本发明涉及数字通信网络技术，尤其是一种用于同步网络环网的时钟系统和时钟自愈方法。
背景技术：
在数字通信尤其是同步网络中，由于设备数量众多，通常将设备组成环网以实现话路的交叉，而环网会因为设备掉电、插拔光纤和插拔板卡等操作丢失时钟源，从而导致线路不同步，使得话路中断。为了解决同步网络环网的时钟源丢失问题，技术人员设计出了可使环网时钟自愈的方法，但现有的环网时钟自愈方法普遍存在步骤复杂、可靠性差和对硬件依赖性强的缺点。而且，现有同步网络环网所用的时钟系统存在结构复杂、稳定性差的缺点，降低环网时钟的自愈效果。
技术实现要素：
为了解决上述技术问题，本发明的第一目的在于提供一种用于同步网络环网的时钟系统，第二目的在于提供一种用于同步网络环网的时钟自愈方法。
本发明所采取的第一技术方案是：
一种用于同步网络环网的时钟系统，所述同步网络环网设有背板、话路模块、网关网元和普通网元，所述网关网元和普通网元均包括2.5g收发器和622m收发器，所述2.5g收发器和622m收发器均设有线路恢复时钟和背板恢复时钟，所述时钟系统用于为2.5g收发器和622m收发器提供时钟源；
所述时钟系统包括第一pll时钟芯片和第二pll时钟芯片，所述第一pll时钟芯片和第二pll时钟芯片均包括多个用于接收时钟脉冲的输入端和多个用于发出时钟脉冲的接收端，所述第一pll时钟芯片和第二pll时钟芯片分别从各自的多个输入端中选择一个作为参考时钟；
所述第一pll时钟芯片的输出端分别与2.5g收发器的线路恢复时钟和背板恢复时钟连接，所述第一pll时钟芯片的输入端分别与2.5g收发器的线路恢复时钟和背板恢复时钟连接；
所述第二pll时钟芯片的输出端分别与622m收发器的线路恢复时钟、背板恢复时钟和话路模块连接，所述第二pll时钟芯片的输入端分别与622m收发器的线路恢复时钟、背板恢复时钟和第一pll时钟芯片的输出端连接。
进一步地，所述第一pll时钟芯片的输入端包括第一输入端、第二输入端、第三输入端、第四输入端；所述第一pll时钟芯片的输出端包括第一输出端、第二输出端、第三输出端和第四输出端；所述第二pll时钟芯片的输入端包括第五输入端、第六输入端、第七输入端、第八输入端；所述第二pll时钟芯片的输出端包括第五输出端、第六输出端、第七输出端和第八输出端；
所述第四输出端通过背板与第二输入端连接，所述第三输出端与第六输入端连接，所述第七输出端与话路模块连接，所述2.5g收发器的线路恢复时钟分别与第三输入端和第二输出端连接，所述2.5g收发器的背板恢复时钟分别与第四输入端和第一输出端连接，所述622m收发器的线路恢复时钟分别与第七输入端和第二输出端连接，所述622m收发器的背板恢复时钟分别与第八输入端和第五输出端连接；
所述第一pll时钟芯片择一地以第一输入端、第二输入端、第三输入端或第四输入端所接收时钟脉冲作为参考时钟，所述第二pll时钟芯片择一地以第五输入端、第六输入端、第七输入端或第八输入端所接收时钟脉冲作为参考时钟。
进一步地，所述时钟系统用于为网关网元的2.5g收发器和622m收发器提供时钟源，其特征在于，还包括晶振，所述晶振与第一输入端连接，所述第一pll时钟芯片以晶振提供的时钟脉冲作为参考时钟。
本发明所采取的第二技术方案是：
一种用于同步网络环网的时钟自愈方法，所述同步网络环网设有背板和多个网元，所述网元均具有id号，使用权利要求1所述的时钟系统向各网元提供时钟源，所述自愈方法包括以下步骤：
s1.各网元将本身的id号作为s1字节进行发送；
s2.各网元将线路侧光信号和背板侧光信号进行帧同步后，分别提取出线路侧s1字节和背板侧s1字节；
s3.各网元分别将提取到的线路侧s1字节和背板侧s1字节与本身的id号进行两两比较，从而得到比较结果；
s4.根据比较结果，从而对各网元对应的参考时钟、背板侧发送端s1字节和/或线路侧发送端s1字节进行设置。
进一步地，所述步骤s4具体包括：
