CN1061496C - 光传输网络中的自定时方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种光传输网络中的自定时方法及设备。主站、远端主站及各分路站的发送时钟由该站的晶振器提供，每站的接收时钟从同方向的数据信号中提取，各段间时钟互相独立互不影响，以解决线路传输信号的抖动积累问题及在上游站发生中断故障时对下游站通信的影响。主站信号经正码速调整、复接为线路信号传输，进入各分路站的线路信号全部分接、消插平滑再分路一部分，未分路的信号与可能插入的信号复接合再传输。进入主站的线路信号经分接、消插平滑后恢复。

Description

光传输网络中的自定时方法及设备

本发明涉及一种光通信技术，更确切地说是涉及一种光传输网络中的自定时方法及设备。

在现有的光通信系统中，其网络定时通常采用普通的“通过定时方式”构成传输链，所构成的传输链大体包括线形链和环形链两种。在图1所示的线形链方式中，主站TM与远端主站TM’间顺序连接有若干分路站ADM(图中仅示出一个)，主站TM、TM’的发送侧主要包括有正码速调整单元J和复接器M，接收侧主要包括有分接器DM和消插平滑单元DJ，分路站ADM中则设置两个方向的正码速调整单元J、复接器M、消插平滑单元DJ及分接器DM。只有主站TM、TM’发送侧下行方向的正码速调整单元J及复接器M的发送时钟由本地晶振CK、CK’提供给自定时时钟单元10、10’，下行线路各分路站ADM中正码速调整单元J、复接器M、消插平滑单元DJ及分接器DM的时钟及主站TM、TM’接收侧分接器DM及消插平滑单元DJ的接收定时(时钟)则从传输的高速线路信号的数据信号中提取，即通过设置线路时钟提取单元11进行时钟恢复。在沿线传输各分路站不断地抽取时钟再向下一站(上行方向与下行方向一致)转发送时钟。如图中所示的虚线箭头表示时钟信号走向，实线箭头表示数据信号走向。

在图1所示的传输链路中，下行方向n路2Mb／s信号进入主站、远端主站TM、TM’，经正码速调整(J)、复接(M)为线路速率信号后进入分路站ADM，进入分路站ADM的线路信号首先经分接器DM分接为n路已经经正码速调整的2Mb／s信号，其中在本站分路的m路2Mb／s信号经消插、平滑(DJ)处理后送出本站。本站中，如果需要还可有m路2Mb／s信号经正码速调整(J)后与上游传输来的n-m路2Mb／s信号复接(M)，完成插入后一起向下游站传送。网络传输链中，上行方向与下行方向的功能完全相同，只是传输方向相反。在主站、远端主站TM、TM’，线路信号经分接(DM)、消插平滑(DJ)后送出n路2Mb／s信号。

这种采用普通“通过定时方式”构成的传输链的优点是：在各分路站ADM不上下的2Mb／s电路，不需要作消插平滑及码速调整，而是直通穿过ADM站，因而所需的准同步复分接电路少；公务、监控等操作、维护和管理OA&M所需的开销容易获得也容易在各站间传输；每条2Mb／s电路只经过一次准同步复分接，因而引入的塞入抖动相对较少。但是其缺点也是很严重的：由于传输链上各站的时钟都是从数据信号中提取的，受噪声、频偏及传输信号数据图案的影响，所提取出的时钟会带有相位抖动，且会随着传送站数的增加而增加，特别是数据图案因素引起的抖动会增加得更快，从而形成光传输线路的定时抖动积累，抖动性能的恶化不仅影响传输质量而且限制了链路可使用的最多站数(在传输速率为140Mb／s的系统中，中继站的设置个数约为10个左右)；此外，在该传输链路中，当线路发生中断性故障如光缆被切断时将会影响传输方向故障点下游各站间的通信，其影响包括：1〕传输方向故障点下游第一个分路站的时钟将由“通过定时方式”转换为“自定时方式”，由于下游各站中通过定时电路(线路时钟提取单元11)自身的延时，从传输方向故障点下游第一站倒换为自定时方式起到远端主站定时稳定跟踪上新的时钟时为止，中间存在一段时延，这一时延的大小是随站数的增加而增加的；2〕发生故障后，传输方向故障点下游各站均发生帧失步，在故障点下游首站转换为自定时后，各站的帧同步才逐站恢复，也存在一段延时(而只有在各站全部恢复帧同步后，故障点下游各站之间的通信才能正常)。

