CN101707506B - 一种光传送网中业务时钟透传的方法及系统 - Google Patents

Abstract

一种光传送网(OTN)中业务时钟透传的方法及系统，所述系统包括业务接入端和OTN网络接收端；所述方法包括：OTN网络接收端在接收到OTN帧后，对该OTN帧进行解映射操作，从中恢复出业务数据流后，对该业务数据流进行二级缓存操作，由第一缓存单元对该业务数据流进行均匀化处理后输出到第二缓存单元，所述第二缓存单元收到后以业务时钟输出该业务数据流。采用本发明后，业务数据流相对均匀地写入第二FIFO缓存单元中，这样就可以保证第二FIFO缓存单元中填充的数据相对稳定，产生的锁相环控制信号不会对锁相环进行大幅调整，从而可以保证恢复出的业务时钟质量相对较高，满足客户对业务时钟的相关指标要求。

Description

一种光传送网中业务时钟透传的方法及系统

技术领域

本发明涉及通信传输网领域，尤其涉及一种光传送网(Optical TransportNetwork，OTN)中业务时钟透传的方法及系统。

背景技术

随着通信系统的发展，OTN逐渐成为传输网络的主流，尤其是基于OTN的交叉调度技术的发展，使OTN逐渐发展为多业务的承载平台。然而，在一些业务或应用系统中，均要求业务时钟透明传送。

传统的解决方法是采用同步映射方式，即在OTN网络使用业务时钟对业务数据流进行封装。这种应用要求接入业务与OTN业务之间有固定的频率比，而且无法实现多路客户业务时钟的透明传送，在应用上有比较多的限制。

客户业务通过OTN网络传输时，更多的是采用异步映射的方式，即在业务接入端按照业务时钟读取业务数据流，然后按照OTN时钟将读取到的业务数据流封装到OTN净荷中。采用这种映射方式后，业务时钟信息会保留在业务数据流中，因此需要在OTN网络接收端恢复出业务时钟信息。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种光传送网中业务时钟透传的方法及系统，以实现异步映射时在接收端恢复出高质量的客户业务同步时钟的目的。

为解决上述问题，本发明提供了一种光传送网(OTN)中业务时钟透传的方法，包括：

OTN网络接收端在接收到OTN帧后，对该OTN帧进行解映射操作，从中恢复出业务数据流后，对该业务数据流进行二级缓存操作，由第一缓存单元对该业务数据流进行均匀化处理后输出到第二缓存单元，所述第二缓存单元收到后以业务时钟输出该业务数据流。

进一步地，上述方法还可具有以下特征：

由所述第一缓存单元对所述业务数据流进行均匀化处理后输出到所述第二缓存单元是指：所述第一缓存单元以OTN时钟将所述业务数据流读入本单元，在读使能信号的控制下以OTN时钟从本单元中读出所述业务数据流并发送至所述第二缓存单元；其中，读使能信号表示读信号处于使能状态的周期数与读使能信号总周期的比值的预设值等于业务时钟频率与OTN时钟频率的商；在后续，通过判断所述第一缓存单元的空满状态相应地调整读使能信号表示读信号处于使能状态的周期数。

进一步地，上述方法还可具有以下特征：

所述第二缓存单元收到所述业务数据流后以业务时钟输出该业务数据流是指：所述第二缓存单元以OTN时钟将所述第一缓存单元发来的业务数据流写入本单元，然后以由锁相环(PLL)提供的所述业务时钟从本地读出所述业务数据流，其中，所述PLL的中心时钟频率为该业务数据流的业务时钟频率的标称值，所述PLL通过所述第二缓存单元中数据量的多少来调整业务时钟。

