CN101232340B - 通信系统、方法、发送装置以及接收装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种通信系统、方法以及发送装置和接收装置，所述通信系统包括：第一时钟关联单元，用于将需传送时钟和时钟透传网络发送侧数据帧的时钟关联；第二时钟关联单元，用于将时钟透传网络接收侧数据帧的时钟和需恢复时钟关联；映射单元，用于所述需传送数据映射到所述时钟透传网络发送侧数据帧中；解映射单元，用于对所述时钟透传网络接收侧数据帧进行解映射。所述通信方法包括步骤：将需传送时钟和时钟透传网络发送侧数据帧的时钟关联，并将时钟透传网络接收侧数据帧的时钟和需恢复时钟关联。本发明在时钟透传网络内对信号发送方和接收方分别进行时钟关联，在以太网内将数据和时钟分开传送，低成本、可靠地完成时钟透明传送。
Description
技术领域
本发明涉及通信领域，特别是涉及通信系统、方法、发送装置以及接收装置。
背景技术
通信领域中，目前采用包转发的方式在以太网等处理数据业务、数据的交换和传输。其中数据包的转发采用本地时钟(传输频率)进行发送。由于同处一个工作系统中的各个网元其本地时钟很可能不一致，需要同步技术以实现包交换网络两端的同步。
其中一种现有同步技术是采用全网物理层同步的方式，该方式可以实现时钟的跟踪传递。如图1所示，第一个网元的线路发送数据帧的时钟跟踪一个高精度时钟(也可以自由振荡，采样本地时钟)。以后每一个网元的线路发送数据帧的时钟均跟踪某一路接收线路的恢复时钟。时钟一个网元一个网元的传递，实现整个包交换网络全网物理层同步。但这种以太网物理层同步的定时信息却很难透传光传送网络(OTN，Optical Transport Network)等传送网。
另一种现有同步技术称为通用成帧协议(GFP，General Framing Procedure)over OPUk(Optical Channel Payload Unit-k)。如图2所示，该技术用于快速以太网/千兆以太网(FE/GE，Fast Ethemet/Gigabit Ethernet)，主要采用的方法是：首先对FE/GE的有效数据进行GFP-F封装，再映射到OPUk的数据中。由于GFP-F仅仅封装FE/GE的有效数据，大量FE/GE的IDLE帧将被丢弃，收端仅能恢复有效数据，无法恢复发端FE/GE的时钟。
参阅图3，为在收端恢复有效数据，现有技术采用GFP-T的封装方法对在光传送网络(OTN，Optical Transport Network)网络传输的数据进行封装。由于GFP-T将FE所有数据包括IDLE全部封装，收端可以接收到所有发送端数据，而此数据速率则是发送端物理层时钟频率。收端可以根据接收的数据速率，利用一个锁相环恢复出发送端物理层时钟。
其中，FE发送模块可以看成一个先入先出队列(FIFO)，收端的低通滤波模块定期读取FIFO的读写指针位置，读写指针位置之差即为FIFO中实际所剩余的数据量大小A，低通滤波模块对每次得到的A(A1、A2、A3......)进行数字低通滤波处理，将滤波后的结果B送给反向控制模块；反向控制模块首先送给数模转换器(DAC)一个数值控制VCO输出，然后对每次取得的B(B1、B2、B3......)进行比较，如果发现B的数值在变大，则表示VCO输出的时钟频率小于接收的数据速率，就增大输出给DAC的数据，反之则减小输出给DAC的数据；最终实现VCO输出的时钟平衡于接收的数据速率。
上述用于OTN网络的同步技术由于采用GFP-T的封装方法将全部数据进行封装，因此带宽利用率低，造成带宽浪费；由于收端利用一个结构复杂的锁相环从接收数据速率中进行时钟恢复，因此技术复杂、成本高、性能不易保证。
发明内容
