WO2007022706A1 - Systeme et procede de realisation de synchronisation de reseau par reseau en paquets - Google Patents

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Zhijun Qu
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04JMULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J3/00Time-division multiplex systems
    • H04J3/02Details
    • H04J3/06Synchronising arrangements
    • H04J3/0635Clock or time synchronisation in a network
    • H04J3/0638Clock or time synchronisation among nodes; Internode synchronisation
    • H04J3/0658Clock or time synchronisation among packet nodes
    • H04J3/0673Clock or time synchronisation among packet nodes using intermediate nodes, e.g. modification of a received timestamp before further transmission to the next packet node, e.g. including internal delay time or residence time into the packet
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    • H04J3/06Synchronising arrangements
    • H04J3/0635Clock or time synchronisation in a network
    • H04J3/0685Clock or time synchronisation in a node; Intranode synchronisation
    • H04J3/0697Synchronisation in a packet node

Definitions

  • IP networks With the demand for multiple services and the large-scale deployment of IP networks, the bandwidth that IP networks can provide is getting higher and higher, and the cost of deploying IP networks is getting lower and lower. Therefore, more and more operators tend to choose to pass IP to carry multiple services.
  • the current IP network is still a connectionless, non-synchronous network.
  • the circuit service requirements cannot be met in some aspects, especially the synchronization timing of the entire network. Therefore, some operators have proposed to provide synchronous timing on packet IP networks, including RTP (real-time transport protocol) and ACM (adaptive clock recovery) schemes.
  • RTP real-time transport protocol
  • ACM adaptive clock recovery
  • the receiving module includes: a clock processing unit, a MAC layer processing unit, and a physical layer processing unit; and a physical layer processing unit, configured to recover a clock signal from a data link in the upper processing device, and transmit the recovered clock signal to the a MAC layer processing unit and a clock processing unit; the clock processing unit, configured to process the received recovered clock signal, and transmit the processed reference clock to the physical layer processing unit and the MAC a layer processing unit, the physical layer processing unit and the MAC layer processing unit periodically send the reference clock as a line clock to the lower processing device through the sending module;
  • the MAC layer processing unit is configured to receive data transmitted by the physical layer processing unit by using a clock signal recovered by the physical layer processing unit; and send data to the reference clock by using the reference clock sent by the clock processing unit.
  • the physical layer processing unit is configured to receive data transmitted by the physical layer processing unit by using a clock signal recovered by the physical layer processing unit; and send data to the reference clock by using the reference clock sent by the clock processing unit.
  • the clock processing unit is configured to process the received clock signal, and transmit the processed reference clock to the physical layer processing unit, and the MAC layer processing unit, by a physical layer processing unit and a MAC layer
  • the processing unit periodically sends the reference clock as a line clock to a lower-level processing device;
  • the step B specifically includes: the lower processing device recovers a clock signal used for transmitting data from the data link;
  • FIG. 2 is a schematic diagram of an operation of an Ethernet interface in an interface board according to the present invention.
  • the downlink interface board performs data interaction with the lower-level processing device through the data link in the interface.
  • the downlink interface board uses the locked clock signal transmitted by the main control board to perform data. Sending, for example, the downlink interface board mixes the locked clock signal with the data signal, and transmits the data signal to the lower processing device through the data link in the interface; when receiving the data transmitted by the lower processing device, the received
  • the clock signal can be a clock recovered from the lower link or a reference clock output by the clock processing unit.