进一步地，上述方法还可具有以下特征：

所述读使能信号产生的方法，包括：

1)按照业务时钟和OTN时钟的标准频率偏差，确定读使能信号的缺口宽度；其中，缺口所占时钟周期数与总时钟周期数的比值为N/M；

2)初始化产生读使能信号的计数器的值为1；

3)检测所述第一FIFO缓存单元是否已经完成初始化操作，如果完成，则执行下一步骤；否则，对所述第一FIFO缓存单元进行初始化，执行步骤3；

4)判断当前计数器的值是否等于M-N，如果是，执行步骤5；否则，判断当前计数器的值是否为M，如果是，则执行步骤6，否则，执行步骤8；

5)判断所述第一FIFO缓存单元中的数据量是否低于预设的第二阈值，如果低于，则执行步骤7，否则执行步骤8；

6)判断所述第一FIFO缓存单元中的数据是否高于预设的第一阈值，如果高于，则执行步骤8，否则执行步骤7；

7)将读使能信号置低一个时钟周期，进入步骤9；

8)将读使能信号置高一个时钟周期，进入步骤9；

9)判断计数器当前值是否为M，如是，则将计数器值置为1，然后跳转到步骤4；否则，对计数器进行累加。

本发明还提供了一种光传送网(OTN)中业务时钟透传的系统，包括业务接入端和OTN网络接收端；

所述业务接入端用于按照业务时钟读取业务数据流后，再按照OTN时钟将该业务数据流流封装到OTN帧的净荷中后，通过OTN网络将所述OTN帧发送到所述即OTN网络接收端；

所述OTN网络接收端用于在接收到所述OTN帧后，对该OTN帧进行解映射操作，从中恢复出业务数据流后，对该业务数据流进行二级缓存操作，由第一缓存单元对该业务数据流进行均匀化处理后输出到第二缓存单元，所述第二缓存单元收到后以业务时钟输出该业务数据流。

进一步地，上述系统还可具有以下特征：

所述OTN网络接收端中包括业务解映射模块及业务时钟恢复模块；

所述业务解映射模块用于在收到所述OTN帧后，通过解映射操作恢复出所述业务数据流；

所述业务时钟恢复模块中除包括所述第一缓存单元及所述第二缓存单元外，还包括数据读取控制单元；

所述第一缓存单元用于对所述业务数据流进行均匀化处理后输出到所述第二缓存单元；

所述第一缓存单元用于以OTN时钟将所述业务数据流读入本单元，在读使能信号的控制下以OTN时钟从本单元中读出所述业务数据流并发送至所述第二缓存单元；

所述数据读取控制单元用于产生所述读使能信号，并利用所述读使能信号控制所述第一缓存单元的读操作；其中，所述读使能信号表示读信号处于使能状态的周期数与读使能信号总周期的比值的预设值等于业务时钟频率与OTN时钟频率的商；所述数据读取控制单元换还用于在后续通过判断所述第一缓存单元的空满状态相应地调整读使能信号表示读信号处于使能状态的周期数。

进一步地，上述系统还可具有以下特征：

所述业务时钟恢复模块中还包括锁相环(PLL)；

所述第二缓存单元用于在收到所述业务数据流后以业务时钟输出该业务数据流是指：所述第二缓存单元以OTN时钟将所述第一缓存单元发来的业务数据流写入本单元，然后以由所述PLL提供的所述业务时钟从本地读出所述业务数据流；

所述PLL用于为所述第二缓存单元提供所述业务时钟，其中，所述PLL的中心时钟频率为该业务数据流的业务时钟频率的标称值，所述PLL用于通过所述第二缓存单元中数据量的多少来调整业务时钟。

进一步地，上述系统还可具有以下特征：

所述第一FIFO缓存单元的初始水线与所述第二阈值之间的数据，足以弥补正常情况下写入第一FIFO缓存单元的数据无效的最长缺口；

所述第一阈值与所述第一FIFO缓存单元的初始化水线之间的数据空间，足以保证在正常情况下，写入第一FIFO缓存单元中数据有效持续最长情况下，不至于使FIFO中的数据超过第一阈值；

所述第一阈值到所述第一FIFO缓存单元写满，第二阈值到所述第一FIFO缓存单元读空之间的数据容量，在进行相应的调整生效前不至于使FIFO溢出。

采用本发明后，业务数据流相对均匀地写入第二FIFO缓存单元中，这样就可以保证第二FIFO缓存单元中填充的数据相对稳定，产生的锁相环控制信号不会对锁相环进行大幅调整，从而可以保证恢复出的业务时钟质量相对较高，满足客户对业务时钟的相关指标要求。

