KR100560434B1 - Apparatus for providing system clock synchronized to network universally - Google Patents
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Abstract
본 발명에 의한 통신망으로부터 적어도 하나 이상의 기준신호를 수신하여 그 중 하나를 선택한 후 분주하여 망동기용 기준신호를 출력하는 망동기용 기준신호발생부; 상기 망동기용 기준신호와 제1클럭펄스를 입력받아, 상기 망동기용 기준신호에 상기 제1클럭펄스를 동기시키기 위한 제1제어용전압을 출력하는 망동기제어부; 상기 제1제어용전압에 따라 위상 및 주파수가 변경되는 상기 제1클럭펄스를 출력하는 OVCXO; 상기 제1클럭신호를 입력받은 후 분주하여 시스템클럭을 동기시키기 위한 시스템 동기용 기준신호를 출력하는 시스템동기용 기준신호발생부; 상기 시스템 동기용 기준신호와 시스템클럭을 입력받아, 상기 시스템 동기용 기준신호에 상기 시스템클럭을 동기시키기 위한 제2제어용전압을 출력하는 시스템동기 제어부; 상기 제2제어용전압에 따라 위상 및 주파수가 변경되는 제2클럭펄스를 출력하는 VCO; 및 상기 제2클럭펄스를 입력받은 후 분주하여 상기 시스템클럭을 출력하는 시스템클럭발생부;를 포함하는 것을 특징으로 하며, 시스템 고유 주파수 특성을 갖는 OVCXO를 사용하지 않고, 상용 OVCXO를 사용하여 망 동기가 필요한 모든 시스템에 공통으로 적용할 수 있다.A network synchronizer reference signal generator for receiving at least one reference signal from a communication network according to the present invention, selecting one of the divided reference signals, and dividing them to output a network synchronizer reference signal; A network synchronizer that receives the reference signal for the network synchronizer and the first clock pulse, and outputs a first control voltage for synchronizing the first clock pulse with the reference signal for the network synchronizer; An OVCXO outputting the first clock pulse whose phase and frequency are changed in accordance with the first control voltage; A system synchronization reference signal generator for outputting a system synchronization reference signal for synchronizing the system clock by dividing the first clock signal after receiving the first clock signal; A system synchronous control unit which receives the system synchronization reference signal and a system clock and outputs a second control voltage for synchronizing the system clock with the system synchronization reference signal; A VCO outputting a second clock pulse whose phase and frequency are changed according to the second control voltage; And a system clock generating unit for dividing the second clock pulse after receiving the second clock pulse to output the system clock, and using a commercial OVCXO without using an OVCXO having a system specific frequency characteristic. Can be applied to all systems that need it.
망 동기, 시스템 동기, OVCXO, VCO, 범용 시스템 클럭 공급 장치Network Sync, System Sync, OVCXO, VCO, Universal System Clock Supply
Description
도 1a 내지 도 1b는 종래의 망 동기 시스템 클럭 공급 장치의 구성을 보여주는 도면이다.1A to 1B are diagrams illustrating a configuration of a conventional network synchronization system clock supply device.
도 2는 본 발명에 의한 범용 망 동기 시스템 클럭 공급 장치의 블럭을 보여주는 구성도이다.Figure 2 is a block diagram showing a block of a general-purpose network synchronization system clock supply apparatus according to the present invention.
도 3은 도 2의 구성중에서 망 동기 제어부의 세부 구성을 보여주는 블럭도이다.3 is a block diagram illustrating a detailed configuration of a network synchronization controller in the configuration of FIG. 2.
도 4는 도 2의 시스템 동기 제어부의 세부 구성을 보여주는 블럭도이다.4 is a block diagram illustrating a detailed configuration of the system synchronization controller of FIG. 2.