而环形链是将线形链的首尾主站放在一起而合并成一个主站TM(始、末)，图2中示出两个分路站C及K，从时钟角度看就可以认为是构成了一个环形链，所以各站时钟的产生、提取以及相位抖动的产生与积累，信号在主站的正码速调整、复接，在分路站的分接、分路信号的消插平滑、插入信号的正码速、调整复接以及末端主站的分接及对所有各站信号的消插平滑等功能与线形链中是完全相同的，不再赘述。

本发明的目的是设计一种光传输网络中的自定时方法及设备，使在线路传输信号上没有抖动积累问题，当传输方向的上游发生电缆被切断等中断性故障时，对故障点下游各站之间的通信没有影响。

本发明的目的是这样实现的，光传输网络中的自定时方法，其特征在于是包括：

1)光传输网络中的主站及各分路站发送部分的时钟由该站的晶振器提供，各站接收部分的接收时钟从同方向来的线路传输信号中提取；

2)从主站的n路2Mb／s的线路传输信号中取出一路提供主站及沿线各分路站，作为全网公务通信、监控及公共数据的公用开销；

3)主站n路2Mb／s信号经正码速调整、复接为线路传输信号后向分路站传送，线路传输信号在分路站首先全部分接再消插平滑为n路2Mb／s数据信号，其中m路2Mb／s数据信号在该分路站分路，该站不使用的n-m路2Mb／s数据信号与可能插入该站的m路2Mb／s数据信号经正码速调整、复接成n路线路信号继续传输。

所述的方法1)中，所述接收时钟的提取是采用声表面波SAW或锁相环PLL技术进行的。

采用自定时方式构成的传输链，由于每站的发送定时都采用自定时，所以各站的定时之间没有关系，由任意两站形成一段的各段间，时钟互相独立，互不影响，因此在线路传输信号上不存在由于传输引起的相位抖动积累问题，也由于各站发送定时都采用自定时，所以当传输方向的上游发生电缆被切断等中断性故障时，对其下游各站之间的通信将没有影响，无疑可以实现发明目的。

采用光通信高速传输链自定时方式的设备，包括晶振电路、时钟提取电路、同步分接单元、消插平滑单元、正码速调整单元、同步复接单元和开销处理器；所述时钟提取电路的输入端连接其前一设备晶振器输出的线路传输信号，时钟提取电路的输出端连接所述的同步分接单元及消插平滑单元，所述的晶振器输出连接所述的正码速调整单元及同步复接单元，前一设备的线路传输信号输入顺序连接的同步分接单元、消插平滑单元、正码速调整单元及同步复接单元，消插平滑单元输出以2Mb／s信号为一路的分路信号，正码速调整单元插入以2Mb／s信号为一路的数据信号，同步复接单元向后一设备输出线路传输信号，所述的开销处理器连接消插平滑单元及正码速调整单元，并连接公务开销信息端。

所述的同步分接单元、消插平滑单元或正码速调整单元、同步复接单元主要是以具有两个光口及一个电口的三端口网络芯片为核心构成的电路。

将本发明的用自定时方式构成的传输链与图1、图2所示的用通过定时方式构成的传输链比较不难发现下面两方面的问题：1〕图1、2中，在分路站不上、下的n-m路2Mb／s电路是直通穿过分路站的，不必进行消插平滑及码速调整(DJ与J)，因而分路站所需的总的电路较少，而在本发明的用自定时方式构成传输链的分路站中，即使本站不分路使用的电路也要全部进行消插平滑及码速调整，因此所需的总的电路较多；2〕图1、2所示的链路中，每条2Mb／s电路只经过一次消插平滑及码速调整，因而引入的塞入抖动相对较少，而在本发明的链路中，一条电路可能经过多次消插平滑及码速调整，因而引入的2Mb／s电路的塞入抖动相对较大。但是随着超大规模集成电路技术的发展，电路质量、电气性能的日益提高，虽然在本发明技术方案中要进行多次码速调整和消插平滑，在实施时也只不过是多用了几片专用集成芯片，由于芯片的集成度及电气性能均很高，使得一条2Mb／s电路即使经过多次码速调整和消插平滑，电路的抖动性能等指标也完全可以满足相关国标和ITU-T建议要求，使由本发明自定时方式构成的传输链的缺点，被高新技术的发展所抑制，从而显现出其优点，特别突出了在网络发生中断性故障时的生存与恢复能力方面的优势。本发明通过采用一条专用的2Mb／s信道传送网络中各站的OA&M信息，也很好地解决了本方法中各段间不能直接传送OA&M信息的问题。

