CN100358323C - 在以太无源光网络中传输电信时分复用业务的网关设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种在以太无源光网络中传输电信时分复用业务的网关设备。它包括一个局端时分复用业务网关和N个用户端时分复用业务网关，所述的局端时分复用业务网关用于中心局与光线路终端之间的连接，所述的N个用户端时分复用业务网关用于N个用户终端分别与N个光网络单元之间的连接。本发明应用于以太无源光网络中，在不破坏以太无源光网络基本结构的情况下，能灵活、方便地实现电信时分复用业务的传输。
Description
技术领域
本发明涉及以太无源光网络(EPON，Ethernet-based Passive OpticalNetwork)***，特别涉及用于在以太无源光网络中实现传统电信时分复用(TDM，Time Division Multiplexing)业务透明传输的网关设备。
背景技术
以太无源光网络是一种非常有效的宽带网络接入方式，能够为用户提供高速、廉价的网络接入解决方案。然而，根据电气和电子工程师协会所制定的IEEE802.3ah以太无源光网络协议标准，仅仅规定了通过以太无源光网络实现中心局与用户终端之间的数据业务传输，并未考虑与其他网络接入业务的结合，如图1所示。目前在我国以及世界上的其他许多国家，用于承载固定电话通信的电信时分复用业务仍然是最普遍且必不可少的网络接入业务。因此，作为接入网络，在以太无源光网络上除了传输来自骨干网的数据外，还有必要与其他网络接入业务相结合，其中最主要的就是与电信时分复用业务的结合，这将大大节省传输设备与传输线路的敷设，避免重复建设，有利于国家的可持续发展。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在以太无源光网络上传输电信时分复用业务的网关设备，解决现有技术中存在的问题，在不破坏以太无源光网络基本结构的情况下，灵活、方便地实现了电信时分复用业务的传输。
为达到上述目的，本发明的构思是：提供的网关采用了一种新颖的基于频率比值计算的时钟同步方法，简便、有效地解决了时分复用业务在传输前后的时钟同步问题。设备接口带宽为100Mbps，处理业务为4路独立时钟的电信一次群业务，设备分为局端设备与用户端设备。
根据上述发明构思，本发明采用如下技术方案：
一种在以太无源光网络中传输电信时分复用业务的网关设备，其特征在于包括一个局端时分复用业务网关(10)和N个用户端时分复用业务网关(13)。
上述的局端时分复用业务网关(10)由一个电信时分复用业务接口电路(101)经一个业务处理电路(102)连接一个以太网接口电路(103)构成。
在上述的局端时分复用业务网关(10)中，所述的电信时分复用业务接口电路(101)由四个RJ48C型接头(15)分别通过四个HR601610型变压器(16)连接一个DS21448型线路接口单元(17)，以及所述的DS21448型线路接口单元(17)连接一个2.048MHz时钟振荡器(19)构成。
在上述的局端时分复用业务网关(10)中，所述的业务处理电路(102)由5个TLC2932型锁相环(21)连接一个EP1C12Q240C6型现场可编程门阵列所构成。
在上述的局端时分复用业务网关(10)中，所述的以太网接口电路(103)由一个RJ45型接头(24)经一个HR604009型变压器(23)连接一个KS8995M型以太网交换芯片(22)，以及一个25MHz时钟振荡器(19)连接所述的KS8995M型以太网交换芯片(22)所构成；所述的RJ45型接头(24)构成所述的局端时分复用业务网关(10)内的媒体独立接口。
上述的用户端时分复用业务网关(13)由一个电信时分复用业务接口电路(131)经一个业务处理电路(132)连接一个以太网接口电路(133)所构成。
在上述的用户端时分复用业务网关(13)中，所述的电信时分复用业务接口电路(131)由一个RJ48C型接头(25)经一个HR601610型变压器(26)连接一个DS2148T型线路接口单元(27)，以及一个2.048MHz时钟振荡器(29)连接所述的DS2148T型线路接口单元(27)所构成。
在上述的用户端时分复用业务网关(13)中，所述的业务处理电路(132)由一个TLC2932型锁相环(31)连接一个EP1C6Q240C6型现场可编程门阵列(30)所构成。
