信号411，供给410，并通过420回送给各传输子单元101。
图5是根据本发明的原理提出的一个同步时钟系统的说明性实施例。该实施例中，同步时钟系统由一个GCS和4个LCS组成。GCS位于扩展互连中心102内，由两个独立的GCU组成(GCU-A和GCU-B)，102还包括410、420和430等功能单元(如图4所示，图5中省略)。4个LCS分别位于4个传输子单元101-X(X＝1～4)内，由两个独立的LCU组成(LCU-X-A和LCU-X-B，X＝1～4，为LCS的编号)，101还包括310、320和330等功能单元(如图3所示，图5中省略)。每个GCU与每个LCU通过一组时钟信号线110、一组时钟状态和控制信息线120建立双向连接，两个GCU间有一组信息联络线130、每个LCS内的两个LCU间有一组信息联络线140。为简化起见，图5中省略了业务连线和其他状态和控制信息连线，101-3、4与102的连接关系与101-1、2与102的连接关系相同，图5中进行了简化处理。本实施例中GCU与LCU为相同的物理设备。
结合图5所示，根据本发明原理的一个说明性实施方法包括以下步骤：
1、各传输子单元将至少两路时钟信号及相应的时钟状态信息，传给与其相连的本地同步时钟子系统的每个本地同步时钟单元，每个本地同步时钟单元从中选择一路最优时钟再生为符合要求的时钟信号，连同本地同步时钟单元生成的包含其属性信息在内的状态和控制信息，传给全局同步时钟子系统上的各全局同步时钟单元。
具体地说，各传输子单元从接入的线路信号中提取时钟信号和时钟状态信息，连同专用时钟通道接入的时钟信号和时钟状态信息一并送入该传输子单元各LCU，各LCU的控制单元处理相关状态和控制信息，时钟选择再生单元，根据相关状态和控制信息，从接入的多路时钟中选择一路最优时钟作为基准，再生为符合要求的时钟信号送给全局同步时钟子系统上的各全局同步时钟单元。进一步地，选择单元根据处理结果选择一路最优时钟做为基准，经再生单元生成符合要求的时钟信号送给GCS上的各GCU。该传输子单元上的各LCU间通过信息接口传递状态和控制信息，以确定该子单元上各LCU的属性，然后将包括该属性信息在内的LCU生成的相关状态和控制信息送往GCS上的各GCU。
如图5所示，各个传输子单元101上的线路板310从业务信号中提取时钟信号及其状态信息(如SSM信息)连同320导入的外部专用时钟及其状态信息送往LCU；各LCU的控制单元210处理相关状态信息和控制信息，选择单元220根据处理结果选择一路最优时钟作为基准，经再生单元230生成符合要求的时钟信号送给GCS上的GCU-A和GCU-B。同一101上的两个LCU间通过信息联络线140传递LCU的状态和控制信息，以确定各自的属性(如主用或备用状态)，然后将包括该属性信息在内的LCU生成的状态和控制信息送往GCS上的两个GCU。
2、全局同步时钟子系统上的各全局同步时钟单元，从各本地同步时钟子系统的每个本地同步时钟单元和/或专用时钟通道，获得至少两路时钟信号及相应的时钟状态和控制信息，经时钟选择再生单元进行处理，根据处理结果选择一路最优时钟作为基准，再生为符合要求的全局时钟信号，连同全局同步时钟单元生成的包含其属性信息在内的状态和控制信息，回传给各本地同步时钟子系统的每个本地同步时钟单元。
具体地说，由控制单元处理相关状态和控制信息，选择单元根据处理结果选择一路最优时钟做为基准，经再生单元生成符合要求的全局时钟信号。同时，各GCU间通过信息接口传递状态和控制信息，以确定GCS上各GCU的属性。包括该属性信息在内的GCU生成的相关状态和控制信息，连同GCU选择再生的时钟信号一并回送给各传输子单元的LCU。
如果GCS与该多单元传输设备的某部分功能单元集成为一个设备，则该部分功能单元将根据各GCU的属性和时钟质量，选择一路最优时钟作为设备工作时钟，以保证与各传输子单元同步。