  • the physical layer processing unit recovers the clock signal from the data link, and transmits the recovered clock signal to the
  • the MAC layer processing difficulty element is used to receive data, and is transmitted to a clock processing unit of the main control board for processing;

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Data Exchanges In Wide-Area Networks (AREA)
  • Synchronisation In Digital Transmission Systems (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Description

通过分组网络实现网络同步的方法和系统
技术领域
本发明涉及通信领域,尤其涉及一种通过分组网络实现网络同步的方法 和系统。
发明背景
当前的网络基本上可以划分为两大类, 一类是目前提供电话业务的同 步电路域网络, 其能够通1全网同步定时严格保证业务的传输延时和传输 顺序; 另外一类是无连接的 IP分组网, 其提供 Internet数据业务, 对时延和 报文传输顺序没有严格保证。
随着用户对多业务的要求和 IP网络的大规模部署, IP网络能提供的带宽 越来越高,部署 IP网络的成本价格越来越低,因此越来越多的运营商趋向于 选择通过 IP来承载多业务。然而当前的 IP网络仍然是一种无连接、无同步的 网络, 当提供 Best effort (尽力服务)业务时, 在某些方面无法满足电路业 务的要求,特别是全网的同步定时等。因此有些运营商提出了在分组 IP网络 上提供同步定时的方案, 包括采用 RTP协议 (实时传输协议) 、 ACM (自 适应时钟恢复) 方案等。 然而这些方案从原理上来讲, 都没有从根本上解 决在 IP网络上提供全网定时的问题,反而对网络本身提出了较高的要求,包 括网络传输的延时、 网络的丢包率等, 任何指标的恶化都会对上述方案产 生致命的影响。
目前,通过 IP分组网络实现网络同步的技术方案为:为了满足 IP分组网 络提供电路业务,在建设 IP网络的同时, 建设一套同步定时网络, 采用叠加 的办法满足网络同步的要求。
现有技术需要新建同步网, 存在建网成本高的缺陷, 而且现有技术没 有将数据网和电路网完全统一, 故维护操作的难度较大。
发明内容 鉴于上述现有技术所存在的问题, 本发明的目的是提供一种通过分组 网络实现网络定时的系统和方法, 通过本发明, 能够很好的实现全网统一' 定时,将无定时的 IP网络改造成一种类 #1电路网络的同步网络, 同时又保留 了 IP网络的高带宽优点,既可以提供电路仿真业务,又可以提供高带宽的多 业务。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
本发明提供的一种通过分组网络实现网络同步的系统, 包括不同级别 的处理设备, 发送模块, 和接收模块;
所述接收模块, 用于从上级处理设备中的数据链路上恢复出时钟信号, 并将其传递给发送单元;
所述发送模块, 用于接收所述恢复出的时钟信号, 并将其发送给下级 处理设备, 和 /或接收所述恢复出的时钟信号, 并将其与传输数据进行混合 后, 发送给下级处理设备。
下述系统的技术方案为可选技术方案。
所述发送模块、 接收模块设置于接口板、 或业务板中。
接收模块包括: 时钟处理单元、 MAC层处理单元和物理层处理单元; 物理层处理单元, 用于从上级处理设备中的数据链路上恢复出时钟信 号, 并将所述恢复时钟信号传送给所述 MAC层处理单元和时钟处理单元; 所述时钟处理单元, 用于对接收到的所述恢复时钟信号进行处理, 并 将处理后得到的参考时钟传送给所述物理层处理单元和所述 MAC层处理单 元, 由物理层处理单元和 MAC层处理单元将所述参考时钟作为线路时钟周 期性的通过所述发送模块发送给下级处理设备;
