CN1946017A - 在包交换网络中发送端和接收端进行时钟同步的方法和*** - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种在包交换网络中发送端和接收端进行时钟同步的方法和***,该方法主要包括:发送端将需要发送的时钟相对于***时钟的时钟信息设置在数据包中,并将该数据包发送到接收端;所述接收端获取接收到的所述数据包中的时钟信息,根据该时钟信息和***时钟来恢复出所述发送端发送的时钟。利用本发明,从而可以在不受到网络延迟偏差、丢包等损伤的影响的情况下,通过包交换网络传送后,在接收端恢复出发送端的时钟。
Description
技术领域
本发明涉及通信领域,尤其涉及一种在包交换网络中发送端和接收端进行时钟同步的方法和***。
背景技术
传统的时钟传送,是通过恒定比特流的电路实现的。比如,电信设备外接的时钟,是通过SDH(Synchronous Digital Hierarchy,同步数字体系)、SONET(Synchronous Optical Networking,同步光网络)、PDH(Plesiochronous Digital Hierarchy,准同步数字体系)等恒定比特率的信号传送的。
随着数据业务的发展,通过PSN(Packet-Switched Network,包交换网络)网络来传递TDM(Time Division Multiplex,时分复用)业务成为了一项业界瞩目的新热点。在这种应用中,TDM业务的时钟需要通过包交换网络来传送。由于包交换网络存在突发的非恒定比特率,是异步网络,因此,如何通过PSN网络来传递时钟和恢复时钟成为了采用PSN网络传送TDM业务的应用场景中的难点。
电信设备内部的时钟,一般是通过TTL电平(Transistor-TransistorLogic(TTL)晶体管-晶体管逻辑)或者LVDS电平(Low Voltage DifferentialSignal低压差分信号)等电平的方波信号传递的,传统的网元内部只有一个***时钟,可以由时钟板通过背板分发时钟给所有业务板。但是在OTN(Optical Transport Network,光传送网络)交换设备中,时钟是要随业务一起交换的,需要在业务之外建立一个时钟交换体系,而OTN的时钟频率比较高,实现起来比较困难。
现有技术中一种在采用PSN网络传送TDM业务时,TDM业务的时钟恢复方法为:通过电路仿真来实现TDM业务时钟恢复,该方法的实现原理图如图1所示。在发送端采用TDM业务时钟来发送数据包,在接收侧,通过FIFO(First In First Out,先进先出)来接收数据包,并根据接收到的数据包的频率、FIFO的状态来恢复发送端的TDM业务时钟。具体处理过程如下:
发送端采用与TDM业务时钟同步的速率发送数据包,该数据包通过PSN网络传送到接收端。接收端对接收到的数据包进行PHY(物理层)、MAC(媒体接入控制层)解析,解析后获得的数据首先进入FIFO缓冲区,该数据存入FIFO缓冲区的速率等于数据包从网络到达的速率,正常情况下,即等于发送端发送数据包的频率。
FIFO缓冲区根据本地恢复出的时钟控制将其缓存的数据传送给CE(终端设备)。FIFO缓冲区的本地时钟由锁相环根据FIFO的水线状态经过滤波后产生,即锁相环的时钟输出由FIFO的充满程度控制,如果FIFO缓冲区趋于读空,则锁相环输出的时钟变慢;反之,如果FIFO缓冲区趋于溢出,则锁相环输出的时钟变快。
上述现有技术中TDM业务的时钟恢复方法的缺点为:由于在PSN网络中,发生异常时将丢失数据包,并且数据包的传送延时是变化的,根据网络情况的不同,该传送延时有时变化还很大。因此,上述FIFO水线状态一直会有很大的随机波动,于是,上述FIFO缓冲区本地恢复出的时钟将受到PSN网络包延迟抖动、丢包等PSN网络损伤的影响,进而将导致所传送的TDM业务抖动过大。
发明内容
鉴于上述现有技术所存在的问题,本发明的目的是提供一种在包交换网络中发送端和接收端进行时钟同步的方法和***,从而可以在不受到网络延迟偏差、丢包等损伤的影响的情况下,在接收端恢复出发送端的时钟。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
