CN1543100A - 一种时分复用业务恢复时钟的产生方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及时分复用业务恢复时钟的产生方法，应用于包交换网络的时分复用业务传输，通过监控时分复用业务数据在缓存器中的填充程度，判断源时钟是否处于捕捉范围之内，如果是，则将调整频率缩小为当前调整频率的一半；如果否，则判断缓存器的填充程度是否大于参考值，如果大于则将当前恢复时钟的中心值加上当前的调整频率；如果小于则将当前恢复时钟的中心值减去当前的调整频率；输出恢复时钟，并继续捕捉，直到调整频率等于可调整的最小频率。采用本发明，只需输入需要进行时钟恢复的数据包，即可恢复出相应的稳定的发送时钟；本发明不需要采用高精度的网络时钟作为参考，也不需要复杂昂贵的模拟锁相环器件，对网络传输引起的包抖动有很强的滤除作用。

Description

一种时分复用业务恢复时钟的产生方法及装置

技术领域

本发明涉及数字通讯领域，具体地说，涉及时分复用(TDM)业务在包交换网络中传输时的时钟恢复技术。

背景技术

随着包交换网络(如ATM网络、IP网络)的发展，传统的TDM业务，如语音电话业务也可以通过电路仿真使用包交换网络来承载。连续、实时的TDM业务通过切片，加上报文包头后封装成数据包，通过包交换网络将一个一个数据包发送到目的地；在目的地，去除这些数据包的包头，并将其中的有效净荷连接在一起，组成与源数据流一致的连续数据流，提供给用户。由于包交换网络本身固有的特性，在包交换网络中传输的数据包具有突发性高、抖动大的特点，互联的多个包交换网络的时钟可能完全不同，而TDM业务要求数据以稳定的速率均匀、不间断地传输，且在传输过程中不能丢弃或插入任何数据，因此在目的端必须提供一个与数据源输入时钟相同的输出时钟，用来发送这些数据。

图1是TDM业务在传统窄带网络中与在包交换网络中传输的示意图。在传统窄带网络中，TDM业务在源端每输入一个数据即被复接到传输干路上进行传输，在目的端，一旦收到数据就立即传输到数据终端。而在包交换网络中则不同，在源端，现将每个支路的数据存储起来，直到同一支路的数据可以组成一个数据包，然后在网络空闲时送入干路传输；在目的端，每收到一个数据包后，并不立即将其发送到数据终端，而是必须在一个与数据源输入时钟同频的时钟作用下间歇地送到数据终端。因此，如何提供一个与数据源时钟相同的目的端发送时钟，即如何恢复时钟是TDM业务在包交换网络中传输的关键。

目前一种常用的时钟恢复方法是同步剩余时标(Synchronous ResidualTime Stamp，简称SRTS)时钟恢复方法，根据ITU-T I.363.1标准，SRTS时钟恢复方法的原理如图2所示。在该方法中，数据的源端和目的端均有一个相同的标准时钟Fn，该标准时钟Fn可以通过锁相环锁定同一上级网络时钟来获得，或者采用高标准时钟源(如BITS)。在数据源端，将数据源时钟与标准时钟Fn比较，得到两者的频率差SRTS；然后频率差SRTS随数据一起传输到目的端；在数据目的端，根据接收到的频率差SRTS以及本地的标准时钟Fn，目的端可以获得数据源端的时钟频率，并据此产生一个与数据源时钟相同的目的时钟。

但是上述方法也存在一定的不足：首先，数据源端与目的端必须有相同的标准时钟Fn，由于需要采用模拟锁相环等器件，因此结构复杂，成本较高，时钟的稳定度依赖所选用的器件质量；其次，频率差SRTS是随数据一起传输的，如果数据包丢失，会造成时钟恢复的错误。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种基于包交换网络的时分复用业务恢复时钟的产生方法及装置，以解决现有技术中需要高精度的网络时钟作为参考以及采用模拟锁相环所带来的问题。