s41.如果线路侧s1字节小于背板侧s1字节，且线路侧s1字节小于本身的id号，则相应的网元将参考时钟设置为线路恢复时钟，否则执行下一步骤；
s42.如果背板侧s1字节小于线路侧s1字节，且背板侧s1字节小于本身的id号，则相应的网元将参考时钟设置为线路恢复时钟，否则执行下一步骤；
s43.如果本身的id号小于线路侧s1字节且本身的id号小于背板侧s1字节，则相应的网元将参考时钟设置为本地时钟，否则执行下一步骤；
s44.如果背板侧s1字节等于线路侧s1字节，且小于本身的id号，则相应的网元将参考时钟设置为线路恢复时钟。
进一步地，所述步骤s4具体包括：
s41.如果线路侧s1字节小于背板侧s1字节，且线路侧s1字节小于本身的id号，则相应的网元将线路侧发送端s1字节设置为ff，否则执行下一步骤；
s42.如果背板侧s1字节小于线路侧s1字节，且背板侧s1字节小于本身的id号，则相应的网元将线路侧发送端s1字节设置为与背板侧s1字节相等，否则执行下一步骤；
s43.如果背板侧s1字节等于线路侧s1字节，且小于本身的id号，则相应的网元将线路侧发送端s1字节设置为ff。
进一步地，所述步骤s4具体包括：
s41.如果线路侧s1字节小于背板侧s1字节，且线路侧s1字节小于本身的id号，则相应的网元将背板侧发送端s1字节设置为与线路侧s1字节相等，否则执行下一步骤；
s42.如果背板侧s1字节小于线路侧s1字节，且背板侧s1字节小于本身的id号，则相应的网元将背板侧发送端s1字节设置为ff，否则执行下一步骤；
s43.如果本身的id号小于线路侧s1字节且本身的id号小于背板侧s1字节，则相应的网元将背板侧发送端s1字节设置为本身的id号。
进一步地，所述步骤s4具体包括：
s41.如果线路侧s1字节小于背板侧s1字节，且线路侧s1字节小于本身的id号，则相应的网元将参考时钟设置为线路恢复时钟，将线路发送端s1字节设置为ff，将背板侧发送端s1字节设置为与线路侧s1字节相等，否则执行下一步骤；
s42.如果背板侧s1字节小于线路侧s1字节，且背板侧s1字节小于本身的id号，则相应的网元将参考时钟设置为线路恢复时钟，将背板侧发送端s1字节设置为ff，将线路侧发送端s1字节设置为与背板侧s1字节相等，否则执行下一步骤；
s43.如果本身的id号小于线路侧s1字节且本身的id号小于背板侧s1字节，则相应的网元将参考时钟设置为本地时钟，将背板发送端s1字节设置为本身的id号，否则执行下一步骤；
s44.如果背板侧s1字节等于线路侧s1字节，且小于本身的id号，则相应的网元将参考时钟设置为线路恢复时钟，将线路侧发送端s1字节设置为ff。
进一步地，时钟自愈方法还包括以下步骤：
s5.各网元分别通过背板检测其他网元发出的los信号，从而检测光纤故障。
进一步地，时钟自愈方法还包括以下步骤：
s6.各网元分别通过背板检测其他网元发出的在位信号，从而检测各网元的在位状态。
本发明的有益效果是：本发明系统通过网元id号与s1字节相关联，按照网元id号越小，时钟的优先等级越高的原则对环网的时钟进行选择，控制简单；通过本时钟系统，可以为同步网络环网中的各网元提供稳定可靠的时钟脉冲，从而保证环网的稳定工作。通过本发明时钟自愈方法，即使发生环网时钟故障或其他异常情况，通过对网元id号和相关s1字节的处理和比较，各网元能及时对参考时钟和相关s1字节进行设置，从而快速地切换到正常的时钟，从而实现时钟的自愈，保证环网的正常工作，与现有时钟自愈技术相比，本发明时钟自愈方法更加简单，可执行性更强。
附图说明
图1为典型的sdh环网拓扑图；
图2为环网中网元的id号结构示意图；
图3为本发明时钟系统的结构图；
图4为可以应用本发明时钟自愈方法的其中一种同步网络环网结构图；
图5为本发明时钟自愈方法的流程图。
具体实施方式
实施例1
