CN101621372B - 一种传送网络异步背板主备倒换的方法及装置 - Google Patents

一种传送网络异步背板主备倒换的方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明的实施例公开了一种传送网络异步背板主备倒换的装置及方法，通过利用高速本振时钟模拟工作通道的时钟，替代锁相环方式跟踪工作通道的时钟，主备倒换操作使用高速本振时钟实现，大大降低了实现成本，并且消除了主备时钟倒换时锁相环跟踪时钟滞后问题，从而能有效实现业务无损倒换。

Description

一种传送网络异步背板主备倒换的方法及装置
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种OTN(Optical TransportNetwork，光传送网络)异步背板主备倒换方法及装置。
背景技术
目前通用的网路保护机制采用通道层保护/恢复技术，可以实现网络故障恢复，达到更好的全网安全性。其中，背板业务主备倒换保护是通道层的保护/恢复机制的核心技术之一。在OTN网络中，异步背板主备倒换保护是OTN网路生存性的关键技术，该技术要求异步背板主备倒换时无损，即主备正常业务倒换时无误码产生，无时钟性能恶化，主备业务故障时倒换业务可恢复。
现有技术中的异步背板无损倒换中通常使用锁相环跟踪倒换时钟方式，如图1所示。通道0时钟恢复单元对通道0业务进行时钟恢复，输出通道0恢复业务和通道0恢复时钟；通道0RAM(随机存储)单元使用通道0恢复时钟将通道0恢复业务存储到通道0RAM单元中。通道1时钟恢复单元对通道1业务进行时钟恢复，输出通道1恢复业务和通道1恢复时钟；通道1RAM单元使用通道1恢复时钟将通道1恢复业务存储到通道1RAM单元中。
通道0恢复时钟和通道1恢复时钟通过主备选择后输出给锁相环进行时钟锁相跟踪，即当主通路切换到通道0时，锁相环自动跟踪通道0恢复时钟，得到倒换时钟，当主通路切换到通道1时，锁相环自动跟踪通道1恢复时钟，得到倒换时钟。通道0RAM和通道1RAM分别缓存通道业务数据，使用倒换时钟将存储的业务数据对齐输出。最后通过主备选择控制选择通道0RAM输出的通道0对齐数据或通道1RAM输出的通道1对齐数据作为主备倒换数据输出。
在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中存在以下缺陷：
现有技术每条通道都需要一个锁相环实现主备时钟的倒换，当多通路集成时将会大大增加电路实现成本。另外，由于锁相环固有跟踪能力的限制，当业务倒换时，锁相环需要一定的时间锁定工作通道(主通道)恢复时钟，可能会导致通道RAM溢出，从而输出主备倒换数据出现“正常-错误-正常”的情况，造成下游网路站点告警，对整个网路的保护机制产生影响。
发明内容
本发明实施例提供一种传送网络异步背板主备倒换的方法及系统，以实现主备通道数据无损倒换，不会由于引入额外抖动影响下游的时钟性能。
本发明实施例提供了一种传送网络异步背板主备倒换的装置，包括：倒换控制单元、主备倒换数据选择单元和至少两个通道，每个通道包括通道时钟数据恢复单元和通道数据存储单元；
所述倒换控制单元，用于产生时钟缺口；
所述通道时钟数据恢复单元，用于接收外部通道的业务数据，并从所述业务数据中提取通道恢复时钟；
所述通道数据存储单元，用于根据所述通道恢复时钟将所述通道时钟数据恢复单元接收的业务数据进行存储，并实现所述业务数据的对齐，并通过高速本振时钟与所述倒换控制单元提供的时钟缺口模拟生成的工作通道的时钟，对所述对齐数据进行输出；
