CN101800603B - 光网络中根据速率进行自适应的方法和一种信号传输装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光网络中的信号传输装置，包括业务输入端口、业务输出端口、控制单元，时钟恢复模块和存储单元，在业务输入端口接收的用户数据的速率与当前设置速率不同的情况下，启动自适应调整机制，将设置速率自动调整为与用户数据的实际速率相同，并对用户数据进行重定时、重整形以及重放大处理。此外，对于自适应调整失败的情形，则对用户数据进行重整形和重放大处理。本发明还公开了一种光网络中根据速率进行自适应的方法。本发明方案能够针对不同的速率进行自适应，可以降低设备硬件成本以及人力和管理成本。

Description

光网络中根据速率进行自适应的方法和一种信号传输装置

技术领域

本发明涉及光网络技术领域，特别涉及光网络中的根据速率进行自适应的方法和一种信号传输装置。

背景技术

在光网络中的信号传输装置中，需要对常见标准速率信号，如同步传输模块-1(STM-1)，带前向纠错的STM-1(STM-1FEC)，STM-4，带前向纠错的STM-4(STM-4FEC)，STM-16，带前向纠错的STM-16(STM-16FEC)，百兆以太网，千兆以太网和带前向纠错的千兆以太网业务等，进行光-电-光转换，并实现重定时、重整形以及重放大(3R)功能。所述信号传输装置包括但不限于光纤收发器以及光波长转换器。

光网络往往存在多于一种的业务速率，特别是对于光纤接入网来说，不同业务速率共存的现象尤为突出。除常见的STM-1，STM-1FEC，STM-4，STM-4FEC，STM-16，STM-16FEC，1G光纤通道(FC，Fiber Channel)，2G光纤通道，百兆以太网(FE)，千兆以太网(GE)和带前向纠错的千兆以太网(GE FEC)之外，还包括准同步数字序列(PDH，Plesiochronous DigitalHierarchy)的140Mb/s，565Mb/s，以及一些非标准的速率如200Mb/s等。非标准速率设备的种类多，而且相对标准速率设备来说，数量较少，目前也没有专门用于非标准速率再生的时钟恢复模块。

如果所述信号传输装置只能对单一速率实现3R功能，即一款设备只支持一种速率，则必然给工程安装、设备调试、配置管理等各方面带来诸多不便，这不仅增加了设备硬件成本，同时也增加了人力和管理成本。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于，提出一种光网络中根据速率进行自适应的方法和装置，能够针对不同的速率进行自适应，可以降低设备硬件成本以及人力和管理成本。

本发明实施例提出了一种光网络中的信号传输装置，包括业务输入端口、业务输出端口和控制单元，所述信号传输装置还包括：时钟恢复模块；

所述时钟恢复模块用于判断所述业务输入端口接收的用户数据的速率与当前速率是否相同，若相同，将速率失锁告警设置为正常状态，否则将速率失锁告警设置为告警状态；

所述控制单元用于监控时钟恢复模块的速率失锁告警，若检测到速率失锁告警出现告警状态，重配置时钟恢复模块的当前速率；若未检测到速率失锁告警出现告警状态，则通知时钟恢复模块对业务输入端口接收的用户数据进行重定时、重整形以及重放大处理。

较佳地，所述信号传输装置进一步包括存储单元，所述存储单元用于存储多速率自适应配置信息和预设速率表，所述预设速率表中从小到大设置了多个速率，其中最小速率为初始速率，最大速率为截止速率；

所述控制单元重配置时钟恢复模块的当前速率包括：控制单元查询预设速率表得到当前速率的下一级速率，向时钟恢复模块发送将所述下一级速率配置为时钟恢复模块的当前速率的速率配置命令。

较佳地，所述控制单元还用于检测业务输入端口的信号丢失告警状态，当信号丢失告警由告警状态恢复为正常状态时，读取存储单元中存储的多速率自适应功能的配置信息和预设速率表，向时钟恢复模块发送将当前速率设置为预设速率表中的初始速率的速率配置命令。

所述信号传输装置进一步包括幅值检测单元，用于采取幅值检测的方法判断业务输入端口是否有信号正常输入，若是，则将信号丢失告警设置为正常状态，否则，将信号丢失告警设置为告警状态，并输出信号丢失告警至所述控制单元。