如图5所示，GCS上的两个GCU从4个传输子单元101的LCU、以及扩展互连中心102的外部时钟导入导出单元430获得多路时钟信号及相应的时钟状态和控制信息，经控制单元210处理相关状态和控制信息，选择单元220根据处理结果选择一路最优时钟做为基准，经再生单元230生成符合要求的全局时钟信号。同时，GCU-A与GCU-B间通过信息联络线140传递它们自己的状态和控制信息，以确定各自属性(如主用或备用状态)。包括该属性信息在内的GCU生成的相关状态和控制信息，以及GCU选择再生的时钟信号，分别通过时钟状态和控制信息线120和时钟信号线110回送给各传输子单元的LCU。同时两个GCU输出的时钟信号及其属性信息也发送给102内部的交叉连接矩阵410和时钟导入导出单元420，410和420根据属性信息选择一个GCU的同步时钟信号作为时钟源，供交叉单元使用和导出给外部其他设备。
3、各本地同步时钟子系统的每个本地同步时钟单元，从全局同步时钟子系统上的全局同步时钟单元获得至少两路全局时钟信号及相应的时钟状态和控制信息，从中选择一路最优时钟再生为符合要求的时钟信号，送往与其相连的传输子单元的工作单元，本实施例中即为送往所在传输子单元的其他工作单元，这些工作单元将根据本传输子单元上各LCU的属性和时钟质量，选择一路最优时钟作为设备工作时钟。
具体地讲，是由每个本地同步时钟单元中的第二个时钟选择单元，根据相关状态及控制信息，从各全局同步时钟单元回传的全局时钟信号中，选择一路最优时钟作为基准；同一本地同步时钟单元中的第二个再生单元，根据所述第二个选择单元所选择的最优时钟，再生为符合要求的时钟信号，并送往与该本地同步时钟单元所在的本地同步时钟子系统相连的传输子单元的工作单元。
参看图5所示，各LCU收到两个GCU传来的时钟信号，控制单元210同样根据其属性信息，由选择单元220选择同样的一路GCU输出时钟作为基准，经再生单元230再生为符合要求的时钟信号，送往所在传输子单元101上的线路板单元310和时钟导入导出单元320，这些工作单元将根据本传输子单元上两个LCU的属性(如主用或备用状态)和时钟质量，选择一路最优时钟作为本单元的工作时钟和导出时钟。
4、各传输子单元的工作单元从与其相连的本地同步时钟子系统的每个本地同步时钟单元传来的时钟信号中，选择一路最优时钟作为设备的工作时钟。
当确定某个LCS中的某个LCU选择接入的时钟质量恶化或中断后，该LCU将在接入的其他时钟范围内根据状态和控制信息重新选择输出给GCU，GCU也将根据新的状态和控制信息判断是否重新选择输出新的全局时钟信号。如图5所示，当某个LCU，如LCU-1-A，选择接入的时钟(来自310或320)质量恶化或中断，LCU-1-A将在接入的其他时钟范围内根据状态和控制信息重新选择输出给两个GCU，然后重复步骤2和3。
当确定某个LCS中的某个LCU到某个GCU的时钟传递质量下降或中断，则该GCU必将根据状态和控制信息选择同一LCS上的另外LCU传递的时钟，并要求该两个LCU更新属性。如图5所示，当某条LCU发往GCU的时钟信号线，如LCU-1-A到GCU-A的时钟信号线110-1-L-G(110-1包括两个方向的信号线，110-1-L-G表示从LCU到GCU方向的信号线，110-1-G-L表示从GCU到LCU方向的信号线，图5中为简化起见统一为110-1，其他时钟信号线表示方法与此相同)，传递质量下降或中断，且同一传输子单元上的另一LCU，即LCU-1-B，到GCU-A的时钟信号线110-3-L-G正常，则GCU-A和GCU-B将切换输入至LCU-1-B，并要求该两个LCU更新属性(如主用和备用状态)。
当确定某个GCS中的某个GCU到LCU的时钟传递质量下降或中断，则该LCU必将切换输入至另一GCU的输入全局时钟，并要求该两个GCU更新属性。如图5所示，当某条GCU到LCU的时钟信号线，如GCU-A到LCU-1-A的时钟信号线110-1-G-L，传递质量下降或中断，且另一GCU，即GCU-B，到LCU-1-A的时钟信号线110-2-G-L正常，则LCU将切换输入至GCU-B的输入全局时钟，并要求该两个GCU更新属性。
如果存在多个不同LCS中的LCU要求GCU更新属性，则GCU将根据各LCU的需求信息和控制命令来确定是否进行属性更新。
如果存在GCU到LCU的时钟信号线，如GCU-A到LCU-1-A的时钟信号线110-1-G-L传递质量下降中断，且另一GCU，即GCU-B，到LCU-1-A的时钟信号线110-2-G-L正常；同时，GCU-B到LCU-2-A的时钟信号线110-5-G-L传递质量下降中断，且另一GCU，即GCU-A，到LCU-2-A的时钟信号线110-7-G-L正常；这时，GCU-A和GCU-B应该根据各LCU的需求信息和控制命令来确定是否进行属性更新。