一种在包交换网络中发送端和接收端进行时钟同步的方法,包括步骤:
A、发送端将需要发送的时钟相对于***时钟的时钟信息设置在数据包中,并将该数据包通过包交换网络发送到接收端;
B、所述接收端获取接收到的所述数据包中的时钟信息,根据该时钟信息和***时钟来恢复出所述发送端发送的时钟。
所述的步骤A具体包括:
A1、发送端根据需要发送的时钟速率引入相应的容器,通过该容器将所述时钟速率与***时钟速率进行适配,获得所述时钟速率相对于***时钟的时钟信息;
A2、发送端将所述获得的时钟信息设置在数据包帧格式相应的字段中,将所述数据包通过包交换网络发送给接收端。
所述的时钟信息为所述发送端需要发送的时钟相对于***时钟的调整方向和调整幅度。
所述的步骤B具体包括:
B1、所述接收端对接收到的所述数据包进行解析,获取所述数据包中携带的时钟信息;
B2、所述接收端对所述获取的时钟进行滤波处理,获取该时钟相对于***时钟的调整方向和调整幅度信息;根据该调整方向和调整幅度信息对***时钟进行调整,对调整结果进行平滑处理恢复出所述发送端发送的时钟。
所述的平滑处理采用锁相环来实现。
所述包交换网络包括:以太网、IP网络、数字用户线接入复用器DSLAM网络、无源光网络PON、异步转移模式ATM网络或者设备内部的包交换网络。
所述方法的适用于:通过包交换网络传递时分复用TDM业务或同步时钟中的时钟恢复;通过设备内部的包交换网络在设备内部进行时钟交换和分配的过程。
一种在包交换网络中发送端和接收端进行时钟同步的***,包括:
发送端设备:用于获得需要发送的时钟相对于***时钟的时钟信息,将该时钟信息设置在数据包中,并将所述数据包通过包交换网络发送到接收端;
接收端设备:用于获取接收到的所述数据包中携带的时钟信息,根据该时钟信息和***时钟恢复出所述发送端发送的时钟。
所述的发送端设备具体包括:
时钟信息产生模块:用于根据需要发送的同步时钟速率引入相应的容器,通过该容器将该同步时钟速率与***时钟速率进行适配,获得该同步时钟相对于***时钟的时钟信息;将获得的时钟信息传递给打包处理模块;
打包处理模块:用于将时钟信息产生模块传递过来的时钟信息封装在数据包中,并将该数据包发送给接收端设备。
所述的接收端设备具体包括:
解包模块:对发送端设备发送过来的数据包进行解析,获得数据包中携带的时钟信息,将获得的时钟信息传递给时钟信息分析滤波模块;
时钟信息分析滤波模块:对解包模块传递过来的时钟信息进行滤波处理,根据滤波结果对***时钟进行调整,得到一个有抖动的时钟信息;将该有抖动的时钟信息传递给时钟恢复处理模块;
时钟恢复处理模块:用于采用平滑机制对时钟信息分析滤波模块传递过来的有抖动的时钟进行平滑处理,恢复出所述发送端发送的时钟。
由上述本发明提供的技术方案可以看出,本发明通过在发送端将时钟信息设置在数据包中并发送到接收端。接收端根据接收到的数据包来恢复出发送端的时钟。从而可以在不受到网络延迟偏差、延迟抖动、丢包等损伤的影响的情况下,在接收端恢复出发送端的发送时钟,实现发送端和接收端的时钟同步。
本发明可以解决通过PSN网络或TDM(异步转移模式)网络来传递TDM业务或者同步时钟应用中的时钟恢复问题;可以解决设备内部的时钟交换问题。
附图说明
图1为现有技术中一种TDM业务时钟恢复方法的实现原理图;
图2为本发明所述***的实施例的结构图;
图3为本发明所述方法的实施例的处理流程图;
图4为本发明所述的C-12复帧结构和字节安排示意图;
图5为本发明所述的数据包帧格式示意图;
图6为本发明所述实施例1中的在设备外部通过PSN网络传递TDM业务的应用场景示意图;
图7为本发明所述实施例2中的在设备内部通过PSN网络传递同步时钟的应用场景示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种在包交换网络中发送端和接收端进行时钟同步的方法和***,本发明的核心为:发送端获得需要发送的时钟相对于***时钟的时钟信息,将时钟信息设置在数据包中并通过包交换网络发送到接收端。接收端根据接收到的数据包和***时钟来恢复出发送端发送的时钟。
