專利名稱：一種系統時鐘同步裝置及方法
技術領域：
本發明涉及在通訊領域中系統時鐘同步及無損保護倒換的裝置及方法，尤其涉及光通訊領域中的一種多業務傳輸平臺系統和子速率透明復用系統及其自動倒換方法，它能給系統內不同業務和不同速率等級的設備提供統一的時鐘和冗余時鐘保護，并能完成無損時鐘切換。
背景技術：
隨著通訊技術和電子技術的迅猛發展，通訊設備中的時鐘種類越來越多，時鐘頻率也越來越高。這一點在承擔多業務接入的光通訊設備中尤為突出不同速率等級的業務之間進行速率轉換、復用和解復用時不僅要保證時鐘同步，并且時鐘需要跟蹤到同一個網絡基準主時鐘上。目前，時鐘同步系統中各種速率等級的時鐘分布在不同的單元中，不利于時鐘源的收集，也不利于時鐘的分配；而且主從時鐘單元各自獨立工作，即使主從時鐘單元擁有相同的時鐘源，主從時鐘之間也必然存在難以控制的相位差和頻率差，從而導致時鐘切換時會引起業務損傷。
因此，現有技術存有缺陷，而有待于改進和發展。
發明內容
本發明的目的在于提供一種系統時鐘同步裝置及方法，能搜集到系統內各單元的時鐘，實現系統內時鐘的同步，同時能提供兩路相位完全一致的輸出時鐘供系統內各單元使用。
本發明的技術方案如下一種系統時鐘同步裝置，其中，其包括多個業務單元、兩個互為主從的時鐘單元和一個信息交換單元，所述業務單元用于提取接收業務中的時鐘，并使用同步后的時鐘作為發送業務參考時鐘；所述時鐘單元用于處理并分配時鐘；所述信息交換單元用于把時鐘單元和業務單元連接起來，為它們提供時鐘連接和數據通訊通道。
所述的裝置，其中，所述業務單元還包括帶時鐘提取功能的業務接收模塊、有冗余時鐘輸入的鎖相環和業務發送模塊；所述業務接收模塊從接收到的業務中提取時鐘并輸出給所述時鐘單元，為時鐘單元提供時鐘參考源；所述主從時鐘單元送回兩路頻率和相位都相同的時鐘給所述業務單元，所述有冗余時鐘輸入的鎖相環將它們進行選擇處理后，提供給業務發送模塊作為發送參考時鐘。
所述的裝置，其中，所述主從時鐘單元具有相同的結構，都包括時鐘選擇模塊、鎖相環和時鐘分配模塊；所述時鐘選擇模塊用于對系統所有的時鐘進行選擇，然后輸入到鎖相環中，鎖相環的輸出經過所述時鐘分配單元后，可以傳遞給所有的業務單元。
所述的裝置，其中，所述主時鐘單元用于從所有時鐘源中選擇出最佳的時鐘，進行跟蹤鎖定處理；所述從時鐘單元則一直鎖定在主時鐘單元的輸出時鐘上。
所述的裝置，其中，所述系統所有的時鐘包括所有業務單元傳遞來的時鐘、系統外時鐘和主從時鐘單元互送時鐘。
一種系統時鐘同步的方法，其包括以下步驟a)所述業務單元從接收到的業務中提取時鐘信號，并獲得時鐘質量信息，然后通過信息交換單元同時傳送給主時鐘單元和從時鐘單元；b)所述主時鐘單元搜集到系統所有的時鐘后，鎖定在質量最佳的時鐘源上，并將產生的時鐘分配給所有的業務單元和從時鐘單元；所述從時鐘單元始終鎖定在主時鐘單元的輸出時鐘上；
c)所述業務單元接收到主從時鐘單元送來的主從時鐘后，經過鎖相環處理，鎖定在主時鐘上，給業務發送模塊提供參考時鐘；d)當主時鐘單元失效后，所述從時鐘單元的輸出時鐘依舊保持主時鐘失效之前的頻率和相位，同時所述從時鐘單元迅速自動倒換成主時鐘單元，并開始重新跟蹤鎖定最佳的時鐘源。
e)所述業務單元在主時鐘單元失效后，鎖相環會進行時鐘源倒換，切換到從時鐘上，由于從時鐘和主時鐘有相同的頻率和相位，因此時鐘源的倒換是無損的，鎖相環給業務發送模塊提供參考時鐘并不會受到影響。