所述 MAC层处理单元, 用于使用所述物理层处理单元恢复出的时钟信 号接收所述物理层处理单元传送来的数据; 以及, 使用所述时钟处理单元 发送来的参考时钟发送数据给所述物理层处理单元。
发送模块包括: 物理层处理单元、 时钟处理单元和 MAC层处理单元; 所述物理层处理单元, 用于使用所述恢复时钟信号或上级处理设备发 送的线路时钟信号接收数据, 并将所述上级处理设备发送的线路时钟信号 按照一定的编码方式与传输数据进行混合后, 或将所述上级处理设备发送 的线路时钟信号, 传递给所述 MAC层处理单元接收数据, 以及传递给所述 时钟处理单元进行处理;
所述时钟处理单元, 用于对接收到的时钟信号进行处理, 并将处理后 得到的参考时钟传送给所述物理层处理单元, 和所述 MAC层处理单元, 由 物理层处理单元和 MAC层处理单元将所述参考时钟作为线路时钟周期性的 发送给更下一级处理设备;
所述 MAC层处理单元, 用于使用所述物理层处理单元传送的上级线路 时钟信号接收所述物理层处理单元传送来的数据, 以及使用所述时钟处理 单元传送来的参考时钟发送数据给所述物理层处理单元。
、 在所述接收模块与所述发送模块之间设置有主控板, 用于锁定接收模 块发送的所述恢复时钟信号, 并将所述锁定后的时钟信号驱动成多路信号, 传送到发送模块。
所述主控板包括锁相环电路, 用于将时钟信号进行锁定处理。
所述主控板还包括信号驱动电路, 用于将时钟信号驱动成多路信号, 并将所述多路信号传送给对应的发送模块。
所述系统还包括: 交换背板; 用于将接收模块恢复出的时钟信号输入 到主控板, 并将主控板输出的信号输入到发送模块。
本发明还提供一种通过分组网络实现网络同步的方法, 包括:
A、将分组网络中的上级处理设备数据链路上的时钟信号恢复出,并将 其传送给下级处理设备;
B、 基于所述时钟信号实现所述处理设备之间的同步。
所述步骤 A具体包括:
Al、 从数据链路上接收分组网络中的上级处理设备传送的数据, 并从 A2、 将所述恢复出的时钟信号与数据信号混合后, 传送给下级处理设 备。
所述步骤 B具体包括- 所述下级处理设备从所述数据链路上恢复出传输数据使用的时钟 信号;
B2、 所述下级处理设备使用所述时钟信号为自身设备系统提供时钟, 并将所述时钟信号与数据信号混合后, 通过其内的数据链路传递给更下一 级处理设备。
由上述本发明提供的技术方案可以看出, 本¾明将分组网络中的上级 处理设备数据链路上的时钟信号恢复出, 并将其传送给下级处理设备; 基 于所述时钟信号实现所述处理设备的同步。 通过本发明, 能够很好的实现 全网统一定时,将无定时的 IP网络改造成一种类似电路网络的同步网络, 同 时又保留了 IP网络的高带宽优点,既可以提供电路仿真业务,又可以提供高 带宽的多业务。 ' 附图简要说明
图 1为 IP同步网络设备框架;
图 2为本发明所述接口板中的以太网接口的工作原理图;
图 3为本发明中当两个不同设备通过以太网接口对接互连时的工作原 理图;
图 4为本发明所述方法的原理图;
图 5为本发明提供的 IP同步网络的网络架构示意图。 实施本发明的方式
本发明提供了一种通过分组网络实现网络同步的系统和方法, 其核心 是: 将分组网络中的上级处理设备数据链路上的时钟信号恢复出, 并将其 传送给下级处理设备; 基于所述时钟信号实现所述处理设备的同步。
针对本发明所述系统提供的第一实施例, 如图 1所示的 IP同步网络设备 框架, 其包括: 不同级别的处理设备, 其中所述处理设备分别包括: 发送 模块和接收模块, 所述接收模块设置于上行接口板中, 所述发送模块设置 于下行接口板中, 在所述上行接口板与所述下行接口板之间设置有交换背 板和主控板。其中, 所述交换背板可以为以太网交换背板, 或其它 IP分组网 交换背板。