发送端设备与接收端设备可以通过同步于一个时钟源来获得共用时钟,在本发明中将该时钟源称为***时钟。
在本发明中,发送端设备在数据包中携带时钟信息,并将该数据包通过包交换网络发送到接收端设备,接收端设备根据接收到的数据包中携带的时钟信息恢复出发送端的时钟。本发明可以应用在通过PSN网络传递TDM业务或同步时钟中的时钟恢复;还可以应用在设备内部,通过设备中的包交换单板解决时钟交换和分配的问题。PSN网络可以包括:所有以太网、IP网络、DSLAM(数字用户线接入复用器)网络、PON(无源光网络)、ATM(异步转移模式)网络、设备内部的包交换网络等网络。
下面结合附图来详细描述本发明所述方法,以PSN网络传递同步时钟应用中的时钟恢复为例,本发明所述***的实施例的结构图如图2所示,包括如下模块:
发送端设备:用于通过容器将需要传送的同步时钟速率与***速率进行适配,获得该同步时钟速率相对于***时钟的时钟信息,将该时钟信息设置在数据包中并发送到接收端设备。发送端设备包括:时钟信息产生模块、打包处理模块。
其中,时钟信息产生模块:用于根据需要传送的同步时钟速率引入相应的容器,通过该容器将该同步时钟速率与***时钟速率进行适配,获得该同步时钟相对于***时钟的时钟信息。将获得的时钟信息传递给打包处理模块。
其中,打包处理模块:用于将时钟信息产生模块传递过来的时钟信息封装在数据包中,并将该数据包通过PSN网络传递给接收端设备。
接收端设备:根据接收到的数据包中携带的时钟信息,采取滤波、时钟恢复等方法恢复出发送端传送过来的同步时钟信息。接收端设备包括:解包模块、时钟信息分析滤波模块、时钟恢复处理模块。
其中,解包模块:根据发送端设备传递过来的数据包的MAC地址等信息对数据包进行解析,获得数据包中携带的时钟信息,将获得的时钟信息传递给时钟信息分析滤波模块。
其中,时钟信息分析滤波模块:对解包模块传递过来的时钟信息进行滤波处理,根据滤波结果对***时钟进行调整,得到一个有抖动的时钟信息。将该有抖动的时钟信息传递给时钟恢复处理模块。
其中,时钟恢复处理模块:用于采用平滑机制对时钟信息分析滤波模块传递过来的上述有抖动的时钟进行平滑处理,恢复出发送端传送的同步时钟。
以通过PSN网络传递2.048M时钟为例,本发明所述方法的实施例的处理流程如图3所示,包括如下步骤:
步骤3-1、发送端设备获得需要发送的时钟相对于***时钟的时钟信息。
首先,发送端的时钟信息产生模块根据接收到的需要传送的2.048M时钟速率引入相应的容器,通过该容器将接收到的2.048M时钟速率与***时钟速率进行适配,获得接收到的2.048M时钟相对于***时钟的时钟信息,该时钟信息表示接收到的2.048M时钟相对于***时钟的正调整、负调整、或者不调整,以及调整幅度。
发送端对不同的TDM业务速率可以引入不同的容器,比如,T1速率选用C-11,E1速率选用C-12、E2速率选用C-3,E3速率选用C-4等。
以E1接口为例,选择C-12作为容器。则首先需要定义一种E1所对应的C-12的容器结构、适配和调整机制。本发明提供的一种C-12复帧结构和字节安排示意图如图4所示,每个E1有32byte,对应一个C-12,每个C-12有34byte,为了使调整幅度合适,每四个C-12连成一个复帧,图5中000000、010101、101010和111111表示此C-12为复帧的第几帧,除固定的32byte之外,其他比特的含义如下:
R:塞入比特;O:开销比特;I:TDM业务信息比特;
C1:负调整控制比特,S1:负调整位置;C2:正调整控制比特,S2:正调整位置。
比如,C1C1C1=000则S1=I;C1=111则S1=R;C2C2C2=000则S2=I;C2=111则S2=R。
在正常情况下,S2为信息比特,对其时钟不调整;当2.048M时钟频率比***时钟频率高,并积累了一段时间后进行一次正调整;当2.048M时钟频率比***时钟频率低,并积累一段时间后,进行一次负调整。
每一次正调整的频率为2K*(4*32*8+1)=2K*1025=2.050MHz,
每一次负调整的频率为2K*(4*32*8-1)=2K*1023=2.046MHz,