如果要求强制切换所选择的时钟源，则相关的LCU和GCU要按要求进行时钟选择的切换，属性不用更新。
本发明所述的同步时钟系统及方法，通过在两级时钟体系中建立时钟单元和连接通道的冗余备份机制，使多单元大容量光同步传输设备的同步时钟系统具备较强的可靠性和抗毁性，解决了此类设备在实际应用中的一个关键问题。
Claims (14)
1.一种多单元大容量传输设备的同步时钟系统，包括一全局同步时钟子系统和与其相连的各本地同步时钟子系统，各本地同步时钟子系统又各自连接一传输子单元，其特征在于：全局同步时钟子系统包括至少两个相同的全局同步时钟单元，每个全局同步时钟单元间通过信息通道相连；每个本地同步时钟子系统包括至少两个相同的本地同步时钟单元，同一本地同步时钟子系统的每个本地同步时钟单元间通过信息通道相连；每个全局同步时钟单元与每个本地同步时钟单元分别通过独立的通道连接；
各传输子单元将至少两路时钟信号及相应的时钟状态信息，传给与其相连的本地同步时钟子系统的每个本地同步时钟单元，每个本地同步时钟单元从中选择一路最优时钟再生为符合要求的时钟信号，连同本地同步时钟单元生成的包含其属性信息在内的状态和控制信息，传给全局同步时钟子系统上的各全局同步时钟单元；
全局同步时钟子系统上的各全局同步时钟单元，从各本地同步时钟子系统的每个本地同步时钟单元和/或专用时钟通道，获得至少两路时钟信号及相应的时钟状态和控制信息，从中选择一路最优时钟再生为符合要求的全局时钟信号，连同全局同步时钟单元生成的包含其属性信息在内的状态和控制信息，回传给各本地同步时钟子系统的每个本地同步时钟单元；
各本地同步时钟子系统的每个本地同步时钟单元，从全局同步时钟子系统上的各全局同步时钟单元获得至少两路全局时钟信号及相应的时钟状态和控制信息，从中选择一路最优时钟再生为符合要求的时钟信号，送往与其相连的传输子单元的工作单元；
各传输子单元的工作单元从与其相连的本地同步时钟子系统的每个本地同步时钟单元传来的时钟信号中，选择一路最优时钟作为设备的工作时钟。
2.根据权利要求1所述的多单元大容量传输设备的同步时钟系统，其特征在于：所述各本地同步时钟系统位于与其相连的传输子单元上。
3.根据权利要求1或2所述的多单元大容量传输设备的同步时钟系统，其特征在于：所述全局同步时钟系统与该多单元传输设备的某部分功能单元集成为一个设备。
4.根据权利要求3所述的多单元大容量传输设备的同步时钟系统，其特征在于：所述每个本地同步时钟单元包括：时钟选择再生单元，以及与该时钟选择再生单元相连的两个以上时钟状态/控制信号接口、两个以上时钟输入接口、两个以上时钟输出接口、至少一个本地同步时钟单元间信息接口；
时钟选择再生单元对从时钟输入接口或时钟状态/控制信号接口获得的相关状态和控制信息进行处理，根据处理结果选择一路最优时钟再生为符合要求的时钟信号；同一个本地同步时钟子系统内的每个本地同步时钟单元间分别通过信息接口传递状态和控制信息。
5.根据权利要求4所述的多单元大容量传输设备的同步时钟系统，其特征在于：所述时钟选择再生单元包括：一个分别与所述时钟状态/控制信号接口和本地同步时钟单元间信息接口相连的控制单元，一个分别与该控制单元和所述时钟输入接口相连的时钟选择单元，一个分别与该时钟选择单元和所述时钟输出接口相连的再生单元；
控制单元处理相关状态和控制信息，选择单元根据处理结果选择一路最优时钟做基准，经再生单元生成符合要求的时钟信号。
6.根据权利要求5所述的多单元大容量传输设备的同步时钟系统，其特征在于：所述时钟选择再生单元还包括：分别与所述控制单元和时钟输入接口相连的第二个时钟选择单元，和分别与所述时钟输出接口和该第二个时钟选择单元相连的第二个再生单元；
该第二个时钟选择单元和第二个再生单元与所述控制单元一起组成第二套时钟选择再生单元。
7.根据权利要求6所述的多单元大容量传输设备的同步时钟系统，其特征在于：全局同步时钟单元和本地同步时钟单元是相同的物理设备。
8.一种多单元大容量传输设备的同步时钟方法，其特征在于：包括步骤：
(1)各传输子单元将至少两路时钟信号及相应的时钟状态信息，传给与其相连的本地同步时钟子系统的每个本地同步时钟单元，每个本地同步时钟单元从中选择一路最优时钟再生为符合要求的时钟信号，连同本地同步时钟单元生成的包含其属性信息在内的状态和控制信息，传给全局同步时钟子系统上的各全局同步时钟单元；
