TW200423601A - Method of and apparatus for recovering a reference clock - Google Patents

Description

200423601 ⑴ 玖、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關用以恢復參考時鐘之 ’此一方法及裝置可用於仿真資料包網 ，ATM網路，或IP網路上之劃時多工 【先前技術】 附圖之圖1顯示一已知之電路仿 TDM裝備支持提供租借線路服務給客 一第一客戶房屋1及一第二客戶房屋2 載波網路3提供連接。 房屋1爲連接之發射或發送端，並 包含一電路5由”主”時鐘6控制。電路 用以傳輸及組織此，作爲TDM傳輸至f TDM鏈爲同步電路，具有由主時| 率fservUe管制之一恆定數元率。TDM彳 一安排7，執行提供者邊緣·相互工作功 路7變換TDM資料爲資料包，諸如8 路依據網路議定發送。 另一裝置9設置於網路之接收端， 變換資料包爲TDM鏈。再生之TDM信 i 〇，包含一安排1 1用以恢復客戶資料 1 2供應時鐘信號fregen控制，此需用於 頻率fser 方法及裝置。例如 路，諸如乙太網路 (TDM)電路。 真安排，使用傳統 戶。該服務提供於 之間，且經由交換 包含一裝置4，此 5接收客戶資料， m3。 I 6之服務時鐘頻 鍵連接至網路3之 能。明確言之，電 ，及資料包經由網 用以爲房屋2執行 號然後供應至裝置 ，由時鐘取出電路 確實再生服務時鐘 -4- (2) (2)200423601 裝置9包含一隊列1 3，此接收及排隊在資料包交換 網路上所接收之資料包。一時鐘14供應在頻率f\egen上 之時鐘信號至電路1 5，此有效控制TD Μ信號之重構。 爲使安排正確操作，再生之時鐘頻率應匹配裝置4中 之主時鐘頻率。然而，資料包交換網路具有節點間之非同 步性’故TDM進入及出去頻率間之連接破裂。頻率之任 何長期失配之結果爲隊列1 3塡滿或放空，視再生之時鐘 較之主時鐘爲慢或快而定。此導致失落資料或降低服務。 已知在 ATM，ITU標準 1.36.1 及 ATM論壇標準 AFVTOA-007 8上由電路仿真服務（CES )之適應性時鐘恢 復之構想。然而，此等文件中並未說明詳細之實際技術。 【發明內容】 依據本發明之第一方面，提供一種用以由發送機發送 通過網路至裝置之時間資訊項恢復由發送機之主時鐘所產 生之參考時鐘之裝置，包含一可控制之副時鐘及一控制電 路’用以決定主時鐘及副時鐘之頻率間之每第r頻率飄移 ，取決於（r X m X N ) - C、a ( n + r X m )，在此 ， (q~l λ C a (η) = {n - ί) /q

J Ν爲連續時間資訊項之發送間之主時鐘之週波數，c'(s) 爲自網路收到第（s-rm )及第s時間資訊項間之副時鐘週 波數，m爲大於零之一整數，q爲大於1之一整數，及r 爲代表漂移決定之階序之一·非負整數；及用以控制副時鐘 -5- (3) (3)200423601 ’以減小主時鐘及副時鐘間之漂移。 該網路可爲非同步網路，諸如資料包交換網路，具有 每一時間資訊項爲一資料包。 q可小於或等於m。 副時鐘爲一電壓控制之掁盪器。 控制電路經安排，在每一漂移決定後，由： x[(r X m X A^)~ C a (n-l· rx m)] S周整副時鐘之頻率， 在此，X爲一參數，決定漂移補償頻率。 依據本發明之一第二方面，提供一種由發送機發送通 過網路之時間資訊項恢復由發送機之主時鐘所產生之參考 時鐘之方法，包含：決定主時鐘及副時鐘之頻率間之每第 Γ頻率飄移，取決於（r X m X N ) · C、a ( n + r X m )，在此 , λ C 〇 (η) = \C(n-i) I q