本发明实施方式要解决的技术问题是提供一种实现时钟透明传送的通信系统方法、发送装置以及接收装置。
为解决上述技术问题，本发明实施方式的目的是通过以下技术方案实现的：
提供一种通信系统，包括：第一时钟关联单元，用于将需传送时钟和时钟透传网络发送侧数据帧的时钟关联；第二时钟关联单元，用于将时钟透传网络接收侧数据帧的时钟和需恢复时钟关联；映射单元，用于将所述需传送数据映射到所述时钟透传网络发送侧数据帧中，并且其映射输出数据的时钟是所述第一时钟关联单元需关联的所述发送侧数据帧时钟；
解映射单元，用于对所述时钟透传网络接收侧数据帧进行解映射，并且其解映射输出数据的时钟是所述第二时钟关联单元需关联的所述需恢复时钟。
提供一种发送装置，包括：第一时钟关联单元，用于将需传送时钟和时钟透传网络发送侧数据帧的时钟关联；映射单元，用于将对应所述需传送时钟的数据映射到所述时钟透传网络发送侧的数据中，所述第一时钟关联单元是锁相环，所述将需传送时钟和时钟透传网络发送侧数据帧的时钟关联是指：所述第一锁相环跟踪所需传送时钟，其输出的时钟用作映射单元输出数据的时钟。
提供一种接收装置，包括：第二时钟关联单元，用于将时钟透传网络接收侧数据帧的时钟和需恢复时钟关联；解映射单元，用于对时钟透传网络接收侧的数据进行解映射，所述第二时钟关联单元是锁相环，所述将时钟透传网络接收侧数据帧的时钟和需恢复时钟关联是指：所述第二锁相环跟踪解映射单元输入数据的时钟，输出所需恢复时钟。
提供一种通信方法，包括：将需传送时钟和时钟透传网络发送侧数据帧的时钟关联，并将时钟透传网络接收侧数据帧的时钟和需恢复时钟关联；所述步骤：将需传送时钟和时钟透传网络发送侧数据帧的时钟关联，包括：将对应所述需传送时钟的数据映射到通过时钟透传网络传输的数据帧中，并建立所述需传送时钟和所述数据帧在进行映射后的时钟关联；所述步骤：将时钟透传网络接收侧数据帧的时钟和需恢复时钟关联，包括：将时钟透传网络接收侧的数据帧进行解映射，并建立所述解映射前输入数据的时钟和需恢复时钟的关联。
以上技术方案可以看出，由于在能够透传时钟的网络内，在信号发送方和接收方分别进行时钟关联，在以太网内将数据和时钟分开传送，在发送方对需传送时钟和发送侧时钟进行关联，在接收方对关联的时钟进行另一种关联或解关联以恢复关联前的时钟，这样本发明实施方式可以用一种低成本、可靠的方法完成时钟透明传送，并可以选择高带宽利用率。
附图说明
图1是第一种现有技术时钟同步系统结构图；
图2是第二种现有技术时钟同步系统结构图；
图3是第三种现有技术时钟同步系统结构图；
图4是本发明通信系统第一实施方式的结构图；
图5是图4通信系统的具体结构图；
图6是本发明发送装置实施方式的结构图；
图7是本发明接收装置实施方式的结构图；
图8是本发明通信系统第二实施方式的结构图；
图9是本发明通信方法实施方式的流程图。
具体实施方式
本发明实施方式是在能够透传时钟的网络比如光传送网络或PDH网络内，在信号发送方和接收方分别增加两个时钟关联单元比如锁相环，在以太网内将数据和时钟分开传送，在接收方对关联的时钟进行另一种关联，或解关联以恢复关联前的时钟，这样可以用一种低成本方法高质量完成时钟透明传送，并可以选择高带宽利用率。
以下结合实施方式和附图，对本发明进行详细描述。但下列实施方式不可用于限制本发明的应用范围，在其它通信技术中，也可以很容易地运用或改用本发明的技术方案。这些功能实体或数据/消息名称或有不同，但仍然落入本发明的保护范围。
参阅图4，本发明通信系统第一实施方式包括：
第一时钟关联单元410，用于将需传送时钟和时钟透传网络420发送侧的时钟关联；
第二时钟关联单元430，用于将时钟透传网络420接收侧的时钟和需恢复时钟关联。