<<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>><< Explanation of symbols for main part of drawing >>
210 : 망 동기용 기준 신호를 생성하는 망동기용 기준신호발생부210: network reference signal generator for generating a network synchronization reference signal
220 : 망 동기 제어부220: network synchronization control unit
230 : 항온조 전압 제어 수정발진기(OVCXO: Ovenized Voltage Controlled Crystal Oscillator)230: Ovenized Voltage Controlled Crystal Oscillator (OVCXO)
240 : 시스템 동기용 기준 신호를 생성하는 시스템동기용 기준신호발생부240: System synchronization reference signal generator for generating a system synchronization reference signal
250 : 시스템 동기 제어부250: system synchronization control unit
260 : 전압 제어 발진기(VCO : Voltage Controlled Crystal Oscillator)260: Voltage Controlled Crystal Oscillator (VCO)
270 : 시스템 클럭 발생부270 system clock generator
310 : 망 동기용 비교 신호를 생성하는 제1비교신호발생부310: first comparison signal generator for generating a comparison signal for network synchronization
320 : 디지털 위상및주파수검출부320: digital phase and frequency detector
330 : DPRAM330: DPRAM
340 : 마이크로 프로세서로 구성되는 제어부340: control unit consisting of a microprocessor
350 : 디지털/애널로그 변환기(DAC : Digital to Analog Converter)350: Digital to Analog Converter (DAC)
410 : 시스템 동기용 비교 신호를 생성하는 시스템동기용 비교신호생발생부410: system synchronization comparison signal generation unit for generating a system synchronization comparison signal
420 : 애널로그 위상및주파수차검출부420: analog phase and frequency difference detector
430 : 저역 필터(LPF : Low Pass Filter)430 low pass filter (LPF)
본 발명은 망에 동기되어 운용되는 모든 시스템에 적용되어, 망에 동기된 시스템 클럭을 공급하는 범용 망 동기 시스템 클럭을 공급하기 위한 장치에 관한 것이다. The present invention relates to an apparatus for supplying a general-purpose network synchronization system clock which is applied to all systems operating in synchronization with a network, and supplies a system clock synchronized with the network.
종래의 망에 연동되어 동작하는 시스템의 시스템 클럭 공급 장치들은 도 1a와 같이 구성되어, 외부 망으로부터 수신하는 망 기준 신호에 시스템 클럭을 직접 동기시켜 공급하고, 망 기준 신호에 장애가 발생한 경우에는 별도로 구비한 백업용 클럭원(망 계위별 클럭의 정확도와 안정도를 만족하는 범용 Oscillator)에 시스템 클럭을 동기시켜 시스템에 공급하였으나, 망의 외부 환경 요인에 따라 시스템 클럭 의 품질이 크게 좌우되고, 백업용 클럭이 망 기준 신호와 전혀 별개로 동작함으로써 망 기준 신호에 장애가 발생하는 경우 데이터 손실이 발생하는 문제가 발생하였다.The system clock supply apparatuses of a system operating in conjunction with a conventional network are configured as shown in FIG. 1A to directly supply a system clock to a network reference signal received from an external network, and separately provided when a network reference signal fails. The system clock was supplied to the system by synchronizing the system clock to a backup clock source (a general purpose oscillator that satisfies the accuracy and stability of the clocks per network level) .However, the quality of the system clock greatly depends on the external environmental factors of the network. By operating independently from the reference signal, data loss occurs when a network reference signal fails.
이를 보완하기 위해 도 1b에 도시된 것처럼, 시스템 고유 주파수 특성을 갖는 백업용 클럭원(망 계위별 클럭의 정확도와 안정도를 만족하는 범용 OVCXO)을 제작하고 이를 시스템 클럭 발생용으로 사용하여, 즉 백업용 클럭원을 외부 망으로부터 수신하는 망 기준 신호에 직접 동기시켜 시스템 클럭을 발생하고, 망 기준 신호에 장애가 발생한 경우에는 정상 동작시의 백업용 클럭원의 발진 주파수를 유지하게 하므로써, 망 기준 신호에 장애가 발생하는 경우에도 일정 기간 동안은 데이터 손실이 발생하지 않도록 하였다. In order to compensate for this, as shown in FIG. 1B, a backup clock source (general-purpose OVCXO that satisfies the accuracy and stability of clocks per network level) having a system inherent frequency characteristic is manufactured and used for system clock generation, that is, a backup clock. The system clock is generated by synchronizing the source directly with the network reference signal received from the external network, and when the network reference signal fails, the oscillation frequency of the backup clock source in normal operation is maintained so that the network reference signal fails. In this case, data loss does not occur for a certain period of time.