本实施例所公开的一种用于同步网络环网的时钟系统，可以用于为sdh环网等通信环网中的网元提供时钟。图1所示环网是一个典型的sdh环网拓扑图，其包括各网元，每个网元都对应有id号，如1.1、2.1，各网元组成了622m环和2.5g环，每个环都包括内环和外环，外环和内环分别按照逆时针和顺时针方向传输数据。
如图2所示，网元的id号可以用一个字节来表示，该字节包括两部分，高3bit，即第7位至第5位为2.5g环网id号，低5bit，即第4位至第0位为622m环网id号。网元的id号同时也表示时钟的优先级，id号越小优先级越高。网元可以将其本身的id号作为sdh帧的s1字节，表示其所使用的时钟质量。s1字节是sdh网络帧结构中的同步状态字节。
在实际应用中，sdh环网或其他同步网络环网设有背板、话路模块、网关网元和普通网元，所述网关网元和普通网元均包括2.5g收发器和622m收发器，所述2.5g收发器和622m收发器均设有线路恢复时钟和背板恢复时钟。可以选择如图1所示的id号为1.1的网元或其他环网中具有相同地位的网元作为网关网元，所述普通网元是指除了网关网元之外的其他网元。
本实施例中，所述时钟系统可以用于为网关网元或普通网元的2.5g收发器和622m收发器提供时钟源。
如图3所示，所述时钟系统包括第一pll时钟芯片pll0和第二pll时钟芯片pll1，所述第一pll时钟芯片pll0和第二pll时钟芯片pll1均包括多个用于接收时钟脉冲的输入端和多个用于发出时钟脉冲的接收端，所述第一pll时钟芯片pll0和第二pll时钟芯片pll1分别从各自的多个输入端中选择一个作为参考时钟；
所述第一pll时钟芯片pll0的输出端分别与2.5g收发器的线路恢复时钟和背板恢复时钟连接，所述第一pll时钟芯片pll0的输入端分别与2.5g收发器的线路恢复时钟和背板恢复时钟连接；
所述第二pll时钟芯片pll1的输出端分别与622m收发器的线路恢复时钟、背板恢复时钟和话路模块连接，所述第二pll时钟芯片pll1的输入端分别与622m收发器的线路恢复时钟、背板恢复时钟和第一pll时钟芯片pll0的输出端连接。
进一步作为优选的实施方式，如图3所示，所述时钟系统包括第一pll时钟芯片pll0和第二pll时钟芯片pll1，所述第一pll时钟芯片pll0上的端口clk0、clk1、clk2、clk3、q0、q1、q2和q3分别表示第一输入端、第二输入端、第三输入端、第四输入端、第一输出端、第二输出端、第三输出端和第四输出端；所述第二pll时钟芯片pll1上的端口clk0、clk1、clk2、clk3、q0、q1、q2和q3分别表示第五输入端、第六输入端、第七输入端、第八输入端、第五输出端、第六输出端、第七输出端和第八输出端。
所述第四输出端通过背板与第二输入端连接，所述第三输出端与第六输入端连接，所述第七输出端与话路模块连接，所述2.5g收发器的线路恢复时钟分别与第三输入端和第二输出端连接，所述2.5g收发器的背板恢复时钟分别与第四输入端和第一输出端连接，所述622m收发器的线路恢复时钟分别与第七输入端和第二输出端连接，所述622m收发器的背板恢复时钟分别与第八输入端和第五输出端连接。
所述第一pll时钟芯片pll0择一地以第一输入端、第二输入端、第三输入端或第四输入端所接收时钟脉冲作为参考时钟，所述第二pll时钟芯片pll1择一地以第五输入端、第六输入端、第七输入端或第八输入端所接收时钟脉冲作为参考时钟。
进一步作为优选的实施方式，所述时钟系统用于为网关网元的2.5g收发器和622m收发器提供时钟源，还包括晶振，所述晶振与第一输入端连接，所述第一pll时钟芯片以晶振提供的时钟脉冲作为参考时钟。
图3所示的时钟系统为网关网元提供时钟源，网关网元通过现有的方式向其他网元提供时钟，因此，图3所示的时钟系统中的晶振可看做整个环网的时钟源。晶振的最佳输出频率为32.768mhz。
