CN101707512A - 自适应调整数据速率的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自适应调整数据速率的方法，该方法包括：在采样周期内选取多个采样点对水线值进行采样；将每个采样点的当前水线值与该采样点的上一次水线值作差，获得各采样点的水线差值；对各采样点的水线差值进行积分，获得水线积分值；根据水线积分值，自适应调整数据速率。本发明同时公开一种自适应调整数据速率的装置。采用本发明可以消除FIFO初始水线的不确定性，消除误调整，提高恢复时钟质量；有效的减小时钟频率震荡的影响，使恢复时钟频率更加稳定。

Description

自适应调整数据速率的方法及装置

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及自适应调整数据速率的方法及装置。

背景技术

当今社会是信息社会，传输系统是通信网的重要组成部分，现有传送网络中，都需要用一种帧结构，把需要发送的净荷信息放入帧中，加入开销后才能进行正确的传送。而客户的净荷信息适配进该帧结构时，因为时钟精度的关系，信息的速率不是稳定不变的，所以需要进行速率自适应调整来把客户的净荷信息正确的装入帧结构中。

目前OTN(Optical Transport Network，光传送网络)中，OPUK(Optical channel Payload Unit，光通道净荷单元)虚级联帧结构的NJO(negtive adjust opportunity，负调整机会字节)、PJO(postive adjust opportunity，正调整机会字节)位置承载信息有不确定性，可以是净荷或者填充字节；在OTN中，主要是通过判断NJO、PJO数据是否为净荷，来自适应调整速率。

调整机制包括：判断每行的3个JC(jitter control，调整控制字节)开销，当3个中2个或2个以上JC值为00时，此时不调整，NJO数据不是净荷，PJO数据是净荷；当3个中2个或2个以上JC值为01时，进行负调整，NJO、PJO数据都为净荷数据；当3个中2个或2个以上JC值为11时，进行正调整，NJO、PJO数据都不是净荷数据。通过对NJO、PJO数据的判断从而自适应时钟。

现有技术提供一种采用比较调整阈值的固定调整方式，即在每个时间周期一固定时隙，对FIFO(First In First Out，先入先出)的水线值与调整阈值进行比较，当水线值高于负调整阈值时，进行负调整；当水线值低于正调整阈值时，进行正调整。其中的水线值是指FIFO写地址与读地址的差值。前述正负调整都是按同一种强度进行调整。

以OPU1-4V为例，其具体实现原理如下：

每帧均对判断位置进行检测，在判断位置时，如果此时不进行调整或者上一次调整已经结束，那么对水线值进行判断，如果水线值大于等于负调整阈值则进行负调整，对JC开销值置2’b01，同时读使能多加一拍；如果水线值小于等于正调整阈值则进行正调整，对JC开销值置2’b11，同时读使能停一拍；如果水线值处于正负调整阈值之间则不进行调整，JC＝2’b00。因为OPU1-4V异步映射每次从FIFO读出的数据位宽为64bit，而每次调整机会仅能调整8bit数据，因此需要8次调整才能释放调整的数据，那么在调整还没完成时，不对水线再进行判断。

现有技术还提供一种调整方式，该方式也对水线值进行判断，进而进行正调整或者负调整。另外，该方案还对调整的强度进行控制，设置四个调整阈值，两个弱调整阈值，两个强调整阈值。当水线值大于弱负调整阈值，小于强负调整阈值时，进行弱负调整；大于每行负调整阈值时，进行强负调整。当水线值小于弱正调整阈值，大于强正调整阈值时，进行弱正调整；小于强正调整阈值时，才进行强正调整。该方案中时钟的缺口分布更均匀，恢复出来的时钟质量更好。

发明人在实现本发明的过程中，发现上述现有技术至少还存在如下不足：

由于FIFO初始水线的不稳定性，有可能一开始，在判断位置，水线值就超过阈值，进行误调整，从而使解映射恢复出的时钟质量下降；并且，时钟在正常频率附近震荡时，恢复时钟不均匀。

