CN102412923A - 一种在epon系统中实现olt与onu之间时钟同步的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种在EPON系统中实现OLT与ONU之间时钟同步的方法，局端的外时钟接入到局端的TDM机盘，局端的TDM机盘提取时钟作为系统时钟，局端的TDM机盘将将以太网包经过局端的主控机盘，转发到光网络局端OLT中的EPON线卡机盘，通过光纤到达光网络单元ONU；光网络单元ONU端，从PON芯片中提取125MHZ频率时钟，送给锁相环PLL产生19.44MHZ频率时钟，送给ONU侧的TDM机盘使用，完成了OLT与ONU之间的时钟同步。本发明所述时钟同步的方法，通过硬件，实现了ONU侧与OLT之间的高精度时钟传递，避免了软件动态调整的不确定性，降低分组网络的影响，为ONU侧用户提供高精度的同步时钟信号，同时也实现了在EPON系统中为ONU侧提供更高服务质量的TDM业务。

Description

一种在EPON系统中实现OLT与ONU之间时钟同步的方法

技术领域

本发明涉及在以太网无源光网络EPON 中OLT与ONU之间时钟同步，具体说是一种在EPON系统中实现OLT与ONU之间时钟同步的方法。OLT是光网络局端（Optical Line Terminal），ONU是光网络单元（Optical NetworksUnit）。

背景技术

光纤通信由于其大容量、高速率、受电磁干扰的影响小等优点，从其出现便受到了人们的青睐。目前，高速率的光纤传输技术已广泛应用于各个主干网络中。以太网无源光网络（EPON）由于其低成本的可分时为用户提供高性能的接入，故而成为相关运营商的首选方案，为人们在信息的世界中遨游，提供了必要条件。如今，视频聊天，电话会议，网络互动游戏，数字点播，高清电视等越来越多的视频业务和交互式业务开始走进了千家万户。

然而伴随着多业务的发展，人们对网络带宽的需求也提出了新的需求。目前用于光纤到户（FTTx）的EPON接入系统，所提供的带宽已经影响了终端用户的上网需求及体验，不能很好的满足人们对视频信号更清晰以及其他传输数据更快速的要求。

在用户侧，由于某些应用场景需要使用到高精度的且与局端同步的时钟信号，使用最多的是采用GPS等方式获取时钟信号。但是这种获取时钟方式的成本较高，需要增加相应的设备投入。

在现在的EPON系统中，OLT与ONU的时钟大多都采用自适应时钟，通过内部的DSP（数字信号处理器）来动态调整时钟，即DSP通过软件不停的分析计算来调整，达到时钟的同步。但这种方法存在的问题是：

1、由于OLT与ONU两边都通过软件动态来调整，不能长时间都保证OLT与ONU之间时钟完全同步；

2、通过软件动态调整，ONU端的时钟要达到与OLT端时钟同步所需要花费的时间太长；

3、通过软件动态调整，增加了OLT与ONU的功耗；

4、时钟容易受到分组网络的性能影响，所以ONU侧恢复出来的时钟在抖动指标和漂移特性等方面不是很理想。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种在EPON系统中实现OLT与ONU之间时钟同步的方法，要解决的技术问题是如何从根本上解决ONU与OLT之间的时钟同步问题，从而为ONU侧提供更好的业务质量。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种在EPON系统中实现OLT与ONU之间时钟同步的方法，其特征在于，具体步骤为：

步骤1，在EPON局端，E1数据接入到局端的TDM机盘，所述E1数据是外接要传输的数据信息，其携带有2.048MBit的时钟信息，

步骤2，局端的TDM机盘将时钟信息和数据信息分别提取出来，并将提取出来的时钟信息作为整个系统时钟同步的时钟源头，

局端的TDM机盘将E1码流转换成为以太网数据流，发往局端的主控机盘，通过主控机盘的交换送往EPON线卡机盘，EPON线卡机盘即OLT，

同时将2.048MHz的时钟作为整个系统的时钟，通过时钟接口芯片处理后发往EPON线卡机盘使用，

步骤3，EPON线卡机盘收到2.048Mhz的时钟后，送入PLL接口芯片，转换成125M的PON时钟，供PON芯片正常工作，经过PON芯片处理，把时钟通过光纤传至ONU侧，完成PON数据的传输，此数据携带有Bit的时钟信息；

