CN103067114A - 一种传输系统异步映射时钟恢复方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种传输系统异步映射时钟恢复方法及设备，本发明的方法包括：接收客户业务并对其中的客户发送时钟进行恢复处理，得到客户恢复时钟；使用本地线路侧发送时钟对客户恢复时钟循环计数，得到线路侧时钟周期内的客户时钟周期数值；将所述客户时钟周期数值插入OTN帧结构的开销中，传递给下游设备。本发明的有益效果是：由于不需要在业务数据流中提取时钟，从而避免了设计滤波电路去滤除低频干扰的困难，同时也大幅减少时钟恢复电路所占用的资源。

Description

一种传输系统异步映射时钟恢复方法及设备

技术领域

本发明涉及通信传输系统领域，尤其涉及光传送网中异步映射的时钟恢复方法及设备。

背景技术

随着通信技术的不断发展，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逐渐发展成为多业务的承载平台。很多业务都要求业务时钟透明传输。

有的业务采用同步映射的方式，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。

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网络接收端恢复出时钟信息。

常用的从数据流中恢复出时钟的办法是采用两级缓存操作，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。这个方法对时钟质量要求不太高的业务是比较有效的。

对于没有引入时钟板的OTN设备，如果要承载同步以太网等对时钟质量要求很高的业务，具体实现的时候，多采用如下几种办法：

一.发送时钟逐级锁到输入的客户侧恢复时钟。对于靠近时钟源的板卡，将系统时钟同步到输入的客户侧业务恢复时钟，然后线路侧发送时钟同步到系统时钟，其实是线路侧发送时钟间接同步到了输入的客户恢复时钟上。对于通过线路侧传递时钟的单板，系统时钟同步到线路侧恢复时钟，然后客户侧发送时钟同步到系统时钟，这样通过线路侧的传递，输出的客户侧发送时钟就同步到了输入的客户侧恢复时钟。这个办法对于有多个客户口的设备是无效的，因为业务映射和交叉的共用，一般系统时钟只有一个，无法同步到不同的客户侧恢复时钟上。

二.利用两级缓冲从发送侧数据流中提取时钟（见图1）。通过映射解映射在发送侧恢复出数据流，然后将数据流写入第一级平滑缓冲器进行带宽平滑，再通过异步缓冲器的水位来产生UP和DOWN信号控制时钟的产生。这个办法对于映射解映射过程中引入的低频抖动很难滤除，漂移指标很难通过。

但是面对同步以太网和无线业务的透传需求，用两级缓存的办法恢复出的时钟质量达不到要求，对映射解映射过程中引入的低频干扰很难滤除，抖动和漂移指标很难满足。如果采用引入时钟板的办法，需要重新设计硬件，许多在网的设备需要更新，在成本上不能接受。

发明内容

本发明的目的是提供一种无需在业务数据流中提取时钟的传输系统异步映射时钟恢复方法。

本发明的另一目的是提供一种实现上述方法的设备。

根据本发明的第一方面，提供了一种传输系统异步映射时钟恢复方法，包括由上游设备执行的以下步骤：

接收客户业务并对其中的客户发送时钟进行恢复处理，得到客户恢复时钟；

使用本地线路侧发送时钟对客户恢复时钟循环计数，得到线路侧时钟周期内的客户时钟周期数值；

将所述客户时钟周期数值插入OTN帧结构的开销中，传递给下游设备。

其中，得到线路侧时钟周期内客户时钟周期的数值的步骤包括：利用所述本地线路侧发送时钟进行自循环计数，在每个循环周期产生一个锁存使能信号；利用所述本地线路侧发送时钟对客户恢复时钟进行循环计算，并利用所述锁存使能信号锁存对客户恢复时钟循环计数的数值，得到客户时钟周期数值。

其中，在每个循环周期产生一个锁存使能信号的步骤包括：利用所述本地线路侧发送时钟进行固定周期的自循环计数，得到计数周期指示信号；利用所述计数周期指示信号进行本地线路侧发送时钟和客户恢复时钟的跨时钟域处理，得到每个循环周期一个的锁存使能信号。

其中，利用所述锁存使能信号锁存对客户恢复时钟循环计数的数值，得到客户时钟周期数值的步骤包括：在对客户恢复时钟循环计数期间，检测锁存使能信号是否有效；在检测到锁存使能信号有效时，锁存已经记得的计数数值并将当前计数值清零重新进行计数，从而得到周期性更新的锁存数值，以作为客户时钟周期数值。

其中，将所述客户时钟周期数值插入OTN帧结构的开销中的步骤包括：将所述的客户时钟周期数值同步到线路侧发送时钟域，然后再插入到OTN帧结构的保留开销中。

其中，下游板卡或设备利用所述开销恢复客户发送时钟，其处理步骤包括：从所述开销中提取客户时钟周期数值；以及利用所提取的客户时钟周期数值控制锁相环PLL的分频比，从而恢复出客户发送时钟。

