CN104363530A - 一种同步状态信息提取的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

一种同步状态信息提取的装置和方法，涉及光传送网技术领域，该装置包括OTUk输入处理单元、OSC输入处理单元、时间同步处理单元、频率提取单元、时钟同步处理单元、OTUk输出处理单元及OSC输出处理单元。本发明通过将OTUk信号和OSC信号传递的时间和时钟同步信息相互关联，不仅实现了OTUk信号和OSC信号的时间同步进行关联，还实现了OTUk信号和OSC信号的时钟同步信息关联，因此，提高了同步***的健壮性。

Description

一种同步状态信息提取的装置和方法
技术领域
本发明涉及光传送网技术领域，具体来讲是一种同步状态信息提取的装置和方法。
背景技术
3G/4G和LTE基站对基站间的时钟和时间同步有着很高的要求，面向未来的OTN(Optical Transport Network，光传送网)网络需要满足电信级的高精度同步要求。目前在OTN网络中，其中时间同步可以通过1588V2协议在OTUk(Completely standardized Optical ChannelTransport Unit-k，完全标准化光通路传送单元-k)电层承载和OSC(Optical Supervisory Channel，光监控信道)的开销中传送同步报文，时钟同步可以采用在OTUk物理层或者OSC通道中传送。但由于两者在目前的OTN设备中基本独立，造成在发生故障时，各自依靠自己的体系进行时间或者时钟的保持，因此健壮性较差。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种同步状态信息提取的装置和方法，提高了同步***的健壮性。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：一种同步状态信息提取的装置，包括OTUk输入处理单元，从OTUk信号中分别提取OTUk时钟同步信号及OTUk时间同步信号；OSC输入处理单元，从OSC信号中分别提取OSC时钟同步信号及OSC时间同步信号；时间同步处理单元，接收OTUk时间同步信号及OSC时间同步信号，根据同步状态信息选择最优时间同步信号，并将其分别发送至OTUk输出单元及OSC输出处理单元；频率提取单元，其附属于时间同步处理单元，从封装在OTUk信号中或OSC信号中的PTP报文中提取最佳时钟同步信号，将其发送至时钟同步处理单元；时钟同步处理单元，接收OTUk时钟同步信号、OSC时钟同步信号及频率提取单元发送的最佳时钟同步信号，根据同步状态信息从中选择最优时钟同步信号，并将其分别发送至时间同步处理单元、OTUk输出单元及OSC输出处理单元；OTUk输出处理单元，将接收的最优时钟同步信号及最优时间同步信号作为输出信号向下游输出；OSC输出处理单元，将接收的最优时钟同步信号及最优时间同步信号作为输出信号向下游输出。
在上述技术方案的基础上，所述OTUk信号包括带内电层OTUk开销封装1588V2时间戳的时间同步信号，和OTUk物理层传送的时钟同步信号；所述OSC信号包括带外OSC开销中传送的1588V2时间同步信号，和OSC物理层或者OSC通道传送的时钟同步信号。
本发明还提供一种基于上述装置的同步状态信息提取的方法，包括以下步骤：步骤S1.OTUk输入处理单元从OTUk信号中分别提取OTUk时钟同步信号及OTUk时间同步信号；OSC输入处理单元从OSC信号中分别提取OSC时钟同步信号及OSC时间同步信号；步骤S2.频率提取单元从封装在OTUk信号中或OSC信号中的PTP报文中提取最佳时钟同步信号，将其发送至时钟同步处理单元；步骤S3.时钟同步处理单元接收OTUk时钟同步信号、OSC时钟同步信号及频率提取单元发送的最佳时钟同步信号，根据同步状态信息从中选择最优时钟同步信号，并将其分别发送至时间同步处理单元、OTUk输出单元及OSC输出处理单元；步骤S4.时间同步处理单元接收OTUk时间同步信号及OSC时间同步信号，根据同步状态信息选择最优时间同步信号，并将其分别发送至OTUk输出单元及OSC输出处理单元；步骤S5.OTUk输出处理单元与OSC输出处理单元分别将接收的最优时钟同步信号及最优时间同步信号作为输出信号向下游输出。
