专利名称：一种用于光转发板上的参考时钟发送电路及方法
技术领域：
本发明涉及光通讯设备领域，尤其涉及一种用于光转发板上的参考时钟发送电路及方法。
背景技术：
在波分传输系统中，光转发板的主要功能是采用光/电/光转换方式，将满足G.691建议要求的任意厂家的业务光信号转换为满足G.692要求的光信号，同时也完成纠错编码、开销检测处理。
在输出的光业务信号中插入告警指示信号(AIS，Alarm IndicationSignal)，属于其开销处理工作的内容之一当系统输入的光信号出现质量下降而导致业务不能正常传送时，光转发板需要在业务信号中插入AIS告警，通知下游节点该上游节点的输入业务信号出现故障。
由于系统输入的光信号出现质量问题的时候，光转发板就失去了一个稳定可靠的频率来源，此时的输出业务信号时钟，因没有可以使用的同步源而失效，光转发板发给下游节点的业务信号会存在明显的频偏或频率不稳，这样下游节点就有可能无法识别出业务光信号中插入的AIS告警。
因此，这就需要提供一种电路及方法，以便在输入的光信号出现质量问题的情况下，仍保证输出业务时钟稳定可靠。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种用于光转发板上的参考时钟发送电路及方法，以低的成本保持光转发板发送参考时钟有效，从而使光转发板能够提供无频偏的告警指示信号。
本发明提供一种用于光转发板上的参考时钟发送电路，包括锁相环，锁相环中具有低通滤波器与压控振荡器，从业务光恢复的时钟信号经过所述低通滤波器，产生误差电压，所述压控振荡器的输出端在电压控制下发送参考时钟，所述参考时钟发送电路还包括模拟电压发生电路、比较器、二选一开关电路，其中所述比较器的输入信号为经由所述低通滤波器产生的误差电压、与所述模拟电压发生电路产生的电压，所述模拟电压发生电路根据所述比较器的比较结果来调整产生的电压，当比较器输出信号跳变时，将当前产生的电压确定为正常控制电压，并稳定输出；所述二选一开关电路的输入信号为经由所述低通滤波器产生的误差电压、与所述模拟电压发生电路确定的正常控制电压，选择信号为“从业务光恢复的时钟”是否可用的监测判断信号，当该判断信号为“是”时，该二选一开关电路选择所述误差电压作为输出电压来控制所述压控振荡器，当该判断信号为“否”时，该二选一开关电路选择所述正常控制电压作为输出电压来控制所述压控振荡器。
所述参考时钟发送电路，进一步还包括比较结果监测器，用于监测所述比较器的输出信号，当输出信号跳变时，停止所述模拟电压发生电路的电压调整，并记录该当前产生的电压。所述比较结果监测器，为可编程逻辑器件。
所述参考时钟发送电路，进一步还包括存储器，用于存储所述比较结果监测器记录的所述模拟电压发生电路当前产生的电压。
所述模拟电压发生电路为由可编程逻辑器件或CPU线性调节的数模转换器。
所述参考时钟发送电路，进一步还包括监控判断信号发生电路，用于根据对输入的业务光信号进行的监测，发出“从业务光恢复的时钟”是否可用的监测判断信号。
本发明还提供一种用于光转发板上的参考时钟发送方法，所述光转发板上包括锁相环，锁相环中具有低通滤波器与压控振荡器，从业务光恢复的时钟信号经过所述低通滤波器，产生误差电压，所述压控振荡器的输出端在电压控制下发送参考时钟，该参考时钟发送方法，包括如下步骤使用一个模拟电压发生电路产生模拟电压，并将该电压送入一个比较器；将经由所述低通滤波器产生的误差电压送入所述比较器，与所述模拟电压发生电路产生的电压进行比较；根据所述比较器的比较结果，调整所述模拟电压发生电路产生的电压，当比较器输出信号跳变时，将当前产生的电压确定为正常控制电压，并稳定输出；将所述误差电压与所述模拟电压发生电路输出的正常控制电压送入一个二选一开关；对输入的业务光信号进行的监测，产生“从业务光恢复的时钟”是否可用的监测判断信号，并将该信号作为所述二选一开关电路的选择信号；当该判断信号为“是”时，该二选一开关选择所述误差电压作为输出电压来控制所述压控振荡器，当该判断信号为“否”时，该二选一开关选择所述正常控制电压作为输出电压来控制所述压控振荡器。
所述模拟电压发生电路为由可编程逻辑器件或CPU线性调节的数模转换器。
所述当比较器输出信号跳变时，将当前产生的电压确定为正常控制电压的步骤，包括监测所述比较器的输出信号，当该输出信号跳变时，停止所述模拟电压发生电路的电压调整，并记录该当前产生的电压为正常控制电压。