本发明所述时分复用业务恢复时钟的产生方法，包括以下步骤：

步骤一，初始化恢复时钟的中心值以及恢复时钟的最大调整频率；

步骤二，时分复用业务数据输入至先进先出缓存器中；

步骤三，监测缓存器中数据的填充程度；

步骤四，判断由恢复时钟获得的源时钟是否处于捕捉范围之内，如果是，则保持恢复时钟的中心值不变，将调整频率缩小为原调整频率的一半，转至步骤六；如果否，则转入步骤五；

步骤五，保持恢复时钟的调整频率不变，判断缓存器的填充度是否大于参考值，如果是，则将恢复时钟的中心值加上调整频率作为新的恢复时钟的中心值；如果否，则将恢复时钟的中心值减去调整频率作为新的恢复时钟的中心值；

步骤六，输出恢复时钟，如果缓存填充度大于参考值，则输出恢复时钟为当前恢复时钟的中心值加上调整频率；如果缓存填充度小于参考值，则输出恢复时钟为当前恢复时钟的中心值减去调整频率。

步骤七，重复步骤三至步骤六，直到调整频率等于可调整的最小频率。

本发明恢复时钟的产生装置，至少包括地址比较器、参考值跨越计数器、定时器、中心值/调整频率控制器、调整频率产生器、脉宽调制调整单元和数控振荡器；

所述地址比较器对存储业务数据的缓存器的读写地址进行比较，并向所述参考值跨越计数器输出缓存跨越参考值的脉冲指示信号，同时向所述脉宽调制调整单元输出缓存指示信号；

所述参考值跨越计数器，用于对所述地址比较器输出的缓存跨越参考值脉冲指示信号进行计数，并向所述中心值/调整频率控制器输出跨越次数；

所述定时器定时输出一个脉冲，将所述参考值跨越计数器清零；

所述中心值/调整频率控制器，用于判断源时钟是否超出捕捉范围，并产生对所述调整频率产生器的控制信号和向所述脉宽调制调整单元输出恢复时钟的中心值；

所述调整频率产生器，用于根据所述调整频率控制器的控制信号，产生相应的调整频率，输出给所述脉宽调制调整单元和所述中心值/调整频率控制器；

所述脉宽调制调整单元，根据缓存指示信号产生恢复时钟的值，并输出到所述数控振荡器；

所述数控振荡器，用于产生实际的恢复时钟。

其中，所述中心值/调整频率控制器至少包括存储器、判断单元和中心值产生单元；所述存储器用于存储恢复时钟的中心值和调整频率；所述判断单元根据所述参考值跨越计数器的输出和所述存储器的内容进行判断，判断结果分别输出到所述调整频率产生器和所述中心值产生单元；所述中心值产生单元用于产生恢复时钟的中心值，输出给所述脉宽调制调整单元，并存储在所述存储器中。

所述数控振荡器至少包括加法器和寄存器；所述加法器用于将所述脉宽调制调整单元的输出与所述寄存器的值相加，所述寄存器自然溢出的最高位作为恢复时钟输出。

本发明涉及一种自动适配恢复时钟的产生方法及装置，采用本发明，只需输入需要进行时钟恢复的数据包，即可恢复出相应的发送时钟，恢复出的时钟抖动小，稳定性高。在本发明中，通过缩小调整频率和对恢复时钟中心值平移，既保证了时钟恢复的连续性，又使得未锁定时调整频率的值较大，具有较宽的调整范围，而锁定后，调整范围又很小，保证了恢复时钟的稳定性。本发明可有效解决包交换网络中TDM数据传输的时钟问题，不需要采用高精度的网络时钟作为参考，也不需要复杂昂贵的模拟锁相环器件，其装置一致性好，利于生产，并对网络传输引起的包抖动有很强的滤除作用。

附图说明

图1是TDM业务在传统窄带网络中与在包交换网络中传输的示意图；

图2是现有SRTS时钟恢复方法的原理示意图；

图3是本发明时钟恢复方法的流程图；

图4是本发明方法中调整捕捉范围的示意图；

图5是实现本发明方法的数字锁相环的结构图；

图6是图5中鉴相器10的结构图；

图7是图5中环路滤波器20的结构图；

图8是环路滤波器20中中心值/调整频率控制器201的内部示意图；

图9是图5中数控振荡器30的结构图。

具体实施方式

下面根据附图和实施例，对本发明作进一步的详细描述。

图1和图2均为现有技术的介绍，已经在前面详述过，此处不再赘述。

如前所述，当TDM业务的数据包通过包交换传输网络传输到目的端后，数据包中的TDM数据净荷被提取出来，写入先进先出存储器FIFO(First In FirstOut)中，写入时钟是包交换传输网络的网络时钟，在FIFO的读取端口，通过本地恢复时钟将TDM数据从FIFO中读出，而本地恢复时钟即是采用本发明的方法产生，且产生的装置可用数字锁相环来实现。

