专利名称：密集数据的光纤传输方法及其接口的相差调整电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种大容量传输技术，更确切地说是涉及一种程控交换机大容量交换设备及其它密集数据出线设备的框间及架间的连接及光纤传输技术。
新型大容量程控交换机上网的特点之一是交换容量大，如容量通常可达100K以上，且密度高，随之而来的问题是由于网的部分较为庞大，与之对应的接口模块可能分离在不同的机架上；需提高话路总线(HW)的传输速率，以减少话路总线的出线数；尽管提高了话路总线(HW)的传输速率，但话路总线的数量仍然很大。
实现程控交换机交换网部分到接口部分的出线连接，传统的做法是采用同轴电缆或双绞线或直接通过母板传输连接，这在交换网的容量较小以及话路总线的速率较低时是可行的，但在交换网容量较大以及话路总线的速率较高时，就会带来许多问题使结构设计变得异常困难，由于话路总线太多，从交换网模块机架到各接口模块机架间的连接会十分复杂，从而给工程设计、安装及维护等都带来难以克服的困难，同时还大大增加了成本；给系统工作带来不稳定因素，由于话路总线的速率较高，大量话路总线的连接因受串扰及环境干扰的影响而无法保证信号在传输过程中的质量；传统方式的连接对架间接地设计的要求较高，因接地不良引起的地电位差极易损坏传输接口电路。综上所述，随着交换网容量的增大以及话路总线速率的增高，交换网模块至各接口模块间的出线方式及其连接已越来越成为限制交换网密度提高的瓶颈。
目前，以光载波传送信息的光纤通信技术以其传输容量大、衰耗小、能传输高速率数据、不受电磁干扰等诸多优点正在逐步取代传统的电缆传输技术，相关的发送、接收技术已相当成熟，从而为实现本发明的技术方案提供了有力的保证。
采用光纤传输技术进行密集数据传输，主要包括发送端数据流的并/串(P/S)变换及电/光转换、中间光纤传输和接收端的光/电转换及串/并(S/P)变换，最终还原成原始数据流。在该传输过程中，由于信号的并/串、串/并变换以及光纤传输时延等因素的作用，会造成接收端信号同步时钟与发送端信号同步时钟间的时延，一般来说，交换机中的交换网模块与接口模块的时钟是同步的，所以当这一时延不大时，接收端可以直接接收发送来的数据。
参见
图1，图中示出一收发时序，其中，发送端帧同步时钟与接收端帧同步时钟的时钟周期为T，发送端数据(Data Bitn-1、Data Bit n)与接收端数据(Data Bitn-1、Data Bit n)采用同沿(以上升沿为例)时，接收端数据与发送端数据间的传输延迟为t1，接收容限tr为时钟周期T减去传输延迟t1，即tr=T-t1 。但当t1＞T时，若接收端仍直接采用帧同步时钟将会出现接收时隙错误，因此，接收端在直接接收的工作状态下，接收端的帧同步时钟必须进行相应的相位后移调整，才能保证正确接收，传统的做法是估算延迟。在实际应用时，传输延迟t1由于并、串变换电路的差异和传输距离的不定而发生变化，估算延迟并在接收端进行调整的方法将无法准确估算出接收容限tr，也就无法保证在各种条件下都能可靠接收数据。
本发明的目的是设计一种密集数据的光纤传输方法及其接口的相差调整电路，克服传统出线方式的缺陷，为解决密集数据的大容量传输提供一种结构简单、易于安装、成本低廉且能保证传输质量的出线方式及与之相配套的实现电路。
本发明的目的是这样实现的一种密集数据的光纤传输方法，其特征在于包括a．在发送端对话路总线数据码流进行并/串变换，并将发送端的帧同步时钟也作为一路数据；b．在发送端对并/串变换后的高速串行电信号及发送端的帧同步时钟进行电/光转换成光信号；c．由光纤将经电/光转换后的话路总线数据码流伴随发送端的帧同步时钟一齐传输；
d．在接收端进行光/电转换成高速串行电信号；e．在接收端对高速串行电信号进行串/并变换，转换成有延迟但两者问严格同步的话路总线数据码流和伴随传输的帧同步时钟；f．在接收端由相差调整电路对话路总线数据码流消除传输时延，恢复成原始的话路总线数据码流。