正常时不调整的频率为2K*(4*32*8)=2K*1024=2.048MHz。
本发明还提供了一种如图5所示的数据包帧格式。如图5所示,把时钟信息放在PSN数据包的净荷中,数据包净荷首先是4byte的控制字,用来存放一些控制信息,然后是1byte的时钟信息,后面则是业务数据。
发送端的时钟信息产生模块将获得的上述时钟信息传递给发送端的打包处理模块。
步骤3-2、发送端设备将携带时钟信息的数据包发送到接收端设备。
发送端的打包处理模块将接收到的时钟信息设置在数据包帧格式相应的字段中,同时将接收到的业务数据也封装到数据包中,然后,通过PSN网络将该数据包发送到接收端。
步骤3-3、接收端设备根据接收到的数据包中携带的时钟信息和***时钟,恢复出发送端发送的时钟。
接收端的解包模块接收到上述发送端通过PSN网络发送的数据包后,根据接收到的数据包的MAC地址等信息对数据包进行解析,获得数据包的帧格式中携带的时钟信息。
然后,接收端通过时钟信息分析滤波模块对上述时钟信息进行适当的滤波,得出接收到的时钟信息相对于***时钟是正调整、负调整、还是不调整,以及相应的调整幅度。然后,根据上述获得的滤波结果,对***时钟进行调整,得到一个有抖动的时钟。之后,通过时钟恢复处理模块采用平滑机制对上述有抖动的时钟进行平滑处理恢复出发送端发送的2.048M时钟。这种平滑机制可以采用锁相环来实现。也可以采用其他方式来实现。
本发明提供了本发明所述方法的两个实施例,实施例1中的在设备外部通过PSN网络传递TDM业务的应用场景示意图如图6所示。
在实施例1中的采用PSN网络传送TDM业务的应用中,IWF(Interworking Function,网络互通功能)是TDM网络与PSN网络的桥梁,完成TDM业务与Packet的相互转换。在TDM over PSN的应用场景中,在有些情况下,接收端和发送端存在频率相同的时钟,是同步的。在实施例1中,是通过跟踪PRC(Primary Reference Clock,一级基准时钟源)来达到发送端和接收端的时钟同步。
下面以TDM业务为E1来举例说明实施例1中的时钟发送和恢复的过程。当TDM业务为其他速率时,比如T1、E3、T3,等等,可以修改速率适配容器的大小,结构与C12类似。
在实施例1中,发送端和接收端进行时钟同步的具体处理过程如下。
在发送端的IWF设备:
1、CE设备接收E1业务,并通过接口处理模块得到2.048MTDM业务时钟和E1数据;
2、根据2.048MTDM业务时钟和***时钟,把E1与C-12进行速率适配,得到C1C1C1C2C2C2时钟信息;
3、根据上述图5定义的数据包封装格式,把上述C1C1C1C2C2C2时钟信息和E1数据封装到数据包中进行发送。在PSN网络中,与其他以太网数据包一样处理上述封装的数据包。
在接收端的IWF设备:
1、PHY和MAC根据MAC地址接收到数据包,根据数据包封装格式解析出E1数据和C1C1C1C2C2C2时钟信息,将解析出的E1数据存入FIFO中,将解析出的时钟信息发送给时钟恢复模块;
2、时钟恢复模块根据接收到的时钟信息,对***时钟进行调整,得到一个有抖动的2.048M时钟;
3、采用锁相环锁定上述有抖动的2.048M时钟,产生一个平滑的2.048M时钟,该时钟即为接收端恢复出来的E1业务时钟;
4、采用上述恢复处理的平滑的2.048M时钟,作为接收端E1数据FIFO的出口时钟,向接收端CE设备输出E1数据。
对于其他速率的TDM业务所选择的容器,与E1的容器功能基本相同,只是复帧、子帧频率、格式、容器大小可能不同。
本发明提供的实施例2中的在设备内部通过PSN网络传递同步时钟的应用场景示意图如图7所示。
在OTN交换设备中,把OTN业务切片后形成数据包,采用包交换的方式进行业务交换,但是OTN交换设备同时要完成时钟的交换。在本发明中,把时钟信息以包的形式进行交换,不需要另外建立时钟电路交换网络。
如图7所示,由时钟板送***时钟给各业务板,作为各单板业务板的共用时钟。在OTN单板上,把从业务中收到的随路时钟分频到比较小的频点,比如2.048M。然后,通过引入的容器把收到的随路时钟与***时钟进行适配,得到随路时钟相对于***时钟的时钟信息。之后,把获得的时钟信息设置在包中,并把该携带时钟信息的包和传送业务的包一起交换到目标板位。