在上述技术方案的基础上，步骤S2具体包括以下步骤：步骤S201.频率提取单元的Slave端口通过PTP报文获取时间戳；步骤S202.对获取的时间戳进行最佳主时钟算法计算获取最佳时钟同步信号；步骤S203.将最佳时钟同步信号发送至时钟同步处理单元。
在上述技术方案的基础上，步骤S3中，所述根据同步状态信息选择最优时钟同步信号，具体包括以下步骤：步骤S301.判断OTUk时钟同步信号是否正常，若是，跳转至步骤S302；若否，跳转至步骤S305；步骤S302.判断OSC时钟同步信号是否正常，若是，跳转至步骤S303；若否，跳转至步骤S304；步骤S303.选取OSC时钟同步信号作为最优时钟同步信号；步骤S304.选取OTUk时钟同步信号作为最优时钟同步信号，同时***对应的同步状态信息等级并通过时间同步处理单元进行封装；步骤S305.判断OSC时钟同步信号是否正常，若是，跳转至步骤S306；若否，跳转至步骤S307；步骤S306.选取OSC时钟同步信号作为最优时钟同步信号，同时***对应的同步状态信息等级并通过时间同步处理单元进行封装；步骤S307.选取频率提取单元发送的时钟同步信号作为最优时钟同步信号，同时***对应的同步状态信息等级并通过时间同步处理单元进行封装。
在上述技术方案的基础上，所述同步状态信息等级通过对同步状态信息进行扩充得到，具体是利用同步状态信息第1行第14列的保留字节中的前4个比特位定义同步状态信息等级信息。
在上述技术方案的基础上，当OTUk时钟同步信号、OSC时间同步信号不可用或者质量劣化低于基准钟/SSU_A/QL-ST2/SSU_B/QL-ST3E时，则判断该OTUk时钟同步信号、OSC时间同步信号不正常；否者，正常。
在上述技术方案的基础上，步骤S4中，所述根据同步状态信息选择最优时间同步信号，具体包括以下步骤：步骤S401.判断OTUk时间同步信号是否正常，若是，跳转至步骤S402；若否，跳转至步骤S405；步骤S402.判断OSC时间同步信号是否正常，若是，跳转至步骤S403；若否，跳转至步骤S404；步骤S403.选取OSC时间同步信号作为最优时间同步信号；步骤S404.选取OTUk时间同步信号作为最优时间同步信号，并通过时间同步处理单元进行封装；步骤S405.判断OSC时间同步信号是否正常，若是，跳转至步骤S406；若否，跳转至步骤S407；步骤S406.选取OSC时间同步信号作为最优时间同步信号，并通过时间同步处理单元进行封装；步骤S407.通过时钟处理单元发送来的最优时钟同步信号获取最优时间同步信号，并通过时间同步处理单元进行封装。
在上述技术方案的基础上，所述通过时间同步处理单元进行封装具体包括以下步骤：步骤A.利用通用成帧处理完成对PTP报文的封装；步骤B.将PTP报文信息封装到客户净荷区域，且紧邻PTP报文封装4个字节的校验信息；步骤C.将封装好的通用成帧处理信息承载到OTN开销中。
本发明的有益效果在于：
1、本发明通过将OTUk信号和OSC信号传递的时间和时钟同步信息相互关联，不仅实现了OTUk信号和OSC信号的时间同步进行关联，还实现了OTUk信号和OSC信号的时钟同步信息关联，因此，提高了同步***的健壮性。
2、本发明通过将同步状态信息与PTP(Precision Time Protocol，精确时间同步协议)信息进行关联，解决当时钟同步劣化时，通过PTP报文对时钟同步进行保持，在时间同步劣化时，采用最优时钟同步信号对时间进行保持，从而大幅度提高了同步***的健壮性。
