专利名称：在电信网络单元中提供时钟和同步的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及电信网络单元，典型地，如分插复用器(ADM)、数字交叉连接设备(DXC)、多业务节点设备以及城域设备。具体地说，本发明涉及在上述电信网络单元中提供时钟和同步功能的方法和装置。
背景技术：
众所周知，网络单元，例如分插复用器(ADM)或数字交叉连接设备(DXC)，包括一个或多个输入端口、背板连接以及一个或多个交换矩阵。端口接收采用帧形式的输入流。在已知的网络单元中，还提供了定时功能。已知的定时功能是集中式的，并且为了收集各种同步信息和按照质量标准执行定时选择(选择更好的收集定时)而运行。然后将产生的同步分发到多个设备组件中，典型地，分发到输出端口。
本说明书中使用的术语“定时”，包括时钟基准以及各种类型的同步的规定，各种类型的同步包括用于性能监控的一秒同步性，用于同步所有帧的帧同步，以及用于同步低阶支路的多帧同步。
在已知的网络单元中，提供时钟基准单元(CRU)用于以某种方式分发各种信息(时钟和同步)。时钟信息通常按照星型拓扑结构分发。
相反，同步信息是以各种方式进行分发的，包括链型和级联型。在某些设备中，同步信息是在各个端口本地产生的。因此，现有设备的情况是通过分别的专用线或通过使用星/链型拓扑结构的带内信令分发单独的同步信号、告警及设置指令。由于内部/交互(intra/inter)处理数据单元同步允许级联，因此现有设备的情况不允许快速、简单的系统可伸缩性或升级。而且，需要使用许多专用线来传输多个同步信号、设置指令及告警。
发明内容
本发明所要解决的问题是，在同步数字体系(SDH)、同步光网络(SONET)和/或光传送体系(OTH)网络设备以及通常的时分复用系统中，将同步信号和同步信息更有效地沿着数据通道分发到不同的数据处理单元。
另一个要解决的问题是将有关设备状态的设置指令和信息向所有的数据处理单元广播。
这些和其它问题可以通过下述的一种用于在电信设备中至少将定时信息分发到数据处理单元的装置及方法解决。本发明的其它有益特征在从属权利要求中阐明。所有的权利要求都被认为是本说明书的一个完整部分。
根据本发明，提供一种能承载SDH/SONET基频及其分谐波(submultiples)、并可以加入其他基频(例如OTH基频)的传输信道。这种信道还用于承载广播信息(状态、告警、预置或设置指令)本发明的优点是，信号从至少一个CRU(时钟基准单元)装置通过星型网络分发到所有的数据处理单元。
根据优选的实施例，可以在提供偏移均衡的同步网络的每一条支路上设置单独的可编程数字延迟器。
相对于已有设备，根据本发明的同步体系结构特别灵活和可升级，并且提供了需要时方便的系统升级。该同步体系结构允许每个数据处理单元与输入的传输帧隔开，因此，就与先前的处理单元隔开。
根据本发明的第一个方面，提供了一种用于在电信设备中至少将定时信息分发到数据处理单元的装置，所述数据处理单元包括至少一个端口和至少一个交换矩阵，所述装置包括至少一个时钟基准单元和从所述至少一个时钟基准单元到所述至少一个交换矩阵的传输信道，其中，所述同步传输信道包括多个从所述至少一个时钟基准单元到所述数据处理单元的连接，每个所述连接以SDH/SONET基频或其分谐波传输相同的时钟和同步信息，进一步地，其中所述同步传输信道传输的信号采用帧结构。可选地，所述同步传输信道还承载广播信息，包括状态、告警、预置和设置指令。
根据优选实施例，所述至少一个时钟基准单元包括第一工作时钟基准单元、第二备用时钟基准单元、所述第一与第二时钟基准单元之间的链路连接以及用于保持所述时钟基准单元及时校准的装置。
每个与所述第一与第二时钟基准单元相连接的数据处理单元都包括用于选择所述第一与第二时钟基准单元中的一个的选择装置。
所述至少一个时钟基准单元的每一个时钟基准单元都包括用于产生帧的帧发生器，所述帧包括帧校准字、计数器编码信息和有关所述至少一个时钟基准单元可能故障的控制信息。
根据本发明的第二个方面，提供了一种用于在电信设备中至少将定时信息分发到数据处理单元的方法，所述数据处理单元包括至少一个端口和至少一个交换矩阵，所述方法包括提供至少一个时钟基准单元和从所述至少一个时钟基准单元到所述至少一个交换矩阵的传输信道的步骤，其中所述方法还包括提供多个从所述至少一个时钟基准单元到所述数据处理单元的连接的步骤，每个所述连接以SDH/SONET基频或其分谐波传输相同的时钟和同步信息，进一步地，其中所述多个连接传输的信号采用帧结构。