附图说明

图1为本发明实施例中光传送网中业务时钟透传的系统结构图；

图2为本发明实施例中业务时钟恢复单元的结构图；

图3为本发明应用实例中从OTU3中解映射出OTU2的系统示意图；

图4为本发明应用实例中读使能信号的缺口示意图；

图5为本发明应用实例中读使能信号产生的流程图；

图6为本发明实施例中锁相环的结构图；

图7为本发明应用实例中8路GE业务映射到OTU2后，业务时钟透传的系统结构图。

具体实施方式

下面将结合附图及实施例对本发明的技术方案进行更详细的说明。

本发明所述方法的基本构思是：OTN网络接收端在接收到OTN帧后，对该OTN帧进行解映射操作，从中恢复出业务数据流后，对该业务数据流进行二级缓存操作，由第一缓存单元对该业务数据流进行均匀化处理后输出到第二缓存单元，第二缓存单元收到后以业务时钟输出该业务数据流。

其中，由第一缓存单元对该业务数据流进行均匀化处理后输出到第二缓存单元是指：第一缓存单元以OTN时钟将业务数据流读入本单元，在读使能信号的控制下以OTN时钟从本单元中读出并发送至第二缓存单元。其中，读使能信号表示读信号处于使能状态的周期数与读使能信号总周期的比值的预设值等于业务时钟频率与OTN时钟频率的商。在后续，通过判断第一缓存单元的空满状态相应地调整读使能信号表示读信号处于使能状态的周期数，即在第一缓存单元中的数据量超过预设的第一阈值时，增加读使能信号表示读信号处于使能状态的周期数；在第一缓存单元中的数据量低于预设的第二阈值时，减少读使能信号表示读信号处于使能状态的周期数。

第二缓存单元收到后以业务时钟输出该业务数据流是指：第二缓存单元以OTN时钟将第一缓存单元发来的业务数据流写入本地，然后以由锁相环(Phase Locked Loop，PLL)提供的业务时钟从本地读出所述业务数据流，其中，该PLL的中心时钟频率为该业务数据流的业务时钟频率的标称值，PLL通过第二缓存单元中数据量的多少来调整业务时钟。

如图1所示，采用异步映射方式传输业务数据流时，在业务接入端由客户业务接入模块按照业务时钟读取业务数据流后发送到业务映射模块；业务映射模块按照OTN时钟将接收到的业务数据流封装到OTN帧的净荷中后，通过OTN网络将该OTN帧发送到业务发送端(即OTN网络接收端)；OTN网络接收端的业务解映射模块在收到OTN帧后，通过解映射操作恢复出业务数据流，此时业务数据流使用的是OTN时钟，并通过数据有效信号来指示哪些数据有效。然后业务解映射单元再将业务数据流发送给业务时钟恢复模块，由业务时钟恢复模块恢复出该业务数据流的业务时钟后，通过客户业务输出模块输出该业务数据流。

其中，业务时钟恢复模块的结构如图2所示，包括：第一FIFO(First InputFirst Output，先入先出)缓存单元、第二FIFO缓存单元、数据读取控制单元及锁相环(Phase Locked Loop，PLL)单元。

第一FIFO缓存单元的读写时钟均是OTN时钟，主要用于完成业务数据流的均匀化处理。由于OTN帧结构的原因会导致帧头和FEC(Forward ErrorCorrection，前向纠错)开销部分在一段连续的时间内没有业务数据流，这样会导致业务数据流分布不均匀。另外如GE(Gigabit Ethernet，千兆以太网)等个别业务需要GFP(Generic Framing Procedure，通用成帧规程)、GMP(Generic Mapping Procedure，通用映射规程)之类的中间层封装才能映射到OTN净荷中，在解中间层封装时又会进一步造成业务数据流分布的不均匀。无论业务数据流分布是否均匀，有效的业务数据流速率均等于业务的时钟频率，其是一个固定值，而OTN的时钟频率也是固定值，所以OTN时钟频率和业务时钟频率的比值也是一个固定值。

数据读取控制单元主要用来产生相对平滑的读使能信号，按照上述OTN时钟值和业务时钟的标称值之间的比值产生一个有规则的读使能信号，从第一FIFO缓存单元中读出数据送给第二FIFO缓存单元。当第一FIFO缓存单元中的数据量多于第一阈值或少于第二阈值时，数据读取控制单元需要适当调整上述读使能信号的缺口宽度，保证第一FIFO缓存单元中的业务数据流不会溢出。