所述主备倒换数据选择单元，用于两路通道数据存储单元输出的通道对齐数据中的一路出现故障时，选择另一路正常的通道对齐数据作为工作通道数据输出。
本发明实施例提供了一种光传送网络异步背板主备倒换的方法，应用于包括倒换控制单元、主备倒换数据选择单元和至少两个通道的系统中，其中，每个通道包括通道时钟数据恢复单元和通道数据存储单元，所述方法包括以下步骤：
分别接收来自所述至少两个通道的业务数据，并从所述业务数据中提取通道恢复时钟，使用通道恢复时钟将所述业务数据进行存储，实现所述业务数据的对齐；
在所述至少两个通道的每个时钟周期计算所述倒换控制单元产生的读地址与所述通道数据存储单元产生的写地址的差值作为水线输出；并通过高速本振时钟与倒换控制单元提供的时钟缺口模拟生成的工作通道的时钟，对所述对齐数据进行输出；
当所述至少两路通道中的一路出现故障时，选择正常的通道作为工作通道。
本发明的实施例中，通过利用高速本振时钟和时钟缺口模拟生成的工作通道的时钟，替代锁相环方式跟踪工作通道的时钟，主备倒换操作使用高速本振时钟实现，大大降低了实现成本。由于使用了时钟缺口，减小了切换过程中的时钟抖动，并且由于使用高速本振时钟读取数据，可以保证读出数据及时、无误码。
附图说明
图1是现有技术中使用锁相环跟踪倒换时钟方式的数据通道倒换示意图；
图2是本发明实施例一中一种光传送网络异步背板主备倒换的装置图；
图3是本发明实施例二中一种光传送网络异步背板主备倒换的装置图；
图4是本发明实施例中一种光传送网络异步背板主备倒换的方法流程图。
具体实施方式
本发明实施例一提供了一种光传送网络异步背板主备倒换的装置，如图2所示，包括：倒换控制单元250、主备倒换数据选择单元260和至少两个通道(以两个通道为例：通道1和通道2)，每个通道包括通道时钟数据恢复单元和通道数据存储单元(即通道1包括通道时钟数据恢复单元210和通道数据存储单元230；通道2包括通道时钟数据恢复单元220和通道数据存储单元240)；倒换控制单元250，用于产生时钟缺口；通道时钟数据恢复单元210、220，用于接收外部通道的业务数据，并从业务数据中提取通道恢复时钟；通道数据存储单元230、240，用于根据通道恢复时钟将通道时钟数据恢复单元210、220接收的业务数据进行存储，并实现所述业务数据的对齐，并通过高速本振时钟与所述倒换控制单元提供的时钟缺口模拟生成的工作通道(工作通道就是当前进行数据传输的通道)的时钟，对所述对齐数据进行输出；主备倒换数据选择单元260，用于两路通道数据存储单元输出的通道对齐数据中的一路出现故障时，选择另一路正常的通道对齐数据作为工作通道数据输出。
其中，通道数据存储单元230或240包括：数据写入单元，用于使用所述通道恢复时钟将所述通道时钟数据恢复单元接收的业务数据进行存储，将所述业务数据帧头固定写入所述通道数据存储单元的首地址；水线输出单元，用于将每个时钟周期计算读写地址的差值作为水线输出到所述倒换控制单元，其中，水线输出为单位时间内读地址速率和写地址速率的差值；数据读出单元，用于将高速本振时钟与倒换控制单元提供的时钟缺口叠加，对所述高速本振时钟进行降频，以模拟生成工作通道的时钟，通过所述模拟生成的工作通道的时钟将倒换控制单元产生的读地址对应的数据写入单元中的对齐数据输出。
倒换控制单元250包括：水线接收单元，用于接收所述通道数据存储单元发送的水线；鉴相水线生成单元，用于将当前工作通道(主通道)输出的水线锁存为鉴相水线；时钟缺口产生单元，用于根据所述鉴相水线和接收水线产生时钟缺口；读地址产生单元，用于根据所述时钟缺口控制读地址的产生。