附图说明
图1为本发明实施例中同步状态信息提取的装置的示意图；
图2为利用通用成帧处理对PTP报文进行封装的示意图；
图3为图2中净荷头类型定义的示意图；
图4为本发明实施例中OTN开销的示意图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。
参见图1所示，一种同步状态信息提取的装置，包括OTUk输入处理单元，从OTUk信号中分别提取OTUk时钟同步信号及OTUk时间同步信号；OSC输入处理单元，从OSC信号中分别提取OSC时钟同步信号及OSC时间同步信号；时间同步处理单元，接收OTUk时间同步信号及OSC时间同步信号，根据同步状态信息选择最优时间同步信号，并将其分别发送至OTUk输出单元及OSC输出处理单元，所述最优时间同步信号为OTUk时间同步信号及OSC时间同步信号中的优选时间同步信号；频率提取单元，其附属于时间同步处理单元，从封装在OTUk信号中或OSC信号中的PTP报文中提取最佳时钟同步信号，将其发送至时钟同步处理单元；时钟同步处理单元，接收OTUk时钟同步信号、OSC时钟同步信号及频率提取单元发送的最佳时钟同步信号，根据同步状态信息从中选择最优时钟同步信号，并将其分别发送至时间同步处理单元、OTUk输出单元及OSC输出处理单元，所述最优时钟同步信号为OTUk时钟同步信号、OSC时钟同步信号、最佳时钟同步信号中的优选时钟同步信号。OTUk输出处理单元，将接收的最优时钟同步信号及最优时间同步信号作为输出信号向下游输出；OSC输出处理单元，将接收的最优时钟同步信号及最优时间同步信号作为输出信号向下游输出。本实施例中，所述OTUk信号包括带内电层OTUk开销封装1588V2时间戳的时间同步信号，和OTUk物理层传送的时钟同步信号；所述OSC信号包括带外OSC开销中传送的1588V2时间同步信号，和OSC物理层或者OSC通道传送的时钟同步信号。
参见图1所示，基于上述装置的同步状态信息提取的方法，包括以下步骤：
步骤S1.OTUk输入处理单元从OTUk信号中分别提取OTUk时钟同步信号及OTUk时间同步信号；OSC输入处理单元从OSC信号中分别提取OSC时钟同步信号及OSC时间同步信号；
步骤S2.频率提取单元从封装在OTUk信号中或OSC信号中的PTP报文中提取最佳时钟同步信号，将其发送至时钟同步处理单元；
优选的，步骤S2具体包括以下步骤：
步骤S201.频率提取单元的Slave端口通过PTP报文获取t1，t2，t3，t4(IEEE1588协议中定义的四个变量，用来表示记录的时间信息)时间戳；步骤S202.对获取的t1，t2，t3，t4时间戳进行BMC(BestMaster Clock，最佳主时钟算法)计算获取最佳时钟同步信号；
步骤S203.将最佳时钟同步信号发送至时钟同步处理单元。
步骤S3.时钟同步处理单元接收OTUk时钟同步信号、OSC时钟同步信号及频率提取单元发送的最佳时钟同步信号，根据同步状态信息从中选择最优时钟同步信号，并将其分别发送至时间同步处理单元、OTUk输出单元及OSC输出处理单元。
优选的，步骤S3中，所述根据同步状态信息选择最优时钟同步信号，具体包括以下步骤：
步骤S301.判断OTUk时钟同步信号是否正常，若是，跳转至步骤S302；若否，跳转至步骤S305；
步骤S302.判断OSC时钟同步信号是否正常，若是，跳转至步骤S303；若否，跳转至步骤S304；
步骤S303.选取OSC时钟同步信号作为最优时钟同步信号；
步骤S304.选取OTUk时钟同步信号作为最优时钟同步信号，同时***对应的同步状态信息等级并通过时间同步处理单元进行封装；
步骤S305.判断OSC时钟同步信号是否正常，若是，跳转至步骤S306；若否，跳转至步骤S307；
步骤S306.选取OSC时钟同步信号作为最优时钟同步信号，同时***对应的同步状态信息等级并通过时间同步处理单元进行封装；