그러나, 이 경우도 망 동기 제어기에 대한 설계가 시스템별로 각각 독립적이라는 문제를 해결하지 못하였고, 시스템 고유 주파수 특성 차로 인해 시스템별로 각각 별도의 백업용 클럭원을 제작해야 한다는 점에서 시스템 개발 기간이 길어지고 시스템 단가가 상승한다는 단점이 있었다.However, this case also did not solve the problem that the design of the network synchronization controller is independent from system to system, and the system development period is lengthened in that a separate clock source for each system has to be manufactured due to the difference in system specific frequency characteristics. There was a disadvantage in that the system cost increased.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 시스템 고유 주파수 특성을 갖는 백업용 클럭원 대신 통신 및 계측 장비 등에 널리 사용되는 10MHz 또는 5MHz의 주파수 특성과 1X10-7이상 5X10-10까지의 고정확도 특성을 갖는 범용 OVCXO를 백업용 클럭원으로 사용하 는 망 동기부와 1X10-3 이상의 광범위한 주파수 범위를 갖는 수 GHz 대의 범용 VCO를 사용하는 시스템 동기부로 망 동기된 시스템 클럭 공급 장치를 구성하여, 망에 동기되어 운용되는 모든 시스템에 적용시켜 망에 동기된 시스템 클럭을 공급하는 범용 망 동기 시스템 클럭 공급장치를 제공하는데 있다. The technical problem to be achieved by the present invention is to solve the conventional problems as described above, instead of a backup clock source having a system-specific frequency characteristics 10MHz or 5MHz frequency characteristics and 1X10 -7 widely used in communication and measurement equipment, etc. System clock synchronized with a network synchronizer using a universal OVCXO with high accuracy characteristics up to 5X10 -10 as a backup clock source and a system synchronizer using a multi-GHz VCO with a wide frequency range of 1X10 -3 or more The present invention provides a general-purpose network synchronization system clock supply device configured to supply a system clock synchronized to a network by configuring a supply device and applying it to all systems operating in synchronization with the network.
상기의 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명에 의한 범용 망 동기된 시스템 클럭 공급 장치는 통신망으로부터 적어도 하나 이상의 기준신호를 수신하여 그 중 하나를 선택한 후 분주하여 망동기용 기준신호를 출력하는 망동기용 기준신호발생부; 상기 망동기용 기준신호와 제1클럭펄스를 입력받아, 상기 망동기용 기준신호에 상기 제1클럭펄스를 동기시키기 위한 제1제어용전압을 출력하는 망동기제어부; 상기 제1제어용전압에 따라 위상 및 주파수가 변경되는 상기 제1클럭펄스를 출력하는 OVCXO; 상기 제1클럭신호를 입력받은 후 분주하여 시스템클럭을 동기시키기 위한 시스템 동기용 기준신호를 운용시스템에 따라 상이하게 출력하는 시스템동기용 기준신호발생부; 상기 시스템 동기용 기준신호와 시스템클럭을 입력받아, 상기 시스템 동기용 기준신호에 상기 시스템클럭을 동기시키기 위한 제2제어용전압을 출력하는 시스템동기 제어부; 상기 제2제어용전압에 따라 위상 및 주파수가 변경되는 제2클럭펄스를 출력하는 VCO; 및 상기 제2클럭펄스를 입력받은 후 분주하여 상기 시스템클럭을 출력하는 시스템클럭발생부;를 포함하는 것을 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above technical problem, the general-purpose network-synchronized system clock supply apparatus according to the present invention receives at least one reference signal from a communication network, selects one