其中，时钟缺口产生单元具体包括：检测子单元，用于检测当前工作通道的水线和鉴相水线；调整子单元，用于在当检测到选定工作通道的水线低于鉴相水线时，时钟缺口切换到快速缺口方式；当检测到选定工作通道的水线高于鉴相水线时，时钟缺口切换到慢速缺口方式；当检测到选定工作通道的水线等于鉴相水线时，交替快速缺口方式和慢速缺口方式。
本发明实施例二提供了一种光传送网络异步背板主备倒换的装置的具体应用，如图3所示，包括：通道0时钟数据恢复单元(第一通道时钟数据恢复单元)310、通道1时钟数据恢复单元(第二通道时钟数据恢复单元)320、通道0RAM单元(第一通道数据存储单元)330、通道1RAM单元(第二通道数据存储单元)340、倒换控制单元350、主备倒换数据选择单元360。
其中，通道0时钟数据恢复单元310和通道1时钟数据恢复单元320原理相同，用于接收外部光传输通道的业务数据，从接收的业务数据中提取通道恢复时钟，通常使用参考时钟采样输入业务数据，利用数据的0、1跳变恢复业务数据中携带的通道恢复时钟。
通道0RAM单元330和通道1RAM单元340原理相同，完成业务数据缓存以及数据对齐功能，该数据对齐功能的实现过程为：将每个业务数据以固定的帧头写入缓存中，例如，帧头都写入缓存的0字节，后续数据顺次写入缓存中；这样，当读业务数据时，可以都从0字节开始读出，保证了业务数据的对齐输出。通道RAM单元使用通道恢复时钟将通道时钟数据恢复单元恢复的业务数据进行存储，业务数据帧头固定写入通道时钟数据恢复单元的首地址，并且将每个时钟周期计算读写地址的差值作为水线输出给所述倒换控制单元350。通道RAM单元同时使用高速本振时钟，以及倒换控制单元提供的时钟缺口，将所述高速本振时钟降低频率，以模拟生成工作通道的时钟，通过所述模拟生成的工作通道的时钟将倒换控制单元产生的读地址的数据读出。由于通道0RAM单元和通道1RAM单元均将业务帧头数据固定写入通道时钟数据恢复单元的首地址，因此当两个通道业务正常并且在要求的延迟差异情况下，通道0RAM单元330和通道1RAM单元340相同读地址对应的数据完全相同，可以实现无损倒换。
倒换控制单元350，产生读地址以及产生时钟缺口。其中，时钟缺口有效时指示时钟无效，时钟缺口无效指示时钟有效，即可以通过时钟缺口与时钟配合等效获得低速时钟；时钟缺口是指时钟缺口的有效指示非常均匀。倒换控制单元350工作在高速本振时钟域内，当主备选择控制切换到某个通道时刻，将该通道的当前输出水线锁存作为鉴相水线，并且在随后的工作中通过产生高速时钟缺口调整加快或降慢通道RAM单元的读出速度，保证选定当前工作通道的水线维持在鉴相水线位置，并且读地址在每个有效高速本振时钟周期内自增1。
时钟缺口产生采用快速和慢速缺口自适应切换的方式实现。当检测到选定工作通道的水线维持低于鉴相水线时，表示工作通道的读操作比写操作慢，则时钟缺口切换到快速缺口方式，当检测到选定工作通道的水线维持高于鉴相水线时，表示工作通道的读操作比写操作快，则时钟缺口切换到慢速缺口方式，当检测到选定工作通道的水线维持等于鉴相水线时，则交替快速缺口方式和慢速缺口方式。
其中，快速和慢速缺口的确定方法如下：设高速本振时钟的频率为f1，业务时钟的频率为f2。标称时钟缺口系数为m，即当m个高速本振时钟周期+1个高速本振时钟缺口可以等效成业务时钟。
因此，业务时钟与高速本振时钟的关系如公式(1)所示，