目标板位获取接收到的包中携带的时钟信息,通过***时钟恢复出上述发送端发送的随路时钟,作为OTN业务的发送时钟。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1、一种在包交换网络中发送端和接收端进行时钟同步的方法,其特征在于,包括步骤:
A、发送端将需要发送的时钟相对于***时钟的时钟信息设置在数据包中,并将该数据包通过包交换网络发送到接收端;
B、所述接收端获取接收到的所述数据包中的时钟信息,根据该时钟信息和***时钟来恢复出所述发送端发送的时钟。
2、根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述的步骤A具体包括:
A1、发送端根据需要发送的时钟速率引入相应的容器,通过该容器将所述时钟速率与***时钟速率进行适配,获得所述时钟速率相对于***时钟的时钟信息;
A2、发送端将所述获得的时钟信息设置在数据包帧格式相应的字段中,将所述数据包通过包交换网络发送给接收端。
3、根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述的时钟信息为所述发送端需要发送的时钟相对于***时钟的调整方向和调整幅度。
4、根据权利要求1、2或3所述的方法,其特征在于,所述的步骤B具体包括:
B1、所述接收端对接收到的所述数据包进行解析,获取所述数据包中携带的时钟信息;
B2、所述接收端对所述获取的时钟进行滤波处理,获取该时钟相对于***时钟的调整方向和调整幅度信息;根据该调整方向和调整幅度信息对***时钟进行调整,对调整结果进行平滑处理恢复出所述发送端发送的时钟。
5、根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述的平滑处理采用锁相环来实现。
6、根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述包交换网络包括:以太网、IP网络、数字用户线接入复用器DSLAM网络、无源光网络PON、异步转移模式ATM网络或者设备内部的包交换网络。
7、根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述方法的适用于:通过包交换网络传递时分复用TDM业务或同步时钟中的时钟恢复;通过设备内部的包交换网络在设备内部进行时钟交换和分配的过程。
8、一种在包交换网络中发送端和接收端进行时钟同步的***,其特征在于,包括:
发送端设备:用于获得需要发送的时钟相对于***时钟的时钟信息,将该时钟信息设置在数据包中,并将所述数据包通过包交换网络发送到接收端;
接收端设备:用于获取接收到的所述数据包中携带的时钟信息,根据该时钟信息和***时钟恢复出所述发送端发送的时钟。
9、根据权利要求8所述的***,其特征在于,所述的发送端设备具体包括:
时钟信息产生模块:用于根据需要发送的同步时钟速率引入相应的容器,通过该容器将该同步时钟速率与***时钟速率进行适配,获得该同步时钟相对于***时钟的时钟信息;将获得的时钟信息传递给打包处理模块;
打包处理模块:用于将时钟信息产生模块传递过来的时钟信息封装在数据包中,并将该数据包发送给接收端设备。
10、根据权利要求8或9所述的***,其特征在于,所述的接收端设备具体包括:
解包模块:对发送端设备发送过来的数据包进行解析,获得数据包中携带的时钟信息,将获得的时钟信息传递给时钟信息分析滤波模块;
时钟信息分析滤波模块:对解包模块传递过来的时钟信息进行滤波处理,根据滤波结果对***时钟进行调整,得到一个有抖动的时钟信息;将该有抖动的时钟信息传递给时钟恢复处理模块;
时钟恢复处理模块:用于采用平滑机制对时钟信息分析滤波模块传递过来的有抖动的时钟进行平滑处理,恢复出所述发送端发送的时钟。
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