第一pll时钟芯片可以从第一输入端、第二输入端、第三输入端和第四输入端所接收的时钟脉冲中选择一个作为参考时钟，根据参考时钟，分别在第一输出端、第二输出端、第三输出端和第四输出端中输出相同或不相同的时钟。第二pll时钟芯片的工作原理与第一pll时钟芯片相同。图3中第七输出端可以向话路模块输出频率为8.192mhz的时钟脉冲。第一pll时钟芯片和第二pll时钟芯片均可以选择型号为idt公司的8t49n286a-999nlgi的芯片。
第一pll时钟芯片可以单独使用一片8t49n286a-999nlgi芯片，可以参考8t49n286a-999nlgi的datasheet电路说明，以datasheet所示电路图中的clk0、clk1、clk2、clk3、q0、q1、q2和q3端口分别作为本实施例中的第一输入端、第二输入端、第三输入端、第四输入端、第一输出端、第二输出端、第三输出端和第四输出端。
第二pll时钟芯片也可以单独使用另一片8t49n286a-999nlgi芯片，以datasheet所示电路图中的clk0、clk1、clk2、clk3、q0、q1、q2和q3分别作为第五输入端、第六输入端、第七输入端、第八输入端、第五输出端、第六输出端、第七输出端和第八输出端。
进一步作为优选的实施方式，所述第一输入端、第二输入端、第三输入端和第四输入端分别具有依次降低的优先级。
第一pll时钟芯片选择参考时钟时，可以预先设定选择，也可以根据现有算法按优先级选择，第一pll时钟芯片各输入端的优先级按第一输入端、第二输入端、第三输入端、第四输入端的顺序依次降低。同理，第二pll时钟芯片各输入端的优先级可以按第五输入端、第六输入端、第七输入端、第八输入端的顺序依次降低。
实施例2
本实施例公开了一种用于同步网络环网的时钟自愈方法。图4是本实施例时钟自愈方法可以应用的其中一种同步网络环网结构图，图4中，1.1、1.2等标号表示各网元的id号，r表示网元的接收器，t表示网元的发送器，tcxo表示晶振，每个网元都包括主交叉板和副交叉板。所述同步网络环网设有背板和多个网元，所述网元均具有id号，使用权利要求1所述的时钟系统向各网元提供时钟源，如图5所示时钟自愈方法包括以下步骤：
s1.各网元将本身的id号作为s1字节进行发送；
s2.各网元将线路侧光信号和背板侧光信号进行帧同步后，分别提取出线路侧s1字节和背板侧s1字节；
s3.各网元分别将提取到的线路侧s1字节和背板侧s1字节与本身的id号进行两两比较，从而得到比较结果；
s4.根据比较结果，从而对各网元对应的参考时钟、背板侧发送端s1字节和/或线路侧发送端s1字节进行设置。
在执行步骤s1之前，还包括初始化步骤。在实际使用中，网关网元使用主交叉板和备交叉板，网关网元对主交叉板和备交叉板的在位状态进行检测。检测到主交叉板在位时，由主交叉板的时钟系统向网关网元提供时钟源，其他网元的时钟都跟随网关网元的时钟。检测到主交叉板不在位而备交叉板在位时，由备交叉板的时钟系统向网关网元提供时钟源，其他网元的时钟都跟随网关网元的时钟。在由备交叉板的时钟系统向网关网元提供时钟源的情况下，即使主交叉板恢复在位状态且该在位状态被网关网元检测到，网关网元仍由备交叉板的时钟系统提供时钟源，而不切换到由主交叉板的时钟系统提供时钟源，只有在备交叉板不在位时才切换到由主交叉板的时钟系统提供时钟源。
通过本发明时钟自愈方法，即使发生环网时钟故障或其他异常情况，通过步骤s1-s3的处理和比较，步骤s4中各网元也能及时对参考时钟和相关s1字节进行设置，从而快速地切换到正常的时钟，从而实现时钟的自愈，保证环网的正常工作。
所述步骤s4可以以下四种方式具体实现。
进一步作为第一种优选的实施方式，所述步骤s4具体包括：
s41.如果线路侧s1字节小于背板侧s1字节，且线路侧s1字节小于本身的id号，则相应的网元将参考时钟设置为线路恢复时钟，否则执行下一步骤；
s42.如果背板侧s1字节小于线路侧s1字节，且背板侧s1字节小于本身的id号，则相应的网元将参考时钟设置为线路恢复时钟，否则执行下一步骤；