若所述控制单元在查询预设速率表得到当前速率的下一级速率的过程中，得到当前速率为预设速率表中的截止速率，则控制单元向网管上报自适应失败的结果，并且控制单元通知时钟恢复模块对用户数据进行重整形以及重放大处理。

较佳地，所述控制单元进一步用于在所述信号传输装置上电初始化完成后，检查多速率自适应功能是否启用，若是，则读取存储单元中存储的多速率自适应功能的配置信息，计算预设速率表，并将所述预设速率表输出至所述存储单元。

所述控制单元检查多速率自适应功能是否启用包括：a、控制单元根据所述存储单元中存储的多速率自适应功能的配置信息检查多速率自适应功能是否启用；或者，

所述信号传输装置包括一个与网管连接的通信接口，控制单元通过该通信接口接收来自网管的配置信息，和/或向网管上报多速率自适应的结果；所述控制单元检查多速率自适应功能是否启用包括：b、控制单元根据通过所述通信接口接收的来自网管的配置信息检查多速率自适应功能是否启用；或者，

所述信号传输装置进一步包括一个拨码开关；所述控制单元检查多速率自适应功能是否启用包括：c、控制单元根据所述拨码开关的状态判断当前多速率自适应功能是否启用。

较佳地，所述控制单元检查多速率自适应功能是否启用包括的三种检查方式a、b和c分别具有预设的优先级；当同时存在两种以上检查方式时，以优先级最高的检查结果为准。

本发明实施例提出的一种光网络中根据速率进行自适应的方法，包括如下步骤：

C、判断业务输入端口接收的用户数据的速率与当前速率是否相同，若相同，将速率失锁告警设置为正常状态，否则将速率失锁告警设置为告警状态；

D、监控所述速率失锁告警，若检测到速率失锁告警出现告警状态，则重配置所述当前速率，并转至步骤C；若检测到速率失锁告警为正常状态，对所述用户数据进行重定时、重整形以及重放大处理并结束本流程。

较佳地，预先存储的多速率自适应配置信息和预设速率表，所述预设速率表中从小到大设置了多个速率，其中最小速率为初始速率，最大速率为截止速率；

所述重配置所述当前速率为：查询预设速率表得到当前速率的下一级速率，将所述下一级速率配置为当前速率。

所述步骤C之前，进一步包括：

A、检测业务输入端口的信号丢失告警，当信号丢失告警由告警状态恢复为正常状态时执行步骤B；

B、读取预先存储的多速率自适应配置信息和预设速率表，将当前速率设置为预设速率表中的初始速率，然后执行所述步骤C。

步骤A所述检测业务输入端口的信号丢失告警之前，进一步包括：

采取幅值检测的方法判断业务输入端口是否有信号正常输入，若是，则将信号丢失告警设置为正常状态，否则，将信号丢失告警设置为告警状态。

步骤D所述结束本流程之前，进一步包括：向网管上报自适应成功的结果。

步骤D所述查询预设速率表得到当前速率的下一级速率为：查询预设速率表，得到当前速率为预设速率表中的截止速率，则执行如下步骤：向网管上报自适应失败的结果，对业务输入端口接收的用户数据进行重整形以及重放大处理，并结束本流程。

较佳地，所述步骤A之前，进一步包括：

检查多速率自适应功能是否启用，若是，则读取预先存储的多速率自适应功能的配置信息，计算预设速率表，并存储所述预设速率表。

所述检查多速率自适应功能是否启用至少包括如下任一种检查方式：

根据通过通信接口接收的来自网管的配置信息检查多速率自适应功能是否启用；

根据拨码开关的状态判断当前多速率自适应功能是否启用；或

根据预先存储的多速率自适应功能的配置信息检查多速率自适应功能是否启用；

当同时存在两种以上检查方式时，以优先级最高的检查结果为准。

本发明方案可以使一套设备工作于多种用户数据速率的环境中，对多个标准速率实现3R功能，非标准速率实现2R或3R功能，能有效避免重复性生产或配置多台设备，可以极大降低设备硬件成本以及人力和管理成本。