在上述的用户端时分复用业务网关(13)中，所述的以太网接口电路(133)由一个RJ45型接头(34)经一个HR604009型变压器(33)连接一个KS8995M型以太网交换芯片(32)，以及一个25MHz时钟振荡器(28)连接所述的KS8995M型以太网交换芯片(32)所构成；所述的RJ45型接头(34)构成所述的用户端时分复用业务网关(13)内的媒体独立接口。
本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：本发明提供了局端时分复用业务网关和用户端时分复用业务网关，应用于以太无源光网络中，在不破坏以太无源光网络基本结构的情况下，能灵活、方便地实现电信时分复用业务的传输。
附图说明
图1为以太无源光网络结构框图。
图2为本发明在以太无源光网络中传输电信时分复用业务的网关设备的***总体结构框图。
图3为本发明在以太无源光网络中传输电信时分复用业务的网关设备中局端时分复用业务网关电路示意图。
图4为本发明在以太无源光网络中传输电信时分复用业务的网关设备中用户端时分复用业务网关电路示意图。
图5为局端时分复用业务网关中EP1C12Q240C6型现场可编程门阵列内部模块连接示意图。
图6为用户端时分复用业务网关中EP1C6Q240C6型现场可编程门阵列内部模块连接示意图。
具体实施方式
图1示出已有技术的以太无源光网络结构框图。一个光线路终端(3)管理多个光网络单元(6)，它们之间通过十至二十公里光纤(4)与光分路器(5)相连接。在下行传输方向，中心局(1)将多路数据业务经电缆(2)发送至光线路终端(3)，光线路终端(3)将这些数据业务经光纤(4)与光分路器(5)广播发送至各个光网络单元(6)，每个光网络单元(6)只接收与自身地址相符的数据业务，并经电缆(7)进一步传送至用户终端(8)。在上行传输方向，各用户终端(8)经电缆(7)向所属的光网络单元(6)发送数据业务，各光网络单元(6)根据分配到的传输时隙经光纤(4)与光分路器(5)向光线路终端(3)发送各自的数据业务，最后光线路终端(3)再将所有的数据业务经电缆(2)传送至中心局(1)。这就是基本的以太无源光网络工作机制，它仅仅用于实现中心局(1)与用户终端(8)之间的数据业务传输，并未考虑与其他业务的结合。
下面结合附图，对本发明的一个实施例进行详细说明：
图2为本实施例在以太无源光网络中传输电信时分复用业务的网关设备的***总体结构框图。与图1相比，本实施例主要增加了局端时分复用业务网关(10)与用户端时分复用业务网关(13)。在下行传输方向，中心局(1)将多路时分复用业务经电缆(9)发送至局端时分复用业务网关(10)。局端时分复用业务网关(10)将其封装入适用于以太无源光网络传输的以太网帧中，并通过局端时分复用业务网关(10)内的媒体独立接口经电缆(11)发送至光线路终端(3)。光线路终端(3)将这些封装着时分复用业务的以太网帧与来自中心局的多路数据业务经光分路器(5)通过光纤(4)一起广播发送至各个光网络单元(6)，发送过程中应尽量保证时分复用业务的优先级。每个光网络单元(6)只接收与自身地址相符的数据业务与封装着时分复用业务的以太网帧，其中的数据业务经电缆(7)直接传送至用户终端(8)，而封装着时分复用业务的以太网帧则经电缆(12)通过用户端时分复用业务网关(13)内的媒体独立接口传送至用户端时分复用业务网关(13)。用户端时分复用业务网关(13)从接收到的以太网帧中提取出来自中心局的时分复用业务，并经电缆(14)传送至用户终端(8)。在上行传输方向，各用户终端(8)分别向所属的光网络单元(6)和用户端时分复用业务网关(13)发送数据业务与时分复用业务。用户端时分复用业务网关(13)将来自用户终端(8)的时分复用业务封装入适用于以太无源光网络传输的以太网帧中，并通过用户端时分复用业务网关(13)内的媒体独立接口经电缆(12)发送至所属的光网络单元(6)。各光网络单元(6)根据分配到的传输时隙向光线路终端(3)发送各自的数据业务与封装着时分复用业务的以太网帧，发送过程中应尽量保证时分复用业务的优先级。光线路终端(3)通过电缆(2)将所有的数据业务直接传送至中心局(1)，而把所有封装着时分复用业务的以太网帧经电缆(11)并通过局端时分复用业务网关(10)内的媒体独立接口传送至局端时分复用业务网关(10)。局端时分复用业务网关(10)从接收到的以太网帧中提取出来来自各个用户终端的时分复用业务，并经电缆(9)传送至中心局(1)。这样，通过增加局端时分复用业务网关(10)与用户端时分复用业务网关(13)实现了在以太无源光网络中传输时分复用业务的应用，从而大大节省了在相距十至二十公里的中心局(1)与用户终端(8)之间另外敷设专门用于传输时分复用业务的线路与设备费用。