以上，由于在时钟透传网络420发送侧进行时钟关联，即将需传送时钟和时钟透传网络420发送侧的时钟关联，这样即使输入的需传送数据的物理层时钟和时钟透传网络420发送侧时钟相异或时刻变化，也已经在数据发送前就根据关联记录了这样的相异或变化信息，这样，在接收方用同样或相反的关联方式，可以将经过时钟透传网络420传输的数据再进行关联或解关联，得到和发送方输入数据有稳定时钟关联关系的数据，相对现有技术对发送模块加一个复杂的锁相环的方法，本发明实施方式可以用一种低成本方法高质量完成时钟透明传送，并进一步可以选择高带宽利用率。
此外，参阅图5，可以在本发明通信系统第一实施方式基础上增加下述结构：
封装单元520，用于将输入的数据进行封装并传送到映射单元530；此时的第二时钟关联单元用于将封装单元520输入数据的时钟和映射单元530输出数据的时钟关联；
映射单元530，用于将所述封装后的数据映射到光通道层的数据中，并且其映射输出的时钟是所述第一时钟关联单元需关联的所述发送侧数据帧时钟；
解映射单元560，用于对通过时钟透传网络传输的数据进行解映射，并且其解映射输出数据的时钟是所述第二时钟关联单元需关联的所述需恢复时钟；
解封装单元570，用于对解映射后的数据进行解封装；
发送单元580，用于将所述解封装后的数据发送出去；此时的第二时钟关联单元用于将解映射单元输入数据的时钟和发送单元580输出数据的时钟关联；。
可以基于上述实施方式得出更多具体实施方式，比如参阅图5，本发明通信系统第二实施方式在所述第一实施方式的基础上，具体化所述第一和第二时钟关联单元为第一和第二锁相环。第一锁相环跟踪所需传送时钟，输出映射单元530输出数据的时钟并将映射后的数据通过所述时钟透传网络传输；具体电路结构则是第一锁相环输入封装单元520输入端数据的物理层时钟数据，输出映射单元530输出数据的时钟并通过时钟透传网络传输到所述解映射单元560。第二锁相环跟踪解映射单元560输入数据的时钟，输出所需恢复时钟到所述发送单元580；具体电路结构则是第一锁相环输入所述经时钟透传网络传输的映射单元530输出数据的时钟，输出与所述第一锁相环输入时钟关联的发送单元580输出数据的时钟，所述发送单元580用于根据所述发送单元580输出数据的时钟将所述解封装后的数据发送出去。
参阅图6，本发明提供一种发送装置，包括：第一时钟关联单元，用于将需传送时钟和时钟透传网络发送侧数据帧的时钟关联。此外，还包括：
封装单元520，用于将对应需传送时钟的输入数据进行封装并传送到所述映射单元530；
映射单元530，用于将所述封装后的数据映射到时钟透传网络传输的数据中；
此时，第一时钟关联单元用于将封装单元520输入数据的时钟和映射单元530输出数据的时钟关联。
所述第一时钟关联单元是锁相环，所述将封装单元520输入数据的时钟和映射单元530输出数据的时钟关联是指：第一锁相环跟踪所需传送时钟，输入封装单元520输入端数据的物理层时钟数据，输出映射单元530输出数据的时钟并通过时钟透传网络传输。
参阅图7，本发明还提供一种接收装置，包括：第二时钟关联单元，用于将时钟透传网络接收侧数据帧的时钟和需恢复时钟关联。此外，还包括：
解映射单元560，用于对通过时钟透传网络传输的光通道层的数据进行解映射；
解封装单元570，用于对解映射后的数据进行解封装；
发送单元580，用于将所述解封装后的数据发送出去；
此时，第二时钟关联单元用于将解映射单元560输入数据的时钟和发送单元580输出数据的时钟关联。
所述第二时钟关联单元是锁相环，所述将解封装单元520输入数据的时钟和解映射单元560输入的物理层时钟关联是指：第二锁相环输入所述经时钟透传网络传输的映射单元530输出数据的时钟，输出发送单元580输出数据的时钟。所述发送单元580用于根据所述发送单元580输出数据的时钟将所述解封装后的数据发送出去。
