专利名称：用于宽带回路载波(blc)系统的网络同步架构的制作方法
相关申请的交叉引用不适用关于由联邦政府资助的研究和进展所作的有关发明权利的声明不适用对“序列表”、表格或以光盘提交的计算机程序列表附件的参照不适用发明背景本发明一般涉及一种结合了网络部件的同步功能与网络接口功能的系统。
数字回路载波(DLC)系统是通讯网络的一个组成部分，它将大量的单个电话线路信号捆绑成单一的多路复用数字信号，以用于在电话总局和商业联合公司、用户或其它边远的服务区域之间进行市话服务。数字回路载波能够为通常的电话呼叫(普通老式电话业务或者说是POTS)和综合业务数字网(ISDN)服务承载通信。最近，应用DLC去处理数字用户回路(DSL)服务的较宽的带宽的解决方案已被开发出来。这种方案通常被称为为宽带回路载波(BLC)系统，
图1显示了这样的通讯网络。
为了使BLC系统运行，BLC系统必须相对于网络数据信号定时保持同步。另外，为了保持正确的信号定时，网络中的每一网络部件需要一个与网络数据信号同步的稳定的时钟信号。因此，网络部件(例如BLC系统)常常要么从信号源要么从专用的定时源(例如通讯楼综合定时源(BITS)发生器)提取同步信号。
网络部件的信号源或数据信号输入能够具有光信号(例如OCN(Optical Carrier level N-光学的载波标准N))的形式或电信号(例如T1)的形式。这两种形式的信号承载数据位形式的数据和信号跃迁形式的同步信息。网络部件通常从它们的输入提取数据和时钟信息。同步信息经常地需要以滤波的形式进行本地处理，目的是使之与本地网络部件的同步适应。由于信号通过不完备的传输网络，所以在信号的周期中会出现周期性或随机的变化。锁相回路(PLL)和稳定的本地振荡器执行这种功能。滤波器去除所恢复的同步信号中的短期或长期的频率变化。如果临时失去了与网络的连接，本地稳定的振荡器允许网络部件在贝尔克(BellCore)标准GR-1244-CORE定义的允许范围内与网络保持同步。
与小系统的同步系统相比较，在为大量的终端用户服务的网络部件中，同步系统的可靠性经常被设计的更为健壮(robust)。为了获得所需的稳定级别，这些系统通常采用冗余同步硬件形式以及来自网络的冗余同步输入。与控制部件一起，这些冗余方案通过切换到备份以从同步输入故障或硬件故障中自动地恢复。对各种冗余标准的需求在BellCore文档GR-1244-CORE，GR-303-CORE和GR-253-CORE中被详细说明。
在典型的网络部件中，电路板形式的专用硬件模块执行该同步。这些模块从通讯网络中接收同步信号并给网络部件提供必要的同步信号以提供服务所要提供的内容。由于同步使用了专用的设备，该额外的设备会在系统机箱或机架内占用空间，而这些空间原本是可以用来增加功能的。它还增加了成本和机械的复杂度以及增加了潜在的故障点的可能性。因此，减少了系统的可靠性。
因此，本发明的目标是消除或至少减轻一些上述缺点。
发明的简要内容根据本发明的一个方面所述，它提供了一种用于接收包括数据和定时信息在内的输入并用于使数据传输同步的组合的广域网(WAN)端口/同步单元。所述单元包括以下组成部件。网络接口接收输入和从输入中恢复数据和主定时信息。数据路径功能块处理这些数据。参考选择单元接收来自网络接口的定时信息以及来自辅助组合的广域网(WAN)端口/同步单元的定时信息。所述同步控制单元为参考选择单元从多个定时信息输入中选择最可靠的定时信息。多路复用器复用定时信息和经过处理的数据以在链路中传输。
根据本发明的另一方面所述，它提供了一种冗余网络同步系统。所述系统包括以下组成部件。主组合的WAN端口/同步单元从网络接收数据并使数据同步。辅助组合的WAN端口/同步单元从网络接收数据并使数据同步。所述辅助单元与所述主单元连接，从而在二者之间交流从所述网络接收到的定时信息。主系统切换部件从所述主和辅助组合的WAN端口/同步单元接收数据和定时信息，以将数据切换至预定的目的地。
本发明的一个有益效果是，同样的设备容量能够为更多的用户提供服务。因此系统中原来由定时模块占用的空间现在就可被用来容纳额外的用户线路接口。
附图的简要说明以下将结合附图仅以举例的方式对本发明的实施方案进行说明，附图中图1是通讯网络的方框图；图2是组合的广域网-同步端口的示意图；图3是应用图2所述的广域网端口的冗余方案的示意图；图4是按照本发明实施方案的方法的方框图。