U。 J n爲連續時間資訊項之發送間之主時鐘之週波數，cr ( S) 爲自網路收到第（s-rm )及第s時間資訊項間之副時鐘週 波數，m爲大於零之一整數，q爲大於1之一整數，及r 爲代表漂移決定之階序之一非負整數；及控制副時鐘，以 減小該誤差。 如此可提供一種技術，此可精確恢復網路，諸如資料 包交換網路上之參考時鐘。明確言之，此一技術對主時鐘 -6 - (4) (4)200423601 及/或副時鐘之長期頻率漂移提供補償。故此，此一網路 可用作同步鏈之一部份，此消除或大幅減少資料喪失。 【實施方式】 圖2顯示在T D Μ租借線路服務之發送端處之一安排 20。安排20可設置於客戶房屋1處之裝置4中，或安排 7中，作爲網路3之一部份。圖2並顯示一安排2 1在租 借線路服務之接收端。副單位2 1可設置於網路之電路9 中或接收房屋2之裝置10中。 主單位20包含一主掁盪器22，此構成一主時鐘，供 應在頻率fm之時鐘信號。時鐘信號供應至計數器2 3，此 由一整數分時鐘頻率，並控制在一產生器24中產生CES 時間資料包。明確言之，對主參考時鐘之每N週，產生 器24產生並發送一 CES時間資料包經資料包網路3至副 單位2 1。 所接收之時間資料包供應至副單位2 1中之一時鐘恢 復控制方塊25。方塊25之輸出供應至數位-類比變換器 (DAC ) 26，此供應控制電壓至作爲副時鐘之一電壓控制 之掁盪器27，其頻率fs欲與主時鐘頻率fm同步。掁盪器 27之輸出供應至計數器28，此供應一 ”滴答”計數至方塊 25 ° 副單位對所接收之每一 CES時間資料包執行資料包 接收事件，並記錄由電壓控制掁盪器2 7所驅動之滴答計 數値。對第nCES時間資料包Pn所記錄之累積電壓控制時 (5) (5)200423601 鐘滴名稱爲c ( η )。圖3顯示產生之時間及由主及副單 位2 0及2 1處理C E S時間資料包。 當第nCES時間資料包pn由副單位21接收，及所接 收之CES時間資料包之號數大於自適應性時鐘系統初始 化起之m時，在pn及p ( )之到達時間之間之累積電壓 控制之時鐘滴答等於： C{n) = c(n) - c(n - m) ⑴ 由計及在真實操作條件下系統操作潛伏時間變化及網 路潛伏時間變化，C ( η )可表示如： C(n)= (m XN) + ADsys (n) 4- ADnei (n) ~ Ec (n) (2) 在此： (mxN)爲發送時間Pn及P ( n_m)間之主參考時鐘週 或滴答數， △Dsys⑻=Dsys⑻-Dsys(n-m) = [Dtx⑻ + Dn^n)]- [Dtx(n - m) + DJn - m)]， 此爲由任何系統操作潛伏時間所引起之電壓控制時鐘 滴答之變化，包含發送及接收網路資料包之時間變化， ADuet(n) = Dnet(n) - Dnet(n - m)3 此爲由網路中所存在之任何資料包交通潛伏時間所引 起之電壓控制時鐘滴答之變化，及 E 〇 ( η )爲與主參考時鐘及電壓控制時鐘間之頻率差 相當之電壓控制時鐘滴答中之頻率誤差。 圖4顯示移動閘量度之構想。q連續移動閘量度之平 (3) (6) 200423601 均電壓控制時鐘滴答計數Ca ( η )計算如下： (q-1 \

Xc(n -/) q

V J ^ [(mx^/) + ADsys(n - i) + ADnet(n - z) - Ec{n - z)] (4)

C>)二- q \ j 每一 C ( n )由二CES時間資料包Pn及Pn_m之到達 時間決定。任一 C E S時間資料包之資料包到達時間資訊 應不在Ca ( η )之計算中使用一次以上。否則，重複時間 資訊包含於平均計算中，並可導致較不精確之結果。此可 由設定q小於或等於m避免。

主參考時鐘及電壓控制之時鐘間之頻率差之變化在 ca ( η )之量度期間上不顯著，故此，Ee ( η ) =EC ( η-1 ) =EC ( η~2 )及依此類推。故此，C a ( η )可再表示如下： C (π)： (mxN) — Ec(n) +

(5) 特定CES時間資料包大小之系統操作潛伏時間變化 及網路潛伏時間變化二者爲隨機變化。如收集充分之時間 樣品’貝IJ : -9- (7)200423601 IADsys(n-i) i=0_ 9 ΣΔΓ)η，(η-ί) ->〇 q 在此， ⑹ ⑺

Ca(n) = (mxN)~Ec(n) Ec(n)^(mxN)~Ca(n) △ Dsys(n)及ΔΟη^(η)不依賴m，Ν，及q。此意 爲變數m，N，及q之値設定愈大，所產生之頻率量度結 果愈佳。 圖5顯示累積移動閘量度之構想。每一閘P ( n )， P ( n + u ，P i n + ...之開始固定，而閘之終止則延伸每對連 續量度間之m資料包到達點。 使用等式（3 )及（6 ): q-\ Λ IC，a (^~0