可选地，所述方法还包括通过所述多个连接承载广播信息的步骤，其中广播信息包括状态、告警、预置和设置指令。
根据优选实施例，所述至少一个时钟基准单元包括第一工作时钟基准单元、第二备用时钟基准单元、所述第一与第二时钟基准单元之间的链路连接以及用于保持第一时钟基准单元及时校准的装置。
每个与所述第一和第二时钟基准单元相连接的数据处理单元都包括用于选择所述第一与第二时钟基准单元中的一个的选择装置。
所述提供至少一个时钟基准单元的步骤，包括提供用于产生帧的帧发生器，所述帧包括帧校准字、计数器编码信息和有关所述至少一个时钟基准单元可能故障的控制信息。
根据本发明的第三个方面，本发明涉及一种网络单元，其包括上述装置。
通过参考附图阅读以下的详细描述，本发明将更加清楚，其中图1是根据本发明的同步体系结构的示意图；图2是根据本发明的数据处理单元的示意图；图3是体现本发明的网络单元的示意图；图4示意性地示出了结合本发明使用的选择器的结构。
具体实施例方式
图1示意性地示出了根据本发明的同步体系结构。包括时分复用帧的输入信号流FLOWIN输入电信设备中，例如ADM或DXC。输入信号流FLOWIN可以是SDH、SONET、OTH/OTN或类似的输入信号流。
输入信号流FLOWIN被第一数据处理单元2(典型地，输入端口或线路单元)接收。该输入信号流也被送到与同步信道驱动器5相连的同步单元4中。所述同步信道驱动器5接收控制器6的输入信号，并连接到同步信道7，同步信道7向多个需要时钟和同步信息的数据处理单元2、3……n提供时钟和同步信息。同步信道7基本上是向所有的数据处理单元提供相同信息的星型网络。
同步信道7独立于数据通道地分配给所有的数据处理单元(线路单元、交换光纤等)。可编程延迟器7-2、7-3……7-n设置在星型网络7的每条支路上，以提供延迟和偏移均衡。同步信道的基频用于产生每个数据单元发出的帧；装置1的第一数据单元2必须具有适配功能(例如SDH段适配)，以能够产生任意的帧相位；其他功能仅用可编程延迟器适配其同步，该适配取决于前面所有数据单元的延迟总和；此外，假设帧相位在共用设备的输入端均衡，则许多功能可以并行进行，然后连接到相同的后续功能上(例如交换光纤)。
图2示意性地给出了本发明的一个单独的数据处理单元，仅采用结构框图表示。
数据处理单元(例如图1中的3)包括帧校准器10、缓存器11和数据处理电路12。数据处理电路12通过缓存信息与输入的TDM传输帧隔开。此外，数据处理单元3包括与同步信道7连接的同步端口13。
数据处理单元根据同步信道承载的同步信号输出信息。后续的处理单元(见图1)将再次缓存该信息，以根据自身的同步进行处理。这样可使输入同步与输出同步隔开(当然是在缓存器容量的限制范围内)，并且消除某些输入帧相位的容差偏移。为了方便地在装置中设置处理单元，提供了一些特定的监控功能，以测量缓存器的填充量以及输入帧相位与输出帧相位的关系。
在同步信道上传送的信号采用帧结构。其帧周期等于最快的同步性(8KHz)。帧周期随后被分成信道时钟采样数。设N为每一帧的时钟采样数的值。
每一帧的前M比特包含一个帧校准字(FAW)。
在有效载荷中，信息是时分复用的，其提供能够用于传送N-M个不同信息比特(例如其他同步信息，广播告警，广播设置命令，广播设备状态信息等)的N-M个时隙。
可以传送与基础同步信号有精确相位关系的分谐波同步信号，该基础同步信号传送迭代周期等于帧周期的计数器值。此外，也可以传送最快同步性的非整数分谐波的同步性这可以通过使用专门算法(例如西格玛-德尔塔调制)得到。
图3示出了体现本发明的网络单元1的示意性图。该网络单元包括多个输入输出端口PORTIN_OUT1、PORTIN_OUT2、……、PORTIN_OUTn，用于接收相应的输入流FLOWIN1、FLOWIN2、……、FLOWINn，并输出相应的输出流FLOWOUT1、FLOWOUT2、……、FLOWOUTn；光纤交换机SWITCHW，其与用于可靠性原因的备用交换机SWITCHS相同。根据这样的实施例，提供了两个时钟基准单元CRUA和CRUB，但在某个时刻只有其中一个时钟基准单元被激活，另一个则处在待机状态。这两个时钟基准单元的频率和相位相互同步到较慢的同步性。换句话说，两个时钟基准单元的所有同步信息是严格相同的。这个同步是由每个时钟基准单元中的固有电路(15)和它们之间的链路(16)完成的。