发明的详细说明为了方便起见，在附图中相同的部件用相同的标号描述。如图2所示，组合的广域网(WAN)端口和同步单元通常由标号200表示。端口/单元200包括网络接口202、定时终止单元204、参考选择单元206、同步控制单元210、同步单元212、数据路径功能块208以及多路复用器214。
网络接口202具有输入和输出，输入连接到引入的网络信号，输出被连接到参考选择单元206和数据路径功能块208。来自数据路径功能块208的输出被连接到多路复用器214。定时终止单元204具有输入和输出，输入连接到通讯楼综合定时源(BITS)，输出被连接到参考选择单元206。参考选择单元206额外地具有用于连接到来源于其它WAN端口的定时信号的输入和连接到同步控制单元210的输入。参考选择单元206的输出连接到同步单元212的输入，同步单元212具有另一个输入，该输入被连接到同步控制单元210。同步单元212的输出被连接到多路复用器214。多路复用器214具有用于连接到本地系统(图中未示出)的输出。
网络接口202终止来自网络的信号，以达到为终端用户或客户(图中未给出)提供电话和数据服务的目的。典型地，信号是电或光信号。电子载波标准包括T载波(T-carrier)系统，例如T1和T3。光信号包括例如OC-x的光信号，在OC-x中传输速度是OC-x的基本速度(51.84Mbps)的x倍。更进一步，该标准包括可以转换为光信号的电信号，例如同步传输信号(STS)和同步传送模式(STM)。那些信号通常被提供用于诸如同步光网络(SONET)和同步数字系列(SDH)的协议。其它可能的协议包括光纤以太网、弹性分组环(RPR)、以及其它本技术领域的人员能够预见到的网络协议。
网络接口202从输入的信号恢复网络同步信号205并将同步信号205传送到参考选择单元206。来源于输入信号的数据通过标准的数据路径功能块208被传送，在数据路径功能块208中，这些数据为本地系统被处理。数据路径功能块208根据应用的不同而不同，但是这些功能块在本领域技术中是公知的，不需要详细描述。另外，定时终止单元204从BITS提取定时信息207并将它传输到参考选择单元206。定时信息207和网络同步信号205都被传输到待与参考选择单元连接的其它WAN端口。
因此，参考选择单元206还接收来自其它源(例如备份或辅助WAN端口)的定时信号。参考选择单元206从多个接收的定时信号中选择同步源。由同步控制单元210根据操作员干预或自动地使用预设的规则完成上述选择。
例如，根据GR-1244-CORE标准传输的信号包括存在于所述信号内的信息，该信息用于指示同步信号的适用性。DS1定时信号在下面的情况下被认为是失败或无效信号能量的损失，其由位于本地接收器上的信号损失(LOS)指示器来指示；警告情形，其由规定的位图(bit pattern)指示，该位图被称为DS1警告指示信号(AIS)；帧失配，其由帧脱离(OOF-out of frame)指示器或帧丢失(LOF-loss of frame)指示器来指示。在网络接口202上，这些信息被从输入信号中剥离出来并与定时信息一起被送往参考选择单元206。
在另一个实施例中，根据GR-436-CORE标准传输的信号包括在信号中用于指示同步源的适用性的信息。这些信息也被称为同步状态信息(SSMs)，它们指示出了将输入信号用作同步源的适用性。SSMs可被承载于SONET的信息通道和DS1链路等之中。这些信息能够传达链路是否可以像源网络部件确定的那样被用于同步。另外，这些信息还能够传达时钟源的质量等级，时钟源的质量等级由源网络部件指示。
以上的实施例说明了用于确定同步信号的有效性的两种方法。其它的方法在本领域是公知的和对于本领域的技术人员来说是显而易见的。
同步控制单元210被正常地设置以使用两个定时信号(即，主定时信号(PRIMARY)和备份(BACKUP)定时信号)中的其中一个。主定时信号和备份定时信号的定时参考来自类似的接口。例如，如果主定时信号的定时参考来自输入信号，则备份定时信号的定时参考从输入信号中提取。同样地，如果主定时信号的定时参考取自BITS，则备份定时信号的定时参考取自BITS。通常没有规定切换上述定时源的类型，尽管这是可以做到的。通常地，定时架构被认为是被可靠地构建的，因此通常不需要提供多个备份。在本实施方案中，给出单个备选组合的WAN端口/同步单元作为备份。