附图说明

图1为本发明实施例提出的根据速率进行自适应的光纤收发器装置示意图；

图2为图1所示光纤收发器装置上电后的处理流程图；

图3为本发明实施例提出的根据速率进行自适应的流程图。

具体实施方式

本发明方案是针对光纤接入网用户速率种类较多的特点，提出的一套能够覆盖多个速率的自适应方案，通过判断业务输入端口接收的用户数据的速率与当前设置速率是否相同，若相同，将速率失锁告警设置为正常状态，否则将速率失锁告警设置为告警状态；监控所述速率失锁告警，若检测到速率失锁告警出现告警状态，则重配置所述当前速率，并转至前述判断速率是否相同的步骤；若检测到速率失锁告警为正常状态，对所述用户数据进行重定时、重整形以及重放大处理。这套方案能有效避免重复性生产，对多个标准速率实现3R功能，非标准速率实现2R或3R功能。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步的详细阐述。

图1为本发明实施例提出的根据速率实现自适应的光纤收发器装置示意图，所述光纤收发器装置包括：时钟恢复模块11，控制单元10，业务输入端口101，业务输出端口102，拨码开关103和存储单元104。

时钟恢复模块11用于判断所述业务输入端口接收的用户数据的速率与当前设置速率是否相同，若相同，将速率失锁告警设置为正常状态，否则将速率失锁告警设置为告警状态。

控制单元10用于监控时钟恢复模块11的速率失锁告警，若检测到速率失锁告警出现告警状态，重配置时钟恢复模块的当前速率；若未检测到速率失锁告警出现告警状态，则通知时钟恢复模块11对业务输入端口101接收的用户数据进行重定时、重整形以及重放大处理。

具体地说，所述时钟恢复模块11的主要部件包括一个全速率的时钟数据恢复(CDR，Clock Data Recovery)芯片，时钟数据恢复芯片包括内部的存储器以及多个管脚。时钟数据恢复芯片应具有速率失锁告警的功能，即当业务输入端口101收到的速率与时钟数据恢复芯片当前设置速率不符时给出速率失锁告警。给出速率失锁告警的含义就是将速率失锁告警设置为告警状态；对应地，不给出速率失锁告警的含义是将速率失锁告警设置为正常状态。时钟恢复模块11还用于接收来自控制单元10的速率配置命令，其速率配置方式包括但不限于如下两种：一种对时钟数据恢复芯片中至少一个管脚的电平进行配置；另一种是对数据恢复芯片内部寄存器中存储当前速率值进行修改。

所述存储单元104，用于存储多速率自适应配置信息和预设速率表。存储单元104可以由电可擦写可编程只读存储器(EEPROM，ElectricallyErasable Programmable Read-Only Memory)来实现。多速率自适应配置信息包括但不限于：多速率自适应功能是否启用，自适应速率范围和精度，自适应方向等。

所述控制单元10至少包括中央处理单元(CPU)、复杂可编程逻辑器件(CPLD，Complex Programmable Logic Device))或现场可编程门阵列器件(FPGA，Field-Programmable Gate Array)中的一种。控制单元的作用主要有以下几点：

1.在光纤收发器装置上电初始化完成后，检查多速率自适应功能是否启用，若启用则读取存储单元104中存储的多速率自适应功能的配置信息，并计算预设速率表。所述控制单元根据通过所述通信接口接收的来自网管的配置信息检查多速率自适应功能是否启用；控制单元根据所述拨码开关的状态判断当前多速率自适应功能是否启用；以及控制单元根据所述存储单元中存储的多速率自适应功能的配置信息检查多速率自适应功能是否启用；三者的优先级依次降低，检查多速率自适应功能是否启用按照优先级最高的检查结果为准。网管有效时，控制单元读取网管下发的配置信息后，将配置信息保存到存储单元。拨码开关有效时，控制单元读取来自拨码开关的配置信息后，将配置信息保存到存储单元。