图3与图4是本实施例在以太无源光网络中传输电信时分复用业务的网关设备的参考电路设计。
图3为本实施例在以太无源光网络中传输电信时分复用业务的网关设备中局端时分复用业务网关电路示意图。该电路具备处理4路独立时钟一次群时分复用业务的能力。RJ48C是用于和中心局内的电信程控交换机相连的接口模块。DS21448是由MAXIM公司生产的4路一次群时分复用业务线路接口单元，它的工作时钟由一个2.048MHz时钟振荡器提供。DS21448与RJ48C之间通过由汉仁公司生产的HR601610型变压器相连。RJ45是用于通过媒体独立接口与光线路终端相连的接口模块。KS8995M是由MICREL公司生产的以太网交换芯片，它的工作时钟由一个25MHz时钟振荡器提供。KS8995M与RJ45之间通过由汉仁公司生产的HR604009型变压器相连。EP1C12Q240C6是一款由ALTERA公司生产的具有12000个逻辑单元的现场可编程门阵列，通过对它的编程设计来实现4路一次群时分复用业务与以太网帧之间的封装与提取过程。EP1C12Q240C6在工作过程中也需要由2.048MHz时钟振荡器和25MHz时钟振荡器提供的时钟信号。另外，为了解决时钟同步的问题，EP1C12Q240C6还需要连接5个TLC2932型锁相环，该锁相环由TI公司生产。
图4为本实施例在以太无源光网络中传输电信时分复用业务的网关设备中用户端时分复用业务网关电路示意图。该电路具备处理单路一次群时分复用业务的能力。RJ48C是用于和中心局内的电信程控交换机相连的接口模块。DS2148T是由MAXIM公司生产的单路一次群时分复用业务线路接口单元，它的工作时钟由一个2.048MHz时钟振荡器提供。DS2148T与RJ48C之间通过由汉仁公司生产的HR601610型变压器相连。RJ45是用于通过媒体独立接口与光线路终端相连的接口模块。KS8995M是由MICREL公司生产的以太网交换芯片，它的工作时钟由一个25MHz时钟振荡器提供。KS8995M与RJ45之间通过由汉仁公司生产的HR604009型变压器相连。EP1C6Q240C6是一款由ALTERA公司生产的具有6000个逻辑单元的现场可编程门阵列，通过对它的编程设计来实现单路一次群时分复用业务与以太网帧之间的封装与提取过程。EP1C6Q240C6在工作过程中也需要由25MHz时钟振荡器提供的时钟信号。另外，为了解决时钟同步的问题，EP1C6Q240C6还需要连接一个TLC2932型锁相环，该锁相环由TI公司生产。
图5的上半部分与图6的下半部分涉及本实施例在以太无源光网络中传输电信时分复用业务的网关设备的下行数据传输、处理过程。
图5为局端时分复用业务网关中EP1C12Q240C6型现场可编程门阵列内部模块连接示意图。该图中标注的所有输入/输出端口名称均与图3中EP1C12Q240C6型现场可编程门阵列(20)的端口名称一致。在下行传输方向，RPOS1..4(即RPOS1、RPOS2、RPOS3、RPOS4)，RNEG1..4(即RNEG1、RNEG2、RNEG3、RNEG4)，与RCLK1..4(即RCLK1、RCLK2、RCLK3、RCLK4)是来自DS21448型线路接口单元(17)的4路一次群时分复用业务信号，其码型结构为三阶高密度双极性码(HDB3码)。其中，RPOS1..4表示4路正极性信号，RNEG1..4表示4路负极性信号，RCLK1..4是与它们对应的4路时钟信号，标称速率为2.048MHz。局端HDB3/NRZ码型转换模块(35)用来将这些三阶高密度双极性码(HDB3码)转换为不归零码(NRZ码)，以方便后续的数字处理过程。局端帧同步定位模块(36)用来检测时分复用业务码流中的同步定位比特，以确保在处理过程中的帧同步。