另外，如果被给予参考选择单元的定时信号没有一个被认为是有效或被认为是因为电缆切断导致的丢失，则提供回退模式(fall back mode)。在回退模式中，本地的网络部件返回到前一个有效的时钟设定，这是由本地PLL保持的。该模式被认为是一个HOLDOVER(保持故障)模式。
由参考选择单元206选择的定时信号输出到同步单元212。同步单元212对恢复的网络同步信号提供信号调节，从而满足相关的标准(如GR-1244-CORE、GR-303-CORE和GR-253-CORE)所规定的服务质量需求。由同步单元212完成的操作对于本领域来说是公知的技术因此不需要详细描述。
从多个可用的信号中选择定时信号提供了同步路径冗余机制。这使得即便是在线路和设备出现故障的情况下，网络部件也能继续运行(这种概念将参照图3得到更详细的解释)。
多路复用器214对来自数据路径功能块208的数据输出与从同步单元212接收到的定时信号进行复用，并且将组合的数据和同步信号分发给位于系统背板上的本地网络部件系统。
参照图3，简单的网络部件系统的原理示意图通常被由标号300表示。图3描述了各种同步路径和这些路径的冗余特性，目的是为了描述组合的WAN端口/同步单元200的功能(见图2)。网络部件系统300包括主组合的WAN端口/同步单元302a和辅助组合的WAN端口/同步单元302b(对应于图2中的端口/单元200)、双重冗余系统切换部件304以及多个非冗余的用户接口306。
每个WAN端口/同步单元302与每个系统切换部件304连接。同样地，每个系统切换部件304被连接到每个用户接口部件306。每个WAN端口/同步单元302从其各自的光/电数据接口(见图2)中恢复网络参考定时信号。这些提取的定时信号被变为其它WAN端口/同步单元可用的信号，用以提供冗余的定时路径(如前面参照图2所述的一样)。
本实施方案中的系统切换部件304具有两个功能。第一，它为数据和声音信号提供了冗余切换部件。因此，如果切换部件304a中的一个发生故障，其它的切换部件304b用来传输数据。第二，它为网络参考定时信号提供了冗余定时路径。这样，如果网络参考定时信号在传输到系统切换部件304a的途中受到干扰的话，则网络参考定时信号可通过备选的系统切换部件304b进行传输。通过操作员干预或自动的控制(基于预定的参数)的系统切换部件304能够选择任意一个组合的WAN端口/同步单元输出以用作它的输入。通常，系统切换部件304选择主组合的WAN端口/同步单元302a的输出作为它的输入。然而，如果系统切换部件304没有接收到这样的信号，则将它们的输入切换到辅助组合的WAN端口/同步单元302b的输出。
在本发明的实施方案中，用户接口306提供简易老式电话业务(POTS)或模拟语音以及非对称数字用户环线(ADSL)功能。其它类型的用户接口对于本领域的技术人员来说是显而易见的。每一用户接口306从每一系统切换部件304接收网络参考定时信号。与系统切换部件304相类似地，用户接口306选择主系统切换部件304a的输出作为它们的输入。然而，如果用户接口306没有接收到这样的信号，则将它们的输入切换到辅助系统切换部件304b的输出。
图4描述了按照本发明的实施例的一种方法400。这种方法可以由硬件、软件、软硬件相结合、或它们的组合、或相似的方式来执行。在步骤402中，接收输入和从输入中恢复数据和主定时信息。在步骤404，数据被处理。
在步骤406，接收多个定时信息。所述多个定时信息包括来自网络接口的主定时信息和来自辅助组合的WAN端口/同步单元的辅助定时信息。
在步骤408中，最可靠的定时信息被从多个定时信息中选择出来。在步骤410，最可靠的定时信息与在步骤404中被处理后的数据被多路复用以在链路中传输。这些步骤的细节参照的图2时在前面较为详细的讨论过。
应当注意到，根据客户的需求，网络部件可以带有任何冗余部件或不带有任何冗余部件。还应当注意到，来自用户接口单元的面向用户的架构对于本领域的技术人员是非常容易理解的，因此，在这里不作详细描述。