步骤4，在光网络单元ONU端，在EPON上联盘中，光信号通过光模块、PON芯片，实现光信号与以太网包的转换，

通过在PON芯片上提取从OLT恢复的125MHZ时钟，将该时钟送给锁相环PLL产生19.44MHZ频率时钟，将此19.44MHZ时钟送给ONU侧的TDM机盘使用，从而实现OLT与ONU时钟同步。

在上述技术方案的基础上，ONU侧的TDM机盘收到19.44MHZ频率时钟后，送入CESOP芯片以此19.44MHZ的时钟为参考源，经过内部算法处理后将E1数据恢复出来，这个E1数据流中含有恢复出来的2Mbit时钟信号，它与局端的时钟同源。

在上述技术方案的基础上，步骤2具体操作如下：

局端的TDM机盘通过片内集成线路接口单元LIU接口芯片将时钟信息和数据信息分别提取出来，并将提取出来的时钟信息作为整个系统时钟同步的时钟源头，此时钟将同时送往锁相环PLL和分组网络电路仿真业务CESoP芯片，

CESoP芯片完成E1业务的仿真处理，将E1码流转换成为以太网数据流，发往局端的主控机盘，通过主控机盘的交换送往EPON线卡机盘，EPON线卡机盘即OLT，

同时PLL芯片将2.048MHz的时钟经过处理后，转换成19.44MHz和2.048Mhz的时钟信号，其中19.44Mhz用于CESoP芯片工作在差分模式下的同步工作时钟，这个PLL输出的2.048Mhz的时钟将会作为整个系统的时钟，通过时钟接口芯片处理后发往EPON线卡机盘使用。

本发明所述的在EPON系统中实现OLT与ONU之间时钟同步的方法，可以在EPON系统中将局端的高精度时钟传送到ONU侧，为用户提供与局端时钟同步的高精度时钟。本发明通过硬件，实现了ONU侧与OLT之间的高精度时钟传递，避免了软件动态调整的不确定性，降低分组网络的影响，为ONU侧用户提供高精度的同步时钟信号，同时也实现了在EPON系统中为ONU侧提供更高服务质量的TDM业务。

附图说明

本发明有如下附图：

图1　OLT与ONU的树型拓扑结构图，

图2　ONU与EPON局端的数据和时钟流向图，

图3　EPON局端的TDM机盘内部的数据和时钟信号图，

图4　EPON局端的EPON线卡机盘（OLT）内部的数据和时钟信号图，

图5　ONU侧的EPON上联盘内部的数据和时钟信号图，

图6　ONU侧的TDM机盘内部的数据和时钟信号图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

本发明涉及一种实现在EPON系统中OLT与ONU之间时钟同步的方法，所述EPON系统拓扑结构包括：光网络局端OLT和光网络单元ONU，光网络局端OLT和光网络单元ONU分别通过光纤与光分路网络ODN连接，如图1所示，此系统拓扑结构为现有公知技术。该网络为树形拓扑结构，如果实现ONU与OLT时钟同步，就可以使OLT与ONU之间完成更高质量的语音、数据的通信，同时为用户提供同步的时钟信号。

本发明通过在ONU侧的EPON上联盘和EPON局端的EPON线卡机盘（OLT）上增加硬件电路来解决ONU与OLT之间的时钟同步问题。具体地说：由于现有ONU侧的EPON上联盘和EPON局端的EPON线卡机盘（OLT）上没有锁相环电路来完成时钟同步功能，本发明通过修改原理图，重新制作PCB（印刷电路板），将锁相环PLL电路加入到EPON系统中，从而实现EPON系统上的时钟同步功能。锁相环电路的具体设计可以采用现有技术实现，本文不再详述。

图2为采用本发明技术方案的ONU与EPON局端的数据和时钟流向图，EPON局端包括E1数据、TDM（时分复用，Time Division Multiplex and Multiplexer）机盘、主控机盘，EPON线卡机盘（OLT）；光分路网络ODN采用的是1：32路光分路器；每个ONU包括EPON上联盘、主控机盘、TDM机盘、E1数据。