下面先介绍一下本发明的基本原理。假设以存储数据的缓存FIFO达到半满状态为理想状况，如果本地恢复时钟与理想时钟相同，则缓存FIFO将始终维持半满的状态，由于输入的数据是以包的形式，因而缓存FIFO的实时填充状况是存储的数据量在一半处波动，其平均值是一半，这里的半满是指的平均值。本发明就是依据FIFO内存储的数据量来调整本地恢复时钟，如果FIFO内存储的数据小于一半，则表明本地恢复时钟高于理想时钟；如果FIFO内存储的数据将大于一半，则表明本地恢复时钟低于理想时钟。因此，当FIFO内的数据小于一半时便需降低本地恢复时钟的速率，反之则提高本地恢复时钟的速率。

本发明是采用脉冲宽度调制(PWM)的方式来调整需提高或降低的时钟速率，即如果本地恢复时钟高于理想时钟，便将本地恢复的时钟降低某一频率，反之则提高相同的频率。在进行本地恢复时钟的调整时，所需增加或减小的频率值采用折半查找法(二分法)获得。其原理是，设定某一频率值为数字锁相环的最大捕捉范围，如果在给定的时间内，FIFO内的数据依然维持在半满状态，表明数据源时钟在捕捉范围内，于是将捕捉范围减小一半，即频率值减小为原来的一半，继续捕捉，每次调整后的频率即是增加或减小的频率值。

本发明时钟恢复方法的流程图见图3。首先初始化本地恢复时钟的中心值为源时钟的标称值F0_def(即源时钟无任何频偏时的值)，数字锁相环的最大捕捉范围，即最大调整频率为±(源时钟最大频偏+本地参考时钟最大频偏)，记为±Delta_fmax，最小捕捉范围即最小调整频率Delta_fmin是根据不同的系统确定的，在本发明中，本地参考时钟选择的是网络时钟(步骤1)。在捕捉过程中，将实时的恢复时钟中心值记作F0，实际调整频率记作Delta_f。TDM业务数据被存入缓存FIFO中(步骤2)，监测缓存FIFO内数据的填充程度(步骤3)，将填充程度与选定的参考值进行比较。如果缓存填充度在T1时间内在参考值上下波动，且波动次数大于给定的最大波动次数Times_max时，则认为源时钟处于捕捉范围之内(步骤4)，如果此时调整频率Delta_f不等于最小调整频率Delta_fmin(步骤5)，则保持当前恢复时钟的中心值不变，将调整频率缩小一半，用1/2Delta_f代替当前Delta_f(步骤6)；如果此时调整频率Delta_f等于最小调整频率Delta_fmin(步骤7)，则保持当前恢复时钟的中心值和调整频率不变。如果缓存填充度在T2时间内偏离参考值，且波动次数小于给定的最小波动次数Times_min时，则认为当前时钟超出捕捉范围(步骤8)，再判断缓存填充度是否大于参考值(步骤9)，如果填充度大于参考值，则保持调整频率Delta_f不变，用当前恢复时钟的中心值F0加上调整频率Delta_f作为新的恢复时钟的中心值(步骤10)；如果填充度小于参考值，则保持调整频率Delta_f不变，用当前恢复时钟的中心值F0减去调整频率，作为新的恢复时钟的中心值(步骤11)。输出恢复时钟(步骤12)，如果缓存填充度大于参考值，则输出的恢复时钟为F0+Delta_f；如果缓存填充度小于参考值，则输出的本地恢复时钟为F0-Delta_f。继续对缓存FIFO的填充度进行监测，重复步骤4至步骤12，直到调整频率Delta_f等于最小调整频率Delta_fmin。