局端串/并转换模块(37)用于将4路串行数据流转换为4路并行数据流，串/并比为1∶4，这是为了与百兆位以太网标准所要求的4比特位宽相一致。由于对数据流进行了1∶4的串/并转换，其速率降低为原先的四分之一(即512KHz)，因此将原先的时钟信号RCLK1..4输入至局端4分频模块(44)以得到速率为原先四分之一的时钟信号。与此同时，把来自外部2.048MHz时钟振荡器(19)的OSC2M信号作为实现整个以太无源光网络全网同步的基准时钟信号，将其输入一个局端256分频模块(47)，得到时钟频率为8KHz的时钟信号CLK8KA，将该信号输出至外部TLC2932型锁相环(21)的鉴相器输入端口之一FIN-A，而TLC2932型锁相环(21)中压控振荡器的输出VCO OUT则反馈至EP1C12Q240C6型现场可编程门阵列(20)，端口名称为CLK25M，并输入至一个局端3125分频模块(48)，再将所得信号CLK8KB输出至外部TLC2932型锁相环(21)的另一个鉴相器输入端口FIN-B。当TLC2932型锁相环(21)达到了相位锁定状态后，其压控振荡器的输出VCO OUT，即EP1C12Q240C6型现场可编程门阵列(20)端口CLK25M的输入，就是一个稳定的频率为25MHz的时钟信号，该信号将作为局端时分复用业务网关(10)的收/发时钟，再进一步通过以太无源光网络中光线路终端(3)与各光网络单元(6)的同步关系传递至各用户端时分复用业务网关(13)，作为它们的收/发时钟，从而实现了局端时分复用业务网关(10)与各用户端时分复用业务网关(13)的时钟同步。另外，OSC2M与RCLK1..4都分别输入至一个局端1024分频模块(46)，各自得到一个频率为原先1/1024的时钟信号。由于OSC2M与RCLK1..4都是标称值为2.048MHz的时钟信号，因此经过1024分频之后，所得时钟信号的频率标称值均为2KHz。但由于OSC2M与RCLK1..4分别来自不同的时钟源，因此这些2KHz的时钟信号相互之间存在着一定程度的误差，它们的误差情况将由接下来的局端频率计量模块(49)所反映。局端频率计量模块(49)工作时需要一个高频计数时钟源，这个时钟通过对来自外部25MHz时钟振荡器(18)的时钟信号OSC25M经EP1C12Q240C6型现场可编程门阵列(20)内部的局端数字锁相环(45)倍频得到，倍频比为1∶4，因此得到的高频计数时钟信号频率值为100MHz。局端频率计量模块(49)的工作过程就是使用这个100MHz的高频计数时钟源分别对先前经1024分频的OSC2M与RCLK1..4时钟信号进行采样，分别计量100MHz高频计数时钟在每一个2KHz时钟信号相邻时钟上升沿之间所经历的脉冲数，从而得到计量结果Xnorm、X1、X2、X3(Xnorm表示局端基准时钟OSC2M的频率计量结果，X1、X2、X3、X4分别表示局端时分复用业务时钟RCLK1、RCLK2、RCLK3、RCLK4的频率计量结果)。先前经局端串/并转换模块(37)得到的4路并行数据流输入至局端发送缓冲区(38)，它采用异步时钟的工作方式，其输入时钟是经过4分频的时分复用业务时钟信号RCLK1..4(512KHz)，输出时钟就是由基准时钟OSC2M经外部TLC2932型锁相环(21)倍频得到的25MHz时钟信号。然后，局端发送模块(39)根据每一路时分复用业务所要到达的目的用户端时分复用业务网关(13)，分别对其进行封装，封装过程中加入由局端频率计量模块(49)得到的计量结果Xnorm、X1、X2、X3、X4。其中，局端基准时钟OSC2M的频率计量结果Xnorm应封装入所有以太网帧中，而各路局端时分复用业务时钟RCLK1..4的频率计量结果X1..4则封装入各自对应的以太网帧中。最后，局端发送模块(39)将这些以太网帧输出至KS8995M型以太网交换芯片(22)。TXD3..0(即TXD3、TXD2、TXD1、TXD0)是4比特位宽的发送数据信号，TXEN是发送使能信号，TXCLK是发送时钟信号。