m m + 1 f 1 = f 2 - - - ( 1 )
由公式(1)计算获得标称时钟缺口系数m如公式(2)所示：
m＝f1/(f2-f1)    (2)
根据高速本振时钟的频偏范围和业务时钟的频偏范围确定两个整数X和Y，X小于Y，使用X和Y分别作为慢速和快速缺口系数。即慢速缺口为X个高速本振时钟周期+1个高速本振时钟缺口、快速缺口为Y个高速本振时钟周期+1个高速本振时钟缺口。由于倒换控制单元产生的时钟缺口相对平滑，不会额外引入抖动，对下游的映射，解映射，以及中继单元的影响非常小，从而不会影响网络时钟抖动性能。
主备倒换数据选择单元360，用于选择工作通道数据存储单元输出的工作通道对齐数据作为主备倒换数据输出。
本发明实施例还提供了一种光传送网络异步背板主备倒换的方法，应用于包括倒换控制单元、主备倒换数据选择单元和至少两个通道的系统中，其中，每个通道包括通道时钟数据恢复单元和通道数据存储单元，所述方法如图4所示，包括以下步骤：
步骤401，分别接收来自至少两个通道的业务数据，并从所述业务数据中提取通道恢复时钟，使用通道恢复时钟将所述业务数据进行存储，并进行业务数据的对齐。其中，进行业务数据的对齐具体为：将所述业务数据的帧头固定存储为首地址，产生对齐数据；例如，帧头都写入缓存的0字节，后续数据顺次写入缓存中；这样，当读业务数据时，可以都从0字节开始读出，保证了业务数据的对齐输出。
步骤402，在该至少两个通道的每个时钟周期计算所述倒换控制单元产生的读地址与所述通道数据存储单元产生的写地址的差值作为水线输出；并通过高速本振时钟与倒换控制单元提供的时钟缺口模拟生成的工作通道的时钟，对所述对齐数据进行输出，具体为：将高速本振时钟与倒换控制单元提供的时钟缺口叠加，对所述高速本振时钟进行降频，以模拟生成工作通道的时钟，通过所述模拟生成的工作通道的时钟将倒换控制单元产生的读地址的对齐数据读出。
其中，时钟缺口根据鉴相水线和接收水线产生，所述鉴相水线由工作通道输出的水线锁存生成，具体为：当检测到选定工作通道的水线低于鉴相水线时，时钟缺口切换到快速缺口方式；当检测到选定工作通道的水线高于鉴相水线时，时钟缺口切换到慢速缺口方式；当检测到选定工作通道的水线等于鉴相水线时，交替快速缺口方式和慢速缺口方式。
步骤403，当该至少两路通道中的一路出现故障时，选择正常的通道作为工作通道。
本发明的实施例中，通过利用高速本振时钟模拟生成的工作通道的时钟，替代锁相环方式跟踪工作通道的时钟，主备倒换操作使用高速本振时钟实现，大大降低了实现成本，并且消除了主备时钟倒换时锁相环跟踪时钟滞后问题，从而能有效实现业务无损倒换。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种传送网络异步背板主备倒换的装置，其特征在于，包括：倒换控制单元、主备倒换数据选择单元和至少两个通道，每个通道包括通道时钟数据恢复单元和通道数据存储单元；
所述倒换控制单元，用于产生时钟缺口；
所述通道时钟数据恢复单元，用于接收外部通道的业务数据，并从所述业务数据中提取通道恢复时钟；
所述通道数据存储单元，用于根据所述通道恢复时钟将所述通道时钟数据恢复单元接收的业务数据进行存储，并实现所述业务数据的对齐，并通过高速本振时钟与所述倒换控制单元提供的时钟缺口模拟生成工作通道的时钟，对所述对齐数据进行输出；
所述主备倒换数据选择单元，用于两路通道数据存储单元输出的通道对齐数据中的一路出现故障时，选择另一路正常的通道对齐数据作为工作通道数据输出。
2.如权利要求1所述传送网络异步背板主备倒换的装置，其特征在于，所述通道数据存储单元包括：