其中，从所述开销中提取客户时钟周期数值的步骤包括：从接收数据中提取出相应开销，再从该相应开销中提取出客户时钟周期数值。

其中，利用所提取的数字控制锁相环的分频比，恢复出客户发送时钟的步骤包括：用提取出的客户时钟周期数值与所述自循环计数的周期数值的比值来对线路侧恢复时钟进行分频，恢复出数据源头的客户发送时钟；将恢复出来的客户发送时钟作为PLL的参考时钟，通过PLL将发送侧时钟锁定在客户发送时钟上。

根据本发明第二方面，提供了一种传输系统异步映射时钟恢复设备，包括：

时钟恢复装置，用于接收客户业务并对其中的客户发送时钟进行恢复处理，得到客户恢复时钟；

客户时钟周期数值获取装置，用于使用本地线路侧发送时钟对客户恢复时钟循环计数，得到线路侧时钟周期内客户时钟周期数值；

客户时钟周期数值发送装置，用于将所述客户时钟周期数值插入OTN帧结构的开销中，传递给下游设备。

其中，所述的客户时钟周期数值获取模块包括：锁存使能信号生成模块，用于利用所述本地线路侧发送时钟进行自循环计数，在每个循环周期产生一个锁存使能信号；客户时钟周期数值生成模块，用于利用所述本地线路侧发送时钟对客户恢复时钟进行循环计算，并利用所述锁存使能信号锁存对客户恢复时钟循环计数的数值，得到客户时钟周期数值。

相对于现有技术，本发明的有益效果是：由于不需要在业务数据流中提取时钟，从而避免了设计滤波电路去滤除低频干扰的困难，同时也大幅减少时钟恢复电路所占用的资源。

下面结合附图对本发明的方法和设备进行详细说明。

附图说明

图1是现有技术使用两级缓存去恢复时钟的示例图。

图2是本发明的传输系统异步映射时钟恢复方法的示意图；

图3是本发明的传输系统异步映射时钟恢复设备的示意图；

图4是本发明的传输系统异步映射时钟恢复设备的客户时钟周期数值获取装置的示意图；

图5是本发明传输系统异步映射时钟恢复方法的一个实施例示意图；

图6是图5所示实施例中的计数器单元的示意图。

具体实施方式

图2是本发明的传输系统异步映射时钟恢复方法，如图2所示，本发明的传输系统异步映射时钟恢复方法，包括上游设备执行的以下步骤：

步骤A：接收客户业务并对其中的客户发送时钟进行恢复处理，得到客户恢复时钟；

步骤B：使用本地线路侧发送时钟对客户恢复时钟循环计数，得到线路侧时钟周期内的客户时钟周期数值；

步骤C：将所述客户时钟周期数值插入OTN帧结构的开销中，传递给下游设备。

步骤B所述的得到线路侧时钟周期内客户时钟周期的数值的步骤包括：利用所述本地线路侧发送时钟进行自循环计数，在每个循环周期产生一个锁存使能信号；利用所述本地线路侧发送时钟对客户恢复时钟进行循环计算，并利用所述锁存使能信号锁存对客户恢复时钟循环计数的数值，得到客户时钟周期数值。

图3显示了本发明一种传输系统异步映射时钟恢复设备，如图3所示，包括：时钟恢复装置，用于接收客户业务并对其中的客户发送时钟进行恢复处理，得到客户恢复时钟；客户时钟周期数值获取装置，用于使用本地线路侧发送时钟对客户恢复时钟循环计数，得到线路侧时钟周期内的客户时钟周期数值；客户时钟周期数值发送装置，用于将所述客户时钟周期数值插入OTN帧结构的开销中，传递给下游设备，以便其恢复出客户发送时钟。

图4显示了本发明的传输系统异步映射时钟恢复设备的客户时钟周期数值获取装置的结构，包括：锁存使能信号生成模块，用于利用所述本地线路侧发送时钟进行自循环计数，在每个循环周期产生一个锁存使能信号；以及客户时钟周期数值生成模块，用于利用所述本地线路侧发送时钟对客户恢复时钟进行循环计算，并利用所述锁存使能信号锁存对客户恢复时钟循环计数的数值，得到客户时钟周期数值。