发明内容

本发明实施例提供一种自适应调整数据速率的方法，用以提高恢复时钟质量，使恢复时钟频率更加稳定，该方法包括：

在采样周期内选取多个采样点对水线值进行采样；

将每个采样点的当前水线值与该采样点的上一次水线值作差，获得各采样点的水线差值；

对各采样点的水线差值进行积分，获得水线积分值；

根据水线积分值，自适应调整数据速率。

本发明实施例还提供一种自适应调整数据速率的装置，用以提高恢复时钟质量，使恢复时钟频率更加稳定，该装置包括：

采样模块，用于在采样周期内选取多个采样点对水线值进行采样；

作差模块，用于将每个采样点的当前水线值与该采样点的上一次水线值作差，获得各采样点的水线差值；

积分模块，用于对各采样点的水线差值进行积分，获得水线积分值；

调整模块，用于根据水线积分值，自适应调整数据速率。

本发明实施例中，在采样周期内选取多个采样点对水线值进行采样；将每个采样点的当前水线值与该采样点的上一次水线值作差，获得各采样点的水线差值；对各采样点的水线差值进行积分，获得水线积分值；根据水线积分值，自适应调整数据速率，由于不直接判断FIFO水线值，可以消除FIFO初始水线的不确定性，消除误调整，提高恢复时钟质量；由于在采样周期内多点采样并进行累计判断，可以有效的减小时钟频率震荡的影响，使恢复时钟频率更加稳定。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1为本发明实施例中自适应调整数据速率的方法流程图；

图2为本发明实施例中水线差值和水线积分值的示意图；

图3为本发明实施例中自适应调整数据速率的方法在一个具体实例中的流程图；

图4、图5、图6为本发明实施例中自适应调整数据速率的装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明.在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定.

如图1所示，本发明实施例中，自适应调整数据速率的方法流程可以包括：

步骤101、在采样周期内选取多个采样点对水线值进行采样；这里的采样点是单次采样行为对应一个时间点，这里的采样周期是指一段预设的时间间隔，其间包括了多个采样点；

步骤102、将每个采样点的当前水线值与该采样点的上一次水线值作差，获得各采样点的水线差值；

步骤103、对各采样点的水线差值进行积分，获得水线积分值；

步骤104、根据水线积分值，自适应调整数据速率。

由图1所示流程可以得知，本发明实施例中，在采样周期内选取多个采样点对水线值进行采样；将每个采样点的当前水线值与该采样点的上一次水线值作差，获得各采样点的水线差值；对各采样点的水线差值进行积分，获得水线积分值；根据水线积分值，自适应调整数据速率，由于不直接判断FIFO水线值，可以消除FIFO初始水线的不确定性，消除误调整，提高恢复时钟质量；由于在采样周期内多点采样并进行累计判断，有效的减小时钟频率震荡的影响，使恢复时钟频率更加稳定。

本发明实施例在采样周期内，选取若干个采样点K，将每个采样点的当前水线值与该采样点的上一次水线值作差，然后对各采样点的水线差值进行积分。因为水线差值可以反应出时钟频率变化的趋势，水线积分值能反应时钟频率累计变化量，因此相对于简单的通过用水线值与阈值进行比较，通过水线积分值能够更准确的自适应调整数据速率。并且，对多点进行采样，更能反应水线值在整个采样周期内的整体变化，当时钟频率在该采样周期内在正常频率附近震荡时，如果按现有技术只采样一点进行判断，经过PLL(PhaseLocked Loop，锁相环)进行时钟恢复，恢复的时钟也将在正常频率附近震荡；而本发明实施例则进行多点累计判断，时钟频率的震荡变化，会在水线积分值上进行抵消，经过PLL进行时钟恢复，恢复出来的时钟会更稳定，质量更高。

请参照图2，图2所示为采用本发明实施例所提供的自适应调整数据速率的方法所得到的水线差值和水线积分值的示意图。如图2所示，实线为采样周期内的水线差值，虚线为水线差值变化曲线，而虚线与X轴围成的面积为水线积分值，由图2可知，采样周期内的水线积分值为0，即时钟频率在正常频率之间的震荡被相互抵消了，最后判断的结果是不调整，经过PLL进行时钟恢复，恢复出的时钟频率将是稳定的。而现有技术中基于单点判断的结果，在采样周期内将进行多次正负调整，经过PLL进行时钟恢复，恢复出来的速率将忽快忽慢，时钟质量不高。

在具体的应用过程中，可以按如下公式，在采样周期内选取多个采样点对水线值进行采样：

$t_j=\frac{(j-1)T}{K}$

其中，t_j为采样点的时间，K为采样点个数的最大值，j为采样点个数，j＝1～K，T为采样周期。当然，以上所提到的采样方法仅是本发明的一个实施例，而在实际应用的过程中，也完全可以采用其他的采样方法。