该参考时钟发送方法，进一步包括经比较器比较后，将所述模拟电压发生电路确定的正常控制电压值存储于一存储器中。
所述“从业务光恢复的时钟”是否可用的监控判断信号，是一个监控判断信号发生电路根据对输入的业务光信号进行的监测所产生的信号。
本发明所述的用于光转发板上的参考时钟发送电路及方法，仅仅增加了模数转换器、二选一选择器、比较器三个廉价器件，然后直接利用原锁相环电路里的VCO(压控振荡器)达到了保证光转发板上的参考时钟有效的效果，低成本满足输出AIS光信号的频偏要求，而无需直接使用一个高频、高精度、高稳度的时钟源来产生参考时钟，降低了成本开销。其次系统切换为D/A驱动VCO的时候，PLL开路，这种状态便于诊断故障提高系统的可维护性。
图1是根据本发明实施例的光转发板系统的原理框图；图2是根据本发明实施例的用于光转发板上的参考时钟发送电路的结构框图。
具体实施例方式
以下结合附图，通过对本发明的较佳实施例的详细说明，将使本发明方法的技术方案及其有益效果显而易见。
本发明所述的用于光转发板上的参考时钟发送电路及方法，已经成功应用在支持SDH(同步数字系列，Synchronous Digital Hierarchy)业务的密集波分复用光转发板上，如图1所示，是本发明所述的光转发板的系统框图，该系统主要包括光接收器、锁相环部分、业务处理部分及光转发器，其中线路侧的业务光进入光接收器，光接收器提取业务时钟和数据；系统业务处理部分会进行一些开销处理，然后再由光转发器把业务数据发送出去。
在正常工作过程中，系统的业务处理部分需要两个时钟支持一个是来自光接收器的“业务光恢复时钟”；另一个是来自锁相环部分提供的“发送参考时钟”。后者通过锁相环锁定到前者上，它们频率一致或者固定一个准确的比例关系(这是由锁相环的原理保证的)。
在线路的业务入光质量出现问题的时候，光接收器不能提取稳定的业务时钟，因此锁相环部分也无法提供合格的“发送参考时钟”。由于此时“发送参考时钟”质量不能保证，所以光转发器发出的AIS告警指示业务信号不能可靠地被下游节点设备接收检测。
本发明所述的用于光转发板上的参考时钟发送的电路，如图2所示，主要由标准锁相环电路、二选一模拟开关、模数转换器(D/A)、比较器组成。图2所示的电路，就是图1所示的光转发板系统中的锁相环部分。其中，标准锁相环中具有低通滤波器与压控振荡器，从业务光恢复的时钟信号经过所述低通滤波器，产生误差电压，所述压控振荡器的输出端在电压控制下发送参考时钟。
本发明的特点在于，比较器的输入信号为经由低通滤波器产生的误差电压、与数摸转换器产生的电压，FPGA/CPU线性调节该数摸转换器，根据所述比较器的比较结果来调整产生的电压，当比较结果接近时，将当前产生的电压确定为正常控制电压，并稳定输出；所述二选一模拟开关的输入信号为经由所述低通滤波器产生的误差电压、与数摸转换器确定的正常控制电压，选择信号为“从业务光恢复的时钟”是否可用的监测判断信号，即“选择开关”信号，当该判断信号为“是”时，该二选一开关电路选择所述误差电压作为输出电压来控制所述压控振荡器，当该判断信号为“否”时，该二选一开关电路选择所述正常控制电压作为输出电压来控制所述压控振荡器。
系统上电后，图1中所有的时钟正常，业务转发正常，此时图2中的二选一模拟开关一直选择锁相环输出的误差电压作为锁相环中VCO的控制电压，获取此时图2锁相环系统中压控振荡器(VCO)的控制电压，把正确的控制电压值记录到非易失存储器中；再持续监测系统输入的业务光信号，当其质量出现问题导致图1中“从业务光恢复的时钟”不可用时，切换图2中二选一模拟开关，使用D/A输出的电压来驱动锁相环压控振荡器(VCO)的控制电压端，用前面记录的D/A控制数值驱动D/A来产生和业务正常时刻VCO控制电压值相等的控制电压。此时VCO输出时钟的频率和正常工作时候一样，即发送参考时钟有效，保证了发送向下游设备的告警信号没有超过要求的频率偏移。然后，继续监测，当输入业务光信号质量恢复正常可用的时候，再把二选一模拟开关的选择切换到正常的工作模式下即可。
使用图2所示的电路结构工作，可以让系统锁相环部分在’从业务光恢复的时钟’不稳甚至消失的情况下提供质量足够可靠的发送参考时钟，保证下游节点能够检测到系统发送的AIS告警指示信号。这里的‘足够可靠’是指利用此发送参考时钟发出的业务光其频偏小于20ppm，满足标准要求。