s43.如果本身的id号小于线路侧s1字节且本身的id号小于背板侧s1字节，则相应的网元将参考时钟设置为本地时钟，否则执行下一步骤；
s44.如果背板侧s1字节等于线路侧s1字节，且小于本身的id号，则相应的网元将参考时钟设置为线路恢复时钟。
在上述第一种优选的实施方式中，根据比较结果，仅对各网元的参考时钟作出调整处理。
进一步作为第二种优选的实施方式，所述步骤s4具体包括：
s41.如果线路侧s1字节小于背板侧s1字节，且线路侧s1字节小于本身的id号，则相应的网元将线路侧发送端s1字节设置为ff，否则执行下一步骤；
s42.如果背板侧s1字节小于线路侧s1字节，且背板侧s1字节小于本身的id号，则相应的网元将线路侧发送端s1字节设置为与背板侧s1字节相等，否则执行下一步骤；
s43.如果背板侧s1字节等于线路侧s1字节，且小于本身的id号，则相应的网元将线路侧发送端s1字节设置为ff。
在上述第二种优选的实施方式中，根据比较结果，仅对各网元的线路侧发送端s1字节作出调整处理。
进一步作为第三种优选的实施方式，所述步骤s4具体包括：
s41.如果线路侧s1字节小于背板侧s1字节，且线路侧s1字节小于本身的id号，则相应的网元将背板侧发送端s1字节设置为与线路侧s1字节相等，否则执行下一步骤；
s42.如果背板侧s1字节小于线路侧s1字节，且背板侧s1字节小于本身的id号，则相应的网元将背板侧发送端s1字节设置为ff，否则执行下一步骤；
s43.如果本身的id号小于线路侧s1字节且本身的id号小于背板侧s1字节，则相应的网元将背板侧发送端s1字节设置为本身的id号。
在上述第三种优选的实施方式中，根据比较结果，仅对各网元的背板侧发送端s1字节作出调整处理。
进一步作为第四种优选的实施方式，所述步骤s4具体包括：
s41.如果线路侧s1字节小于背板侧s1字节，且线路侧s1字节小于本身的id号，则相应的网元将参考时钟设置为线路恢复时钟，将线路发送端s1字节设置为ff，将背板侧发送端s1字节设置为与线路侧s1字节相等，否则执行下一步骤；
s42.如果背板侧s1字节小于线路侧s1字节，且背板侧s1字节小于本身的id号，则相应的网元将参考时钟设置为线路恢复时钟，将背板侧发送端s1字节设置为ff，将线路侧发送端s1字节设置为与背板侧s1字节相等，否则执行下一步骤；
s43.如果本身的id号小于线路侧s1字节且本身的id号小于背板侧s1字节，则相应的网元将参考时钟设置为本地时钟，将背板发送端s1字节设置为本身的id号，否则执行下一步骤；
s44.如果背板侧s1字节等于线路侧s1字节，且小于本身的id号，则相应的网元将参考时钟设置为线路恢复时钟，将线路侧发送端s1字节设置为ff。
在上述第四种优选的实施方式中，根据比较结果，对各网元的参考时钟、线路侧发送端s1字节和背板发送端s1字节同时作出调整处理。
进一步作为优选的实施方式，一种用于同步网络环网的时钟自愈方法还包括以下步骤：
s5.各网元分别通过背板检测其他网元发出的los信号，从而检测光纤故障。
各网元分别向其他网元广播发出los信号。每一网元都通过背板检测其他网元是否发出los信号，根据检测结果，可以检测到与相应网元之间的光纤是否发生故障。
步骤s5可以在步骤s1-s4实现时钟自愈的效果上，达到快速排解光纤故障的效果。
进一步作为优选的实施方式，一种用于同步网络环网的时钟自愈方法还包括以下步骤：
s6.各网元分别通过背板检测其他网元发出的在位信号，从而检测各网元的在位状态。
各网元分别向其他网元广播发出在位信号。每一网元都通过背板检测其他网元是否发出在位信号，根据检测结果，可以判断其他网元是否在位。
步骤s6可以在步骤s1-s4实现时钟自愈的效果上，达到快速排解网元在位状态异常的效果。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但对本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。