of them, divides it, and generates a reference signal for the network synchronizer to output a reference signal for the network synchronizer. part; A network synchronizer that receives the reference signal for the network synchronizer and the first clock pulse, and outputs a first control voltage for synchronizing the first clock pulse with the reference signal for the network synchronizer; An OVCXO outputting the first clock pulse whose phase and frequency are changed in accordance with the first control voltage; A system synchronization reference signal generator for outputting a system synchronization reference signal for synchronizing a system clock by receiving the first clock signal differently according to an operating system; A system synchronous control unit which receives the system synchronization reference signal and a system clock and outputs a second control voltage for synchronizing the system clock with the system synchronization reference signal; A VCO outputting a second clock pulse whose phase and frequency are changed according to the second control voltage; And a system clock generator for outputting the system clock by dividing the second clock pulse after receiving the second clock pulse.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세히 설명하도록 한다. 도 2는 본 발명에 의한 범용 망 동기 시스템 클럭 공급 장치의 구성을 보여주는 블럭도이고, 도 3은 도 2의 구성중에서 망 동기 제어부의 세부 구성을 보여주는 블럭도이다. 그리고 도 4는 도 2의 시스템 동기 제어부의 세부 구성을 보여주는 블럭도이다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. 2 is a block diagram showing the configuration of a general-purpose network synchronization system clock supply apparatus according to the present invention, and FIG. 3 is a block diagram showing the detailed configuration of the network synchronization control unit in the configuration of FIG. 4 is a block diagram illustrating a detailed configuration of the system synchronization controller of FIG. 2.
먼저, 망동기용 기준신호발생부(210)는 통신망으로부터 다수 개의 망 기준 신호를 수신하여 그 중 하나를 선택하고 분주하여 망 동기용 기준 신호를 발생하여 출력한다. 여기서, 망 동기 기준 클럭 보드 어셈블리에 대해서는 한국 특허 제 64907호, 전자 교환기의 망 동기 입력 기준 클럭 선택 및 분주 회로에 대해서는 한국 특허 제 89836호, 동기용 입력 기준 클럭 선택 장치에 대해서는 한국 특허 제 126856호를 참조할 수 있다.First, the network
망동기 제어부(220)는 도 2에서 알 수 있듯이, 망동기용 비교신호발생부(310), 디지털 위상 및 주파수차 검출부(320), 제어부(340), 및 DAC(350)로 구성된다. 망동기 제어부(220)는 망동기용 기준신호발생부(210)로부터 망 동기용 기준신호를 입력받고, 하기의 OVCXO(230)가 생성하여 출력하는 클럭펄스를 입력받아, 망 동기용 기준 신호에 하기의 OVCXO(230)가 발생하는 클럭펄스가 동기되도록 하는 OVCXO 제어용전압을 생성하여 출력한다.As shown in FIG. 2, the
즉 망 동기용 비교신호발생부(310)는 하기의 OVCXO(230)가 생성하여 출력하는 클럭 펄스와 하기의 제어부(340)가 제공하는 분주기 설정값을 각각 입력받아, 상기 클럭 펄스를 분주하고 망 동기용 비교 신호를 발생하여 출력한다. That is, the network synchronization