下面分别介绍各个单盘的基本原理：

图3为EPON局端的TDM机盘内部的数据和时钟信号图，图3中，E1数据是指传送语音和数据的2M码流，欧洲和中国使用该标准，而日本使用T1标准，在框图中代表外接的要传输的数据。如何将语音和数据转换成2M码流，不在此详细描述，可以认为E1数据是外接要传输的数据。此数据携带有2.048MBit的时钟信息，局端的TDM机盘通过LIU（片内集成线路接口单元）接口芯片可以将此时钟信息（2.048Mhz）和数据信息分别提取出来。

提取的时钟信息（2.048MHz）也将作为整个系统时钟同步的时钟源头，并且此时钟将同时送往PLL（锁相环）和CESoP（分组网络电路仿真业务）芯片。

LIU采用LXT385芯片，它提供E1全智能120欧和75欧接口，完成HDB3码与NRZ码之间的编解码，收发抖动满足ITU G.736，G.742 and G.823 标准。

CESoP芯片完成E1业务的仿真处理，将E1码流转换成为以太网数据流，发往主控机盘，通过主控机盘的交换送往EPON线卡机盘（OLT）。同时PLL芯片将2.048MHz的时钟经过处理后，转换成19.44MHz和2.048Mhz的时钟信号，其中19.44Mhz用于CESoP芯片工作在差分模式下的同步工作时钟。这个PLL输出的2.048Mhz的时钟将会作为整个系统的时钟，通过时钟接口芯片处理后发往背板，即送给EPON线卡机盘（OLT）使用。

图4为EPON局端的EPON线卡机盘（OLT）内部的数据和时钟信号图，图4中，2.048M是由背板（背板是指EPON线卡机盘（OLT）接收的2M时钟，通过PLL接口芯片，转换成125M的PON时钟，供PON芯片正常工作，经过PON芯片处理，把时钟通过光纤传至ONU侧，完成PON数据的传输，此数据携带有Bit的时钟信息，在ONU侧通过PON芯片（TEK3715）可以将此时钟信息（125Mhz）和数据信息分别提取出来。

EPON上联盘完成以太网无源光网络功能，实现光信号与以太网包的转换，在这里，不同于以前的电路，需在电路中加入锁相环电路。在EPON上联盘中，光信号通过光模块、PON芯片，如TEK3715，实现光信号与以太网包的转换，这种转换仅仅是数据的转换，但是时钟还未同步上。

通过在PON芯片上提取从OLT恢复的125MHZ时钟经过时钟处理芯片ZL30142后，通过I2C接口编程，输出19.44MHZ时钟，将此19.44MHZ时钟送给ONU侧的TDM机盘使用，从而实现OLT与ONU时钟同步，原理框图见图5。通过在PON芯片上提取从OLT恢复的125MHZ时钟，将该时钟送给锁相环PLL产生19.44MHZ频率时钟，将此19.44MHZ时钟送给ONU侧的TDM机盘使用，从而实现OLT与ONU时钟同步。

由于ONU侧的TDM机盘在采用差分时钟工作时，需要一个与局端时钟同源的时钟，它就是经过EPON上联盘的时钟芯片处理后得到的19.44MHZ时钟。此时CESOP芯片以此19.44MHZ的时钟为参考源，经过内部算法处理后将E1数据恢复出来。原理框图见图6。这个E1数据流中含有恢复出来的2Mbit时钟信号，它与局端的时钟同源。所以，ONU侧的相关设备所用的时钟与局端时钟同步。

以上方法已通过实验实现，选用的测试设备为烽火通信科技股份公司的EPON产品，产品型号为AN5006-20。

总结：按照以上的设计方法，局端的外时钟（例如E1）接入到局端的TDM机盘，局端的TDM机盘通过片内集成线路接口单元LIU接口芯片提取时钟作为系统时钟，局端的TDM机盘将N*64K数据打成以太网包后，将以太网包经过局端的主控机盘，转发到光网络局端OLT中的EPON线卡机盘，通过光纤到达光网络单元ONU；