所述上行接口板通过其接口中的数据链路与上级处理设备进行数据交 互, 当需要接收上级处理设备传送的数据时, 上行接口板从所述数据链路 中恢复出时钟信号并通过所述交换背板输入到主控板中; 当需要发送数据 给上级处理设备时, 将所述恢复出的时钟信号处理后输出的参考时钟信号 与数据进行混合处理后, 通过其接口中的数据链路发送给上级处理设备。
所述主控板设置有锁相环电路和信号驱动电路, 所述锁相环电路用于 将时钟信号进行锁定处理。 所述信号驱动电路用于将锁定处理后的时钟信 号驱动成多路信号, 并将所述多路信号通过所述 换背板传送给对应的下 行接口板。
所述下行接口板通过其接口中的数据链路与下级处理设备进行数据交 互, 当需要发送数据给下级处理设备时, 下行接口板利用所述主控板传输 来的锁定后的时钟信号进行数据发送, 如下行接口板将所述锁定后的时钟 信号与所述数据信号混合处理后, 通过其接口中的数据链路传送给下级处 理设备; 当接收下级处理设备传送的数据时, 采用的接收时钟信号可以为 从下级链路上恢复的时钟或者时钟处理单元输出的参考时钟。
上面所述的上行接口板和下行接口板都是相对的, 系统中任何一块接 口板都可以作为上行或下行, 因此任何一块接口板都可以从输入线路上恢 复出时钟信号并传递到主控板上处理, 任何接口板都可以输出恢复的时钟 信号给主控板, 同时也可以接收主控板传输来的时钟信号。
如图 2所示, 在上述上行接口板中, 设置有上行接口, 所述上行接口包 括时钟处理单元、 MAC层处理单元和物理层处理单元。
其中, 所述物理层处理单元, 用于通过数据链路与上行的下级处理设 备进行数据交互。
当上行接口板通过其上的数据链路接收上行的下级处理设备传送的数 据时, 物理层处理单元从所述数据链路上恢复出时钟信号, 并将所述恢复 出的时钟信号传送给所述 MAC层处理難元用来接收数据, 以及传递给主控 板的时钟处理单元进行处理;
当上行接口板通过数据链路发送数据给上行的下级处理设备时, 首先 物理层处理单元接收 MAC层处理单元发送来的数据, 然后使用上行的更下 一级处理设备传送的线路时钟与所述接收的数据进行混合, 然后通过数据 •链路发送给上行的下级处理设备。
所述时钟处理单元,用于对接收到的所述恢复出的时钟信号进行处理, 并将处理后得到的参考时钟传送给所述物理层处理单元和所述 MAC层处理 单元, 由物理层处理单元和 MAC层处理单元将所述参考时钟作为线路时钟 周期性的发送给上行的下级处理设备。
所述 MAC层处理单元, 用于使用所述物理层处理单元恢复出的时钟信 号接收所述物理层处理单元传送给的数据; 以及, 使用所述时钟处理单元 发送给的参考时钟发送数据给所述物理层处理单元。
仍然如图 2所示, 在所述下行接口板中, 设置有下行接口。其中所述下 行接口包括时钟处理单元、 MAC层处理单元和物理层处理单元。
其中, 所述物理层处理单元, 用于通过数据链路接收和发送数据, 发 送数据时使用主控板传输来的从上级线路恢复的时钟信号, 接收数据时使 用从本地接口上恢复的时钟信号或者使用上级线路时钟信号。 同时将所述 上级线路时钟信号传递给所述 MAC层处理单元; 并将所述上级线路时钟信 号按照一定的编码方式与数据混合后发送给下行的下级处理设备。
所述时钟处理单元,用于对所述时钟信号进行处理,并将处理后得到的 参考时钟传送给所述物理层处理单元, 和所述 MAC层处理单元, 由下行接 口中的物理层处理单元和 MAC层处理单元将所述参考时钟作为线路时钟周 期性的发送给下行的更下一级处理设备。
所述 MAC层处理单元, 用于使用时钟处理单元的参考时钟或者线路恢 复时钟接收所述物理层处理单元传送给的数据。 以及, 使用所述时钟处理 单元传送给的参考时钟发送数据给所述物理层处理单元。
上面描述的上行接口与下行接口可以为以太网接口, 也可以为其它 IP 分组网接口。
上行接口板从上行接口, 如以太网口或其它接口上接收上行的下级处 理设备传送的数据, 同时从数据链路上恢复出时钟信号, 然后将时钟信号 通过交换背板输入到主控板, 主控板上有锁相环电路, 将恢复的时钟信号 锁定处理后, 通过信号驱动电路将时钟信号驱动成多路后分别通过交换背 板送到多个下行接口板, 所述下行接口板锁定从交换背板输入的时钟信号, 通过处理将时钟信号和数据信号混合后通过下行接口, 如以太网口或其它 接口输出。
