同步时钟的传递方法、装置和系统 本申请为2008年7月14日提交的申请号为200810132786.7、发明名称为《同步时钟的传递方法、装置和系统》的申请的分案申请。
【技术领域】
本发明涉及光通信技术领域，尤其涉及一种同步时钟的传递方法、装置和系统。
背景技术
GPON(Gigabit-Capable Passive Optical Network，吉比特无源光网络)技术是PON(Passive Optical Network，无源光网络)家族中一个重要的技术分支。和其它PON技术类似，GPON也是一种采用点到多点拓扑结构的无源光接入技术，包括一个安装于中心控制站的OLT(Optical Line Terminals，光线路终端)、一批配套地安装于用户场所的ONU(Optical Network Unit，光网络单元)以及ODN(Optical Distribution Network，光分配网络)组成。
目前，在GPON网络中，主要采用TDM(Time Division Multiplex，时分复用)电路仿真方式来传递TDM业务数据流，并以此TDM业务数据流来传递同步时钟。TDM电路仿真主要是在包交换网络中使用，将TDM业务数据用电路仿真报文头进行封装，封装后的报文为PW(pseudo wire)报文。当用于GPON网络时，通常将PW报文再封装到GPON封装模式(GPON Encapsulation Mode，GEM)中传送。TDM电路仿真的关键技术是自适应恢复算法，自适应恢复算法应用在GPON网络中的具体过程为：
TDM设备将TDM业务数据流发送到OLT的TDM电路，TDM电路先对该数据流进行仿真处理，得到PW报文，然后将PW报文封装到GEM帧中；所述GEM帧中的PW报文通过GPON网络传送到ONU，ONU将该GEM帧中的PW报文解封装，得到PW报文，并用一个缓存暂存PW报文后，将其发送出去。
其中，所述TDM设备置有第一时钟fs，通过该时钟的控制，TDM设备将业务数据流发送到OLT的TDM电路；ONU设备置有第二时钟fd，通过该时钟的控制，ONU设备将PW报文发送出去。
在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：
由于TDM数据流和PW报文的封装速率不同，两者之间的微小速率差，会累积到一定程度后才能集中表现出来，这些差异会引起ONU缓存中数据量的较大变化。而第二时钟fd和缓存中的数据量有很大的关系，缓存中数据量较大的变化，将会引起fd的较大变化，从而导致fd有较大的抖动和漂移，不能实现与第一时钟fs同步。因此，在传递经过TDM电路仿真处理后由ONU输出的业务数据流时，不能同时传递同步时钟。也就是说，传统的GPON网络不能传递同步时钟。
【发明内容】
本发明的实施例提供一种同步时钟的传递方法、装置和系统，能够在GPON网络中高质量地传递同步时钟。
为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
一种同步时钟的传递方法，包括：
光线路终端确定一优选同步时钟；
光线路终端以所述优选同步时钟为基准产生GPON的物理时钟；
光网络单元通过GPON获取所述物理时钟；
光网络单元以所述物理时钟为基准，产生与所述优选同步时钟同步的时钟。
一种光线路终端，包括：
时钟确定单元，用于确定一优选同步时钟；
物理时钟产生单元，用于以所述优选同步时钟为基准产生GPON的物理时钟。
一种光网络单元，包括：
物理时钟获取单元，用于通过GPON获取所述光线路终端产生的GPON的物理时钟；
时钟产生单元，用于以所述物理时钟获取单元获取到的GPON的物理时钟为基准，产生与所述优选同步时钟同步的时钟。
一种同步时钟的传递系统，包括：
光线路终端，用于确定一优选同步时钟，以此优选同步时钟为基准产生GPON的物理时钟；
光网络单元，用于通过GPON获取光线路终端产生的所述物理时钟，以所述物理时钟为基准，产生与所述优选同步时钟同步的时钟。
本发明实施例提供的同步时钟的传递方法、装置和系统，光线路终端确定一优选同步时钟，由所述优选同步时钟产生GPON的物理时钟，光网络单元通过GPON恢复所述物理时钟，并以所述物理时钟为基准，产生与所述优选同步时钟同步的时钟。与现有技术相比，本发明能够以简单的方式实现时钟在GPON中的全网同步，能够满足同步时钟对于抖动、漂移和频率精度性能的要求，进而高质量地传递同步时钟。