所述的由相差调整电路对话路总线数据码流进行传输时延的调整，包括所接收的话路总线数据码流在由线路提取同步时钟和伴随传输的帧同步时钟产生的写地址作用下从双端口随机存取器的一个端口写入；同时在由本地接收同步时钟和交换网模块帧同步时钟产生的读地址作用下从双端口随机存取器的另一个端口读出并同步。
还包括用同步触发器消除双端口随机存取器的读出延迟，而获得本地数据码流。
所述的在发送端对话路总线数据码流进行并/串变换前，还包括在发送端对话路总线按与机架的连接方向和按并/串转换电路所能处理的码流速率的能力进行分组，再对分组后的话路总线数据码流进行并/串转换。
本发明的一种密集数据的光纤传输接口的相差调整电路，其特征在于包括双端口随机存取存储器、写地址产生电路和读地址产生电路；双端口随机存取存储器的输入、输出端口分别输入接收光纤数据码流和输出经相差调整后的带有读出延时的本地数据码流；写地址产生电路接收线路提取同步时钟及伴随传输的帧同步时钟和向双端口随机存取存储器输出写地址，读地址产生电路接收本地接收同步时钟及交换网模块帧同步时钟和向双端口随机存取存储器输出读地址。
还包括有用于消除读出延时的同步触发器，与所述的双端口随机存取存储器的输出端口连接，同步触发器输出不带有读出延时的本地数据码流。
所述双端口随机存取存储器的最小容量是能存储至少一帧数据的存储器，所述双端口随机存取存储器的最小宽度等于接收光纤数据码流的话路总线数目。
所述的写地址产生电路和读地址产生电路是由带同步预置信号的二进制计数器构成的计数逻辑电路。
所述计数器的位数为N，与一帧数据所包含的比特位M的关系是2N=M。
本发明的一种密集数据的光纤传输方法及其接口的相差调整电路，采用光纤传输技术进行交换网模块与接口模块间的传输连接，充分发挥了光纤技术在大容量、高速率传输中的优势。该光纤传输接口主要包括发送端话路总线的并/串(P/S)变换、由电/光(发送端)、光/电转换(接收端)组成的光纤接口(FI)、接收端话路总线的串/并变换及相差调整。本发明采用时钟伴随传输的方法，即将发送端的帧同步时钟也作为一路数据伴随话路总线HW数据码流一齐传输，使在各种情况下发送端的帧同步时钟都与HW数据码流保持严格同步，再在接收端通过相差调整电路消除由传输造成的延迟，使接收端可以稳定、可靠地接收数据，并具有很强的实用性及通用性。
下面结合实施例及附图进一步说明本发明的技术。
图1是一般信号传输过程中的收发时序示意2是本发明密集数据的光纤传输接口原理性连接结构框3是图2中并/串(P/S)变换电路原理4是图2中相差调整电路原理5是16×16.384M HW相差调整电路6是图5所示相差调整电路的信号逻辑时序1说明前已述及，不再赘述。
参见图2，图中示出机架一的交换网(络)模块与机架二、三的接口模块间的光纤传输结构。以接口模块传送到交换网模块的上行话路总线UHW的传输过程为例说明。首先对从接口模块传送到交换网模块的UHW信号进行分组；然后进行并/串(P/S)变换变换后的高速串行电信号输入电/光转换电路，转换成光信号；由光纤将光信号传输到交换网模块的光/电转换电路，将光信号转换成高速串行电信号；经串/并变换(S/P)，恢复成分离的话路总线信号；最后，经相差调整即时钟变换处理后完成整个传输过程。反之，从交换网模块传送至接口模块的下行话路总线(DHW)的传输也执行同样的步骤。
由于交换网络是与多个接口模块连接的，所以在HW(包括DHW和UHW)传输前有必要对其进行分组，分组时要考虑与机架的连接及转换后HW速率的要求，即并串转换电路能够处理的码流速率的能力。
参见图3，仍以图2中接口模块传送到交换网模块的上行话路总线UHW的传输过程为例，接口模块传送给交换网模块的分组UHW信号首先经并/串变换为高速串行数据码流，该并/串变换可用逻辑实现也可采用专用集成芯片完成。图3中示出一种常用的并/串变换原理电路，由D触发器组31、m位计数器32、n位数据选择器33和用于串行数据输出的D触发器34连接组成，n位数据选择器33在m位计数器32的控制下依序选择输出UHW0至UHWn。其中m、n应满足关系2m≥n。图中时钟CK2的频率为时钟CK1频率的n倍，即fCK2=nfCK1,FRAME为UHW数据码流的帧同步时钟，STATE为光纤发送、接收两端的状态对告信号，在发送和接收两端都是主、备工作方式时，用于传递主备信息，以保证收、发两端的主备状态一致。