在本发明的传输系统异步映射时钟恢复方法和设备中，可以通过如下方式在每个循环周期产生一个锁存使能信号：

首先，利用所述本地线路侧发送时钟进行固定周期的自循环计数，得到计数周期指示信号；

然后，利用所述计数周期指示信号进行本地线路侧发送时钟和客户恢复时钟的跨时钟域处理，得到每个循环周期一个的锁存使能信号。

在本发明的传输系统异步映射时钟恢复方法和设备中，可以通过如下方式得到客户时钟周期数值：首先，在对客户恢复时钟循环计数期间，检测锁存使能信号是否有效；然后，在检测到锁存使能信号有效时，锁存已经记得的计数数值并将当前计数值清零重新进行计数，从而得到周期性更新的锁存数值，以作为客户时钟周期数值。

本发明的将所述客户时钟周期数值插入OTN帧结构的开销中的步骤包括：将所述的客户时钟周期数值同步到线路侧发送时钟域，然后再插入到OTN帧结构的保留开销中。

此外，下游板卡或设备利用所述开销恢复客户发送时钟，其处理步骤可以包括：从所述开销中提取客户时钟周期数值；以及利用所提取的客户时钟周期数值控制锁相环PLL的分频比，从而恢复出客户发送时钟。

而从所述开销中提取客户时钟周期数值的步骤可以包括：从接收数据中提取出相应开销，再从该相应开销中提取出客户时钟周期数值。另外，本发明的利用所提取的数字控制锁相环的分频比，恢复出客户发送时钟的步骤可以包括：用提取出的客户时钟周期数值与所述自循环计数的周期数值的比值来对线路侧恢复时钟进行分频，恢复出数据源头的客户发送时钟；将恢复出来的客户发送时钟作为PLL的参考时钟，通过PLL将发送侧时钟锁定在客户发送时钟上。

本发明的特点是，将数据处理和时钟处理是分开进行，数据流经过映射解映射后，在发送侧恢复出客户数据流，然后将数据流写入缓存，再用恢复出来的发送时钟将数据读出发送出去。要求使用均匀算法保证数据写入缓存的带宽尽量均匀，从而减轻缓存大小的压力，减少资源，用较小的缓存保证了数据的安全性。

下面通过图5和图6所示的本发明的具体实施例，对本发明进行详细说明。在图5和图6所示的实施例中，板卡和设备1是用于客户时钟恢复的上游设备，板卡和设备1是用于客户时钟恢复的下游设备。首先使用线路侧发送时钟对板卡和设备1的客户侧输入时钟进行循环计数；再将计得的时钟周期数值通过OTN的保留开销传递到板卡和设备2；最后在板卡和设备2提取时钟数值用来控制时钟的产生。具体处理步骤如下所述。

第一步：使用线路侧发送时钟对板卡和设备1的客户侧输入时钟进行循环计数。

先在线路侧发送时钟下设计一个自循环的计数器，循环周期可以设置，这里以OTU2业务为例，可以设置循环计数16320个周期（8个帧周期），每个循环计数周期产生一个使能信号。将这个使能信号同步到客户侧恢复时钟域，根据时钟周期的关系可能需要将信号展宽，同步处理后作为锁存使能信号。串行客户信号经过客户接收端的CDR（时钟和数据恢复模块）处理后，提取出客户侧接收恢复时钟，然后在客户侧恢复时钟域设计一个计数器，循环计数，每次检测到锁存使能信号有效时，将当前计数值清零并且将记得的数值锁存，锁存的数值就是需要传递的时钟信息。

第二步：将计得的时钟周期数值通过OTN的保留开销传递到下游的板卡和设备2。

如果是本板卡内部客户侧环回，可以直接使用周期性更新的锁存数值，无需传递。

但是对于跨板卡的数据流向就需要通过线路侧的开销传递。需要将周期性更新的锁存数值先同步到线路侧发送时钟域，再插入OTN帧结构的保留开销，为了避免占用以后标准扩展的开销位置，具体的开销位置可以配置。

第三步：在下游的板卡和设备2提取时钟数值用来控制时钟的产生。

如果是本板卡内部客户侧环回，可以直接使用周期性更新的锁存数值来控制本板的发送侧时钟的产生。

对于跨单板的数据流向，需要从线路侧接收数据中提取出相应的开销。提取出开销值后，然后用这个提取的周期性更新的锁存数值与16320的比值来对线路侧恢复时钟进行分频，恢复出数据源头的客户输入时钟，将这个恢复出来的客户时钟作为PLL单元的参考时钟，通过PLL单元将发送侧时钟锁定在这个恢复时钟上，从而得到精确的同步到客户输入时钟上的客户发送时钟。

