CN1302133A - 一种同步时钟供给装置 - Google Patents

Abstract

一种同步时钟供给装置,它包括两个相同的主用和备用模块,整个装置工作在热备份状态下,该主、备用模块均包括输入时钟处理单元、与输入时钟处理单元双向联接的锁相单元、与锁相单元单向联接的输出时钟处理单元、存储单元、通讯单元、以及与上述各单元双向联接的中央处理单元,主、备用模块的联接方式为:各通讯单元互联;各输出时钟处理单元互联,本模块的输出时钟处理单元与另一模块的锁相单元交互联接。本发明确保了输出时钟信号的精度和可靠性。

Description

一种同步时钟供给装置

本发明涉及一种同步时钟供给装置。

在数字通信网中，传送和交换的信号是对信息进行编码后的比特流，因而具有特定的传输比特率，若要求通信网上的各种数字设备相互都能准确无误地进行数据交换，就需要网内的各种数字设备(或网元)的时钟信号以相同的频率和相同的相位来处理比特流，这就是数字通信网的同步问题。我国数字通信网中的数字同步网采用的是主从同步方式，即用数字设备的内部时钟模块作为节点时钟，使它能同步于上一级的时钟信号，实现数据通信，但是该节点时钟不能脱离数字同步网独立存在。随着新型数字设备的应用，如同步数字系列(SDH)、7号信令的信令点及信令转接点，数字交叉链接设备(DACS)等，都对时钟的短期稳定度提出了更为严格的要求。更为重要的是随着通讯技术的飞速发展，很多新型的数字设备也都需要能满足国际电信联盟(ITU-T)建议的各种频率的时钟信号，因此迫切需要一种单独的同步时钟供给装置，以提供满意的同步基准信号。

本发明的目的在于提供一种同步时钟供给装置，它能够提供独立的满足ITU-T标准的三级时钟信号，即可用于通信网中的同步节点，也可用于单独的数字设备，使数字通信网上的各种数字设备之间能相互准确无误地进行数据交换。

本发明的目的是这样实现的，即：一种同步时钟供给装置，它包括两个相同的模块，其中一个为主用模块，另一个为备用模块，整个装置工作在热备份状态下，该主、备用模块均包括一输入时钟处理单元、一与该输入时钟处理单元双向联接的锁相单元、一与该锁相单元单向联接的输出时钟处理单元、一存储单元、一通讯单元、以及一与上述各单元双向联接的中央处理单元，所述的主用模块和备用模块的联接方式为：主用模块的通讯单元与备用模块的通讯单元互联；主用模块的输出时钟处理单元与备用模块的输出时钟处理单元互联，并且主用模块的输出时钟处理单元与备用模块的锁相单元相联接和备用模块的输出时钟处理单元与主用模块的锁相单元相联接。其中：所述的各输入时钟处理单元，分别接收相同的外部多个输入参考时钟信号，进行分频，并进行质量下降报警检测，然后从多个输入参考时钟信号中选择质量最好的一路输出，并禁止使用质量下降的输入参考时钟信号，如果检测到的某个质量下降的输入参考时钟信号是当前选中的输出信号，还要自动切换到另一路正常的输入参考时钟信号，当被禁止的输入参考时钟信号恢复正常时，  自动取消该信号的报警；所述的各锁相单元，分别从本模块的输入时钟处理单元获取信号，进行倍频，并将倍频后的信号返回至该输入时钟处理单元；所述的各输出时钟处理单元，分别用于接收两个来自本模块和另一模块的锁相单元所输出的信号，并采用延迟线技术调整该两个输出信号的相位差至一很小的范围内，从调整后的两个信号中选择一个信号，并对该信号进行信号再生处理，将再生的信号分频后输出，同时各输出时钟处理单元之间还进行信息交换，以确保输出信号的一致性；所述的各通讯单元，它们除了相互之间进行信息交换外，还与外部系统进行通信，并具有主、备用自动切换功能，即正常情况下只有主用模块的通讯单元与外部系统通讯，当两个模块发生主、备用发生切换时，就自动切换到备用模块的通讯单元与外部系统通讯；所述的各存储单元，分别用于存储信息；所述的各中央处理单元，分别用于控制和管理本模块的运行。

由于采用了上述的技术解决方案，即整个装置(主、备用模块)工作在热备份状态下，两个模块彼此交互自身产生的时钟信号以及其它状态信息，从而确保了输出时钟信号的可靠性，同时每个模块都可以根据自身状态和配对模块状态独立地正确确定自身主备用状态，增强了装置的可维护性。本发明的输出信号还可以提供给各种需要精度不高于三级时钟信号的通讯设备，如接入网等使用。

下面结合实施例及附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明电路结构功能框图。

由图1可见，本发明一种同步时钟供给装置，包括两个相同的模块，其中一个为主用模块11，另一个为备用模块22，整个装置工作在热备份状态下，该主、备用模块11、22均包括输入时钟处理单元1、与该输入时钟处理单元双向联接的锁相单元3、与该锁相单元单向联接的输出时钟处理单元6、存储单元5、通讯单元4以及和上述各单元双向联接的中央处理单元2。

主用模块和备用模块的联接方式为：主用模块的通讯单元4与备用模块的通讯单元4互联；主用模块的输出时钟处理单元6与备用模块的输出时钟处理单元6互联，并且主用模块的输出时钟处理单元6与备用模块的锁相单元3相联接和备用模块的输出时钟处理单元6与主用模块的锁相单元3相联接。