【附图说明】
图1为本发明实施例提供的同步时钟的传递方法流程图；
图2为本发明同步时钟的传递方法实施例一流程图；
图3为本发明同步时钟的传递方法实施例二流程图；
图4为本发明同步时钟的传递方法实施例四流程图；
图5为本发明同步时钟的传递方法实施例六流程图；
图6为本发明同步时钟的传递方法实施例七流程图；
图7为本发明实施例提供的光线路终端结构示意图；
图8为本发明实施例提供的光网络单元结构示意图；
图9为本发明实施例提供的同步时钟地传递系统结构示意图。
【具体实施方式】
为了解决现有技术中传递同步时钟质量不高的问题，本发明的实施例提供一种同步时钟的传递方法、装置和系统。
为使本发明技术方案的优点更加清楚，下面结合附图和实施例对本发明作详细说明。
本发明的实施例提供一种同步时钟的传递方法，该方法能够高质量地传递同步时钟。
如图1所示，所述方法包括：
S101：光线路终端确定一优选同步时钟；
S102：光线路终端以所述优选同步时钟为基准产生吉比特无源光网络(GPON)的物理时钟；
S103：光网络单元通过GPON获取所述物理时钟；
S104：光网络单元以所述物理时钟为基准，产生与所述优选同步时钟同步的时钟。
本发明实施例提供的同步时钟的传递方法，光线路终端确定一优选同步时钟，由所述优选同步时钟产生GPON的物理时钟，光网络单元通过GPON恢复所述物理时钟，并以所述物理时钟为基准，产生与所述优选同步时钟同步的时钟。与现有技术相比，本发明能够以简单的方式实现时钟在GPON中的全网同步，能够满足同步时钟对于抖动、漂移和频率精度性能的要求，进而高质量地传递同步时钟。
下面结合具体实施例对所述同步时钟的传递方法进行详细介绍。
其中，所述光线路终端确定一优选同步时钟的步骤包括：
光线路终端从通信楼综合定时供给系统BITS、E1物理时钟、内部时钟源、SDH链路、GPS链路或其他GPON网络中选取一路质量信息最好的同步时钟，作为优选同步时钟；或者，光线路终端按照设定的优先级选取一路同步时钟。
在下述所有实施例中，OLT有一个BITS同步时钟口和两个E1业务输入，ONU有一个BITS同步时钟口和两个E1业务输出。
其中，若BITS配置是2Mbit/s时，光线路终端同时输入BITS的数据流。
实施例一
在该实施例中，同时传递两路E1业务，所述两路E1业务在ONU输出时分别携带了不同的同步时钟。如图2所示，本实施例的具体实现过程如下：
S201：OLT的同步时钟输入模块根据同步时钟质量信息，或者根据用户设定，选择BITS或者某一路E1的输入作为同步时钟源，送到同步时钟处理模块；
S202：根据所选择的同步时钟，产生OLT内部的同步定时信号；
S203：根据所选择的同步时钟，产生与此同步时钟同步的8KHz和155.52MHzGPON物理时钟，送到OLT的GTC处理模块；
S204：计算两路E1业务和所述同步定时信号之间的速率差；
S205：将计算出来的E1速率差和同步时钟质量信息一起，送到GEM封装模块，由GEM封装模块将此E1速率差、同步时钟质量信息和E1业务数据流封装到GEM帧中，并传送到ONU，其中，所述同步时钟质量信息为可选内容；
其中，所述GEM封装的详细过程为：将待封装的信息按照ITU-T G.984定义的格式封装到GEM帧中，其中包括5字节的GEM帧头、1字节的同步质量信息、1字节的速率差和可变长度的E1数据流。
其中，在上述封装过程的基础上，可以减少同步时钟质量信息和速率差的长度，分别用4比特表示同步时钟质量信息和速率差，能够减少GEM的帧长度，提高带宽利用率。
S206：ONU的同步时钟处理模块从接收到的GTC帧中恢复8KHz和155.52MHzGPON物理时钟；
其中，所述8KHz时钟恢复过程为：ONU从接收到的数据流中搜索GTC帧头，当搜到GTC帧头0xB6AB31E0时，送出一个标志信号，此标志信号和OLT发出的GTC帧同频，从而得到8KHz的GPON物理时钟。
GTC帧头在ITU-T G.984.3中定义为4字节的0xB6AB31E0，8KHz的GTC帧频来自ITU-T G.984.3定义的125us GTC帧周期。