图6显示了图5所示的板卡或设备1的计数器单元的一种原理性结构，该结构仅仅用于说明目的，而不是用来进行限定。

其中，位于图中右侧的线路侧发送时钟下固定周期计数器单元，该单元根据线路发送时钟进行计数，得到计数周期指示信号（例如可以得到16320个计数周期指示信号）；

然后对计数周期指示信号进行客户恢复时钟和线路发送时钟的跨时钟域处理，得到锁存使能信号（其中，位于该跨时钟域的锁存使能信号为有效信号）；

接着，利用有效的锁存使能信号对客户恢复时钟的计数数值（通过左边的计数单元进行计数）进行锁存处理并输出，然后对计数值清零，再利用有效的锁存使能信号对客户恢复时钟的计数数值进行锁存处理并输出，...从而得到周期性更新的锁存数值，以作为客户时钟周期数值。

综上所述，本发明具有如下技术效果：

1、由于不需要在业务数据流中提取时钟，从而避免了设计滤波电路去滤除低频干扰的困难，同时也大幅减少时钟恢复电路所占用的资源；

2、通过对时钟信息的直接传递，避开中间映射过程中引入的各种干扰，提高了时钟恢复质量。

3、直接用线路侧时钟来采集和传递客户侧时钟信息，避开了中间复杂的异步映射过程，避免了从数据流中提取时钟的滤波过程，提高时钟恢复质量，节省资源。

尽管上文对本发明进行了详细说明，但是本发明不限于此，本技术领域技术人员可以根据本发明的原理进行各种修改。因此，凡按照本发明原理所作的修改，都应当理解为落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种传输系统异步映射时钟恢复方法，其特征在于，包括由上游设备执行的以下步骤：

接收客户业务并对其中的客户发送时钟进行恢复处理，得到客户恢复时钟；

使用本地线路侧发送时钟对客户恢复时钟循环计数，得到线路侧时钟周期内的客户时钟周期数值；

将所述客户时钟周期数值插入OTN帧结构的开销中，传递给下游设备。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，得到线路侧时钟周期内客户时钟周期的数值的步骤包括：

利用所述本地线路侧发送时钟进行自循环计数，在每个循环周期产生一个锁存使能信号；

利用所述本地线路侧发送时钟对客户恢复时钟进行循环计算，并利用所述锁存使能信号锁存对客户恢复时钟循环计数的数值，得到客户时钟周期数值。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的在每个循环周期产生一个锁存使能信号的步骤包括：

利用所述本地线路侧发送时钟进行固定周期的自循环计数，得到计数周期指示信号；

利用所述计数周期指示信号进行本地线路侧发送时钟和客户恢复时钟的跨时钟域处理，得到每个循环周期一个的锁存使能信号。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的利用所述锁存使能信号锁存对客户恢复时钟循环计数的数值，得到客户时钟周期数值的步骤包括：

在对客户恢复时钟循环计数期间，检测锁存使能信号是否有效；

在检测到锁存使能信号有效时，锁存已经记得的计数数值并将当前计数值清零重新进行计数，从而得到周期性更新的锁存数值，以作为客户时钟周期数值。

5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述的将所述客户时钟周期数值插入OTN帧结构的开销中的步骤包括：

将所述的客户时钟周期数值同步到线路侧发送时钟域，然后再插入到OTN帧结构的保留开销中。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述下游板卡或设备利用所述开销恢复客户发送时钟，其处理步骤包括：

从所述开销中提取客户时钟周期数值；以及

利用所提取的客户时钟周期数值控制锁相环PLL的分频比，从而恢复出客户发送时钟。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述的从所述开销中提取客户时钟周期数值的步骤包括：

从接收数据中提取出相应开销，再从该相应开销中提取出客户时钟周期数值。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述的利用所提取的数字控制锁相环的分频比，恢复出客户发送时钟的步骤包括：

用提取出的客户时钟周期数值与所述自循环计数的周期数值的比值来对线路侧恢复时钟进行分频，恢复出数据源头的客户发送时钟；

将恢复出来的客户发送时钟作为PLL的参考时钟，通过PLL将发送侧时钟锁定在客户发送时钟上。

9.一种传输系统异步映射时钟恢复设备，其特征在于，包括：

时钟恢复装置，用于接收客户业务并对其中的客户发送时钟进行恢复处理，得到客户恢复时钟；

客户时钟周期数值获取装置，用于使用本地线路侧发送时钟对客户恢复时钟循环计数，得到线路侧时钟周期内客户时钟周期数值；

客户时钟周期数值发送装置，用于将所述客户时钟周期数值插入OTN帧结构的开销中，传递给下游设备。

10.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，所述的客户时钟周期数值获取模块包括：

锁存使能信号生成模块，用于利用所述本地线路侧发送时钟进行自循环计数，在每个循环周期产生一个锁存使能信号；

客户时钟周期数值生成模块，用于利用所述本地线路侧发送时钟对客户恢复时钟进行循环计算，并利用所述锁存使能信号锁存对客户恢复时钟循环计数的数值，得到客户时钟周期数值。

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