在本发明实施例中，图1中步骤104的根据水线积分值，自适应调整数据速率可以包括如下步骤：

若水线积分值大于等于负调整阈值，则进行负调整；

若水线积分值小于等于正调整阈值，则进行正调整。

如图3所示，在本发明又一实施例中，所述根据水线积分值，自适应调整数据速率的方法流程还可以包括：

步骤301、在调整周期开始后，获取下一个判断位置j；这里的判断位置是指判断是否需要进行数据速率自适应调整的时间点；

步骤302、检查判断位置的有效性，若判断位置超出调整周期，则无效，返回步骤301；若判断位置未超出调整周期，则有效，继续步骤303；

步骤303、采样水线值water mark；

步骤304、求该采样点K的当前水线值与上一次水线值之差，获得该采样点K的水线差值diff；这里的当前水线值是指该采样点K当前的FIFO写地址与读地址的差值，上一次水线值是指该采样点K上一次采样时的FIFO写地址与读地址的差值；

步骤305、将该采样点K的水线差值与该采样点的之前K个采样点的水线差值求积分，获得水线积分值Area；

步骤306、将水线积分值Area与判断阈值Kmax进行比较，若Area<-Kmax(负调整阈值)，则执行步骤307；若Kmax(正调整阈值)<Area<-Kmax，则执行步骤308；若Area>Kmax，则执行步骤309；

步骤307、进行正调整，继续步骤310；具体实施时，正调整可以包括：在下一采样周期内，对FIFO少读一拍，则下一采样周期中，数据有效指示(vld)将少一拍，将vld输入到PLL进行时钟恢复，那么恢复处理的时钟频率将比正常时钟频率稍微偏小；

步骤308、不进行调整，继续步骤310；

步骤309、进行负调整，继续步骤310；具体实施时，负调整可以包括：在下一采样周期内，对FIFO多读一拍，则下一采样周期中，数据有效指示(vld)将多一拍，将vld输入到PLL进行时钟恢复，那么恢复处理的时钟频率将比正常时钟频率稍微偏大；

步骤310、计算下一个判断位置；

步骤311、判断下一个判断位置是否超出调整周期，若是，则结束调整周期，否则转入步骤301。

具体实施时，正负调整可以按同一种强度进行调整，当然，也可以对调整的强度进行控制，使时钟的缺口分布更均匀，恢复出的时钟质量更好。例如：

若水线积分值大于等于弱负调整阈值小于强负调整阈值，则进行弱负调整；若水线积分值大于强负调整阈值，则进行强负调整；

和/或，

若水线积分值小于等于弱正调整阈值大于强正调整阈值，则进行弱正调整；若水线积分值小于等于强正调整阈值，则进行强正调整。

一个实施例中，还可以对采样周期进行调整，以便进一步提高恢复时钟质量，具体实施可以包括：

若水线积分值大于预设的最大值，则将采样周期减小；

若水线积分值小于预设的最小值，则将采样周期增大。

即，如果在采样周期内，水线差值的积分值Area很大，超过预设值Areaext，此时，自动减小采样周期，例如减小为原来的1/2，使能更精确的对水线变化进行采样。若水线差值的积分值Area很小，小于预设值Areareduce，则拉大采样周期，例如增大为原来的2倍，最大的采样周期不超过设置的最大值，相应的采样点的间隔随着周期变化而变化。可以按如下公式设置采样周期：

$T_i=\left\{\begin{array}{c}{T}_{i-1}({\mathrm{Area}}_{\mathrm{reduce}}<|{\mathrm{Area}}_{j-1}|<{\mathrm{Area}}_{\mathrm{ext}})\\ \frac{T_{i-1}}{2}\left(\right|{\mathrm{Area}}_{j-1}|>{\mathrm{Area}}_{\mathrm{ext}})\\ {2T}_{i-1}(\left(\right|{\mathrm{Area}}_{j-1}|<{\mathrm{Area}}_{\mathrm{reduce}})\end{array}\right.$

其中，T_i为采样周期，Area_j-1为上一次自适应调整数据速率的水线积分值，Area_reduce为水线积分值预设的最小值，Area_ext为水线积分值预设的最大值。

下面举一个例子说明具体的调整方法，本例中，在OTN OPU1-4V异步映射中，选取2帧时间为一个时间周期。在2帧的时间周期内，选取8个采样点，每个采样点为OPU1帧每行开头第一个字节时隙，那么这8个采样点在时间周期内时均匀分布的。那么在这8个采样点，对映射FIFO的水线值进行采样，求出水线积分值。