具体实现过程如下(1)在图1系统光路业务正常的时候，使用图2中FPGA控制二选一模拟开关的“选择开关”信号为高电平，这样锁相环输出的“误差电压”作为VCO的控制电压，压控振荡器VCO产生特定频率的发送参考时钟；注意此时VCO的控制电压等于锁相环输出的“误差电压”，这个电压能够使得VCO准确地输出系统需要的频率。
(2)为了在线路的业务入光质量出现问题、光接收器不能提取稳定的“业务光恢复的时钟”的时候，锁相环仍然能够提供合格的”发送参考时钟”，必须保存系统当前业务正常时的VCO控制电压值。其具体保存方法是A.在业务正常时，首先使用FPGA调节D/A器件的数字接口，把数字控制值从1调节到最大值255，此时D/A的输出电压跟着从0V到3.3V变化。把变化过程中D/A的输出电压值和锁相环输出的“误差电压”值一起放到比较器中比较；B.对于比较器来说，正脚接锁相环输出的“误差电压”，负脚接D/A输出电压。如果正脚电压高于负脚电压，则比较器输出“1”；反之，则比较器输出“0”。又由于比较器没有任何反馈，其两个输入脚电压非常小的偏差也会被放大很多倍，造成其输出要么是0，要么是1，没有中间态。因此当D/A从小到大地一点一点增加时，比较器输出从1跳变到0时，所对应的D/A的输出电压值就是我们要记录的业务正常时的VCO控制电压值。FPGA监测比较器输出的这个跳变，并记录此时D/A的数字控制值。
(3)CPU把这个D/A数字控制值记录到非易失存储器中备用。
(4)以后系统监测当前输入业务光信号，当其质量出现问题导致从“业务光恢复的时钟”不可用时，用FPGA切换图2中的二选一模拟开关的“选择开关”信号为低电平，这样模拟开关选择D/A的输出电压作为VCO的控制电压，来控制VCO产生“发送参考时钟”；这个参考时钟与系统工作正常时候的参考时钟几乎质量一样，频偏小于20ppm(这里说“几乎”是因为固定电压控制VCO时候会受环境和器件老化影响，不可能绝对准确，但是其偏差又能满足系统要求)。此时虽然“业务光恢复的时钟”不稳甚至消失，系统仍然有质量可靠的“发送参考时钟”，保证下游节点能够检测到系统发送的AIS告警指示信号。
(5)此后，持续检测系统输入业务光，只要该输入业务光出现质量问题时，就使用FPGA控制图2中二选一模拟开关的“选择开关”为低电平，D/A输出的电压作为锁相环中VCO的控制电压。
(6)用前面CPU记录的D/A控制数值驱动D/A来产生VCO的控制电压。此电压和业务正常时刻VCO控制电压值相等，因此这时候VCO输出时钟的频率和正常工作时候一样，即发送参考时钟有效，保证了发送的AIS信号没有超过要求的频率偏移。
(7)持续监测到当前输入业务光信号质量恢复正常可用时，再次使用图2中FPGA控制二选一模拟开关的“选择开关”为高电平，这样模拟开关选择锁相环输出的“误差电压”做为VCO的控制电压，系统恢复正常工作状态。
(8)下次设备上电后，用同样方法再次测量当前正常工作状态下的VCO控制电压，如果测量的电压值和记录电压值的误差在0.1v范围内，就不修改记录电压值，如果超过此范围就修改记录值。这里用0.1v是根据VCO器件的指标确定的，对于200ppm/V的VCO来说，0.1v电压误差对应频偏20ppm(这一步骤是可选则使用的)。
应当理解的是，本发明上述针对具体实施例的描述较为具体，并不能因此而认为本发明专利保护范围的限制，对本领域技术人员来说，可以根据本发明的技术构思作出各种可能的改变或变形，而所有这些改变或变形都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
权利要求
1.一种用于光转发板上的参考时钟发送电路，包括锁相环，锁相环中具有低通滤波器与压控振荡器，从业务光恢复的时钟信号经过所述低通滤波器，产生误差电压，所述压控振荡器的输出端在电压控制下发送参考时钟，其特征在于，所述参考时钟发送电路还包括模拟电压发生电路、比较器、二选一开关电路，其中所述比较器的输入信号为经由所述低通滤波器产生的误差电压、与所述模拟电压发生电路产生的电压，所述模拟电压发生电路根据所述比较器的比较结果来调整产生的电压，当比较器输出信号跳变时，将当前产生的电压确定为正常控制电压，并稳定输出；所述二选一开关电路的输入信号为经由所述低通滤波器产生的误差电压、与所述模拟电压发生电路确定的正常控制电压，选择信号为“从业务光恢复的时钟”是否可用的监测判断信号，当该判断信号为“是”时，该二选一开关电路选择所述误差电压作为输出电压来控制所述压控振荡器，当该判断信号为“否”时，该二选一开关电路选择所述正常控制电压作为输出电压来控制所述压控振荡器。