尽管对本发明参照一定的实施方案进行了描述，但对本发明的各种修改对于本领域的技术人员来说是显而易见的，并且不会背离所附权利要求中概括的本发明的精神和范围。
权利要求
1.一种用于接收包括数据和定时信息的输入并用于使所述数据同步传输的组合的广域网(WAN)端口/同步单元，所述单元包括网络接口，其接收所述输入并从所述输入中恢复所述数据和主定时信息；数据路径功能块，其处理所述数据；参考选择单元，其接收多个定时信息，所述多个定时信息包括来自所述网络接口的所述主定时信息以及来自辅助组合的广域网端口/同步单元的辅助定时信息；同步控制单元，其为所述参考选择单元从所述多个定时信息输入中选择最可靠的定时信息；以及多路复用器，其复用所述最可靠的定时信息和经过所述数据路径功能块处理的所述数据以在链路中传输。
2.如权利要求1所述的单元，还包括同步单元，它调节所述最可靠的定时信息以使其满足所需标准，其中所述多路复用器对由所述同步单元调节的所述最可靠的定时信息与由所述数据路径功能块处理的所述数据进行多路复用。
3.如权利要求1所述的单元，还包括定时终止单元，其接收另一个主定时信号，并将所述另一个主定时信号传输给所述参考选择单元。
4.如权利要求1所述的单元，其特征在于所述输入是包括所述数据和所述定时信息的信号。
5.如权利要求1所述的单元，其特征在于所述输入包括用于所述数据和所述定时信息的单独的信号。
6.一种冗余网络同步系统，包括主组合的广域网(WAN)端口/同步单元，用以从网络接收数据并使数据同步；辅助组合的WAN端口/同步单元，用以从所述网络接收数据并使数据同步，所述辅助单元和所述主单元连接，以在它们之间交流从所述网络接收的定时信息；以及主系统切换部件，其接收所述数据和来自所述主组合的WAN端口/同步单元和所述辅助组合的WAN端口/同步单元之一的定时信息，并将所述数据切换到预定的目的地。
7.如权利要求6所述系统，进一步包括辅助系统切换部件，其接收所述数据和来自所述主组合的WAN端口/同步单元和所述辅助组合的WAN端口/同步单元之一的定时信息，由此为使系统具有更大的健壮性而提供冗余切换部件。
8.在组合的广域网(WAN)端口/同步单元中，一种用于接收包括数据和定时信息的输入以及使所述数据同步传输的方法，包括如下步骤接收所述输入并从所述输入中恢复所述数据和主定时信息；处理所述数据；接收多个定时信息，所述多个定时信息包括来自所述网络接口的所述主定时信息以及来自所述辅助组合的WAN端口/同步单元的辅助定时信息；从所述多个定时信息中选择最可靠的定时信息；以及复用所述最可靠的定时信息和在所述处理步骤中得到处理的所述数据以在链路中传输。
9.如权利要求8所述的方法，进一步包括调节所述最可靠的定时信息使之符合所需标准，其中所述多路复用的步骤对在所述调节步骤中受到调节的所述最可靠的定时信息与在所述处理步骤得到处理的所述数据进行多路复用。
10.如权利要求8所述的方法，进一步包括接收另一个主定时信号，其中所述选择步骤从所述多个定时信息和所述另一个主定时信号中选择所述最可靠的定时信息。
11.如权利要求8所述的方法，其特征在于所述输入是包括所述数据和所述定时信息的信号。
12.如权利要求8所述的方法，其特征在于所述输入包括用于所述数据和所述定时信息的单独的信号。
全文摘要
一种用于接收包括数据和定时信息的输入并用于使所述数据同步传输的组合的广域网(WAN)端口/同步单元，所述单元包括网络接口(402)，其接收所述输入并从所述输入中恢复所述数据和主定时信息；数据路径功能块(404)，其处理所述数据；参考选择单元(406)，其接收多个定时信息，所述多个定时信息包括来自所述网络接口的所述主定时信息以及来自辅助组合的广域网端口/同步单元的辅助定时信息；同步控制单元(408)，其为所述参考选择单元从所述多个定时信息输入中选择最可靠的定时信息；以及多路复用器(410)，其复用所述最可靠的定时信息和经过所述数据路径功能块处理的所述数据以在链路中传输。
文档编号H01M8/02GK1640080SQ03804957
公开日2005年7月13日 申请日期2003年1月31日 优先权日2002年1月31日
发明者迈克尔·齐亚瓦, 迈克尔·加齐耶 申请人:希尔纳公司