第二FIFO缓存单元是异步FIFO，写时钟为OTN时钟，读时钟为业务时钟，从而实现OTN时钟到业务时钟之间的切换。业务时钟由PLL单元提供，该PLL单元的中心时钟频率为该业务数据流的标称速率，该业务标称速率的值等于线路速率与数据位宽的比值。第二FIFO缓存单元根据其中数据的填充情况，产生控制PLL单元的控制信号，对业务时钟进行微调，保证第二FIFO缓存单元中的数据量维持在一个稳定的范围内。

本发明适用于多种应用场景，包括但不限于包括下列内容：从OTUk中异步解映射出CBR(Constants Bit Rate，固定码率)业务，从1个高速OTUk中解映射出多个低速OTUj(k＞j)业务，从GMP(Generic Mapping Procedure，通用映射规程)、AMP(Asynchronous Mapping Procedure，异步映射规程)、GFP中解映射出客户业务。

下面用本发明的两个应用实例进一步加以说明。

实施例1——4路OTU2异步映射到OTU3。

如图3所示，4路OTU2信号按照G.709标准规定的映射方式，汇聚为1路OTU3信号，在解汇聚方向，业务解映射模块按照G.709标准规定的方式，恢复出4路独立的OTU2数据流，分别送给各路业务时钟恢复模块，由业务时钟恢复模块产生最终的OTU2业务时钟。

下面对业务时钟恢复模块进行详细说明。

OTU3信号的内部处理时钟(即OTN时钟)频率为155.52×255/236MHz(经过了256分频后的时钟)左右，而OTU2信号的内部处理时钟(即业务时钟)频率为155.52×255/237MHz(经过了64分频后的时钟)左右，要略慢于OTU3的内部处理时钟。通过业务解映射模块输出的OTU2数据流使用的是OTU3的内部处理时钟，通过数据有效指示信号指示出有效的数据，如图4所示，受帧头和FEC开销、JC(Justification Control bytes，调整字节)调整和时钟频率差异的影响，OTU2数据有效指示信号的缺口宽度(即低电平持续周期数)和出现规律相对不固定。

数据读取控制单元产生读取第一FIFO缓存单元中数据的读使能信号，此读使能信号相对规律，如图4所示。

该读使能信号的产生规则如下：

1)根据OTU3时钟和OTU2时钟标称值的频率差，计算读使能信号的缺口规律。OTU3时钟频率和OTU2时钟频率比为237/236，即每237个OTU3时钟周期对应236个OTU2时钟周期。因此，在没有进行调整时，第一FIFO缓存单元的读使能信号连续置高236个OTU3时钟周期后，置低一个周期；

2)当第一FIFO缓存单元中的数据量大于设定的上水位线(即第一阈值)时，需要加快从第一FIFO缓存单元中读取数据的速度，此时，读使能信号持续为高，不再置低；

3)当第一FIFO缓存单元中的数据低于设定的下水位线(即第二阈值)时，需要减缓从第一FIFO缓存单元中读取数据的速度，此时，读使能信号为连续置高235个OTU3时钟周期后，连续置低两个时钟周期。

4)对读使能信号的调整，需要能够弥补标准规定的最坏情况下的业务时钟与OTN时钟的频率差异。按照此方式，每237个时钟周期就可以进行一次正1或负1调整，满足要求。

参见图5，产生读使能信号的操作步骤如下：

1)按照OTU3时钟和OTU2时钟的标准频率偏差，确定读使能信号的产生规则，即每置高236个OTN3时钟周期的高电平后，置低1个低电平；当然，也可以在每置高236的正整数倍个OTN3时钟周期的高电平后，置低相同倍数个低电平