⑻ 對第一量度，^ E c(n) 對第二量度，Ca (n^m)=(2mxN)-E\(n + m) 對第二量产，+ + 對第 r 量度，+ + l)xm) 在此，E' e ( η )爲自累積移動閘之開始在資料包η之 -10- (8) (8)200423601 到達處所量得之累積平均電壓控制時鐘誤差計數。長期誤 差或頻率漂移由根據此等誤差値改正副時鐘頻率補償。 累積移動閘技術設計用以補償長期時鐘漂移，且應與 處理短期時鐘漂移之另一時鐘恢復演算法聯合使用，諸如 發表於英專利申請書0 2 1 8 1 0 3.0號，其內容列作參考。 在短期時鐘恢復演算法已達成合理之精確度後，可發 動累積移動閘。此意爲在第一量度： C'a ( η ) - ( m χΝ ) -E'c ( η )，在此，E'c(n)〜0 或在一可接受之範圍內。 在第 r 量度，C、a(n + rxm)兰（rxmxN) -E'c(n+ ( r-1) x m )，在此，E'e(n+(r，l) xm)爲在（rxm)主 資料包週期上之長期時鐘漂移之量度。 在此技術之一例解實例中，主時鐘頻率 fm = 2048000Hz。主單位20每一秒發送一 CES時間資料包 至副單位21，故N = 2048000。而且，m=10，Q = 2，及第 1 ，第 2，第 1 1，及第 1 2資料包之到達時間分別爲 2048005 ， 4096009 ， 22528055 ，及 24576060 ，故： E c(n)= (mxN)-C a (η) , =(10x2048000) - (24576060 - 4096009 + 22528055-2048005)/2 =-50.5 如第21及第22資料包之到達時間分別爲43 00 8 1 8 9 及 4 5 0 5 624 2，貝1J : E (2mx7V)- Cn(n + m) =(20 x 2048000)— (43008189 — 4096009 + 45056242 - 2048005)/ 2 =-208.5 -11 - (9) (9)200423601 在第1及第2 2資料包間之整個時鐘漂移故此爲― 2 0 8 . 5時鐘週期。 如在時間t偵得一長期時鐘漂移E' e( r )，則可施加 一頻率調整△ = x X E'e( r )，以補償時鐘漂移。x之値 決定所偵得之長期時鐘漂移之補償率。一般言之，需補償 在合理長期間中之長期時鐘漂移，而非引進迅速之改變’ 此會千擾平行之短期時恢復演算法。一普通調整頻率爲較 短期時鐘恢復演算法慢5倍以上。 當使用本技術時，一旦主及副時鐘交會時，可關掉平 行進行之短期時鐘恢復演算法。然而，此僅如主時鐘具有 非常慢之漂移特性及高穩定性方可。 【圖式簡單說明】 圖1爲用以經由資料包交換網路提供TDM基礎之線 路服務之一已知安排之方塊槪要圖； 圖2爲一方塊槪要圖，顯示構成本發明之一實施例之 用以提供適應性時鐘恢復之方法及裝置； 圖3顯示一 CES時間資料包之產生及處理之時間； 圖4顯示一移動閘量度程序；及 圖5顯示一累積移動閘頻率量度程序。 【主要元件對照表】 1 第一客戶房屋 2 第二客戶房屋 -12 - (10) 200423601 3 接收房屋 3 資料包交換載波路 4?10 裝置 5，9，1 0 電路 6 主時鐘 7 , 1 1，2 0，2 1 安排 8 資料包

12 時鐘取出電路 13 隊列 14 時鐘 2 0 主單位 21 副單位 22 主參考掁盪器 23 計數器 24,28 產生器

25 、時鐘恢復控制方塊 26 數位-類比變換器· 27 電壓控制之掁盪器 - 13-

Claims (1)

1. (1) (1)200423601 拾、申請專利範圍 1 · 一種用以由發送機發送通過網路至裝置之時間資訊 項恢復由發送機之主時鐘所產生之參考時鐘之裝置，該裝 置包含一可控制之副時鐘及一控制電路：用以決定主時鐘 及副時鐘之頻率間之每第r頻率飄移，取決於（1· X m X N )-C ' a ( n + r X m )，在此 i q-\ \ c a (n)- (n-i) / q Vi=0 J N爲連續時間資訊項之發送間之主時鐘之週波數，C'(s ) 爲自網路收到第（s - r m )及第s時間資訊項間之副時鐘週 波數，m爲大於零之一整數，q爲大於1之一整數’及r 爲代表漂移決定之階序之一非負整數；及用以控制副時鐘 ，以減小主時鐘及副時鐘間之漂移。 2.如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中，該網路 爲非同步網路。 3 .如申請專利範圍第2項所述之裝置，其中，該網路 爲資料包交換網路，及每一時間資訊項爲一資料包。 4 ·如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中，q ^ m。 5 .如申請專利範圍第1項所述之裝置’其中’副時鐘 爲一電壓控制之掁盪器。 6.如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中，控制電 路經安排，在每一漂移決定後由： x[(r X m x N)^ C α (π + x ^)] -14- (2) 200423601 調整副時鐘之頻率， 在此，X爲一參數，決定漂移補償頻率。 7 . —種由發送機發送通過網路之時間杳訊項恢復由發 送機之主時鐘所產生之參考時鐘之方法，包含：決定主時 多里及副時鐘之頻率間之每弟r頻率飄移，取決於（r X m X N) -C'a(n + rxm)，在此 C a(n)=

   n爲連續時間資訊項之發送間之主時鐘之週波數，cr ( s) 爲自網路收到第（s-rm )及第s時間資訊項間之副時鐘週 波數，m爲大於零之一整數，q爲大於1之一整數，及r 爲代表漂移決定之階序之一非負整數；及用以控制副時鐘 ’以減小主時鐘及副時鐘間之漂移。 -15-