步骤S307.选取频率提取单元发送的时钟同步信号作为最优时钟同步信号，同时***对应的同步状态信息等级并通过时间同步处理单元进行封装。
其中，当OTUk时钟同步信号、OSC时间同步信号不可用或者质量劣化低于基准钟/SSU_A/QL-ST2/SSU_B/QL-ST3E时，则判断该OTUk时钟同步信号、OSC时间同步信号不正常；否者，正常。
表1：同步状态信息等级
参见表1所示，SSM(Synchronization Status Message，同步状态信息)编码的四个比特位可以对应16种频率状态，同步质量等级分为7个等级，用0000表示频率同步质量未知，用0001表示收到的频率质量满足G.811规范的基准钟频率要求，用0010表示收到的频率质量满足G.812规范的2级节点时钟SSU_A/QL-ST2要求，用0011表示收到的频率质量满足规范的3级节电时钟SSU_B/QL-ST3E要求，用0100表示承载设备时钟满足G.813/G.8262规范的要求，用0101表示频率时钟已经不可用，用0110表示频率时钟质量劣化，当低于基准钟/SSU_A/QL-ST2/SSU_B/QL-ST3E，需要利用PTP协议提供的PTP报文信息对频率信息进行恢复，其他编码为预留。
在最优时钟同步信号中***对应的同步状态信息等级是通过对OTN***的同步状态信息进行新的定义，并封装到OTN开销中实现的。OTN开销字节定义的第1行的1到7列是帧对齐开销字节信息，用于判断帧是否对齐；第1到第4行，第15到第16列是OPUk开销信息，第2到第4行的第1到第14列是ODUk开销字节，第一行的第8到14列定义的为OTUk的开销，其中第一行的8到10列是段层开销信息，第一行的第11到12列用于存放GCC0(OTUk generalcommunication channel 0，OTUk通用通信通道0)信息；最后的2个子节为预留的未定义字节，本实施例利用第一行第14列保留字节中的前4个比特位定义同步状态等级信息，传SSM报文。
步骤S4.时间同步处理单元接收OTUk时间同步信号及OSC时间同步信号，根据同步状态信息选择最优时间同步信号，并将其分别发送至OTUk输出单元及OSC输出处理单元；
优选的，步骤S4中，所述根据同步状态信息选择最优时间同步信号，具体包括以下步骤：
步骤S401.判断OTUk时间同步信号是否正常，若是，跳转至步骤S402；若否，跳转至步骤S405；
步骤S402.判断OSC时间同步信号是否正常，若是，跳转至步骤S403；若否，跳转至步骤S404；
步骤S403.选取OSC时间同步信号作为最优时间同步信号；
步骤S404.选取OTUk时间同步信号作为最优时间同步信号，并通过时间同步处理单元进行封装；
步骤S405.判断OSC时间同步信号是否正常，若是，跳转至步骤S406；若否，跳转至步骤S407；
步骤S406.选取OSC时间同步信号作为最优时间同步信号，并通过时间同步处理单元进行封装；
步骤S407.依靠时钟处理单元发送来的最优时钟同步信号进行时间保持，并通过时间同步处理单元进行封装。
步骤S5.OTUk输出处理单元与OSC输出处理单元分别将接收的最优时钟同步信号及最优时间同步信号作为输出信号向下游输出。
所述通过时间同步处理单元进行封装具体包括以下步骤：
步骤A.利用GFP(generic framing procedure，通用成帧处理)完成对PTP报文的封装；
步骤B.将PTP报文信息封装到客户净荷区域，最后紧邻PTP报文封装4个字节的校验信息(pFCS)；
步骤C.将封装好的GFP信息承载到OTN电层开销中。参见图4所示，OTN的开销字节定义的第1行的1到7列是帧对齐开销字节信息，用于判断帧是否对齐；第1到第4行，第15到第16列是OPUk开销信息，第2到第4行的第1到第14列是ODUk开销字节，第一行的第8到14列定义的为OTUk的开销，其中第一行的8到10列是段层开销信息，第一行的第11到12列用于存放GCC0(OTUk generalcommunication channel 0，OTUk通用通信通道0)信息；最后的2个子节为预留的未定义字节，本实施例利用第1行第13列的保留字节传GFP封装好的PTP报文。