图6为用户端时分复用业务网关中EP1C6Q240C6型现场可编程门阵列内部模块连接示意图。该图中标注的所有输入/输出端口名称均与图4中EP1C6Q240C6型现场可编程门阵列(30)的端口名称一致。在下行传输方向，RXD3..0(即RXD3、RXD2、RXD1、RXD0)，RXEN，与RXCLK来自于KS8995M型以太网交换芯片(32)。其中，RXD3..0是4比特位宽的接收数据信号，RXEN是接收使能信号，RXCLK是接收时钟信号，该时钟信号同步于来自局端时分复用业务网关(10)的发送时钟信号TXCLK。用户端接收模块(57)通过这些信号端口提取出来自局端的时分复用业务信号与相关的局端基准时钟频率计量结果Xnorm和局端时分复用业务时钟频率计量结果X1(或X2、X3、X4)。为了实现局端与用户端时分复用业务的时钟同步，接收时钟信号RXCLK需要输入至一个用户端12500分频模块(65)，从而得到一个与经过局端1024分频模块(46)分频后的局端基准时钟OSC2M相同步的频率为2KHz的时钟信号。该时钟信号输入至一个用户端频率计量模块(64)得到计量结果，表示为Ynorm1(或Ynorm2、Ynorm3、Ynorm4)。这里的用户端频率计量模块(64)的工作机制与位于局端时分复用业务网关(10)内的局端频率计量模块(49)相同，也通过对来自外部25MHz时钟振荡器(28)的时钟信号OSC25M经EP1C6Q240C6型现场可编程门阵列(30)内部的用户端数字锁相环(62)4倍频得到一个频率值为100MHz的高频计数时钟信号，然后通过计量100MHz高频计数时钟在每一个2KHz时钟信号相邻时钟上升沿之间所经历的脉冲数来得到计量结果Ynorm1(或Ynorm2、Ynorm3、Ynorm4)。然后，将接收到的Xnorm、X1(或X2、X3、X4)、与本地计量得到的Ynorm1(或Ynorm2、Ynorm3、Ynorm4)一起输入至用户端频率比值计算模块(66)。计算公式为：Y1＝Ynorm1×X1/Xnorm(或Y2＝Ynorm2×X2/Xnorm、Y3＝Ynorm3×X3/Xnorm、Y4＝Ynorm4×X4/Xnorm)。根据该公式得到的计算结果Y1(或Y2、Y3、Y4)表示的就是在第1(或第2、第3、第4)个用户端时分复用业务网关(13)内使用一个100MHz的高频计数时钟信号得到的局端时分复用业务时钟信号RCLK1(或RCLK2、RCLK3、RCLK4)的频率计量结果。然后，将Y1(或Y2、Y3、Y4)输入至一个用户端数控振荡器(67)恢复经1024分频的局端时分复用业务时钟信号RCLK1(或RCLK2、RCLK3、RCLK4)。该用户端数控振荡器(67)使用与用户端频率计量模块(64)相同的100MHz高频计数时钟，工作机制是通过100MHz高频计数时钟每计数Y1(或Y2、Y3、Y4)个周期产生一个脉冲信号，得到标称频率为2KHz的时钟信号CLK2KA。将该信号输出至外部TLC2932型锁相环(31)的鉴相器输入端口之一FIN-A，而TLC2932型锁相环(31)中压控振荡器的输出VCO OUT则反馈至EP1C6Q240C6型现场可编程门阵列(30)，端口名称为CLK2M，并输入至一个用户端1024分频模块(63)，再将所得信号CLK2KB输出至外部TLC2932型锁相环(31)的另一个鉴相器输入端口FIN-B。当TLC2932型锁相环(31)达到了相位锁定状态后，其压控振荡器的输出VCO OUT，即EP1C6Q240C6型现场可编程门阵列(30)端口CLK2M的输入，就是一个稳定的频率为2.048MHz的时钟信号，该信号与局端时分复用业务时钟信号RCLK1(或RCLK2、RCLK3、RCLK4)同步，将作为后续用户端时分复用业务的发送时钟信号TCLK。与此同时，用户端接收模块(57)将从网络侧提取得到的局端时分复用业务信号输入至用户端接收缓冲区(58)，它采用异步时钟的工作方式，其输入时钟是接收时钟信号RXCLK，输出时钟是经过4分频的用户端时分复用业务的发送时钟信号TCLK。接着，用户端并/串转换模块(59)从用户端接收缓冲区(58)中读出数据，并将其由4比特位宽的并行数据转换为串行数据，输入至用户端NRZ/HDB3码型转换模块(60)。用户端NRZ/HDB3码型转换模块(60)用来把当前码型为不归零码(NRZ码)的时分复用业务数据转换为适用于线路传输的三阶高密度双极性码(HDB3码)，TPOS就是正极性发送信号，TNEG就是负极性发送信号，TCLK是与其对应的发送时钟信号。
至此，本实施例在以太无源光网络中传输电信时分复用业务的网关设备的完整下行数据传输、处理过程介绍完毕。