下面描述当两个不同设备通过以太网接口对接互连时, 通过本发明实 现全网同步的工作过程。 如图 3所示:
当两个不同设备通过以太网接口对接互连时, 需要将时钟同步信息在 以太网接口上传递。 以太网接口一般由 MAC层处理单元和 PHY层处理单元 构成, 为了清晰的描述本发明中的技术方案, 将对接的接口分为上级主设 备接口和下级从设备接口, 其中上级主设备接口同步上级线路时钟后, 通 过时钟处理单元处理后, 分别给 MAC层处理单元和 PHY层处理单元提供参 考时钟, PHY层处理单元将时钟信息按照一定的编码方式和数据混合后传 给 MAC层处理单元, MAC层处理单元接收数据时使用 PHY层处理单元从线 路上恢复的时钟或者使用上级主设备传送的线路时钟。
下级从设备接口的 PHY层处理单元从接收线路上接收数据, 同时恢复 出时钟信号给 MAC层处理单元, MAC层处理单元使用恢复的时钟接收数 据, 同时这个恢复时钟提供给 MAC层处理单元去发送数据, 以及将这个线 路恢复时钟在提供给主控板时钟处理单元处理后发送更下级的接口设备。
上述以太网接口主要指 100BASE-X/ 1000BASE-X。
针对本发明所述的方法提供的第二实施例, 如图 4所示, 包括- 步骤 101、 从数据链路上接收分组网络中的上级处理设备传送的数据, 并从所述数据链路中恢复出的时钟信号。
步骤 102、 将所述恢复出的时钟信号与数据信号混合后, 传送给下级处 理设备。
步骤 103、 所述处理设备从所述数据链路上恢复出所述时钟信号。
步骤 104、 使用所述时钟信号为自身设备系统提供时钟, 并将所述时钟 信号与数据信号混合后, 通过其内的数据链路传递给更下一级的处理设备。
所述更下一级的处理设备继续执行步骤 103。
下面结合图 5所示的 IP同步网络的网络架构示意图, 详细描述本发明所 述的第二实施例的应用过程。
IP网络在原来的数据通道内, 内置传递时钟同步信息, 核心网设备同 步高精度的时钟源, 时钟信息供设备系统自身使用, 同时核心网设备将时 钟信息通过带内的数据通道传递到汇聚层的 IP设备。所述汇聚层的 IP设备从 数据链路上恢复出时钟供自身设备系统使用, 同时通过带内数据通道将时 钟信息传递给接入设备, 接入设备采用和汇聚设备同样的处理方式, 除了 将恢复的时钟供自身使用外, 如果有必要还可以通过数据通道将同步信息 传递给用户终端设备, 如用户的 PBX话音交换机需要同步远端的同步网, 这就需要接入设备将网络的同步信息传递下去, 这时的 PBX从接入线路上 接收数据的同时从数据通道上恢复出所述时钟信息供 PBX系统使用, 这样 时钟信息一级级的传递, 下级设备一级级的锁定, 就可以保证全网严格的 同步, 从而满足电路业务在 IP分组网络上的承载。
由上述本发明的技术方案可以看出,通过本发明在 IP分组网上提供同步 全网定时信息, 能够很好的实现全网统一定时,将无定时的 IP网络改造成一 种类似电路网络的同步网络,同时又保留了 IP网络的高带宽优点,既可以提 供电路仿真业务, 又可以提供高带宽的多业务。 而且实施本 明时, 相比 重建时钟同步网, 成本较低。
在上述实施例中, 是以接口板为例进行描述的, 本发明的发送模块和 接收模块不仅可以设置于接口板中, 还可以设置于业务板等单板中, 其网 络同步的实现过程与上述描述基本相同, 在此不再详细描述。 以上所述, 仅为本发明较佳的具体实施方式, 但本发明的保护范围并 不局限于此, 任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内, 可轻易想到的变化或替换, 都应涵盖在本发明的保护范围之内。 因此, 本 发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims

权利要求