本例中，若负调整阈值为8，正调整阈值为-8，则具体的调整方法可以如下：

每点对水线积分值进行判断，水线积分值大于8时，进行负调整，JC值置为01；水线积分值小于-8时，进行正调整，JC值置为11；水线积分值处于8和-8之间时，不进行调整。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可以包括上述实施例方法中的全部或部分步骤，所述的存储介质可以包括：ROM、RAM、磁盘、光盘等。

本发明实施例中还提供了一种自适应调整数据速率的装置，如下面的实施例所述。由于该装置解决问题的原理与自适应调整数据速率的方法相似，因此该装置的实施可以参见方法的实施，重复之处不再赘述。

如图4所示，本发明实施例中自适应调整数据速率的装置可以包括：

采样模块401，用于在采样周期内选取多个采样点对水线值进行采样；

作差模块402，用于将每个采样点的当前水线值与该采样点的上一次水线值作差，获得各采样点的水线差值；

积分模块403，用于对各采样点的水线差值进行积分，获得水线积分值；

调整模块404，用于根据水线积分值，自适应调整数据速率。

一个实施例中，采样模块401可以用于按如下公式，在采样周期内选取多个采样点对水线值进行采样：

$t_j=\frac{(j-1)T}{K}$

其中，t_j为采样点的时间，K为采样点个数的最大值，j为采样点个数，j＝1～K，T为采样周期。

如图5所示，一个实施例中，调整模块404可以包括：

负调整单元501，用于在水线积分值大于等于负调整阈值时，进行负调整；

正调整单元502，用于在水线积分值小于等于正调整阈值时，进行正调整。

一个实施例中，负调整单元501还可以用于：在水线积分值大于等于弱负调整阈值小于强负调整阈值时，进行弱负调整；在水线积分值大于强负调整阈值时，进行强负调整；

和/或，

正调整单元502还可以用于：在水线积分值小于等于弱正调整阈值大于强正调整阈值时，进行弱正调整；在水线积分值小于等于强正调整阈值时，进行强正调整。

如图6所示，一个实施例中，图4所示的自适应调整数据速率的装置还可以包括：

采样周期设置模块601，用于在水线积分值大于预设的最大值时，将采样周期减小；在水线积分值小于预设的最小值时，将采样周期增大。

一个实施例中，采样周期设置模块601还可以用于按如下公式设置采样周期：

$T_i=\left\{\begin{array}{c}{T}_{i-1}({\mathrm{Area}}_{\mathrm{reduce}}<|{\mathrm{Area}}_{j-1}|<{\mathrm{Area}}_{\mathrm{ext}})\\ \frac{T_{i-1}}{2}\left(\right|{\mathrm{Area}}_{j-1}|>{\mathrm{Area}}_{\mathrm{ext}})\\ {2T}_{i-1}(\left(\right|{\mathrm{Area}}_{j-1}|<{\mathrm{Area}}_{\mathrm{reduce}})\end{array}\right.$

其中，T_i为采样周期，Area_j-1为上一次自适应调整数据速率的水线积分值，Area_reduce为水线积分值预设的最小值，Area_ext为水线积分值预设的最大值。

综上可知，本发明实施例中，在采样周期内选取多个采样点对水线值进行采样；将每个采样点的当前水线值与该采样点的上一次水线值作差，获得各采样点的水线差值；对各采样点的水线差值进行积分，获得水线积分值；根据水线积分值，自适应调整数据速率，由于不直接判断FIFO水线值，可以消除FIFO初始水线的不确定性，消除误调整，提高恢复时钟质量；由于在采样周期内多点采样并进行累计判断，有效的减小时钟频率震荡的影响，使恢复时钟频率更加稳定。

本发明实施例中，不设置FIFO水线判断阈值还可以减小FIFO深度；在采样周期内多点采样并进行累计判断，有效的减小时钟频率震荡的影响，还可以延长判决周期，使恢复时钟更加均匀，并因此减少调整次数，进而减少调整电路功耗。当时钟频率在正常频率附近震荡时，能够有效的消除原时钟震荡对恢复时钟的影响；当时钟频偏较大时，能够快速的反应，并进行调整。

本发明实施例可适用于任何固定帧结构的速率自适应。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种自适应调整数据速率的方法，其特征在于，该方法包括：