(2)全局同步时钟子系统上的各全局同步时钟单元，从各本地同步时钟子系统的每个本地同步时钟单元和/或专用时钟通道，获得至少两路时钟信号及相应的时钟状态和控制信息，从中选择一路最优时钟再生为符合要求的全局时钟信号，连同全局同步时钟单元生成的包含其属性信息在内的状态和控制信息，回传给各本地同步时钟子系统的每个本地同步时钟单元；
(3)各本地同步时钟子系统的每个本地同步时钟单元，从全局同步时钟子系统上的全局同步时钟单元获得至少两路全局时钟信号及相应的时钟状态和控制信息，从中选择一路最优时钟再生为符合要求的时钟信号，送往与其相连的传输子单元的工作单元；
(4)各传输子单元的工作单元从与其相连的本地同步时钟子系统的每个本地同步时钟单元传来的时钟信号中，选择一路最优时钟作为设备的工作时钟。
9.根据权利要求8所述的多单元大容量传输设备的同步时钟方法，其特征在于：所述步骤(1)具体为：
(11)各传输子单元从接入的线路信号中提取时钟信号和时钟状态信息，连同专用时钟通道接入的时钟信号和时钟状态信息，一并送入与其相连的本地同步时钟子系统的每个本地同步时钟单元；
(12)所述每个本地同步时钟单元的时钟选择再生单元，根据相关状态和控制信息，从接入的多路时钟中选择一路最优时钟作为基准，再生为符合要求的时钟信号送给全局同步时钟子系统上的各全局同步时钟单元；
(13)同一本地同步时钟子系统的每个本地同步时钟单元之间传递状态和控制信息，确定各自的属性，并将包括该属性信息在内的本地同步时钟单元生成的相关状态和控制信息送往全局同步时钟子系统上的各全局同步时钟单元。
10.根据权利要求9所述的多单元大容量传输设备的同步时钟方法，其特征在于：所述步骤(12)具体为：
(121)所述每个本地同步时钟单元的控制单元，对获得的相关状态和控制信息进行处理，生成控制信号；
(122)同一本地同步时钟单元的选择单元，根据所述控制信号选择一路最优时钟做基准；
(123)同一本地同步时钟单元的再生单元，将选择单元选择的最优时钟再生为符合要求的时钟信号，传送给全局同步时钟子系统上的各全局同步时钟单元。
11.根据权利要求10所述的多单元大容量传输设备的同步时钟方法，其特征在于：所述步骤(2)具体为：
(21)全局同步时钟子系统上的各全局同步时钟单元，从各本地同步时钟子系统的每个本地同步时钟单元和/或专用时钟通道，获得至少两路时钟信号及相应的时钟状态和控制信息；
(22)所述各全局同步时钟单元的时钟选择再生单元，对获得的相关状态和控制信息进行处理，根据处理结果选择一路最优时钟作为基准，再生为符合要求的全局时钟信号；
(23)各全局同步时钟单元之间传递状态和控制信息，确定各自的属性，并将包括该属性信息在内的全局同步时钟单元生成的相关状态和控制信息，连同全局同步时钟单元选择再生的全局时钟信号，一并回送给各本地同步时钟子系统的每个本地同步时钟单元。
12.根据权利要求11所述的多单元大容量传输设备的同步时钟方法，其特征在于：还包括步骤：
(24)各全局同步时钟单元将选择再生的全局时钟信号，传给全局同步时钟子系统所在设备，供选择作为设备工作时钟。
13.根据权利要求11或12所述的多单元大容量传输设备的同步时钟方法，其特征在于：所述步骤(22)具体为：
(221)所述各全局同步时钟单元的控制单元，对获得的相关状态和控制信息进行处理，生成控制信号。
(222)同一全局同步时钟单元的选择单元，根据所述控制信号选择一路最优时钟做为基准；
(223)同一全局同步时钟单元的再生单元，将选择单元选择的最优时钟再生为符合要求的全局时钟信号。
14.根据权利要求8所述的多单元大容量传输设备的同步时钟方法，其特征在于：所述步骤(3)具体为：
(31)每个本地同步时钟单元中的第二个时钟选择单元，根据相关状态及控制信息，从各全局同步时钟单元回传的全局时钟信号中，选择一路最优时钟作为基准；
(32)同一本地同步时钟单元中的第二个再生单元，根据所述第二个选择单元所选择的最优时钟，再生为符合要求的时钟信号，并送往与该本地同步时钟单元所在的本地同步时钟子系统相连的传输子单元的工作单元。
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