一起参阅图6和图7，在上述实施方式中，所述第一和第二锁相环都包括鉴相器、低通滤波器和压控振荡器。所述鉴相器输入为需传送时钟经第一分频的时钟信号和压控振荡器输出经过第二分频的反馈信号，输出误差信号到所述低通滤波器，所述低通滤波器将误差信号进行滤波并输出信号控制所述压控振荡器输出时钟。
具体地，所述第一锁相环包括第一鉴相器、第一低通滤波器和第一压控振荡器，所述第一鉴相器输入两路时钟信号，其中一路是所述需传送时钟经第一分频的时钟信号，另一路是所述第一压控振荡器输出经过第二分频的反馈信号。所述第一鉴相器输出误差信号到所述第一低通滤波器，所述第一低通滤波器将所述误差信号进行滤波并输出信号，控制所述第一压控振荡器输出所述时钟透传网络发送侧数据帧的时钟；
所述第二锁相环包括第二鉴相器、第二低通滤波器和第二压控振荡器，所述第二鉴相器输入两路时钟信号，其中一路是所述解映射单元输入数据的时钟经第三分频的时钟信号，另一路是所述第二压控振荡器输出经过第四分频的反馈信号。所述第二鉴相器输出误差信号到所述第二低通滤波器，所述第二低通滤波器将所述误差信号进行滤波并输出信号，控制所述第二压控振荡器输出所述需恢复时钟。
在本实施方式中，所述第一锁相环的第一分频和第二分频比值等于所述第二锁相环的第四分频和第三分频比值。在其他实施方式中，第一分频和第二分频之间、第四分频和第三分频之间可以采用任意合适的比值。
在更多实施方式中，所述锁相环是数字、模拟或者混合锁相环。所述封装单元520输入的数据是FE、GE或10GE数据；所述映射单元530具体用于将所述封装后的数据映射到OPUk、ODUk或者OTUk时钟的数据中；所述封装单元520是GFP-F、GFP-T或PPP型封装单元。
参阅图8，本发明还提供通信系统第二实施方式，其与本发明通信系统第一实施方式基本相同，不同之处在于：
1)第一时钟关联单元510的跟随的时钟是外同步输入时钟，而不是输入封装单元520输入端数据的物理层时钟数据；
2)第二时钟关联单元550的跟随的时钟是外同步输出时钟，而不是输入输出发送单元580输出数据的时钟。
本实施方式一样可以实现时钟同步的功能，并具有本发明通信系统第一实施方式相似的技术效果。
同理，上述的本发明提供发送装置和接收装置可以按照上述本发明通信系统第二实施方式对应的结构进行变更。
本发明还提供通信方法第一实施方式，所述方法包括步骤：
将需传送时钟和时钟透传网络发送侧数据帧的时钟关联，并将时钟透传网络接收侧数据帧的时钟和需恢复时钟关联。
其中，所述：将需传送时钟和时钟透传网络发送侧数据帧的时钟关联，是指：将对应所述需传送时钟的数据映射到通过时钟透传网络传输的数据帧中，并建立所述需传送时钟和映射前数据帧的时钟的关联；所述：将时钟透传网络接收侧数据帧的时钟和需恢复时钟关联，是指：将时钟透传网络接收侧的数据帧进行解映射，映射前数据帧的时钟并建立所述解映射前输入数据的时钟和需恢复时钟的关联。
参阅图9，将上述方法应用到数据传输上，则包括：
610、将对应需传送时钟的输入数据进行封装；
所述输入的数据通过FE、GE或10GE输入；所述的封装是指采用GFP-F、GFP-T或PPP方式对输入的数据进行封装；
620、将所述封装后的数据映射到时钟透传网络传输的数据中，并且，将所述需传送时钟和映射后输出的物理层时钟关联，并将所述映射后的数据通过时钟透传网络传输；
所述映射到时钟透传网络传输的数据中是指将所述封装后的数据映射到OPUk、ODUk或者OTUk时钟的数据中。
630、对接收到的所述数据进行解映射；
640、对解映射后的数据进行解封装；
650、将解映射前数据帧的时钟和发送数据帧的时钟关联，即将所述接收到的数据的物理层时钟和发送数据帧的时钟关联，根据所述关联的时钟发送数据。所述发送数据帧的时钟是所述数据的需恢复时钟。