下面结合实施例进行具体说明。假设源时钟为2048060Hz，初始化的恢复时钟中心值为2048000Hz，最大调整频率为±100Hz，则恢复时钟为2048100Hz及2047900Hz两种频率值，通过改变这两种频率在输出时钟时间上所占的比例(即占空比)，就可以获得恢复时钟，即频率为2048100Hz的时钟占80％，频率为2047900Hz的时钟占20％，则恢复时钟为2048100×80％+2047900×20％＝2048060Hz，也就是说，只要源时钟在2047900Hz～2048100Hz之间，都可以通过改变占空比来获得。但是由于时钟的调整范围很大，造成恢复时钟的抖动也很大，所以需要减小调整频率，将调整频率减小一半，即调整频率由原来的±100Hz变为±50Hz，这样恢复的时钟就由2048050Hz和2047950Hz构成，但是源时钟2048060Hz已经不能够通过改变2048050Hz和2047950Hz所占的比例来获得，即超出了捕捉范围，此时通过2048050Hz和2047950Hz所能获得的最大时钟为2048050Hz，由于恢复的时钟小于源时钟2048060Hz，所以缓存器的数据量会大于参考值，于是将恢复时钟的中心值2048000Hz加上调整频率50Hz，获得新的恢复时钟的中心值为2048050Hz，调整频率保持不变为±50Hz，这样恢复时钟就变成通过改变2048100Hz和2048000Hz所占的比例来获得，于是源时钟2048060＝2048100×60％+2048000×40％，此时输出时钟的抖动减小一半，源时钟重新位于捕捉范围之内。

对于源时钟处于捕捉范围之内的情况，如果缓存填充度大于参考值，则输出的恢复时钟是2048000+100＝2048100Hz，如果缓存填充度小于参考值，则输出的恢复时钟为2048000-100＝2047900Hz；通过缓存填充度与缓存器参考值的比较，自动调整这两个频率所占时间的比例，从而保证输出的时钟平均值为源时钟频率。相应的，对应源时钟超出捕捉范围的情况，如果缓存填充度大于参考值，则输出2048050+50＝2048100Hz，如果缓存填充度小于参考值，则输出2048050-50＝2048000Hz。

在本发明中，通过缩小调整范围来减小输出时钟的抖动，如果缩小调整范围造成源时钟超出了调整范围，则对恢复时钟的中心值进行平移，重新使得源时钟进入捕捉范围，这样既可以减小输出时钟的抖动又保证源时钟一直处于捕捉范围之内。如图4所示，F0是数字锁相环输出的恢复时钟中心值，f0是实际的源时钟频率，Delta_f是数字锁相环的捕捉范围。当捕捉范围是Delta_f时，源时钟f0处于捕捉范围内，见(1)，因此将捕捉范围缩小一半，见(2)，然后判断源时钟f0是否处于捕捉范围内，如果是，见(3)，则继续将捕捉范围缩小一半，见(4)，如果否，见(5)，则将中心值F0进行平移，以替代当前的F0，见(6)，直到源时钟f0重新处于捕捉范围内，见(7)。

如果对恢复时钟的中心值进行平移后，源时钟依然超出捕捉范围，则认为处于误锁定状态，此时保持恢复时钟的中心值不变，将调整频率Delta_f扩大2倍作为新的调整频率，重新进行捕捉。为了获得更快的捕捉速度，可以根据当前误锁定是偏高或偏低的情况，即当前缓存填充度大于参考值或小于参考值，同时对恢复时钟的中心值F0进行平移，平移的大小为扩大前的调整频率。

当系统锁定后，还可以通过检测缓存FIFO填充度的最大最小值，对恢复时钟的中心值F0进行微调，其调整的范围不大于最小调整频率Delta_fmin。具体的方法是分别计算FIFO填充度的最大值(统计值)与参考值的差值以及最小值(统计值)与参考值的差值，如果前者的绝对值是后者绝对值的3倍以上，则用当前恢复时钟的中心值F0加上最小调整频率Delta_fmin，作为新的恢复时钟的中心值F0；反之，如果后者的绝对值是前者绝对值的3倍以上，则用当前恢复时钟的中心值F0减去最小调整频率，作为新的恢复时钟的中心值，这样可以使脉宽调制调整进入最佳调整状态。