下面结合实施例及附图进一步说明本发明的技术

图1是采用通过定时方式构成的线形传输链结构示意图

图2是采用通过定时方式构成的环形传输链结构示意图

图3是采用自定时方式构成的线形传输链结构示意图

图4是采用自定时方式构成的环形传输链结构示意图

图5是本发明设备中的核心集成芯片的结构示意图

图1、图2说明前已述及不再赘述。

参见图3，图中示出采用自定时方式构成的线性传输链，仅示出其下行方向的传输链结构，上行方向的传输链结构与下行方向的一致，只是传输方向相反而已。图中TM代表主站，TM’代表远端主站，ADM代表分路站(图中仅示出一个分路站，其余分路站结构相同)，图中实线箭头表示高速数据信号传输方向，虚线箭头表示时钟信号传输方向。

主站TM的发送侧包括晶振器31、开销处理器32、正码速调整单元J和同步复接单元M。主站TM发送部分的时钟由该站的晶振器31提供，该自定时时钟并随线路传输信号一起送下行方向分路站的接收部分。n-l路2Mb／s的数据信号及一路2Mb／s的开销数据信号经正码速调整、同步复接成n路高速线路传输信号(例如168．96Mb／s)并随主站晶振器31产生的自定时时钟信号一起送下游分路站ADM。

各分路站ADM的下行方向侧包括时钟提取单元33(也称线路时钟恢复单元LCRU)、由同步分接单元DM及消插平滑单元DJ连接构成的接收部分、由正码速调整单元J及同步复接单元M连接构成的发送部分、开销处理器35和晶振器34。分路站发送部分的时钟仍由该站的晶振器34提供，并随高速线路传输信号一起送下一分路站的接收部分。分路站接收部分的时钟从下行同方向来的高速数据信号中由时钟提取单元33提取，包括用声表面波SAW或用脉冲锁相环PLL技术提取。从上述说明可清楚地看出，传输链各段之间的时钟是互相独立、互不影响的，所以在线路传输信号上不存在由传输引起的相位抖动积累问题。进入分路站的n路2Mb／s(如168．96Mb／s)高速线路信号首先全部分接成低速(如42．24Mb／s)数据信号，再经消插平滑处理为n路2Mb／s信号，其中的m路2Mb／s信号在本站分路，一路2Mb／s信号送开销处理器35用作公务开销(如公务电话单元、由低速图像通道、数据通道、音频通道等组成的网络管理单元)。在本站不使用(分路)的n-m-l路2Mb／s数据信号继续送本站发送部分，如果需要与插入本站的m路2Mb／s信号及一路2Mb／s开销信号经正码速调整并复接成n路2Mb／s的高速线路传输信号向下游(下行方向)传输。

远端主站TM’的接收部分包括时钟提取单元36、同步分接单元DM、消插平滑单元DJ和开销处理器37。其接收时钟从下行同方向来的高速数据信号中由时钟提取单元36提取，包括用声表面波SAW或用脉冲锁相环PLL技术提取。n路2Mb／s的高速线路传输信号经分接及消插平滑后恢复为n路2Mb／s数据信号，取出一路2Mb／s信号作公务开销，输出n-l路2Mb／s数据信号。

参见图4，图中示出用自定时方式构成的环形传输链结构，仅示出顺时针方向的环形链，环形链的逆时针方向结构与顺时针方向的完全相同，只是传输方向相反。对比图4与图3，相当于将线形链的首、尾主站放在一起而构成的环。

图中TM代表主站，C及K均代表分路站ADM。41代表提供自定时的晶振器，42代表时钟提取单元，43、44均代表开销处理器。其自定时方法及设备结构均与图3的说明相同不再赘述。