图6的上半部分与图5的下半部分涉及本实施例在以太无源光网络中传输电信时分复用业务的网关设备的上行数据传输、处理过程。
图6为用户端时分复用业务网关中EP1C6Q240C6型现场可编程门阵列内部模块连接示意图。该图中标注的所有输入/输出端口名称均与图4中EP1C6Q240C6型现场可编程门阵列(30)的端口名称一致。在上行传输方向，RPOS、RNEG、与RCLK是来自DS2148T型线路接口单元(27)的一次群时分复用业务信号，其码型结构为三阶高密度双极性码(HDB3码)。其中，RPOS表示正极性信号，RNEG表示负极性信号，RCLK是与其对应的时钟信号，标称速率为2.048MHz。用户端HDB3/NRZ码型转换模块(52)用来将三阶高密度双极性码(HDB3码)转换为不归零码(NRZ码)，以方便后续的数字处理过程。用户端帧同步定位模块(53)用来检测时分复用业务码流中的同步定位比特，以确保在处理过程中的帧同步。用户端串/并转换模块(54)用于将串行数据流转换为并行数据流，串/并比为1∶4，这是为了与百兆位以太网标准所要求的4比特位宽相一致。由于对数据流进行了1∶4的串/并转换，其速率降低为原先的四分之一(即512KHz)，因此将原先的时钟信号RCLK输入至用户端4分频模块(61)以得到速率为原先四分之一的时钟信号。与此同时，将RCLK输入至一个用户端1024分频模块(63)，得到一个频率为原先1/1024的时钟信号。由于RCLK是标称值为2.048MHz的时钟信号，因此经过1024分频之后，所得时钟信号的频率标称值为2KHz。另外，将接收时钟信号RXCLK输入至一个用户端12500分频模块(65)，从而得到一个与经过局端1024分频模块(46)分频后的局端基准时钟OSC2M相同步的频率为2KHz的时钟信号。但由于RCLK与OSC2M分别来自不同的时钟源，因此这两个2KHz的时钟信号相互之间存在着一定程度的误差，它们的误差情况将由接下来的用户端频率计量模块(64)所反映。用户端频率计量模块(64)工作时需要一个高频计数时钟源，这个时钟通过对来自外部25MHz时钟振荡器(28)的时钟信号OSC25M经EP1C6Q240C6型现场可编程门阵列(30)内部的用户端数字锁相环(62)倍频得到，倍频比为1∶4，因此得到的高频计数时钟信号频率值为100MHz。用户端频率计量模块(64)的工作过程就是使用这个100MHz的高频计数时钟源分别对先前经12500分频的RXCLK与经1024分频的RCLK时钟信号进行采样，分别计量100MHz高频计数时钟在每一个2KHz时钟信号相邻时钟上升沿之间所经历的脉冲数，从而得到计量结果Ynorm1(或Ynorm2、Ynorm3、Ynorm4)与Y1(或Y2、Y3、Y4)。其中，Ynorm1(或Ynorm2、Ynorm3、Ynorm4)表示局端基准时钟OSC2M在第1(或第2、第3、第4)个用户端时分复用业务网关内的频率计量结果，Y1(或Y2、Y3、Y4)表示用户端时分复用业务时钟RCLK在第1(或第2、第3、第4)个用户端时分复用业务网关内的频率计量结果。先前经用户端串/并转换模块(54)得到的并行数据流输入至用户端发送缓冲区(55)，它采用异步时钟的工作方式，其输入时钟是经过4分频的时分复用业务时钟信号RCLK(512KHz)，输出时钟就是来自于KS8995M型以太网交换芯片(32)的接收时钟信号RXCLK。然后，用户端发送模块(56)对时分复用业务进行封装，封装过程中加入由用户端频率计量模块(64)得到的计量结果Ynorm1(或Ynorm2、Ynorm3、Ynorm4)与Y1(或Y2、Y3、Y4)。最后，用户端发送模块(56)将以太网帧输出至KS8995M型以太网交换芯片(32)。TXD3..0(即TXD3、TXD2、TXD1、TXD0)是4比特位宽的发送数据信号，TXEN是发送使能信号，TXCLK是发送时钟信号。