参见图2所示，GFP帧结构从上往下看，第1字节到第4子节为核心头，按常规处理；从第5到第8字节共4字节为净荷头区域，净荷头的各字节详细定义如图3所示，第5字节包含3类信息，分别为净荷类型指定(PTI)占3个比特位、净荷帧校验序列指示(PFI)占1个比特位、扩展头指示(EXI)占4个比特位。
表2：PTI功能定义
比特位<15:13> 功能
000 用户数据
100 客户管理
101 管理通信
其他 保留
参见表2所示，当PTI＝000，表示用户数据，PTI＝100表示用户管理帧，PTI＝101表示管理通信帧。本实施例中设置PTI＝000，表示步骤4中填充的为用户数据。PFI＝1表示净荷校验区有数据，PTI＝0表示净荷校验区无数据，本实施例中设置PFI＝1。
表3：GFP扩展头指示EXI含义
比特位<11:8> 功能
000 用户数据
100 客户管理
101 管理通信
其他 保留
参见表3所示，EXI有三类值，EXI＝0000表示空的扩展头，EXI＝0001表示为线性帧，EXI＝0010表示为环形帧，其他为保留。本实施例中设置EXI＝0001。GFP的第6各字节为用户净荷指示(UPI)字节信息，属于净荷头的一部分。
参见图3所示，因PTP报文信息在GFP中未有定义，本实施例需要对其进行新的扩展，利用UPI的未定义字节新增加Type bits<7:0>＝00010110，来指示承载的信息是PTP报文信息。
表4：UPI的扩展
参见表4所示。通过新定义UPI＝00010110表示封装的数据为PTP时间同步信息。
本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (9)

1.一种同步状态信息提取的装置，其特征在于：包括
OTUk输入处理单元，从OTUk信号中分别提取OTUk时钟同步信号及OTUk时间同步信号；
OSC输入处理单元，从OSC信号中分别提取OSC时钟同步信号及OSC时间同步信号；
时间同步处理单元，接收OTUk时间同步信号及OSC时间同步信号，根据同步状态信息选择最优时间同步信号，并将其分别发送至OTUk输出单元及OSC输出处理单元；
频率提取单元，其附属于时间同步处理单元，从封装在OTUk信号中或OSC信号中的PTP报文中提取最佳时钟同步信号，将其发送至时钟同步处理单元；
时钟同步处理单元，接收OTUk时钟同步信号、OSC时钟同步信号及频率提取单元发送的最佳时钟同步信号，根据同步状态信息从中选择最优时钟同步信号，并将其分别发送至时间同步处理单元、OTUk输出单元及OSC输出处理单元；
OTUk输出处理单元，将接收的最优时钟同步信号及最优时间同步信号作为输出信号向下游输出；
OSC输出处理单元，将接收的最优时钟同步信号及最优时间同步信号作为输出信号向下游输出。
2.如权利要求1所述的同步状态信息提取的装置，其特征在于：所述OTUk信号包括带内电层OTUk开销封装1588V2时间戳的时间同步信号，和OTUk物理层传送的时钟同步信号；所述OSC信号包括带外OSC开销中传送的1588V2时间同步信号，和OSC物理层或者OSC通道传送的时钟同步信号。
3.基于权利要求1所述装置的同步状态信息提取的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1.OTUk输入处理单元从OTUk信号中分别提取OTUk时钟同步信号及OTUk时间同步信号；OSC输入处理单元从OSC信号中分别提取OSC时钟同步信号及OSC时间同步信号；
步骤S2.频率提取单元从封装在OTUk信号中或OSC信号中的PTP报文中提取最佳时钟同步信号，将其发送至时钟同步处理单元；