2.等待信号丢失告警恢复为正常状态后，根据预设速率表控制其他各个模块协同实现多速率自适应流程。

3.在所述多速率自适应流程中，控制单元至少实现如下功能：用于执行延时，在延时期间监控时钟恢复模块的速率失锁告警，若检测到速率失锁告警出现告警状态，查询预设速率表得到当前速率的下一级速率，向数据时钟恢复模块发送将所述下一级速率配置为时钟恢复模块的当前速率的速率配置命令；若未检测到速率失锁告警出现告警状态，则通知时钟恢复模块对业务输入端口接收的用户数据进行重定时、重整形以及重放大处理。

4.与网管通信。在光纤收发器装置包括一与网管连接的通信接口，控制单元通过该通信接口接收来自网管的配置信息，和/或向网管上报自适应速率的结果。

5.若所述控制单元在查询预设速率表得到当前速率的下一级速率的过程中，得到当前速率为预设速率表中的截止速率，控制单元通知时钟恢复模块对用户数据进行重整形以及重放大处理。在这种情况下，如果该光纤收发器装置连接了网管，则控制单元还可以向网管上报自适应失败的结果。

所述业务输入端口101和业务输出端口102的形式有两种，一种是设备对外接口，如RJ45接口、小型可插拨式(SFP，Small Form-Factor Pluggable)接口、1×9接口、基本网络卡(BNC，Bayonet Nut Connector)接口等；另一种是设备内部接口，如芯片的差分数据输入或输出接口。如果业务输入端口101本身可提供信号丢失告警，如：SFP接口，则信号丢失告警由业务输入端口101提供；否则，可另外设置一个幅值检测单元，用于采取幅值检测的方法判断业务输入端口101是否有信号正常输入，若是，则输出正常状态的信号丢失告警，表明未出现信号丢失；否则，输出告警状态的信号丢失告警，表明出现了信号丢失。此时，信号丢失告警来自幅值检测单元的输出。

幅值检测的方法只适用于业务输入端口无法提供信号丢失告警的情况，例如RJ45、芯片的差分输出端口等。对于能够提供信号丢失告警的接口，例如SFP或1*9等，则不需要采用此方法。

图1所示的光纤收发器装置上电之后的处理流程如图2所示，包括如下步骤：

步骤201：控制单元上电初始化完毕后，读取多速率自适应功能是否启用，若启用，则按优先级读取多速率自适应功能配置信息；

步骤202：控制单元根据多速率自适应功能配置信息计算自适应预设速率表，并将所述预设速率表输出至所述存储单元进行存储。例如：多速率自适应功能配置信息包括以下内容：自适应速率范围为100Mb/s-200Mb/s，相邻速率之间的速率差为1Mb/s，相当于自适应的精度为1Mb/s；自适应方向为由低到高，最低速率为初始速率，最高速率为截止速率。则预设速率表如表1所示：

编号	速率	备注
			1	100Mb/s	初始速率
2	101Mb/s

3	102Mb/s
				...
101	200Mb/s	截止速率

表1

得到上述预设速率表后，还应在预设速率表中添加该速率范围内的标准速率，如125Mb/s，140.13Mb/s，155.53Mb/s等，得到最终的预设速率表。标准速率以及与其相邻速率之间的差值可以不遵循所述速率差为1Mb/s的约定。以上所述预设速率表仅为示例，其内容的全部或部分(例如速率范围、精度)并不用以限制本发明。

步骤203：控制单元等待业务输入端口的信号丢失告警(Los Of Signal)由告警状态恢复为正常状态后，开始多速率自适应的流程。

步骤204：多速率自适应流程结束后，由控制单元向网管上报多速率自适应的结果。

所述多速率自适应流程参见图3。光纤收发器装置上电后，控制单元首先进行初始化，然后通过控制单元的外部输入接口查询当前多速率自适应功能是否启用。

所述外部输入接口包括为网管、拨码开关、存储单元或上述任意组合。每个外部输入接口均具有相应的优先级，同时存在两种以上外部输入接口时，以控制单元对优先级最高的外部输入接口的检查结果为准。例如，优先级从高到低依次为网管、拨码开关和存储单元。网管有效时，控制单元读取网管下发的配置信息后，将配置信息保存到存储单元。拨码开关有效时，控制单元读取来自拨码开关的配置信息后，将配置信息保存到存储单元。