2.如权利要求1所述的电路，其特征在于，进一步包括比较结果监测器，用于监测所述比较器的输出信号，当输出信号跳变时，停止所述模拟电压发生电路的电压调整，并记录该当前产生的电压。
3.如权利要求2所述的电路，其特征在于，所述比较结果监测器，为可编程逻辑器件。
4.如权利要求2所述的电路，其特征在于，进一步包括存储器，用于存储所述比较结果监测器记录的所述模拟电压发生电路当前产生的电压。
5.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述模拟电压发生电路为由可编程逻辑器件或CPU线性调节的数模转换器。
6.如权利要求1所述的电路，其特征在于，进一步包括监控判断信号发生电路，用于根据对输入的业务光信号进行的监测，发出“从业务光恢复的时钟”是否可用的监测判断信号。
7.一种用于光转发板上的参考时钟发送方法，所述光转发板上包括锁相环，锁相环中具有低通滤波器与压控振荡器，从业务光恢复的时钟信号经过所述低通滤波器，产生误差电压，所述压控振荡器的输出端在电压控制下发送参考时钟，其特征在于，包括如下步骤使用一个模拟电压发生电路产生模拟电压，并将该电压送入一个比较器；将经由所述低通滤波器产生的误差电压送入所述比较器，与所述模拟电压发生电路产生的电压进行比较；根据所述比较器的比较结果，调整所述模拟电压发生电路产生的电压，当比较器输出信号跳变时，将当前产生的电压确定为正常控制电压，并稳定输出；将所述误差电压与所述模拟电压发生电路输出的正常控制电压送入一个二选一开关；对输入的业务光信号进行的监测，产生“从业务光恢复的时钟”是否可用的监测判断信号，并将该信号作为所述二选一开关电路的选择信号；当该判断信号为“是”时，该二选一开关选择所述误差电压作为输出电压来控制所述压控振荡器，当该判断信号为“否”时，该二选一开关选择所述正常控制电压作为输出电压来控制所述压控振荡器。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述模拟电压发生电路为由可编程逻辑器件或CPU线性调节的数模转换器。
9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述当比较器输出信号跳变时，将当前产生的电压确定为正常控制电压的步骤，包括监测所述比较器的输出信号，当该输出信号跳变时，停止所述模拟电压发生电路的电压调整，并记录该当前产生的电压为正常控制电压。
10.如权利要求7所述的方法，其特征在于，进一步包括经比较器比较后，将所述模拟电压发生电路确定的正常控制电压值存储于一存储器中。
11.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述“从业务光恢复的时钟”是否可用的监控判断信号，是一个监控判断信号发生电路根据对输入的业务光信号进行的监测所产生的信号。
全文摘要
本发明公开了一种用于光转发板上的参考时钟发送电路及方法，仅通过增加D/A、选择器、比较器三个廉价器件，利用标准锁相环中的VCO控制电压来控制发送参考时钟，在输入光业务正常时，利用比较器比较后保存一个与此时误差电压接近的D/A输出电压，在输入业务光时钟不可用时，利用选择器选择所保存的D/A输出电压作为VCO的控制电压，在业务光时钟恢复正常时，重新利用选择器选择正常时的误差电压作为VCO的控制电压，以便无论输入业务光时钟是否可用时，都可以保持发送参考时钟有效。本发明低成本满足了输出AIS光信号的频偏要求，无需直接使用一个高频、高精度、高稳度的时钟源来产生参考时钟，降低了成本开销。
文档编号H04B10/29GK1988426SQ200510135028
公开日2007年6月27日 申请日期2005年12月23日 优先权日2005年12月23日
发明者刘培元, 苑岩, 许鹍 申请人:中兴通讯股份有限公司