参见图4，接收端的相差调整电路用于消除由传输等造成的延迟，以确保接收端可靠接收数据。相差调整电路主要由双端口存储器(DRAM)和外围地址产生电路连接构成，可对一路或多路HW数据码流进行相位调整。图中用UUHW0-UUHWn-1表示相位调整前接收端的接收光纤数据码流，用UHW0-UHWn-1表示相位调整后的本地数据码流。
相差调整电路由双端口静态随机存取存储器(DRAM)41、同步触发器42、写地址产生电路43和读地址产生电路44连接组成。写地址产生电路43在线路提取同步时钟CLK(L)和伴随传输的帧同步时钟FRAME(L)作用下产生写地址，读地址产生电路44在本地接收同步时钟CLK(S)和交换网模块帧同步时钟FRAME(S)作用下产生读地址。接收光纤数据码流UUHW0-UUHWn-1在写地址作用下从双端口静态随机存取存储器(DRAM)41的一个端口写入，同时本地数据码流UHW0-UHWn-1在读地址作用下从双端口静态随机存取存储器(DRAM)41的另一个端口读出并同步，实现时钟相差的调整和消除相差。
双端口静态随机存取存储器(DRAM)41的容量选择取决于两方面的因素交换网模块帧同步时钟FRAME(S)和伴随传输的帧同步时钟FRAME(L)的相差，以及接收光纤数据码流的速率，在最坏情况下，两个时钟间的相差会相差近一帧，因此为保证容限，双端口静态随机存取存储器(DRAM)41的容量应至少能够存储一帧数据；接收光纤数据码流UUHW0-UUHWn-1的数目则决定了双端口静态随机存取存储器(DRAM)41的最小宽度。
如，接收光纤数据码流的速率采用16.386Mbit/S,16条为一组，则可选用一片4K×16的双端口静态随机存取存储器(DRAM)。
用于产生写地址的写地址产生电路43与产生读地址的读地址产生电路44均由计数逻辑电路构成，如由带同步预置信号的二进制计数器构成，读、写计数器分别通过对线路提取同步时钟和本地接收同步时钟CLK(L)、CLK(S)进行计数，并由伴随传输的帧同步时钟FRAME(L)和交换网模块帧同步时钟FRAME(S)产生的预置信号进行帧边界初始化，计数器的位数由一帧数据码流的Bit(比特)数决定，以保证所产生的计数地址能够保证一帧数据的正确写入与读出。
如传统电话线路上帧信号的频率为8K，对速率为32.768M的数据码流来说，一帧包含32.768M/8K=4096Bit，计数器应至少选择12位(212=4096)。每帧开始，FRAME(L)和FRAME(S)都对计数器进行初始化，如果某帧内出现读写指针错误将不会因积累而影响后续帧数据的接收。
同步触发器42则用于消除由双端口静态随机存取存储器(DRAM)41读出时可能产生的时延，使接收数据(本地数据码流)与接收时钟(本地接收同步时钟)保持严格的同步。
参见图5、图6，分别示出16×16.384M HW相差调整的实现电路及其信号逻辑时序图，即一个对16条话路总线HW、话路总线速率为16.384M的数据码流进行相差调整的电路。双端口静态随机存取存储器(DRAM)选择4K×16，图6中的WR和RD信号分别为双端口DRAM的写和读信号。读、写地址产生电路中的计数器应选择至少11位的计数器，如11位的同步清零计数器，图6中LLOAD和SLOAD分别为写端和读端计数器的清零信号，每帧有效一次，所产生的写地址为LA0-LA10，所产生的读地址为SA0-SA10。LHW0-LHW15是从接收端光纤侧分解下来的接收光纤数据码流，与线路提取同步时钟CLK(L)及伴随传输的帧同步时钟FRAME(L)同步，SHW0-SHW15是经相差调整后的本地数据码流，与本地接收同步时钟CLK(S)和交换网模块帧同步时钟FRAME(S)同步。FRAME(L)与FRAME(S)负脉冲宽度为244ns，一帧的起始规定在负脉冲的中间，距负脉冲下沿122ns的位置处。双端口DRAM输出的是读出后有时延的数据码流SSHW0-SSHW15，经同步触发器后的数据码流SHW0-SHW15则消除了读出时延，此时相差调整电路完成了信号时钟的调整，SHW数据与本地同步时钟和帧时钟完全同步，达到了预期效果。