本發明所提供的一種系統時鐘同步裝置及方法，由于采用業務單元提取接受業務中的時鐘并依時鐘質量信息進行選擇，之前從時鐘單元自動向主時鐘單元倒換，擴大了時鐘源的選擇范圍，任何進入系統的業務時鐘只要時鐘質量足夠好，都可以成為系統的全局同步時鐘；同時本發明的時鐘單元中提供了兩路相位和頻率完全一致的主從冗余時鐘，各業務單元可以進行無損時鐘倒換。
圖1是本發明的時鐘同步和冗余保護結構示意圖；圖2是本發明的所述系統時鐘同步裝置中的業務單元結構示意圖；圖3是本發明的所述系統時鐘同步裝置中時鐘單元結構示意圖；圖4是本發明所述系統時鐘同步裝置及方法在系統正常時的工作流程圖；圖5是本發明所述的系統時鐘同步裝置及方法的主從倒換操作流程圖。
具體實施例方式
下面結合附圖，對本發明的具體技術實施方案作詳細的描述。
本發明所述的系統時鐘同步裝置，其包括多個業務單元、兩個互為主從的時鐘單元和一個信息交換單元，所述業務單元提取接收業務中的時鐘，并使用同步后的時鐘作為發送業務參考時鐘；時鐘單元處理并分配時鐘；信息交換單元把時鐘單元和業務單元連接起來，為它們提供時鐘連接和數據通訊通道。
本發明所述的系統時鐘同步系統中有多個業務單元，所述業務單元包括三個模塊帶時鐘提取功能的業務接收模塊、有冗余時鐘輸入的鎖相環和業務發送模塊。所述業務接收模塊從接收到的業務中提取時鐘并輸出給時鐘單元，為時鐘單元提供時鐘參考源。同時主從時鐘單元送回兩路頻率和相位都相同的時鐘給業務單元，有冗余時鐘輸入的鎖相環將它們進行選擇處理后，提供給業務發送模塊作為發送參考時鐘。
本發明所述系統中同時存在主從兩個時鐘單元，它們具有完全相同的結構，只是工作方式不同。所述時鐘單元由時鐘選擇模塊、鎖相環和時鐘分配模塊三部分構成，所述系統所有的時鐘都輸入到時鐘選擇模塊，包括所有業務單元傳遞來的時鐘、系統外時鐘和主從時鐘單元互送時鐘。經過時鐘選擇后輸入到鎖相環中，時鐘單元上的鎖相環具有鎖定、保持和自由震蕩功能。鎖相環的輸出經過時鐘分配單元后，可以傳遞給所有的業務單元。主時鐘單元從所有時鐘源中選擇出最佳的時鐘，進行跟蹤鎖定處理，而從時鐘單元則一直鎖定在主時鐘單元的輸出時鐘上，這樣保證了正常工作時，主從時鐘單板的輸出時鐘的頻率和相位一致。
所述業務單元和時鐘單元通過信息交換單元連接在一起，信息交換單元為整個系統提供了時鐘連接和數據通訊通道它將各業務單元的輸出時鐘都連接到主備時鐘單元上，并將主備時鐘單元輸出的時鐘分別分配到各業務單元上。同時它還在主備時鐘單元和業務單元之間建立了通訊總線，用于傳輸時鐘質量信息。
本發明所述系統的工作流程為所述業務單元從接收到的業務中提取時鐘信號，并獲得時鐘質量信息，然后通過信息交換單元同時傳送給主時鐘單元和從時鐘單元；主時鐘單元搜集到所有的業務時鐘和外部輸入時鐘后，鎖定在質量最佳的時鐘源上，并將產生的時鐘分配給所有的業務單元和從時鐘單元。從時鐘單元始終鎖定在主時鐘單元的輸出時鐘上，因此主從時鐘單元的時鐘輸出之間頻率和相位完全一致。所述業務單元接收到主從時鐘單元送來的主從時鐘后，經過鎖相環處理，鎖定在主時鐘上，給業務發送模塊提供參考時鐘。
當主時鐘單元失效后，由于時鐘單元具備保持功能，從時鐘單元的輸出時鐘依舊保持了主時鐘失效之前的頻率和相位。同時從時鐘單元迅速自動倒換成主時鐘單元，并開始重新跟蹤鎖定最佳的時鐘源。這一系列過程中，從時鐘單元的輸出時鐘保持了很好的頻率穩定性和相位連續性，從而保證了各業務單元的正常工作。