步骤S3.时钟同步处理单元接收OTUk时钟同步信号、OSC时钟同步信号及频率提取单元发送的最佳时钟同步信号，根据同步状态信息从中选择最优时钟同步信号，并将其分别发送至时间同步处理单元、OTUk输出单元及OSC输出处理单元；
步骤S4.时间同步处理单元接收OTUk时间同步信号及OSC时间同步信号，根据同步状态信息选择最优时间同步信号，并将其分别发送至OTUk输出单元及OSC输出处理单元；
步骤S5.OTUk输出处理单元与OSC输出处理单元分别将接收的最优时钟同步信号及最优时间同步信号作为输出信号向下游输出。
4.如权利要求3所述的同步状态信息提取的方法，其特征在于：步骤S2具体包括以下步骤：
步骤S201.频率提取单元的Slave端口通过PTP报文获取时间戳；
步骤S202.对获取的时间戳进行最佳主时钟算法计算获取最佳时钟同步信号；
步骤S203.将最佳时钟同步信号发送至时钟同步处理单元。
5.如权利要求3所述的同步状态信息提取的方法，其特征在于：步骤S3中，所述根据同步状态信息选择最优时钟同步信号，具体包括以下步骤：
步骤S301.判断OTUk时钟同步信号是否正常，若是，跳转至步骤S302；若否，跳转至步骤S305；
步骤S302.判断OSC时钟同步信号是否正常，若是，跳转至步骤S303；若否，跳转至步骤S304；
步骤S303.选取OSC时钟同步信号作为最优时钟同步信号；
步骤S304.选取OTUk时钟同步信号作为最优时钟同步信号，同时***对应的同步状态信息等级并通过时间同步处理单元进行封装；
步骤S305.判断OSC时钟同步信号是否正常，若是，跳转至步骤S306；若否，跳转至步骤S307；
步骤S306.选取OSC时钟同步信号作为最优时钟同步信号，同时***对应的同步状态信息等级并通过时间同步处理单元进行封装；
步骤S307.选取频率提取单元发送的时钟同步信号作为最优时钟同步信号，同时***对应的同步状态信息等级并通过时间同步处理单元进行封装。
6.如权利要求5所述的同步状态信息提取的方法，其特征在于：所述同步状态信息等级通过对同步状态信息进行扩充得到，具体是利用同步状态信息第1行第14列的保留字节中的前4个比特位定义同步状态信息等级信息。
7.如权利要求5所述的同步状态信息提取的方法，其特征在于：当OTUk时钟同步信号、OSC时间同步信号不可用或者质量劣化低于基准钟/SSU_A/QL-ST2/SSU_B/QL-ST3E时，则判断该OTUk时钟同步信号、OSC时间同步信号不正常；否者，正常。
8.如权利要求3所述的同步状态信息提取的方法，其特征在于：步骤S4中，所述根据同步状态信息选择最优时间同步信号，具体包括以下步骤：
步骤S401.判断OTUk时间同步信号是否正常，若是，跳转至步骤S402；若否，跳转至步骤S405；
步骤S402.判断OSC时间同步信号是否正常，若是，跳转至步骤S403；若否，跳转至步骤S404；
步骤S403.选取OSC时间同步信号作为最优时间同步信号；
步骤S404.选取OTUk时间同步信号作为最优时间同步信号，并通过时间同步处理单元进行封装；
步骤S405.判断OSC时间同步信号是否正常，若是，跳转至步骤S406；若否，跳转至步骤S407；
步骤S406.选取OSC时间同步信号作为最优时间同步信号，并通过时间同步处理单元进行封装；
步骤S407.通过时钟处理单元发送来的最优时钟同步信号获取最优时间同步信号，并通过时间同步处理单元进行封装。
9.如权利要求5或8所述的同步状态信息提取的方法，其特征在于：所述通过时间同步处理单元进行封装具体包括以下步骤：
步骤A.利用通用成帧处理完成对PTP报文的封装；
步骤B.将PTP报文信息封装到客户净荷区域，且紧邻PTP报文封装4个字节的校验信息；
步骤C.将封装好的通用成帧处理信息承载到OTN开销中。
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