参见图5，在光传输网络中采用自定时方法构成传输链，由于在其设备中主要采用了性能优异的超大规模集成三端口网络芯片(格林威公司生产，型号为GW 7680)，从而解决了因多次进行消插平滑、码速调整所带来的问题。三端口网络芯片具有两个光口一个电口，两个光口是光线路编解码的端口，各自面对一个方向，电口就是E1接口(2M口)。两个方向的光口采用插入码型式线路编码加扰码，除同步码外还插入了很多开销比特，基本线路速率为42．24Mbps。E1接口完成16个异步的2．048Mbps码流的复用和解复用，并且采用全数字化的锁相环技术完成时钟提取和抖动平滑。输出抖动接近模拟锁相环的指标(～0．06UI)，优于ITU-T相关建议。该芯片的另一大特点是内置的数字交叉连接器DXC(16×16)，图中MP为外部微处理器。不同方向来的线路信号经线路解码后可以经过DXC“落地”，即去分接器解复用，或经DXC交换时隙后继续传输。无论是落地还是插上都可以选择物理口。每个插上的信号都要经DXC选择传输的方向和时隙。为了实现双纤双向通道倒换环，还可以选择某个E1双向同时发送。另外，该芯片有直接的单片机接口，光线路的性能如帧失步及误码等告警都可以从相应的寄存器中取出，DXC的设置也通过该单片机接口控制寄存器完成。图中R代表线路帧同步器，完成帧同步、解扰码、同步分接等功能，T代表线路帧发送器，完成成帧、扰码、同步复接等功能，芯片具有16个2M的处理能力，相当于三次群的容量。

该芯片结构可使每个2M信号在分路站都可以单独自由上下电路，彻底摆脱了G．742建议中每四个2M构成一个二次群一起上下的束缚，需上下的2M经复用器处理；由于每个E1信号可双向发送，因此方便实现双纤双向通道倒换环，增强保护能力；易于组成复杂网络，如用两块芯片，E1口相对就可提供一个设备内的光分支；集成度高，相当于集成了传统的PDH两方向的线路编解码和4张2／8复接盘；由于引入了DXC，更丰富了网管内容，不仅作监视而且每条E1电路都可做到远程网络配置调度；由于E1接口采用全数字化抖动处理技术，因而大大降低了整个系统对于环境温度和工作电压的依赖程度，E1接口一致性好，可生产性好，使可靠性得到保证。由于该芯片的设计制作，使本发明技术方案的实施获得了强有力的支撑，而形成了在三端口网络芯片基础上构成的光传输方案。

Claims (4)

1．一种光传输网络中的自定时方法，其特征在于是包括：

1)光传输网络中的主站及各分路站发送部分的时钟由该站的晶振器提供，各站接收部分的接收时钟从同方向来的线路传输信号中提取；

2)从主站的n路2Mb／s的线路传输信号中取出一路提供主站及沿线各分路站，作为全网公务通信、监控及公共数据的公用开销；

3)主站n路2Mb／s信号经正码速调整、复接为线路传输信号后向分路站传送，线路传输信号在分路站首先全部分接再消插平滑为n路2Mb／s数据信号，其中m路2Mb／s数据信号在该分路站分路，该站不使用的n-m路2Mb／s数据信号与可能插入该站的m路2Mb／s数据信号经正码速调整、复接成n路线路信号继续传输。

2．根据权利要求1所述的光传输网络中的自定时方法，其特征在于：所述的方法1)中，所述接收时钟的提取是采用声表面波SAW或锁相环PLL技术进行的。

3．一种采用权利要求1的光传输网络中的自定时方法工作的设备，其特征在于：

包括晶振电路、时钟提取电路、同步分接单元、消插平滑单元、正码速调整单元、同步复接单元和开销处理器；所述时钟提取电路的输入端连接其前一设备晶振器输出的线路传输信号，时钟提取电路的输出端连接所述的同步分接单元及消插平滑单元，所述的晶振器输出连接所述的正码速调整单元及同步复接单元，前一设备的线路传输信号输入顺序连接的同步分接单元、消插平滑单元、正码速调整单元及同步复接单元，消插平滑单元输出以2Mb／s信号为一路的分路信号，正码速调整单元插入以2Mb／s信号为一路的数据信号，同步复接单元向后一设备输出线路传输信号，所述的开销处理器连接消插平滑单元及正码速调整单元，并连接公务开销信息端。

4．根据权利要求3所述的采用光传输网络中的自定时方法工作的设备，其特征在于：

所述的同步分接单元、消插平滑单元或正码速调整单元、同步复接单元主要是以具有两个光口及一个电口的三端口网络芯片为核心构成的电路。

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