若当前配置启用了多速率自适应功能，则执行如图3所示流程：

步骤301：若多速率自适应功能已启用，则控制单元开始检测输入业务端口的信号丢失告警的状态，当信号丢失告警由告警状态恢复为正常状态时执行步骤302；

步骤302：读取多速率自适应配置信息，如自适应的速率范围等，并将数据时钟恢复模块设置为初始速率，延时时间默认为固定值。

步骤303：如果当前速率失锁告警为告警状态，则清除速率失锁告警后执行延时；如果速率失锁告警为正常状态，则直接执行延时。

步骤304：判断延时期间的速率失锁告警指示是否出现告警，若出现告警则跳转到步骤305，否则跳转到步骤308。

在延时期间，控制单元可以采用单稳触发器或其他方式监控速率失锁告警状态，一旦检测到速率失锁告警保持为告警状态，或者由正常状态变化到告警状态，都认为时钟恢复模块处于失锁状态，此时控制单元将执行步骤305，否则执行步骤308。

步骤305：按步骤302查询到的配置信息，若当前达到截止速率，则控制单元执行步骤306，否则执行步骤307；

步骤306：控制单元上报网管，给出自适应失败的提示，并结束本流程。

步骤307：控制单元查询预设速率表，得到当前速率的编号n；将所述编号加1对应的预设速率表中的速率配置为时钟恢复模块的速率，然后跳转至步骤303。

步骤308：向网管上报自适应成功的结果，流程结束。

对于全速率时钟恢复模块，如一款带宽100Mb/s-2.67Gb/s的时钟恢复芯片，覆盖了FE、GE、STM-1、STM-4、STM-16、1G光纤通道、2G光纤通道以及准同步数字序列这些标准速率，按照上述流程，能够支持对上述标准速率信号自动锁定并实现3R功能。对于部分速率时钟恢复模块，可以覆盖上述标准速率中的任意一种或几种。

速率适应失败时，时钟恢复模块对用户数据完成重整形以及重放大(2R)功能，此时控制单元应将提示信息上报给网管。

以上所述实施例均以光纤收发器为例，本领域技术人员在以上实施例的启发下，可以将本发明实施例方案的部分或全部应用在其他类型的光网络中的信号传输装置中，所述其他类型的信号传输装置包括但不限于光波长转换器。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (16)

1.一种光网络中的信号传输装置，包括业务输入端口、业务输出端口和控制单元，其特征在于，所述信号传输装置还包括：时钟恢复模块；

所述时钟恢复模块用于判断所述业务输入端口接收的用户数据的速率与当前速率是否相同，若相同，将速率失锁告警设置为正常状态，否则将速率失锁告警设置为告警状态；

所述控制单元用于监控时钟恢复模块的速率失锁告警，若检测到速率失锁告警出现告警状态，重配置时钟恢复模块的当前速率；若未检测到速率失锁告警出现告警状态，则通知时钟恢复模块对业务输入端口接收的用户数据进行重定时、重整形以及重放大处理。

2.根据权利要求1所述的信号传输装置，其特征在于，所述信号传输装置进一步包括存储单元，所述存储单元用于存储多速率自适应配置信息和预设速率表，所述预设速率表中从小到大设置了多个速率，其中最小速率为初始速率，最大速率为截止速率；

所述控制单元重配置时钟恢复模块的当前速率包括：控制单元查询预设速率表得到当前速率的下一级速率，向时钟恢复模块发送将所述下一级速率配置为时钟恢复模块的当前速率的速率配置命令。

3.根据权利要求2所述的信号传输装置，其特征在于，所述控制单元还用于检测业务输入端口的信号丢失告警状态，当信号丢失告警由告警状态恢复为正常状态时，读取存储单元中存储的多速率自适应功能的配置信息和预设速率表，向时钟恢复模块发送将当前速率设置为预设速率表中的初始速率的速率配置命令。

4.根据权利要求3所述的信号传输装置，其特征在于，所述信号传输装置进一步包括幅值检测单元，用于采取幅值检测的方法判断业务输入端口是否有信号正常输入，若是，则将信号丢失告警设置为正常状态，否则，将信号丢失告警设置为告警状态，并输出信号丢失告警至所述控制单元。