上述的同步时钟供给装置中的各输入时钟处理单元1，分别接收相同的四路2.048MHz和四路8KHz的外部输入参考时钟信号，同时还接收来自本模块锁相单元3反馈的中央时钟信号，外部参考时钟信号经过其报警检测，判定输入信号是否有效，将判定结果送到所述的中央处理单元2，同时还将这八路外部参考时钟信号都分频为4KHz，和中央时钟信号分频后的4KHz信号一一进行相位比较，比较结果也送入本模块的中央处理单元2，该中央处理单元2将比较结果加以分析，判断外部参考时钟信号是否发生质量下降，中央处理单元2根据质量下降判定结果和报警检测结果，控制输入时钟处理单元从八个外部参考时钟信号中选择一个质量最好的外部参考时钟信号输出到锁相单元3。一旦中央处理单元2发现某个外部参考时钟信号有报警，就控制输入时钟处理单元1禁止使用该外部参考时钟信号，如果该外部参考时钟信号是当前选定的输出信号，那么输入时钟处理单元1还要立刻自动选择另一个正常的外部参考时钟信号作为输出信号，保证整个装置正常工作；如果报警的外部参考时钟信号恢复正常后，中央处理单元2就自动取消该信号的报警。

锁相单元3接收输入时钟处理单元1的输出信号，将它倍频为8.192MHz的中央时钟信号，返回至输入时钟处理单元1，同时还分别送到主、备用模块的输出时钟处理单元6。

输出时钟处理单元6，接收两个来自主用和备用模块中的锁相单元3的中央时钟信号。正常情况下，主备用模块中只有主用模块输出时钟信号，当主用模块发生问题或其它特殊情况发生时，就需要将原来的主用模块变成备用，同时原来的备用模块变为主用。发生这样的切换选择时往往会在切换过程中产生很大的相位突变，甚至在某一瞬间内丢失时钟信号，或者在一段时间里出现两个时钟信号同时输出或没有任何一个信号输出，这些情况都会严重影响整个通信系统的正常工作。为此输出时钟处理单元6采用延迟线技术调整两个中央时钟信号的相位差至一很小范围内，保证主、备用模块输出时钟信号切换时的相位差小于1/8时钟周期，同时输出时钟处理单元6还监控中央时钟信号的品质，当品质恶化时产生报警信号。为了确保系统的唯一信号输出，输出时钟处理单元6还根据主、备用模块的状态以及时钟报警信号选择输出时钟，也可以人工选择输出时钟。输出时钟处理单元6将选择出来的一路时钟信号进行再生，倍频为16.384MHz，再输出分频为16M、8M、2M和8KHz信号，供外部系统使用。

通讯单元4，一方面和与之相联的另一通讯单元4进行信息交换，另一方面还和外部系统进行通信，把自己的工作状态传送到外部系统，并接收外部系统的控制命令。该通讯单元4还具有主、备用自动切换功能，即正常情况下只有主用模块的通讯单元4与外部系统通讯，当两个模块发生主、备用发生切换时，就自动切换到备用模块的通讯单元4与外部系统通讯

中央处理单元2控制和管理整个装置，确保整个装置正常工作。

存储单元5存储中央处理单元2工作过程中产生的所有数据。

本发明还使用了一种先进的可编程逻辑器件技术(CPLD)，把整个装置中的主要数字电路集成在一片芯片中，这样不但大大减小了硬件电路的复杂性，提高了可靠性，而且还减小了整体体积，降低了成本，并很方便于对整个装置进行升级。

Claims (1)

1．一种同步时钟供给装置，其特征在于：它包括两个相同的模块，其中一个为主用模块，另一个为备用模块，整个装置工作在热备份状态下，该主、备用模块均包括一输入时钟处理单元、一与该输入时钟处理单元双向联接的锁相单元、一与该锁相单元单向联接的输出时钟处理单元、一存储单元、一通讯单元、以及一与上述各单元双向联接的中央处理单元，所述的主用模块和备用模块的联接方式为：主用模块的通讯单元与备用模块的通讯单元互联；主用模块的输出时钟处理单元与备用模块的输出时钟处理单元互联，并且主用模块的输出时钟处理单元与备用模块的锁相单元相联接和备用模块的输出时钟处理单元与主用模块的锁相单元相联接，

其中：所述的各输入时钟处理单元，分别接收相同的外部多个输入参考时钟信号，进行分频，并进行信号质量下降报警检测，然后根据检测结果从多个输入参考时钟信号中选择质量最好的一路输出，并禁止使用信号质量下降的输入参考时钟信号，如果检测到的某个质量下降的输入参考时钟信号是当前选中的输出信号，还要自动切换到另一路正常的输入参考时钟信号，当被禁止的输入参考时钟信号恢复正常时，自动取消该信号的报警；所述的各锁相单元，分别从本模块的输入时钟处理单元获取信号，进行倍频，并将倍频后的信号返回至该输入时钟处理单元；所述的各输出时钟处理单元，分别用于接收两个来自本模块和另一模块的锁相单元所输出的信号，并采用延迟线技术调整该两个输出信号的相位差至一很小的范围内，从调整后的两个信号中选择一个信号，并对该信号进行信号再生处理，将再生的信号分频后输出，同时各输出时钟处理单元之间还进行信息交换，以确保输出信号的一致性；所述的各通讯单元，它们除了相互之间进行信息交换外，还与外部系统进行通信，并具有主、备用自动切换功能，即正常情况下只有主用模块的通讯单元与外部系统通讯，当两个模块发生主、备用发生切换时，就自动切换到备用模块的通讯单元与外部系统通讯；所述的各存储单元，分别用于存储信息；所述的各中央处理单元，分别用于控制和管理本模块的运行。

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