2)初始化产生读使能信号的计数器的值为1；

3)检测第一FIFO缓存单元是否已经完成初始化操作。如果完成，则进入下一步；否则，对第一FIFO缓存单元进行初始化，执行步骤3；

4)判断当前计数器的值是否为236，如果是，执行步骤5；否则，判断当前计数器的值是否为237，如果是，则执行步骤6，否则，执行步骤8；

5)判断第一FIFO缓存单元中的数据量是否低于第二阈值，如果低于，则执行步骤7，否则执行步骤8；

6)判断第一FIFO缓存单元中的数据是否高于第一阈值，如果高于，则执行步骤8，否则执行步骤7；

7)将读使能信号置低一个时钟周期，进入步骤9；

8)将读使能信号置高一个时钟周期，进入步骤9；

9)判断计数器当前值是否为237，如是，则将计数器值置为1，然后跳转到步骤4；否则，对计数器进行累加。

第一FIFO缓存单元上下水位线的确定规则如下：

1)第一FIFO缓存单元的初始水线(即在初始化后，第一FIFO缓存单元中的数据容量达到该水位线后，才开始读数据)与下水位线之间的数据，足以弥补正常情况下，写入第一FIFO缓存单元的数据无效的最长缺口。

2)上水位线与第一FIFO缓存单元的初始化水线之间的数据空间，足以保证在正常情况下，写入第一FIFO缓存单元中数据有效持续最长情况下，不至于使FIFO中的数据超过上水位线。典型的计算方法为：数据有效持续最长时间×(1-236/237)。其中，数据有效持续最长时间的值跟映射方式相关。

3)上水位线到FIFO写满，下水位线到FIFO读空之间的数据容量，要能保证在进行相应的调整生效前(此处的调整是指对度使能信号置高或置低)，不至于使FIFO溢出。

按照上述规则产生的读使能信号，从第一FIFO缓存单元读取出的数据无效周期最长持续周期为1或2个OTU3时钟周期，保证了第二FIFO缓存单元中缓存数据的相对稳定。根据第二FIFO缓存单元中的缓存数据量，产生锁相环的控制信号，经过低通滤波(Low Pass Filter，LPF)后，压控振荡器(Voltage-Controlled Oscillator，VCO)的压控脚电压，实现对锁相环输出时钟频率的调整，如图6所示。

上述PLL控制信号的产生规则如下：

1)根据第一FIFO缓存单元输出数据无效的情况，设定第二FIFO缓存单元的上水位线和下水位线；

2)根据第二FIFO缓存单元的深度信息产生控制信号，并保证FIFO深度的变化能在控制信号上有快速体现，且保证第二FIFO缓存单元不会空或满。

实施例2——GE业务时钟传送

使用本发明的另外一个典型应用就是通过OTN网络传送以太网时钟，实现同步以太网功能。如图7所示，8路GE业务经过通用封包后，按照标准方式映射到OTU2中，在解映射方向，经过解汇聚和通用解包后，分别得到与OTU2时钟同步的GE数据流。通过业务时钟恢复单元，可以恢复出每个通道的GE业务时钟。业务时钟恢复单元的实现方法见图1。

当然，本发明还可有其他多种实施例，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所附的权利要求的保护范围。

Claims (4)

1.一种光传送网(OTN)中业务时钟透传的方法，其特征在于，

OTN网络接收端在接收到OTN帧后，对该OTN帧进行解映射操作，从中恢复出业务数据流后，对该业务数据流进行二级缓存操作，由第一缓存单元对该业务数据流进行均匀化处理后输出到第二缓存单元，所述第二缓存单元收到后以业务时钟输出该业务数据流；

由所述第一缓存单元对所述业务数据流进行均匀化处理后输出到所述第二缓存单元是指：所述第一缓存单元以OTN时钟将所述业务数据流读入本单元，在读使能信号的控制下以OTN时钟从本单元中读出所述业务数据流并发送至所述第二缓存单元；其中，读使能信号表示读信号处于使能状态的周期数与读使能信号总周期的比值的预设值等于业务时钟频率与OTN时钟频率的商；在后续，通过判断所述第一缓存单元的空满状态相应地调整读使能信号表示读信号处于使能状态的周期数；

所述第二缓存单元收到所述业务数据流后以业务时钟输出该业务数据流是指：所述第二缓存单元以OTN时钟将所述第一缓存单元发来的业务数据流写入本单元，然后以由锁相环(PLL)提供的所述业务时钟从本地读出所述业务数据流，其中，所述PLL的中心时钟频率为该业务数据流的业务时钟频率的标称值，所述PLL通过所述第二缓存单元中数据量的多少来调整业务时钟。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述读使能信号产生的方法，包括：