디지털 위상 및 주파수 차 검출부(320)는 상기 망 동기용 기준신호발생부(210)가 출력하는 망 동기용 기준 신호와 상기 망 동기용 비교 신호 발생부(310)가 출력하는 망 동기용 비교 신호를 각각 입력받아, 망 동기용 기준 신호에 대한 망 동기용 비교 신호의 위상 및 주파수 차를 디지털 값으로 검출하고 출력한다.The digital phase and
DPRAM(330)은 상기 디지털 위상 및 주파수 차 검출부(320)가 출력하는 디지털 값으로 표현되는 상기 망 동기용 기준신호에 대한 망동기용 비교신호의 위상 및 주파수 차를 기록한 후, 하기의 제어부(340)의 요구에 따라 기록한 값을 출력한다.The DPRAM 330 records the phase and frequency difference of the network synchronization reference signal with respect to the network synchronization reference signal represented by the digital value output from the digital phase and frequency
제어부(340)는 마이크로프로세서로 구현되는 것이 바람직하며, 상기 DPRAM(330)에 요구하여 수신한 위상 및 주파수 차에 대한 디지털 값을 판단하여, 그 값이 "0"이 되도록 하는 방향으로, 즉, 망 동기용 기준 신호와 망 동기용 비교 신호의 위상 및 주파수가 일치하도록 하는 방향으로 OVCXO(230) 제어용 디지털 전압 값을 발생하여 출력한다. 또한, 상기 망 동기용 비교 신호 발생부(310)로 분주기 설정값을 제공한다. Preferably, the
그리고, DAC(350)는 상기 제어부(340)로부터 OVCXO(230) 제어용 디지털 전압 값을 입력받아 이를 OVCXO(230)를 제어하기 위한 애널로그 전압 값으로 변환하고 출력하는 방식으로 동작하여, 망 동기용 기준 신호에 하기의 OVCXO(230)가 발생시켜 출력하는 클럭 펄스가 동기 되도록 하는 OVCXO(230) 제어용 전압을 생성하여 출력한다. 미세 위상차 보정 회로 및 제어 방식에 래해서는 한국 특허 제55805호, 슬립 검출 장치 및 방법에 대해서는 한국 특허 제 55873호, 전전자 교환기의 망 동기 및 클럭 공급 장치에 대해서는 한국 특허 제 68841호, 전자 교환기의 망 동기 장치의 지터 흡수 방법에 대해서는 한국 특허 제 89837호, 다단 제어 구조를 갖는 고속 비트 동기 장치에 대해서는 한국 특허 제 115667호, 미국 특허 제 5525935호, 일본 특허 제 2653642호, 동기 소요 시간과 동기의 정도를 조절하는 디지틀 주파수 검출기에 대해서는 한국 특허 제 123067호, 주파수 편차를 이용한 디지털 위상차 검출기에 대해서는 한국 특허 제 194805호, 천이 모드를 이용한 디지털 위상 고정 루프의 동기 제어 알고리즘에 대해서는 한국 특허 제 0262945호를 참조할 수 있다.In addition, the
한편, OVCXO(230)는 통신 및 계측 장비에 널리 사용되는 상용 OVCXO로서, 5MHz 또는 10MHz의 주파수 특성을 갖고 망에서 시스템이 위치하는 계위에 따라 1X10-7이상 5X10-10까지의 정확도를 가지며, 상기 망 동기 제어부(220)로부터 입력받은 OVCXO(230) 제어용 전압에 따라 위상 및 주파수가 변경되는 클럭 펄스를 발생시켜 출력한다.On the other hand, OVCXO 230 is a commercial OVCXO widely used in communication and measurement equipment, has a frequency characteristic of 5MHz or 10MHz and has an accuracy of 1X10 -7 to 5X10 -10 depending on the position of the system in the network. According to the OVCXO 230 control voltage received from the
시스템 동기용 기준 신호 발생부(240)는 상기 OVCXO(230)가 생성하여 출력하는 클럭 펄스를 입력받아, 이를 분주하여 시스템 클럭을 동기시키기 위한 시스템 동기용 기준 신호를 시스템에 따라 각기 다르게 생성하여 출력한다. 즉, 음성 교환 시스템인 경우는 2.048MHz 또는 1.544MHz주파수 계열, ATM 시스템인 경우는 155.520MHz 주파수 계열, 이더넷 시스템인 경우는 125MHz 주파수 계열의 시스템 동기 신호를 각각 생성하여 출력한다.The system synchronization
시스템 동기 제어부(250)는 도 4와 같이 시스템 동기용 비교 신호 발생부(410), 애널로그 위상 및 주파수 차 검출부(420), 저역 필터(430)로 구성되고, 상기 시스템 동기용 기준 신호 발생부(240)가 출력하는 시스템 동기용 기준 신호와 하기의 시스템 클럭 발생부(270)가 출력하는 시스템 클럭을 각각 입력받아, 시스템 동기용 기준 신호에 시스템 클럭이 동기되도록 하는 VCO(260) 제어용 전압을 생성하여 출력한다. The