其中，采用两个锁相环分别将所述需传送时钟和映射后数据帧的时钟关联、以及将所述接收到的数据的物理层时钟和发送数据帧的时钟关联。并可以采用数字、模拟或者混合锁相环的方式进行时钟关联。
以上，由于在时钟透传网络发送侧进行时钟关联，即将需传送时钟和时钟透传网络发送侧数据帧的时钟关联，这样即使输入的需传送数据的物理层时钟和时钟透传网络发送侧时钟相异或时刻变化，也已经在数据发送前就根据关联记录了这样的相异或变化信息，这样，在接收方用同样或相反的关联方式，可以将经过时钟透传网络传输的数据再进行关联或解关联，得到和发送方输入数据有稳定时钟关联关系的数据，实现时钟透传。相对现有技术对发送模块加一个复杂的锁相环的方法，本发明实施方式可以用一种低成本方法高质量完成时钟透明传送，并进一步可以选择高带宽利用率。
本发明还提供通信方法第二实施方式，所述方法与上述本发明通信方法第一实施方式基本相同，不同之处在于：
1)步骤620中的步骤：将所述需传送时钟和映射后输出的物理层时钟关联，更改为：将外同步输入时钟和映射后数据帧的时钟关联；
2)步骤650中的步骤：将所述接收到的数据的物理层时钟和发送数据帧的时钟关联，更改为：将解映射前数据帧的时钟和外同步输出时钟关联。
本实施方式一样可以实现本发明通信方法第一实施方式相似的技术效果。
以上对本发明所提供的一种通信系统、方法、发送装置以及接收装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (15)
1.一种通信系统，其特征在于，包括：
第一时钟关联单元，用于将需传送时钟和时钟透传网络发送侧数据帧的时钟关联；
第二时钟关联单元，用于将所述时钟透传网络接收侧数据帧的时钟和需恢复时钟关联；
映射单元，用于将所述需传送数据映射到所述时钟透传网络发送侧数据帧中，并且其映射输出数据的时钟是所述第一时钟关联单元需关联的所述发送侧数据帧时钟；
解映射单元，用于对所述时钟透传网络接收侧数据帧进行解映射，并且其解映射输出数据的时钟是所述第二时钟关联单元需关联的所述需恢复时钟；
其中，所述第一和第二时钟关联单元是第一和第二锁相环，所述将需传送时钟和时钟透传网络发送侧数据帧的时钟关联是指：所述第一锁相环跟踪所需传送时钟，其输出的时钟用作映射单元输出数据的时钟；所述将时钟透传网络接收侧数据帧的时钟和需恢复时钟关联是指：所述第二锁相环跟踪解映射单元输入数据的时钟，输出所述需恢复时钟。
2.根据权利要求1所述的通信系统，其特征在于，
所述第一锁相环包括第一鉴相器、第一低通滤波器和第一压控振荡器，所述第一鉴相器输入两路时钟信号，其中一路是所述需传送时钟经第一分频的时钟信号，另一路是所述第一压控振荡器输出经过第二分频的反馈时钟信号，所述第一鉴相器输出误差信号到所述第一低通滤波器，所述第一低通滤波器将所述误差信号进行滤波并输出信号，控制所述第一压控振荡器输出所述时钟透传网络发送侧数据帧的时钟；
所述第二锁相环包括第二鉴相器、第二低通滤波器和第二压控振荡器，所述第二鉴相器输入两路时钟信号，其中一路是所述解映射单元输入数据的时钟经第三分频的时钟信号，另一路是所述第二压控振荡器输出经过第四分频的反馈信号，所述第二鉴相器输出误差信号到所述第二低通滤波器，所述第二低通滤波器将所述误差信号进行滤波并输出信号，控制所述第二压控振荡器输出所 述需恢复时钟。
3.根据权利要求1所述的通信系统，其特征在于，进一步包括：
封装单元，用于将对应所述需传送时钟的数据进行封装并传送到所述映射单元；
解封装单元，用于对解映射后的数据进行解封装并传送到下述发送单元；
发送单元，用于将所述解封装后的数据按照所述需恢复时钟发送出去；