光网络单元ONU端，从PON芯片中提取125MHZ频率时钟，送给锁相环PLL产生19.44MHZ频率时钟，送给ONU侧的TDM机盘使用，从而保证了是整个线路是同一个时钟源，完成了OLT与ONU之间的时钟同步，可以稳定实现OLT与ONU之间的语音，数据同步通信。

在EPON局端设备中，通过将E1（欧洲的30路脉码调制PCM）数据流接入到TDM（时分复用器）功能单盘中，TDM功能单盘主要完成E1到以太网包转换和从E1数据流中提取时钟。对于从E1数据流中提取的2.048MHz的E1时钟，送入锁相环电路PLL后转换成19.44MHz和2.048MHz。其中2.048MHz时钟送给OLT，作为OLT的PON口的系统参考时钟，OLT利用此参考时钟将以太网包发送给ONU。

在ONU设备中的EPON上联盘上加入锁相环电路。通过从OLT侧接收到的数据中恢复出时钟信号，该时钟作为锁相环电路的输入。该时钟经过锁相环处理后，得到一个19.44MHz的时钟信号给ONU侧的TDM机盘使用，从而实现OLT和ONU之间的时钟同步，ONU用户得到与局端同步的时钟信号。

Claims (3)

1.一种在EPON系统中实现OLT与ONU之间时钟同步的方法，其特征在于，具体步骤为：

步骤1，在EPON局端，E1数据接入到局端的TDM机盘，所述E1数据是外接要传输的数据信息，其携带有2.048MBit的时钟信息，

步骤2，局端的TDM机盘将时钟信息和数据信息分别提取出来，并将提取出来的时钟信息作为整个系统时钟同步的时钟源头，

局端的TDM机盘将E1码流转换成为以太网数据流，发往局端的主控机盘，通过主控机盘的交换送往EPON线卡机盘，EPON线卡机盘即OLT，

同时将2.048MHz的时钟作为整个系统的时钟，通过时钟接口芯片处理后发往EPON线卡机盘使用，

步骤3，EPON线卡机盘收到2.048Mhz的时钟后，送入PLL接口芯片，转换成125M的PON时钟，供PON芯片正常工作，经过PON芯片处理，把时钟通过光纤传至ONU侧，完成PON数据的传输，此数据携带有Bit的时钟信息；

步骤4，在光网络单元ONU端，在EPON上联盘中，光信号通过光模块、PON芯片，实现光信号与以太网包的转换，

通过在PON芯片上提取从OLT恢复的125MHZ时钟，将该时钟送给锁相环PLL产生19.44MHZ频率时钟，将此19.44MHZ时钟送给ONU侧的TDM机盘使用，从而实现OLT与ONU时钟同步。

2.如权利要求1所述的在EPON系统中实现OLT与ONU之间时钟同步的方法，其特征在于：ONU侧的TDM机盘收到19.44MHZ频率时钟后，送入CESOP芯片以此19.44MHZ的时钟为参考源，经过内部算法处理后将E1数据恢复出来，这个E1数据流中含有恢复出来的2Mbit时钟信号，它与局端的时钟同源。

3.如权利要求1所述的在EPON系统中实现OLT与ONU之间时钟同步的方法，其特征在于，步骤2具体操作如下：

局端的TDM机盘通过片内集成线路接口单元LIU接口芯片将时钟信息和数据信息分别提取出来，并将提取出来的时钟信息作为整个系统时钟同步的时钟源头，此时钟将同时送往锁相环PLL和分组网络电路仿真业务CESoP芯片，

CESoP芯片完成E1业务的仿真处理，将E1码流转换成为以太网数据流，发往局端的主控机盘，通过主控机盘的交换送往EPON线卡机盘，EPON线卡机盘即OLT，

同时PLL芯片将2.048MHz的时钟经过处理后，转换成19.44MHz和2.048Mhz的时钟信号，其中19.44Mhz用于CESoP芯片工作在差分模式下的同步工作时钟，这个PLL输出的2.048Mhz的时钟将会作为整个系统的时钟，通过时钟接口芯片处理后发往EPON线卡机盘使用。

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