权利要求
1．一种密集数据的光纤传输方法，其特征在于包括a．在发送端对话路总线数据码流进行并/串变换，并将发送端的帧同步时钟也作为一路数据；b．在发送端对并/串变换后的高速串行电信号及发送端的帧同步时钟进行电/光转换成光信号；c．由光纤将经电/光转换后的话路总线数据码流伴随发送端的帧同步时钟一齐传输；d．在接收端进行光/电转换成高速串行电信号；e．在接收端对高速串行电信号进行串/并变换，转换成有延迟但两者间严格同步的话路总线数据码流和伴随传输的帧同步时钟；f．在接收端由相差调整电路对话路总线数据码流消除传输时延，恢复成原始的话路总线数据码流。
2．根据权利要求1所述的一种密集数据的光纤传输方法，其特征在于所述的由相差调整电路对话路总线数据码流进行传输时延的调整，包括所接收的话路总线数据码流在由线路提取同步时钟和伴随传输的帧同步时钟产生的写地址作用下从双端口随机存取器的一个端口写入；同时在由本地接收同步时钟和交换网模块帧同步时钟产生的读地址作用下从双端口随机存取器的另一个端口读出并同步。
3．根据权利要求1所述的一种密集数据的光纤传输方法，其特征在于还包括用同步触发器消除双端口随机存取器的读出延迟，而获得本地数据码流。
4．根据权利要求1或2或3所述的一种密集数据的光纤传输方法，其特征在于所述的在发送端对话路总线数据码流进行并/串变换前，还包括在发送端对话路总线按与机架的连接方向和按并/串转换电路所能处理的码流速率的能力进行分组，再对分组后的话路总线数据码流进行并/串转换。
5．一种密集数据的光纤传输接口的相差调整电路，其特征在于包括双端口随机存取存储器、写地址产生电路和读地址产生电路；双端口随机存取存储器的输入、输出端口分别输入接收光纤数据码流和输出经相差调整后的带有读出延时的本地数据码流；写地址产生电路接收线路提取同步时钟及伴随传输的帧同步时钟和向双端口随机存取存储器输出写地址，读地址产生电路接收本地接收同步时钟及交换网模块帧同步时钟和向双端口随机存取存储器输出读地址。
6．根据权利要求5所述的一种密集数据的光纤传输接口的相差调整电路，其特征在于还包括有用于消除读出延时的同步触发器，与所述的双端口随机存取存储器的输出端口连接，同步触发器输出不带有读出延时的本地数据码流。
7．根据权利要求5或6所述的一种密集数据的光纤传输接口的相差调整电路，其特征在于所述双端口随机存取存储器的最小容量是能存储至少一帧数据的存储器，所述双端口随机存取存储器的最小宽度等于接收光纤数据码流的话路总线数目。
8．根据权利要求5或6所述的一种密集数据的光纤传输接口的相差调整电路，其特征在于所述的写地址产生电路和读地址产生电路是由带同步预置信号的二进制计数器构成的计数逻辑电路。
9．根据权利要求8所述的一种密集数据的光纤传输接口的相差调整电路，其特征在于所述计数器的位数为N，与一帧数据所包含的比特位M的关系是2N=M。
全文摘要
本发明涉及一种密集数据的光纤传输方法及其接口的相差调整电路。其方法包括:发送端的并/串变换,并将帧同步时钟也作为一路数据;进行电/光转换;由光纤将经电/光转换后的数据码流伴随帧同步时钟一齐传输;接收端的光/电转换;串/并变换;由相差调整电路消除传输时延。接口的相差调整电路包括:双端口随机存取存储器、写地址产生电路、读地址产生电路和用于消除读出延时的同步触发器。本出线方式及实现电路,结构简单且能保证传输质量。
文档编号H04B10/12GK1304226SQ99126250
公开日2001年7月18日 申请日期1999年12月21日 优先权日1999年12月21日
发明者钱湘江, 陈荣标 申请人:华为技术有限公司