最大波动次数Times_max决定了数字锁相环的捕捉速度，取值应略小于T1时间内的理想波动次数，如可选择90％或以上的T1时间内的理想波动次数，如果网络状况好，可以适当取较大的值，这样捕捉准确；如果网络状况差，则所取值应小些，但容易造成误锁定。

最小波动次数Times_min的取值应略大于0。如果网络状况好，则取值可以小些，失锁判断准确；如果网络状况差，取较大的值，但易造成误锁定。

时间T1表示在某一调整频率下，处理一个TDM数据包所需的时间，即T1的取值为 表示向上取整，由于调整频率是变化的，因而时间T1也是变化的。

T2表示在某一调整频率下，维持数字锁相环在失锁状态下继续工作的最大时间，该时间可保证在数据缓存不溢出的情况下最大限度地吸收输入数据包的抖动，其取值为：

数据包的大小/最大调整频率＜T2＜(缓存器参考值-数据包大小-数据包的最大抖动时间×当前恢复时钟)/(最大调整频率-当前调整频率)；其中，最大抖动时间是指实际接收某数据包的时刻与该数据包应该到达的理想时刻的差值的最大值，该参数和传输数据的网络相关。设定T2时间的下限可避免过小的阈值而引起的时钟调整过于频繁，不利于时钟锁定；另外，为避免非预期因素造成缓存FIFO的溢出，保证系统更大的稳定性，T2的最大值可以取上述公式上限的1/2或更小，然而太小的取值会造成锁相环容易失锁，增加恢复时钟的抖动，但不会造成数字锁相环不可用。

下面结合实例具体说明，该实施例所选的用于与缓存的填充度比较的参考值是缓存的一半存储量，时钟恢复的产生装置采用数字锁相环的结构。如图5所示的数字锁相环包括鉴相器10、环路滤波器20以及数控振荡器30，由网络传输来的TDM数据包以网络时钟Fn的速率在包有效信号Wen的控制下输入鉴相器10中，读取数据的时钟Rclk为数控振荡器30输出的恢复时钟。

假设输入的TDM数据的源时钟为2.048MHz，每376bit组成一个TDM数据包，网络时钟Fn为50MHz，数控振荡器30采用的是25位计数器，最大调整频率Delta_fmax取128个计数单位，即128/2²⁵×50×10⁶＝190Hz，最小调整频率Delta_fmin是2Hz。

如图6所示，鉴相器10包括缓存数据的缓存FIFO 101、上升沿检测电路102、地址比较器103、参考值跨越计数器104和定时器105。缓存FIFO 101是同步FIFO，其大小为4kbit，因此本实施例中的参考值为2kbit。网络送来的数据包在网络时钟Fn的上升沿写入缓存FIFO 101中，信号Wen表明当前写入的数据有效，每写入1bit数据写地址Waddr就加1，当信号Wen无效时，数据不能写入缓存FIFO 101中，写地址Waddr不进行累加。在缓存FIFO 101的读取端口，数控振荡器30返回的恢复时钟Rclk在上升沿检测电路102中通过网络时钟Fn采样其上升沿，获得缓存FIFO 101的读取使能脉冲信号Ren，当信号Ren有效时，缓存FIFO 101中的数据被读取出来，缓存FIFO 101的读地址Raddr加1。地址比较器103比较缓存FIFO 101的读写地址Waddr和Raddr，读写地址的差值就是当前缓存FIFO 101的填充度；当缓存FIFO 101缓存的数据量由小于2kbit变为大于2kbit，或者由大于2kbit变为小于2kbit时，地址比较器103就输出一个缓存跨越半满的脉冲指示信号给参考值跨越计数器104，同时还输出缓存状态指示信号控制环路滤波器20中的脉宽调制调整单元204。参考值跨越计数器104每获取一个脉冲指示信号就加1，并将统计的跨越次数输出给环路滤波器20。定时器105每1秒输出一个定时脉冲，将参考值跨越计数器清零，因此在清零前，参考值跨越计数器104输出的计数值就是缓存FIFO 101的数据量相对于半满状态发生变化的次数。在理想情况下，每个TDM数据包写入缓存FIFO 101中，缓存FIFO 101的数据量就由小于2kbit到大于2kbit变化一次，数据包的写入时间为376×20ns＝7.52us，两次写入的操作间隙为376/2048000×10⁶-7.52＝176.07375us。在写入间隙，由于数据的读取，缓存FIFO 101的数据量又由大于2kbit到小于2kbit变化一次，因此在定时器105输出的定时脉冲到来之时，参考值跨越计数器104的理想计数值为2048000/376×2＝10893。