즉, 시스템 동기용 비교 신호 발생부(410)는 하기의 시스템 클럭 발생부(270)가 출력하는 시스템 클럭을 입력받아 이를 분주하여 시스템 동기용 비교 신호를 생성시켜 출력한다.That is, the system synchronization
애널로그 위상 및 주파수 차 검출부(420)는 상기 시스템 동기용 기준 신호 발생부(240)가 출력하는 시스템 동기용 기준 신호와 상기 시스템 동기용 비교 신호 발생부(410)가 출력하는 시스템 동기용 비교 신호를 각각 입력받아, 시스템 동기용 기준 신호에 대한 시스템 동기용 비교 신호의 위상 및 주파수 차를 애널로그 값으로 검출하고 출력한다.The analog phase and
그리고 저역 필터(430)는 상기 애널로그 위상 및 주파수 차 검출부(420)의 출력을 저역 여파시키거나 또는 적분하여 직류를 포함하는 저역 주파수 성분만을 전압으로 출력하는 방식으로 동작하여 시스템 동기용 기준 신호에 하기의 VCO(260)가 생성하여 출력하는 클럭 펄스가 동기 되도록 하는 VCO 제어용 전압을 발생시켜 출력한다.The
VCO(260)는 통신 시스템에 널리 사용되는 범용 VCO로서, 수 GHz 의 주파수 특성을 갖고 내지 정도의 주파수 변위폭을 가지며, 상기 시스템 동기 제어부(250)로부터 입력받는 VCO 제어용 전압에 따라 위상 및 주파수가 변경되는 클럭 펄스를 발생시켜 출력한다.
시스템 클럭 발생부(270)는 상기 VCO(260)가 출력하는 클럭 펄스를 입력받아분주한 후 시스템 클럭을 발생시켜 이를 상기 시스템 동기 제어부(250)와 본 발명에 의한 클럭 생성장치가 장착되어 운용되는 시스템으로 각각 출력한다.The
이상에서 설명한 본 발명에 의한 망 동기 클럭 공급 장치는 전술한 구성 예에 대한 설명 및 첨부된 도면에 한정하는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 명백할 것이다.The apparatus for supplying a network synchronization clock according to the present invention described above is not limited to the description of the above-described configuration and the accompanying drawings, and various substitutions, modifications, and changes can be made without departing from the spirit of the present invention. It will be clear.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 범용 망 동기 클럭 공급 장치는 시스템 고유 주파수 특성을 갖는 OVCXO를 사용하지 않고, 통신 및 계측 장비 등에 널리 사용되는 10MHz 또는 5MHz 의 주파수 특성을 갖는 상용 OVCXO를 사용하여 망 동기가 필요한 모든 시스템에 공통으로 적용할 수 있게 하여, OVCXO 제작과 망 동기부에 대한 설계에 소요되는 기간과 비용을 줄여 시스템 개발 기간의 단축과 시스템 개발 단가의 저렴화를 가능하게 하여 시스템 경쟁력을 높일 수 있다.As described above, the general-purpose network synchronous clock supply apparatus according to the present invention does not use the OVCXO having the system inherent frequency characteristic, but uses the commercial OVCXO having the frequency characteristic of 10 MHz or 5 MHz widely used in communication and measurement equipment. The system can be applied to all systems requiring synchronization, and the system development time and system development cost can be reduced by reducing the time and cost required for OVCXO production and network synchronization. Can be.
또한 모든 시스템에 동일한 VCO를 사용하게 하여 VCO의 대량 생산을 통해 가격 경쟁력을 높일 수 있다. In addition, the same VCO can be used for all systems, resulting in price competitiveness through mass production of VCOs.
마지막으로, 반도체 집적화가 가능하여 시스템 하드웨어의 집적화로 시스템의 부피를 축소할 수 있다.Finally, semiconductor integration is possible so that the volume of the system can be reduced by the integration of system hardware.
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