图5为局端时分复用业务网关中EP1C12Q240C6型现场可编程门阵列内部模块连接示意图。该图中标注的所有输入/输出端口名称均与图3中EP1C12Q240C6型现场可编程门阵列(20)的端口名称一致。在上行传输方向，RXD3..0(即RXD3、RXD2、RXD1、RXD0)，RXEN，与RXCLK来自于KS8995M型以太网交换芯片(22)。其中，RXD3..0是4比特位宽的接收数据信号，RXEN是接收使能信号，RXCLK是接收时钟信号，该时钟信号与局端时分复用业务网关(10)的发送时钟信号TXCLK为同一个信号。局端接收模块(40)通过这些信号端口提取出来自用户端的4路时分复用业务信号与相关的4个用户端基准时钟频率计量结果Ynorm1、Ynorm2、Ynorm3、Ynorm4和4个用户端时分复用业务时钟频率计量结果Y1、Y2、Y3、Y4。为了实现用户端与局端时分复用业务的时钟同步，需要将上文中所述的局端基准时钟OSC2M的频率计量结果Xnorm与接收到的Ynorm1、Ynorm2、Ynorm3、Ynorm4和Y1、Y2、Y3、Y4一起输入至局端频率比值计算模块(50)。计算公式为：X1＝Xnorm×Y1/Ynorm1、X2＝Xnorm×Y2/Ynorm2、X3＝Xnorm×Y3/Ynorm3、X4＝Xnorm×Y4/Ynorm4。根据这些公式得到的计算结果X1、X2、X3、X4表示的就是来自第1、第2、第3、第4个用户端时分复用业务网关(13)的4路时分复用业务时钟信号在局端时分复用业务网关(10)内使用一个100MHz的高频计数时钟信号得到的频率计量结果。然后，将X1、X2、X3、X4分别输入至局端数控振荡器(51)恢复经1024分频的用户端时分复用业务时钟信号。该局端数控振荡器(51)使用与局端频率计量模块(49)相同的100MHz高频计数时钟，工作机制是通过100MHz高频计数时钟每计数X1、X2、X3、X4个周期产生一个脉冲信号，得到4个标称频率为2KHz的时钟信号CLK2KA1..4(即CLK2KA1、CLK2KA2、CLK2KA3、CLK2KA4)。将这些信号分别输出至4个外部TLC2932型锁相环(21)的鉴相器输入端口之一FIN-A，而TLC2932型锁相环(21)中压控振荡器的输出VCO OUT则反馈至EP1C12Q240C6型现场可编程门阵列(20)，端口名称为CLK2M1..4(即CLK2M1、CLK2M2、CLK2M3、CLK2M4)，并分别输入至局端1024分频模块(46)，再将所得信号CLK2KB1..4(即CLK2KB1、CLK2KB2、CLK2KB3、CLK2KB4)分别输出至4个外部TLC2932型锁相环(21)的另一个鉴相器输入端口FIN-B。当4个TLC2932型锁相环(21)达到了相位锁定状态后，其压控振荡器的输出VCO OUT，即EP1C12Q240C6型现场可编程门阵列(20)端口CLK2KB1..4的输入，就是4个稳定的频率为2.048MHz的时钟信号，该信号与用户端时分复用业务时钟信号同步，将作为后续局端时分复用业务的发送时钟信号TCLK1.4(即TCLK1、TCLK2、TCLK3、TCLK4)。与此同时，局端接收模块(40)将从网络侧提取得到的4路用户端时分复用业务信号分别输入至局端接收缓冲区(41)，它采用异步时钟的工作方式，其输入时钟是接收时钟信号RXCLK，输出时钟是经过4分频的用户端时分复用业务的发送时钟信号TCLK1..4。接着，局端并/串转换模块(42)从局端接收缓冲区(41)中读出数据，并将其由4比特位宽的并行数据转换为串行数据，输入至局端NRZ/HDB3码型转换模块(43)。局端NRZ/HDB3码型转换模块(43)用来把当前码型为不归零码(NRZ码)的时分复用业务数据转换为适用于线路传输的三阶高密度双极性码(HDB3码)，TPOS1..4(即TPOS1、TPOS2、TPOS3、TPOS4)就是4路正极性发送信号，TNEG1..4(即TNEG1、TNEG2、TNEG3、TNEG4)就是4路负极性发送信号，TCLK1..4(即TCLK1、TCLK2、TCLK3、TCLK4)是与它们对应的4路发送时钟信号。
至此，本实施例在以太无源光网络中传输电信时分复用业务的网关设备的完整上行数据传输、处理过程介绍完毕。
上述介绍的是支持4路独立时钟的电信一次群时分复用业务在以太无源光网络中传输的网关设备，亦可通过增加RJ48C型接头、HR601610型变压器、DS21448型线路接口单元和TLC2932型锁相环的数量，以及选用更大容量的现场可编程门阵列来实现8路、16路、或更多路时分复用业务的传输。
Claims (7)