如图7所示，环路滤波器20包括中心值/调整频率控制器201、调整频率产生器202和脉宽调制调整单元203。中心值/调整频率控制器201根据鉴相器10输出的跨越次数判断源时钟是否处于捕捉范围之内，并根据判断结果控制调整频率产生器202产生调整频率，同时向脉宽调制调整单元输出恢复时钟的中心值，其内部结构如图8所示。

中心值/调整频率控制器201进一步包括判断单元2011、存储器2012和中心值产生单元2013，判断单元2011判断在T1时间内的跨越次数是否均超过最大波动次数Times_max以及判断在T2时间内的跨越次数是否均小于最小波动次数Times_min，其中T1的取值为T1＞376/Delta_f，当调整频率Delta_f＝Delta_fmax＝190Hz时，T1取2秒；当调整频率Delta_f＝Delta_fmin＝1.5Hz时，T1取256秒，最大波动次数Times_max＝2048000/376×2×90％×T1＝9800×T1；T2＞2048×25％/Delta_fmax，这里T2取3秒。如果超过最大波动次数Times_max，则表明源时钟处于捕捉范围之内，判断单元2011向中心值产生单元2013和调整频率产生器202输出“恢复时钟中心值不变、调整频率减半”的控制信号，根据该控制信号，中心值产生单元输出当前的恢复时钟中心值，调整频率产生器202将调整频率减小一半后输出。如果小于最小波动次数，则表明源时钟超出捕捉范围，进一步判断恢复时钟的中心值F0是否平移过，如果没有平移过，则判断单元2011向中心值产生单元2013和调整频率产生器202输出“恢复时钟中心值平移、调整频率不变”的控制信号，中心值产生单元2013收到该信号后，产生新的恢复时钟的中心值，当缓存填充度大于一半时为F0+Delta_f，当缓存填充度小于一半时为F0-Delta_f；调整频率产生器202输出当前的调整频率。如果恢复时钟的中心值F0已经平移过，则判断单元2011向中心值产生单元2013和调整频率产生器202输出“恢复时钟中心值不变、调整频率增倍”的控制信号，中心值产生单元输出当前的恢复时钟的中心值，调整频率产生器202将调整频率扩大一倍后输出。脉宽调制调整单元203接收调整频率产生器202输出的调整频率Delta_f和中心值产生单元2013输出的恢复时钟的中心值F0，并根据地址比较器103输出的缓存状态指示信号，向数控振荡器30输出恢复时钟的值K＝F0±Delta_f，当缓存填充度大于一半时取“+”，当缓存小于一半时取“-”。

如图9所示，数控振荡器30包括25bit加法器301和25bit寄存器302，加法器301将寄存器302锁存的值与脉宽调制调整单元204输出的K值累加，寄存器302由于累加发生自然溢出，最高位即是恢复时钟Rclk＝50M×K/2²⁵。

在本实施例中，恢复时钟的中心值F0的初始值F0_def＝1374389，调整频率的初始值Delta_fmax＝128，此时输出的恢复时钟的中心频率Rclk＝50M×1374389/2²⁵＝2.047999MHz。

F0经过平移后，输出的恢复时钟Rclk的中心频率为：

Rclk＝Fn×(F0_def±Delta_fmax±Delta_fmax×2^-1±Delta_fmax×2^-2±......±Delta_fmax×2^-6±Delta_fmax×2^-7)/2²⁵；即Fn×(F0_def-(Delta_fmax×2-1))/2²⁵≤Rclk≤Fn×(F0_def+(Delta_fmax×2-1))/2²⁵；

当数字锁相环锁定后，恢复时钟Rclk的抖动为：

Rclk_jitt≤Fn×(Delta_fmax×2^-7)/2²⁵；即输入TDM数据的源时钟在Fn×(F0_def±(Delta_fmax×2-1))内都能够采用本发明跟踪到，只要跟踪后的输出时钟不失锁，就不会随输入数据的抖动而抖动，因为抖动的最大值是Fn×(Delta_f_def×2^-7)/2²⁵。