1)按照业务时钟和OTN时钟的标准频率偏差，确定读使能信号的缺口宽度；其中，缺口所占时钟周期数与总时钟周期数的比值为N/M；

2)初始化产生读使能信号的计数器的值为1；

3)检测所述第一FIFO缓存单元是否已经完成初始化操作，如果完成，则执行下一步骤；否则，对所述第一FIFO缓存单元进行初始化，执行步骤3；

4)判断当前计数器的值是否等于M-N，如果是，执行步骤5；否则，判断当前计数器的值是否为M，如果是，则执行步骤6，否则，执行步骤8；

5)判断所述第一FIFO缓存单元中的数据量是否低于预设的第二阈值，如果低于，则执行步骤7，否则执行步骤8；

6)判断所述第一FIFO缓存单元中的数据是否高于预设的第一阈值，如果高于，则执行步骤8，否则执行步骤7；

7)将读使能信号置低一个时钟周期，进入步骤9；

8)将读使能信号置高一个时钟周期，进入步骤9；

9)判断计数器当前值是否为M，如是，则将计数器值置为1，然后跳转到步骤4；否则，对计数器进行累加。

3.一种光传送网(OTN)中业务时钟透传的系统，包括业务接入端和OTN网络接收端；

所述业务接入端用于按照业务时钟读取业务数据流后，再按照OTN时钟将该业务数据流流封装到OTN帧的净荷中后，通过OTN网络将所述OTN帧发送到所述即OTN网络接收端；

所述OTN网络接收端用于在接收到所述OTN帧后，对该OTN帧进行解映射操作，从中恢复出业务数据流后，对该业务数据流进行二级缓存操作，由第一缓存单元对该业务数据流进行均匀化处理后输出到第二缓存单元，所述第二缓存单元收到后以业务时钟输出该业务数据流；

所述OTN网络接收端中包括业务解映射模块及业务时钟恢复模块；

所述业务解映射模块用于在收到所述OTN帧后，通过解映射操作恢复出所述业务数据流；

所述业务时钟恢复模块中除包括所述第一缓存单元及所述第二缓存单元外，还包括数据读取控制单元；

所述第一缓存单元用于对所述业务数据流进行均匀化处理后输出到所述第二缓存单元；

所述第一缓存单元用于以OTN时钟将所述业务数据流读入本单元，在读使能信号的控制下以OTN时钟从本单元中读出所述业务数据流并发送至所述第二缓存单元；

所述数据读取控制单元用于产生所述读使能信号，并利用所述读使能信号控制所述第一缓存单元的读操作；其中，所述读使能信号表示读信号处于使能状态的周期数与读使能信号总周期的比值的预设值等于业务时钟频率与OTN时钟频率的商；所述数据读取控制单元换还用于在后续通过判断所述第一缓存单元的空满状态相应地调整读使能信号表示读信号处于使能状态的周期数；

所述业务时钟恢复模块中还包括锁相环(PLL)；

所述第二缓存单元用于在收到所述业务数据流后以业务时钟输出该业务数据流是指：所述第二缓存单元以OTN时钟将所述第一缓存单元发来的业务数据流写入本单元，然后以由所述PLL提供的所述业务时钟从本地读出所述业务数据流；

所述PLL用于为所述第二缓存单元提供所述业务时钟，其中，所述PLL的中心时钟频率为该业务数据流的业务时钟频率的标称值，所述PLL用于通过所述第二缓存单元中数据量的多少来调整业务时钟。

4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，

所述第一FIFO缓存单元的初始水线与所述第二阈值之间的数据，足以弥补正常情况下写入第一FIFO缓存单元的数据无效的最长缺口；

所述第一阈值与所述第一FIFO缓存单元的初始化水线之间的数据空间，足以保证在正常情况下，写入第一FIFO缓存单元中数据有效持续最长情况下，不至于使FIFO中的数据超过第一阈值；

所述第一阈值到所述第一FIFO缓存单元写满，第二阈值到所述第一FIFO缓存单元读空之间的数据容量，在进行相应的调整生效前不至于使FIFO溢出。

Images