其中，所述第一时钟关联单元具体用于将所述封装单元输入数据的时钟和映射单元输出数据的时钟关联；所述第二时钟关联单元具体用于将所述解映射单元输入数据的时钟和发送单元输出数据的时钟关联。
4.根据权利要求3所述的通信系统，其特征在于，所述封装单元是GFP-F、GFP-T或PPP型封装单元。
5.根据权利要求1所述的通信系统，其特征在于，所述第一时钟关联单元具体用于将外部输入时钟和映射单元输出数据的时钟关联；所述第二时钟关联单元具体用于将所述解映射单元输入数据的时钟和外部输出时钟关联。
6.根据权利要求1至5任一项所述的通信系统，其特征在于，所述锁相环是数字、模拟或者混合锁相环。
7.根据权利要求1至5任一项所述的通信系统，其特征在于，所述时钟透传网络是OTN或PDH网络。
8.根据权利要求7所述的通信系统，其特征在于，在所述时钟透传网络是OTN情况下，所述映射单元具体用于将所述封装后的数据映射到OPUk、ODUk或者OTUk的数据中。
9.一种发送装置，其特征在于，包括：第一时钟关联单元，用于将需传送时钟和时钟透传网络发送侧数据帧的时钟关联；
映射单元，用于将对应所述需传送时钟的数据映射到所述时钟透传网络发送侧的数据中，所述第一时钟关联单元是锁相环，所述将需传送时钟和时钟透传网络发送侧数据帧的时钟关联是指：所述第一锁相环跟踪所需传送时钟，其输出的时钟用作映射单元输出数据的时钟。
10.一种接收装置，其特征在于，包括：第二时钟关联单元，用于将时钟透传网络接收侧数据帧的时钟和需恢复时钟关联；
解映射单元，用于对时钟透传网络接收侧的数据进行解映射，所述第二时钟关联单元是锁相环，所述将时钟透传网络接收侧数据帧的时钟和需恢复时钟关联是指：所述第二锁相环跟踪解映射单元输入数据的时钟，输出所需恢复时钟。
11.一种通信方法，其特征在于，包括：
将需传送时钟和时钟透传网络发送侧数据帧的时钟关联，并将时钟透传网络接收侧数据帧的时钟和需恢复时钟关联，所述对时钟进行关联是指：采用锁相环分别将需传送时钟和所述进行映射后数据帧的时钟关联、以及将所述解映射前数据帧的时钟和需恢复时钟关联；
所述步骤：将需传送时钟和时钟透传网络发送侧数据帧的时钟关联，包括：
将对应所述需传送时钟的数据映射到通过时钟透传网络传输的数据帧中，并建立所述需传送时钟和所述数据帧在进行映射后的时钟关联；
所述步骤：将时钟透传网络接收侧数据帧的时钟和需恢复时钟关联，包括：
将时钟透传网络接收侧的数据帧进行解映射，并建立所述解映射前输入数据的时钟和需恢复时钟的关联。
12.根据权利要求11所述的通信方法，其特征在于，在映射前，还包括将对应需传送时钟的数据进行封装的步骤；在解映射后，还包括将对应需恢复时钟的数据进行解封装并进行发送的步骤，所述采用锁相环分别将需传送时钟和进行映射后的时钟关联、以及将解映射前输入数据的时钟和需恢复时钟关联是指：采用锁相环分别将封装前数据帧的时钟和映射后数据帧的时钟关联、以及将解映射前数据帧的时钟和发送数据帧的时钟关联。
13.根据权利要求12所述的通信方法，其特征在于，所述将对应需传送时钟的数据进行封装是指：采用GFP-F、GFP-T或PPP方式将对应需传送时钟的数据进行封装。
14.根据权利要求11所述的通信方法，其特征在于，具体是采用数字、模 拟或者混合锁相环分别将外部输入时钟和映射后数据帧的时钟关联、以及将解映射前数据帧的时钟和外部输出时钟关联。
15.根据权利要求14所述的通信方法，其特征在于，所述步骤：将对应所述需传送时钟的数据映射到通过时钟透传网络传输的数据帧中，是指将对应所述需传送时钟的数据映射到OPUk、ODUk或者OTUk时钟的数据中。
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