CRUA和CRUB产生有关频率(时钟)、相位和同步的编码信息，该编码信息从CRUA和CRUB通过星型网络到达所有的数据处理单元(典型地，端口和光纤交换机)。因此，从CRUA和CRUB到所有的端口和矩阵都提供了连接18(图3中用点划线表示)。
每个数据处理单元都具有用于选择两个源CRUA和CRUB之一的选择器装置(SELW，SELS，SELP)。所有的数据处理单元都设置了选择器装置，以从完全相同的处在工作状态的源中选择信息。因此，整个设备都采用相同的定时源CRUA或CRUB同步。
这种设备的最大好处是可伸缩性，因为例如，能容易地增加新的端口。在这种情况下，只需要提供来自CRUA和CRUB的连接(加上到矩阵的标准数据连接)。不需要修改时钟基准单元CRU的任何设置。
在根据本发明的装置中，端口的输入电路利用接收到的定时信息来驱动段适配功能，从而产生发往矩阵的同步帧。在矩阵中，包括了缓冲装置(FIFO)。该缓冲装置按帧相位写入，即FAW的第一个字节被写入缓冲装置的固定位置，而不是以循环方式写入。缓冲装置按来自时钟基准单元(或者CRUA，或者CRUB)的相位读取。
原则上，所有的数据处理单元同时收到同步信息，因为这些信息是在星型结构中分发。根据本发明，每个数据处理单元都设有可编程延迟器。为简化本说明，可编程延迟器在输入端口处被设置为0(端口处的帧与同步信息同相)。帧从端口传送到矩阵要花费一些时间，在经过某个传播时延后，帧才能到达矩阵。因此，在矩阵的FIFO输出端，可编程延迟器被设置成最大延迟，其等于或高于从端口到矩阵的最大传播时延。在输出端口，提供了类似的带有缓冲装置(FIFO)的结构。该输出端口缓冲器与接收的帧同步地被写，并根据来自正在工作的CRU的时钟读取。该时钟延迟了某一预置的时延，其等于或高于总的传播时延(从设备的输入端到输出端)。
时延在设备进行初始设置时静态设置。
可编程延迟器的解决方案产生了非常灵活的电路板。事实上，这些延迟器取决于系统的实现，即端口板相对于矩阵以什么样的方式来排列。这种延迟均衡系统允许重复利用不同设备(例如一个新的具有大量电路板的设备)中的某种结构。
下面将对同步信道进行详细描述。
从CRU到光纤矩阵和端口的帧采用8KHz结构。由38.880MHz的时钟提供频率。帧同步性直接从该帧的FAW的循环中提取。
此外，每个帧还传输在计数器中编码的信息。换句话说，对于每一帧，计数器的值是增加的。例如，可采用模块8000计数器，可以将所有的端口同步到一秒钟(当计数器的值是0时，收到1秒同步信号)。
从CRU到光纤矩阵和端口的帧还包含有关可能故障的信息，使得光纤交换机和端口能够选择第一CRU(CRUA)或第二CRU(CRUB)。同样，当两个时钟基准单元都处在正常状态下，各个单元应该根据同步信道传输的优先指令和信息选择其中一个时钟基准单元。
在图4中，示出了一个可与本发明结合使用的选择器SEL。当选择器SEL用在端口时，表示为SELP，当其用在工作矩阵时，表示为SELW，当用在备用矩阵时，表示为SELS。来自CRUA和CRUB的时钟信号CKA、CKB分别发送到时钟选择器CK_SEL。选择信息SEL_INFA、SEL_INFB(包括告警、故障、优先信息或类似的信息)从通过各自校准器ALA、ALB输入的帧信号中提取，并且送到交换控制器SWITCH_CONTR，该交换控制器SWITCH_CONTR的输出驱动时钟选择器和同步选择器SYNC_SEL。接着，同步选择器SYNC_SEL从校准器ALA、ALB接收同步信号SYA、SYB。时钟选择器CK_SEL的输出被送到锁定压控振荡器(VCO)的相位比较器PHASE_COMP中。最后，时钟CK和同步(控制)CTR信息从选择器SEL输出。
本发明还可以结合其它标准使用，例如光传送体系，当OTU有效载荷是从SDH/SONET有效载荷中产生时。在这种情况下，OTU的频率被设置成标称频率，该频率是用SDH/SONET频率乘以适当的系数。例如，OTU1的标称频率是用SDH的STM-16的频率乘以系数255/238得到的。