如圖1所示的是本發明所述系統時鐘同步裝置中時鐘同步裝置及實現方法的結構示意圖。這個裝置由業務單元、時鐘單元和信息交換單元構成，所述業務單元如圖2所示，時鐘單元如圖3所示。信息交換單元上有四條通道一條是時鐘采集通道，各業務單元通過該通道把從業務中提取的時鐘送給主時鐘單元和從時鐘單元；第二條是主時鐘分配通道，主時鐘單元將產生的主時鐘分配給所有的業務單元；第三條是從時鐘分配通道，從時鐘單元將產生的從時鐘分配給所有的業務單元；第四條是數據通訊通道，它為業務單元和時鐘單元之間提供了傳送時鐘質量等級、主從時鐘狀態等信息的數據總線。信息交換單元可以用背板的方式實現。
如圖2所示，本發明的所述業務單元由接收模塊、發送模塊和帶冗余輸入的鎖相環三部分組成。所述接收模塊必須有時鐘數據恢復功能(CDRClock and Data Recover)，它從接收到的業務中抽取時鐘，然后把時鐘及其質量信息通過信息交換單元同時送給主從時鐘單元；同時，帶冗余輸入的鎖相環接收到分別來自主時鐘單元和從時鐘單元的主時鐘和從時鐘，并鎖定在主時鐘上，輸出一個穩定的時鐘給發送模塊作為發送參考時鐘。正常工作時，鎖相環鎖定在主時鐘上，當主時鐘失效后，立即改用從時鐘。由于本發明設計的特點，從時鐘的頻率和相位與失效前的主時鐘保持一致，因此這種時鐘切換將業務受到的影響和損傷減小到了最小。
如圖3所示，時鐘單元由時鐘選擇模塊、鎖相環和時鐘分配模塊三部分組成。時鐘選擇模塊可用可編程器件實現，它從時鐘單元的所有時鐘輸入中選擇一個，傳遞給鎖相環。時鐘單元的鎖相環具有自由震蕩、保持、鎖定等功能，通常用數字鎖相環來實現，也可用模擬鎖相環和數字鎖相環配合使用來實現。時鐘分配模塊負責鎖相環輸出時鐘的驅動和分配，它可用專用的集成電路來實現。時鐘單元的時鐘輸入有三種業務單元送來的時鐘、外部時鐘輸入和主從時鐘單元互送時鐘，外部時鐘輸入是指系統外的時鐘設備給本系統提供的時鐘。主時鐘單元根據各種時鐘的質量信息以及外部配置信息來選擇最佳時鐘源，鎖定后產生主時鐘，經過時鐘驅動器后傳送給各業務單板和從時鐘單元。所述從時鐘單元只能鎖定在主時鐘上，并產生從時鐘，經過時鐘驅動器后傳送給各業務單板和主時鐘單元。主從時鐘均采用差分電平傳輸，可以是CML、LVDS、LVPECL等多種電平。
如圖4所示，本發明所述系統時鐘同步裝置正常工作時所述業務單元上接收模塊的時鐘數據恢復功能能從接收到的業務中恢復出時鐘信號，并獲得時鐘質量信息；然后通過背板把這兩種信號同時傳送給主時鐘單元和從時鐘單元；主時鐘單元搜集到所有的業務時鐘和外部輸入時鐘后，通過比較質量等級信息，確定并選擇出質量最佳的時鐘源送給鎖相環，鎖相環的輸出經過時鐘分配模塊，分配給各個業務單元和從時鐘單元；所述從時鐘單元無需進行時鐘選擇，它的鎖相環始終鎖定在主時鐘單元的輸出時鐘上，確保主從時鐘之間頻率和相位一致。每個業務單元都能獨立的接收到主從時鐘，并在鎖相環處理之后，為業務發送模塊提供穩定的參考時鐘源。
如圖5所示，當主時鐘板失效后，時鐘單元會發生主從倒換，所述從時鐘單元變成主時鐘單元，其時鐘源就不再是時鐘單元互送時鐘了，它將按照主時鐘單元的規則來重新選取時鐘源，在更換時鐘源的過程中，該時鐘單元上的鎖相環一直工作在保持狀態，保持了主時鐘失效前的頻率和初始相位，直到重新鎖定到新的時鐘源上；在從時鐘轉換成主時鐘并鎖定的過程中，該時鐘一直保持著穩定的頻率，并且沒有相位跳變。
另外，上層軟件也可以直接下發命令完成主備倒換，此時發生系統將進行與圖5所示一樣的操作。
通過上述具體實施方式
的分析可以看到，利用本發明方法可以使所有業務單元上的時鐘同步到系統最佳的時鐘源上，并能夠保證系統時鐘無損保護倒換。