1.一种在以太无源光网络中传输电信时分复用业务的网关设备，其特征在于包括一个局端时分复用业务网关(10)和N个用户端时分复用业务网关(13)；所述的局端时分复用业务网关(10)用于中心局(1)与光线路终端(3)之间的连接；在下行传输方向，中心局(1)将多路时分复用业务经电缆(9)发送至局端时分复用业务网关(10)，局端时分复用业务网关(10)将其封装入适用于以太无源光网络传输的以太网帧中，并通过局端时分复用业务网关(10)内的媒体独立接口经电缆(11)发送至光线路终端(3)；在上行传输方向，光线路终端(3)把所有封装着时分复用业务的以太网帧经电缆(11)通过局端时分复用业务网关(10)内的媒体独立接口传送至局端时分复用业务网关(10)，局端时分复用业务网关(10)从接收到的以太网帧中提取来自各个用户终端的时分复用业务，并经电缆(9)传送至中心局(1)；所述的N个用户端时分复用业务网关(13)用于N个用户终端(8)分别与N个光网络单元(6)之间的连接；在下行传输方向，各光网络单元(6)将封装着时分复用业务的以太网帧经电缆(12)通过用户端时分复用业务网关(13)内的媒体独立接口传送至用户端时分复用业务网关(13)，用户端时分复用业务网关(13)从接收到的以太网帧中提取出来自中心局(1)的时分复用业务并经电缆(14)传送至用户终端(8)；在上行传输方向，各用户终端(8)分别经电缆(14)向各用户端时分复用业务网关(13)发送各时分复用业务，用户端时分复用业务网关(13)将来自用户终端(8)的时分复用业务封装入适用于以太无源光网络传输的以太网帧中，并通过用户端时分复用业务网关(13)内的媒体独立接口经电缆(12)发送至所属的光网络单元(6)；所述的局端时分复用业务网关(10)由一个电信时分复用业务接口电路(101)经一个业务处理电路(102)连接一个以太网接口电路(103)构成；所述的电信时分复用业务接口电路(131)由一个RJ48C型接头(25)经一个HR601610型变压器(26)连接一个DS2148T型线路接口单元(27)，以及一个2.048MHz时钟振荡器(29)连接所述的DS2148T型线路接口单元(27)所构成。
2.根据权利要求1所述的在以太无源光网络中传输电信时分复用业务的网关设备，其特征在于所述的电信时分复用业务接口电路(101)由四个RJ48C型接头(15)分别通过四个HR601610型变压器(16)连接一个DS21448型线路接口单元(17)，以及所述的DS21448型线路接口单元(17)连接一个2.048MHz时钟振荡器(19)构成。
3.根据权利要求1所述的在以太无源光网络中传输电信时分复用业务的网关设备，其特征在于所述的业务处理电路(102)由5个TLC2932型锁相环(21)连接一个EP1C12Q240C6型现场可编程门阵列所构成。
4.根据权利要求1所述的在以太无源光网络中传输电信时分复用业务的网关设备，其特征在于所述的以太网接口电路(103)由一个RJ45型接头(24)经一个HR604009型变压器(23)连接一个KS8995M型以太网交换芯片(22)，以及一个25MHz时钟振荡器(19)连接所述的KS8995M型以太网交换芯片(22)所构成；所述的RJ45型接头(24)构成所述的局端时分复用业务网关(10)内的媒体独立接口。
5.根据权利要求1所述的在以太无源光网络中传输电信时分复用业务的网关设备，其特征在于所述的用户端时分复用业务网关(13)由一个电信时分复用业务接口电路(131)经一个业务处理电路(132)连接一个以太网接口电路(133)所构成。
6.根据权利要求1所述的在以太无源光网络中传输电信时分复用业务的网关设备，其特征在于所述的业务处理电路(132)由一个TLC2932型锁相环(31)连接一个EP1C6Q240C6型现场可编程门阵列(30)所构成。
7.根据权利要求1所述的在以太无源光网络中传输电信时分复用业务的网关设备，其特征在于所述的以太网接口电路(133)由一个RJ45型接头(34)经一个HR604009型变压器(33)连接一个KS8995M型以太网交换芯片(32)，以及一个25MHz时钟振荡器(28)连接所述的KS8995M型以太网交换芯片(32)所构成；所述的RJ45型接头(34)构成所述的用户端时分复用业务网关(13)内的媒体独立接口。
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