数据写入单元，用于使用所述通道恢复时钟将所述通道时钟数据恢复单元接收的业务数据进行存储，将所述业务数据帧头固定写入所述通道数据存储单元的首地址；
水线输出单元，用于将每个时钟周期计算读写地址的差值作为水线输出到所述倒换控制单元；
数据读出单元，用于将高速本振时钟与倒换控制单元提供的时钟缺口叠加，对所述高速本振时钟进行降频，以模拟生成工作通道的时钟，通过所述模拟生成的工作通道的时钟将倒换控制单元产生的读地址对应的数据写入单元中的对齐数据输出。
3.如权利要求1所述传送网络异步背板主备倒换的装置，其特征在于，所述倒换控制单元包括：
水线接收单元，用于接收所述通道数据存储单元发送的水线；
鉴相水线生成单元，用于将当前工作通道输出的水线锁存为鉴相水线；
时钟缺口产生单元，用于根据所述鉴相水线和接收水线产生时钟缺口；
读地址产生单元，用于根据所述时钟缺口控制读地址的产生。
4.如权利要求3所述传送网络异步背板主备倒换的装置，其特征在于，所述时钟缺口产生单元具体包括：
检测子单元，用于检测当前工作通道的水线和鉴相水线；
调整子单元，用于在当检测到选定工作通道的水线低于鉴相水线时，时钟缺口切换到快速缺口方式；当检测到选定工作通道的水线高于鉴相水线时，时钟缺口切换到慢速缺口方式；当检测到选定工作通道的水线等于鉴相水线时，交替快速缺口方式和慢速缺口方式。
5.一种传送网络异步背板主备倒换的方法，应用于包括倒换控制单元、主备倒换数据选择单元和至少两个通道的系统中，其中，每个通道包括通道时钟数据恢复单元和通道数据存储单元，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
分别接收来自所述至少两个通道的业务数据，并从所述业务数据中提取通道恢复时钟，使用通道恢复时钟将所述业务数据进行存储，并实现所述业务数据的对齐；
在所述至少两个通道的每个时钟周期计算所述倒换控制单元产生的读地址与所述通道数据存储单元产生的写地址的差值作为水线输出；并通过高速本振时钟与倒换控制单元提供的时钟缺口模拟生成工作通道的时钟，对所述对齐数据进行输出；
当所述至少两路通道中的一路出现故障时，选择正常的通道作为工作通道。
6.如权利要求5所述传送网络异步背板主备倒换的方法，其特征在于，所述进行业务数据的对齐具体为：
将所述业务数据的帧头固定存储在所述通道数据存储单元的首地址，产生对齐数据。
7.如权利要求5所述传送网络异步背板主备倒换的方法，其特征在于，通过高速本振时钟与倒换控制单元提供的时钟缺口模拟生成的工作通道的时钟，对所述对齐数据进行输出具体为：
将高速本振时钟与倒换控制单元提供的时钟缺口叠加，对所述高速本振时钟进行降频，以模拟生成工作通道的时钟，通过所述模拟生成的工作通道的时钟将倒换控制单元产生的读地址的对齐数据读出。
8.如权利要求7所述传送网络异步背板主备倒换的方法，其特征在于，所述时钟缺口根据鉴相水线和接收水线产生，所述鉴相水线由工作通道输出的水线锁存生成。
9.如权利要求8所述传送网络异步背板主备倒换的方法，其特征在于，所述根据鉴相水线和接收水线产生时钟缺口包括以下步骤：
当检测到选定工作通道的水线低于鉴相水线时，时钟缺口切换到快速缺口方式；当检测到选定工作通道的水线高于鉴相水线时，时钟缺口切换到慢速缺口方式；当检测到选定工作通道的水线等于鉴相水线时，交替快速缺口方式和慢速缺口方式。
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