已经显示并描述了实现所有目的和优点的新颖的装置和方法。然而，本领域技术人员在阅读了说明书以及公开了优选实施例的附图之后，对本发明做出种种改变、修改、变形和其他的用途和应用是显而易见。所有这些改变、修改、变形和其他的用途和应用没有脱离本发明的范围，都被认为被只受所附权利要求限定的本发明覆盖。
权利要求
1.一种用于在电信设备中至少将定时信息分发到数据处理单元的装置，所述数据处理单元包括至少一个端口和至少一个交换矩阵，所述装置包括至少一个时钟基准单元和从所述至少一个时钟基准单元到所述至少一个交换矩阵的传输信道，其中，所述同步传输信道包括多个从所述至少一个时钟基准单元到所述数据处理单元的连接，每个所述连接以SDH/SONET的基频或其分谐波传输相同的时钟和同步信息，进一步地，其中所述同步传输信道传输的信号采用帧结构。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述同步传输信道还承载广播信息，包括状态、告警、预置和设置指令。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述至少一个时钟基准单元包括第一工作时钟基准单元、第二备用时钟基准单元、所述第一与第二时钟基准单元之间的链路连接以及用于保持所述时钟基准单元及时校准的装置。
4.根据权利要求3所述的装置，其中每个与所述第一和第二时钟基准单元相连接的数据处理单元都包括用于选择其中一个时钟基准单元的选择装置。
5.根据上述任一权利要求所述的装置，其中所述至少一个时钟基准单元包括用于产生帧的帧发生器，所述帧包括帧校准字、计数器编码信息和有关所述至少一个时钟基准单元可能故障以及表示优先选择一个时钟基准单元的控制信息。
6.根据上述任一权利要求所述的装置，其中当OTU有效载荷是从SDH/SONET有效载荷中产生时，所述OTU的频率设置为标称频率，所述标称频率是SDH/SONET频率乘以适当的系数。
7.一种用于在电信设备中至少将定时信息分发到数据处理单元的方法，所述数据处理单元包括至少一个端口和至少一个交换矩阵，所述方法包括提供至少一个时钟基准单元和从所述至少一个时钟基准单元到所述至少一个交换矩阵的传输信道的步骤，其中所述方法还包括提供多个从所述至少一个时钟基准单元到所述数据处理单元的连接的步骤，每个所述连接以SDH/SONET的基频或其分谐波传输相同的时钟和同步信息，进一步地，其中所述多个连接传输的信号采用帧结构。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述方法还包括通过所述多个连接承载广播信息的步骤，包括状态、告警、预置和设置指令。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其中所述至少一个时钟基准单元的每一个时钟基准单元都包括第一工作时钟基准单元、第二备用时钟基准单元、所述第一与第二时钟基准单元之间的链路连接以及用于保持所述时钟基准单元及时校准的装置。
10.根据权利要求9所述的方法，其中与所述第一和第二时钟基准单元相连的所述数据处理单元包括用于选择其中一个所述时钟基准单元的选择装置。
11.根据权利要求7-10任一所述的方法，其中所述提供至少一个时钟基准单元的步骤包括提供用于产生帧的帧发生器的步骤，所述帧包括帧校准字、计数器编码信息和有关所述至少一个时钟基准单元可能故障以及表示优先选择一个时钟基准单元的控制信息。
12.一种网络单元，其包括根据权利要求1-6任一所述的装置。
全文摘要
描述了一种用于在电信设备中至少将定时信息分发到数据处理单元的装置，所述数据处理单元包括至少一个端口和至少一个交换矩阵，所述装置包括至少一个时钟基准单元和从所述至少一个时钟基准单元到所述至少一个交换矩阵的传输信道，其中，所述同步传输信道包括多个从所述至少一个时钟基准单元到所述数据处理单元的连接，每个所述连接以SDH/SONET的基频或其分谐波传输相同的时钟和同步信息，进一步地，其中所述同步传输信道传输的信号采用帧结构。
文档编号H04J3/06GK1681231SQ200410102739
公开日2005年10月12日 申请日期2004年12月23日 优先权日2004年4月5日
发明者M·斯科尔奇, S·古奇, S·加斯塔尔德罗, L·拉泽蒂 申请人:阿尔卡特公司