5.根据权利要求2所述的信号传输装置，其特征在于，若所述控制单元在查询预设速率表得到当前速率的下一级速率的过程中，得到当前速率为预设速率表中的截止速率，则控制单元向网管上报自适应失败的结果，并且控制单元通知时钟恢复模块对用户数据进行重整形以及重放大处理。

6.根据权利要求2至5任一项所述的信号传输装置，其特征在于，所述控制单元进一步用于在所述信号传输装置上电初始化完成后，检查多速率自适应功能是否启用，若是，则读取存储单元中存储的多速率自适应功能的配置信息，计算预设速率表，并将所述预设速率表输出至所述存储单元。

7.根据权利要求6所述的信号传输装置，其特征在于，所述控制单元检查多速率自适应功能是否启用包括：a、控制单元根据所述存储单元中存储的多速率自适应功能的配置信息检查多速率自适应功能是否启用；或者，

所述信号传输装置包括一个与网管连接的通信接口，控制单元通过该通信接口接收来自网管的配置信息，和/或向网管上报多速率自适应的结果；所述控制单元检查多速率自适应功能是否启用包括：b、控制单元根据通过所述通信接口接收的来自网管的配置信息检查多速率自适应功能是否启用；或者，

所述信号传输装置进一步包括一个拨码开关；所述控制单元检查多速率自适应功能是否启用包括：c、控制单元根据所述拨码开关的状态判断当前多速率自适应功能是否启用。

8.根据权利要求7所述的信号传输装置，其特征在于，所述控制单元检查多速率自适应功能是否启用包括的三种检查方式a、b和c分别具有预设的优先级；当同时存在两种以上检查方式时，以优先级最高的检查结果为准。

9.一种光网络中根据速率进行自适应的方法，其特征在于，包括如下步骤：

C、判断业务输入端口接收的用户数据的速率与当前速率是否相同，若相同，将速率失锁告警设置为正常状态，否则将速率失锁告警设置为告警状态；

D、监控所述速率失锁告警，若检测到速率失锁告警出现告警状态，则重配置所述当前速率，并转至步骤C；若检测到速率失锁告警为正常状态，对所述用户数据进行重定时、重整形以及重放大处理并结束本流程。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，预先存储的多速率自适应配置信息和预设速率表，所述预设速率表中从小到大设置了多个速率，其中最小速率为初始速率，最大速率为截止速率；

所述重配置所述当前速率为：查询预设速率表得到当前速率的下一级速率，将所述下一级速率配置为当前速率。

11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述步骤C之前，进一步包括：

A、检测业务输入端口的信号丢失告警，当信号丢失告警由告警状态恢复为正常状态时执行步骤B；

B、读取预先存储的多速率自适应配置信息和预设速率表，将当前速率设置为预设速率表中的初始速率，然后执行所述步骤C。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，步骤A所述检测业务输入端口的信号丢失告警之前，进一步包括：

采取幅值检测的方法判断业务输入端口是否有信号正常输入，若是，则将信号丢失告警设置为正常状态，否则，将信号丢失告警设置为告警状态。

13.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，步骤D所述结束本流程之前，进一步包括：向网管上报自适应成功的结果。

14.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，步骤D所述查询预设速率表得到当前速率的下一级速率为：查询预设速率表，得到当前速率为预设速率表中的截止速率，则执行如下步骤：向网管上报自适应失败的结果，对业务输入端口接收的用户数据进行重整形以及重放大处理，并结束本流程。

15.根据权利要求9至14任一项所述的方法，其特征在于，所述步骤A之前，进一步包括：

检查多速率自适应功能是否启用，若是，则读取预先存储的多速率自适应功能的配置信息，计算预设速率表，并存储所述预设速率表。

16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述检查多速率自适应功能是否启用至少包括如下任一种检查方式：

根据通过通信接口接收的来自网管的配置信息检查多速率自适应功能是否启用；

根据拨码开关的状态判断当前多速率自适应功能是否启用；或

根据预先存储的多速率自适应功能的配置信息检查多速率自适应功能是否启用；

当同时存在两种以上检查方式时，以优先级最高的检查结果为准。

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