權利要求
1.一種系統時鐘同步裝置，其特征在于，其包括多個業務單元、兩個互為主從的時鐘單元和一個信息交換單元，所述業務單元用于提取接收業務中的時鐘，并使用同步后的時鐘作為發送業務參考時鐘；所述時鐘單元用于處理并分配時鐘；所述信息交換單元用于把時鐘單元和業務單元連接起來，為它們提供時鐘連接和數據通訊通道。
2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述業務單元還包括帶時鐘提取功能的業務接收模塊、有冗余時鐘輸入的鎖相環和業務發送模塊；所述業務接收模塊從接收到的業務中提取時鐘并輸出給所述時鐘單元，為時鐘單元提供時鐘參考源；所述主從時鐘單元送回兩路頻率和相位都相同的時鐘給所述業務單元，所述有冗余時鐘輸入的鎖相環將它們進行選擇處理后，提供給業務發送模塊作為發送參考時鐘。
3.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述主從時鐘單元具有相同的結構，都包括時鐘選擇模塊、鎖相環和時鐘分配模塊；所述時鐘選擇模塊用于對系統所有的時鐘進行選擇，然后輸入到鎖相環中，鎖相環的輸出經過所述時鐘分配單元后，可以傳遞給所有的業務單元。
4.根據權利要求3所述的裝置，其特征在于，所述主時鐘單元用于從所有時鐘源中選擇出最佳的時鐘，進行跟蹤鎖定處理；所述從時鐘單元則一直鎖定在主時鐘單元的輸出時鐘上。
5.根據權利要求4所述的裝置，其特征在于，所述系統所有的時鐘包括所有業務單元傳遞來的時鐘、系統外時鐘和主從時鐘單元互送時鐘。
6.一種如權利要求1所述的系統時鐘同步的方法，其包括以下步驟a)所述業務單元從接收到的業務中提取時鐘信號，并獲得時鐘質量信息，然后通過信息交換單元同時傳送給主時鐘單元和從時鐘單元；b)所述主時鐘單元搜集到系統所有的時鐘后，鎖定在質量最佳的時鐘源上，并將產生的時鐘分配給所有的業務單元和從時鐘單元；所述從時鐘單元始終鎖定在主時鐘單元的輸出時鐘上；c)所述業務單元接收到主從時鐘單元送來的主從時鐘后，經過鎖相環處理，鎖定在主時鐘上，給業務發送模塊提供參考時鐘；d)當主時鐘單元失效后，所述從時鐘單元的輸出時鐘依舊保持主時鐘失效之前的頻率和相位，同時所述從時鐘單元迅速自動倒換成主時鐘單元，并開始重新跟蹤鎖定最佳的時鐘源。e)所述業務單元在主時鐘單元失效后，鎖相環會進行時鐘源倒換，切換到從時鐘上，由于從時鐘和主時鐘有相同的頻率和相位，因此時鐘源的倒換是無損的，鎖相環給業務發送模塊提供參考時鐘并不會受到影響。
全文摘要
本發明的一種系統時鐘同步裝置及方法，其包括多個業務單元、兩個互為主從的時鐘單元和一個信息交換單元，所述業務單元用于提取接收業務中的時鐘，并使用同步后的時鐘作為發送業務參考時鐘；所述時鐘單元用于處理并分配時鐘；所述信息交換單元用于把時鐘單元和業務單元連接起來，為它們提供時鐘連接和數據通訊通道。本發明的裝置和方法由于采用業務單元提取接受業務中的時鐘并依時鐘質量信息進行選擇，之前從時鐘單元自動向主時鐘單元倒換，擴大了時鐘源的選擇范圍，任何進入系統的業務時鐘只要時鐘質量足夠好，都可以成為系統的全局同步時鐘，并且各業務單元可以進行無損時鐘倒換。
文檔編號H04L7/04GK1798018SQ20041007771
公開日2006年7月5日 申請日期2004年12月30日 優先權日2004年12月30日
發明者涂勇, 雒宏禮 申請人:中興通訊股份有限公司