1、一种通过分组网络实现网络同步的系统,包括不同级别的处理设备, 其特征在于, 还包括: 发送模块和接收模块;
所述接收模块, 用于从上级处理设备中的数据链路上恢复出时钟信号, 并将其传递给发送单元;
所述发送模块, 用于接收所述恢复出的时钟信号, 并将其发送给下级 处理设备, 和 /或接收所述恢复出的时钟信号, 并将其与传输数据进行混合 后, 发送给下级处理设备。
2、 根据权利要求 1所述的系统, 其特征在于, 所述发送模块、 接收模 块设置于接口板、 或业务板中。
3、 根据权利要求 1或 2所述的系统, 其特征在于, 所述接收模块包括: 时钟处理单元、 MAC层处理单元和物理层处理单元;
所述物理层处理单元, 用于从上级处理设备中的数据链路上恢复出时 钟信号, 并将所述恢复时钟信号传送给所述 MAC层处理单元和时钟处理单 元;
所述时钟处理单元, 用于对接收到的所述恢复时钟信号进行处理, 并 将处理后得到的参考时钟传送给所述物理层处理单元和所述 MAC层处理单 元, 由物理层处理单元和 MAC层处理单元将所述参考时钟作为线路时钟周 期性的通过所述发送模块发送给下级处理设备;
所述 MAC层处理单元, 用于使用所述物理层处理单元恢复出的时钟信 号接收所述物理层处理单元传送来的数据; 以及, 使用所述时钟处理单元 发送来的参考时钟发送数据给所述物理层处理单元。
4、 根据权利要求 1或 2所述的系统, 其特征在于, 所述发送模块包括: 物理层处理单元、 时钟处理单元和 MAC层处理单元;
所述物理层处理单元, 用于使用所述恢复时钟信号或上级处理设备发 送的线路时钟信号接收数据, 并将所述上级处理设备发送的线路时钟信号 按照一定的编码方式与传输数据进行混合后, 或将所述上级处理设备发送 的线路时钟信号, 传递给所述 MAC层处理单元接收数据, 以及传递给所述 时钟处理单元进行处理;
所述时钟处理单元, 用于对接收到的时钟信号进行处理, 并将处理后 得到的参考时钟传送给所述物理层处理单元, 和所述 MAC层处理单元, 由 物理层处理单元和 MAC层处理单元将所述参考时钟作为线路时钟周期性的 发送给更下一级处理设备;
所述 MAC层处理单元, 用于使用所述物理层处理单元传送的上级线路 时钟信号接收所述物理层处理单元传送来的数据, 以及使用所述时钟处理 单元传送来的参考时钟发送数据给所述物理层处理单元。
5、 根据权利要求 2所述的系统, 其特征在于, 在所述接收模块与所述 发送模块之间设置有主控板, 用于锁定接收模块发送的所述恢复时钟信号, 并将所述锁定后的时钟信号驱动成多路信号, 传送到发送模块。
6、 根据权利要求 5所述的系统, 其特征在于, 所述主控板包括锁相环 电路, 用于将时钟信号进行锁定处理。
7、 根据权利要求 6所述的系统, 其特征在于, 所述主控板还包括信号 驱动电路, 用于将时钟信号驱动成多路信号, 并将所述多路信号传送给对 应的发送模块。
8、 根据权利要求 2所述的系统, 其特征在于, 还包括: 交换背板; 用 于将接收模块恢复出的时钟信号输入到主控板, 并将主控板输出的信号输 入到发送模块。
9、 一种通过分组网络实现网络同步的方法, 其特征在于, 包括:
A、将分组网络中的上级处理设备数据链路上的时钟信号恢复出,并将 其传送给下级处理设备;
B、 基于所述时钟信号实现所述处理设备之间的同步。
10、 根据权利要求 9所述的方法, 其特征在于, 所述步骤 A具体包括: Al、 从数据链路上接收分组网络中的上级处理设备传送的数据, 并从 所述数据链路中恢复出时钟信号;
A2、 将所述恢复出的时钟信号与数据信号混合后, 传送给下级处理设 备。
11、 根据权利要求 9所述的方法, 其特征在于, 所述步骤 B具体包括:
Bl、 所述下级处理设备从所述数据链路上恢复出传输数据使用的时钟 信号;
B2、 所述下级处理设备使用所述时钟信号为自身设备系统提供时钟, 并将所述时钟信号与数据信号混合后, 通过其内的数据链路传递给更下一 级处理设备。
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