由于输出恢复时钟的调整采用的是脉冲宽度调制(PWM)方式，因此在任意一个捕捉态均可自动通过占空比的调整来获得处于当前调整范围内的任意时钟频率，对应本实施例，共有7个捕捉态，对应7个不同的Delta_f值，且后一个值为前一个值的二分之一，最小调整频率Delta_fmin为：

Fn×(((F0+Delta_f)-(F0-Delta_f))/Fn)/2²⁵＝Delta_f/2²⁴Hz。采用PWM调整方式，可以使网络性能不佳带来的数据包抖动不被数字锁相环识别，因此不会导致数字锁相环由于数据抖动而输出过于抖动的恢复时钟。

另外，当数字锁相环锁定后，依然可以进行微调，微调的最大值是Rclk_jitt，通过此微调可以消除锁定过程中残留在数据缓存中的多余数据，保证为实现时钟恢复而加入的数据缓存对数据造成的延时的一致性。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (14)

1、一种时分复用业务恢复时钟的产生方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，初始化恢复时钟的中心值以及恢复时钟的最大调整频率；

步骤二，时分复用业务数据输入至先进先出缓存器中；

步骤三，监测缓存器中数据的填充程度；

步骤四，判断由恢复时钟获得的源时钟是否处于捕捉范围之内，如果是，则保持恢复时钟的中心值不变，将调整频率缩小为原调整频率的一半，转至步骤六；如果否，则转入步骤五；

步骤五，保持恢复时钟的调整频率不变，判断缓存器的填充度是否大于参考值，如果是，则将恢复时钟的中心值加上调整频率作为新的恢复时钟的中心值；如果否，则将恢复时钟的中心值减去调整频率作为新的恢复时钟的中心值；

步骤六，输出恢复时钟，如果缓存填充度大于参考值，则输出恢复时钟为当前恢复时钟的中心值加上调整频率；如果缓存填充度小于参考值，则输出恢复时钟为当前恢复时钟的中心值减去调整频率。

步骤七，重复步骤三至步骤六，直到调整频率等于可调整的最小频率。

2、根据权利要求1所述的时分复用业务恢复时钟的产生方法，其特征在于，所述步骤一中恢复时钟中心值的初始值为源时钟的标称值；最大调整频率为±(源时钟最大频偏+本地参考时钟最大频偏)。

3、根据权利要求1所述的时分复用业务恢复时钟的产生方法，其特征在于，所述步骤四的判断步骤进一步包括，判断缓存填充度在T1时间内在参考值上下波动的波动次数是否大于最大波动次数，如果是，则表明源时钟处于捕捉范围之内；如果否，则判断缓存填充度在T2时间内偏离参考值的波动次数是否小于最小波动次数，如果是，则表明源时钟超出捕捉范围；如果否，则保持当前状态，返回步骤三；其中T1表示在某一调整频率下，处理一个数据包所需的时间；T2表示在某一调整频率下，维持数字锁相环在失锁状态下继续工作的最大时间。

4、根据权利要求3所述的时分复用业务恢复时钟的产生方法，其特征在于，所述T1的取值为

表示向上取整；所述T2的取值为：

数据包的大小/最大调整频率＜T2＜(缓存器参考值-数据包大小-数据包的最大抖动时间×当前恢复时钟)/(最大调整频率-当前调整频率)；其中，最大抖动时间是指实际接收某数据包的时刻与该数据包应该到达的理想时刻的差值的最大值，与传输数据的网络相关。

5、根据权利要求3所述的时分复用业务恢复时钟的产生方法，其特征在于，所述最大波动次数为缓存填充度在T1时间内在参考值上下波动的理想波动次数的90％；所述最小波动次数不小于0。

6、根据权利要求5所述的时分复用业务恢复时钟的产生方法，其特征在于，所述理想波动次数＝源时钟的频率值/数据包的大小×2×T1，其中T1表示在某一调整频率下，处理一个数据包所需的时间。