在采样周期内选取多个采样点对水线值进行采样；

将每个采样点的当前水线值与该采样点的上一次水线值作差，获得各采样点的水线差值；

对各采样点的水线差值进行积分，获得水线积分值；

根据水线积分值，自适应调整数据速率。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，按如下公式，在采样周期内选取多个采样点对水线值进行采样：

$t_j=\frac{(j-1)T}{K}$

其中，t_j为采样点的时间，K为采样点个数的最大值，j为采样点个数，j＝1～K，T为采样周期。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据水线积分值，自适应调整数据速率，包括：

若水线积分值大于等于负调整阈值，则进行负调整；

若水线积分值小于等于正调整阈值，则进行正调整。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于：

若水线积分值大于等于负调整阈值，则进行负调整，进一步包括：

若水线积分值大于等于弱负调整阈值小于强负调整阈值，则进行弱负调整；若水线积分值大于强负调整阈值，则进行强负调整；

和/或，

若水线积分值小于等于正调整阈值，则进行正调整，进一步包括：

若水线积分值小于等于弱正调整阈值大于强正调整阈值，则进行弱正调整；若水线积分值小于等于强正调整阈值，则进行强正调整。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括：

若水线积分值大于预设的最大值，则将采样周期减小；

若水线积分值小于预设的最小值，则将采样周期增大。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，按如下公式设置采样周期：

$T_i=\left\{\begin{array}{c}{T}_{i-1}({\mathrm{Area}}_{\mathrm{reduce}}<|{\mathrm{Area}}_{j-1}|<{\mathrm{Area}}_{\mathrm{ext}})\\ \frac{T_{i-1}}{2}\left(\right|{\mathrm{Area}}_{j-1}|>{\mathrm{Area}}_{\mathrm{ext}})\\ 2T_{i-1}\left(\left(\right|{\mathrm{Area}}_{j-1}|<{\mathrm{Area}}_{\mathrm{reduce}}\right)\end{array}\right.$

其中，T_i为采样周期，Area_j-1为上一次自适应调整数据速率的水线积分值，Area_reduce为水线积分值预设的最小值，Area_ext为水线积分值预设的最大值。

7.一种自适应调整数据速率的装置，其特征在于，该装置包括：

采样模块，用于在采样周期内选取多个采样点对水线值进行采样；

作差模块，用于将每个采样点的当前水线值与该采样点的上一次水线值作差，获得各采样点的水线差值；

积分模块，用于对各采样点的水线差值进行积分，获得水线积分值；

调整模块，用于根据水线积分值，自适应调整数据速率。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述采样模块进一步用于按如下公式，在采样周期内选取多个采样点对水线值进行采样：

$t_j=\frac{(j-1)T}{K}$

其中，t_j为采样点的时间，K为采样点个数的最大值，j为采样点个数，j＝1～K，T为采样周期。

9.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述调整模块包括：

负调整单元，用于在水线积分值大于等于负调整阈值时，进行负调整；

正调整单元，用于在水线积分值小于等于正调整阈值时，进行正调整。

10.如权利要求9所述的装置，其特征在于：

所述负调整单元进一步用于：在水线积分值大于等于弱负调整阈值小于强负调整阈值时，进行弱负调整；在水线积分值大于强负调整阈值时，进行强负调整；

和/或，

所述正调整单元进一步用于：在水线积分值小于等于弱正调整阈值大于强正调整阈值时，进行弱正调整；在水线积分值小于等于强正调整阈值时，进行强正调整。

11.如权利要求7所述的装置，其特征在于，该装置进一步包括：

采样周期设置模块，用于在水线积分值大于预设的最大值时，将采样周期减小；在水线积分值小于预设的最小值时，将采样周期增大。

12.如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述采样周期设置模块进一步用于按如下公式设置采样周期：

$T_i=\left\{\begin{array}{c}{T}_{i-1}({\mathrm{Area}}_{\mathrm{reduce}}<|{\mathrm{Area}}_{j-1}|<{\mathrm{Area}}_{\mathrm{ext}})\\ \frac{T_{i-1}}{2}\left(\right|{\mathrm{Area}}_{j-1}|>{\mathrm{Area}}_{\mathrm{ext}})\\ 2T_{i-1}\left(\left(\right|{\mathrm{Area}}_{j-1}|<{\mathrm{Area}}_{\mathrm{reduce}}\right)\end{array}\right.$

其中，T_i为采样周期，Area_j-1为上一次自适应调整数据速率的水线积分值，Area_reduce为水线积分值预设的最小值，Area_ext为水线积分值预设的最大值。

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