7、根据权利要求4所述的时分复用业务恢复时钟的产生方法，其特征在于，所述T2的最大值选为其上限值的1/2。

8、根据权利要求1至7任一所述的时分复用业务恢复时钟的产生方法，其特征在于，所述参考值是整个缓存数据量的一半。

9、根据权利要求1至7任一所述的时分复用业务恢复时钟的产生方法，其特征在于，如果源时钟超出捕捉范围，则在转至所述步骤五之前还包括判断恢复时钟的中心值是否已平移的步骤，如果是，则保持恢复时钟的中心值不变，将调整频率扩大为原来的2倍作为新的调整频率，转至步骤六；如果否，则转至步骤五。

10、根据权利要求9所述的时分复用业务恢复时钟的产生方法，其特征在于，在所述判断恢复时钟的中心值是否已平移的步骤中，如果恢复时钟的中心值已经平移，则在将调整频率扩大为原来的2倍的同时，根据当前缓存填充度与参考值的关系，对恢复时钟的中心值进行调整，即如果缓存填充度大于参考值，则恢复时钟的中心值调整为当前恢复时钟的中心值加上调整频率，如果缓存填充度小于参考值，则恢复时钟的中心值调整为当前恢复时钟的中心值减去调整频率。

11、根据权利要求1至7、10任一所述的时分复用业务恢复时钟的产生方法，其特征在于，所述方法还包括在恢复时钟被锁定后，对恢复时钟的中心值进行微调的步骤，具体包括：计算缓存填充度的最大值与参考值的差值以及最小值与参考值的差值，如果前者的绝对值是后者绝对值的3倍以上，则将恢复时钟的中心值加上最小调整频率，作为新的恢复时钟的中心值；如果后者的绝对值是前者绝对值的3倍以上，则将恢复时钟的中心值减去最小调整频率，作为新的恢复时钟的中心值。

12、一种时分复用业务恢复时钟的产生装置，其特征在于，至少包括地址比较器(103)、参考值跨越计数器(104)、定时器(105)、中心值/调整频率控制器(201)、调整频率产生器(202)、脉宽调制调整单元(203)和数控振荡器(30)；

所述地址比较器(103)对存储业务数据的缓存器(101)的读写地址进行比较，并向所述参考值跨越计数器(104)输出缓存跨越参考值的脉冲指示信号，同时向所述脉宽调制调整单元(203)输出缓存指示信号；

所述参考值跨越计数器(104)，用于对所述地址比较器(103)输出的缓存跨越参考值脉冲指示信号进行计数，并向所述中心值/调整频率控制器(201)输出跨越次数；

所述定时器(105)定时输出一个脉冲，将所述参考值跨越计数器(104)清零；

所述中心值/调整频率控制器(201)，用于判断源时钟是否超出捕捉范围，并产生对所述调整频率产生器(202)的控制信号和向所述脉宽调制调整单元(203)输出恢复时钟的中心值；

所述调整频率产生器(202)，用于根据所述中心值/调整频率控制器(201)的控制信号，产生相应的调整频率，输出给所述脉宽调制调整单元(203)和所述中心值/调整频率控制器(201)；

所述脉宽调制调整单元(203)，根据缓存指示信号产生恢复时钟的值，并输出到所述数控振荡器(30)；

所述数控振荡器(30)，用于产生实际的恢复时钟。

13、根据权利要求12所述的时分复用业务恢复时钟的产生装置，其特征在于，所述中心值/调整频率控制器(201)至少包括存储器(2012)、判断单元(2011)和中心值产生单元(2013)；所述存储器(2012)用于存储恢复时钟的中心值和调整频率；所述判断单元(2011)根据所述参考值跨越计数器(104)的输出和所述存储器(2012)的内容进行判断，判断结果分别输出到所述调整频率产生器(203)和所述中心值产生单元(2013)；所述中心值产生单元(2013)用于产生恢复时钟的中心值，输出给所述脉宽调制调整单元(203)，并存储在所述存储器(2012)中。

14、根据权利要求12或13所述的时分复用业务恢复时钟的产生装置，其特征在于，所述数控振荡器(30)至少包括加法器(301)和寄存器(302)；所述加法器(301)用于将所述脉宽调制调整单元(203)的输出与所述寄存器(302)的值相加，所述寄存器(302)自然溢出的最高位作为恢复时钟输出。

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