所述155.52MHz时钟恢复过程为：ONU接收的光信号，经过光模块做光-电转换后送到CDR(clock and data recovery，时钟和数据恢复)器件，此CDR器件从串行数据流中分离出时钟和数据，并做1∶16串并转换，得到155.52MHz线路时钟。
155.52MHz是由位于OLT上的并串转换器件，以及位于ONU上的串并转换器件决定的，具体可以为2.48832G线路速率的2/4/8/16/32分之1或者其它倍数。通常用1∶16、1∶8、1∶4，如果用1∶8的，将恢复出311MHz的时钟，将311Hz时钟做2分频可得155.52MHz的GPON物理时钟。
S207：根据所述GPON物理时钟，产生与此GPON物理时钟同步的ONU内部定时信号，以及与所述优选同步时钟同步的时钟；
S208：解GEM封装，得到OLT计算的两路E1业务数据流的速率差和同步时钟质量信息；
S209：根据所述两路E1业务数据流的速率差和ONU内部的同步定时信号，计算得到两路E1业务数据流在OLT的E1线路接口处的原始输入速率；
S210：根据所述两路原始输入速率和ONU内部同步定时信号，分别产生与所述两路E1业务数据流的输入物理时钟同步的输出物理时钟，分别输出两路E1业务数据流；
S211：ONU的同步时钟输出模块从上述两路E1业务的输出物理时钟或者与所述优选同步时钟同步的时钟中选择一路，并确定是否添加同步时钟质量信息，从ONU的同步时钟口输出。
在本实施例中，同时传递两路带有不同时钟的业务数据流，通过差分模式，将两路业务数据流输出，其中，所述两路业务数据流的输出物理时钟分别与其输入物理时钟同步。与现有技术相比，本发明能够以简单的方式实现同步时钟在GPON中的传递，而且，光线路终端能够从多种同步时钟源中选取优选同步时钟，不需要单独建立同步时钟分发网，业务和时钟可以通过相同的网络传递，能够满足同步时钟对于抖动、漂移和频率精度性能的要求，进而高质量地传递同步时钟。
实施例二：
在该实施例中，同时传递两路E1业务，所述两路E1业务在ONU输出时分别携带了不同的同步时钟。与实施例一不同的是，本实施例直接对E1的原始输入速率进行封装和解封装，而不计算E1和所述同步定时信号之间的速率差。如图3所示，本实施例的具体实现过程如下：
S301-S303：与步骤S201-S203相同；
S304：将所述E1的原始输入速率和同步时钟质量信息一起，送到GEM封装模块，由GEM封装模块将此E1的原始输入速率、同步时钟质量信息和E1业务数据流封装到GEM帧中，传送到ONU，其中，所述同步时钟质量信息为可选内容；
其中，所述GEM封装的过程与实施例一中相同，此处不再赘述。
S305：ONU的同步时钟处理模块从接收到的GTC帧中恢复所述GPON物理时钟；
S306：根据所述GPON物理时钟，产生与此GPON物理时钟同步的ONU内部定时信号，以及与所述优选同步时钟同步的时钟；
S307：解GEM封装，得到OLT计算的两路E1业务数据流的原始输入速率和同步时钟质量信息；
S308：根据所述两路原始输入速率和ONU内部同步定时信号，分别产生与所述两路E1业务数据流的输入物理时钟同步的输出物理时钟，分别输出两路E1业务数据流；
S309：ONU的同步时钟输出模块从上述两路E1业务的输出物理时钟或者与所述优选同步时钟同步的时钟中选择一路，并确定是否添加同步时钟质量信息，从ONU的同步时钟口输出。
在本实施例中，同时传递两路带有不同时钟的业务数据流，通过对两路业务数据流的输入速率进行封装和解封装，将两路业务数据流输出，其中，所述两路业务数据流的输出物理时钟分别与其输入物理时钟同步。与现有技术相比，本发明能够以简单的方式实现同步时钟在GPON中的传递，而且，光线路终端能够从多种同步时钟源中选取优选同步时钟，不需要单独建立同步时钟分发网，业务和时钟可以通过相同的网络传递，能够满足同步时钟对于抖动、漂移和频率精度性能的要求，进而高质量地传递同步时钟。
实施例三
在该实施例中，GPON网络同时传递两路E1业务，所述两路E1业务在ONU输出时携带了相同的同步时钟。本实施例的具体实现过程与实施例一所述的实现过程相同，在此不再赘述。其中，所述步骤S204中两路E1业务和所述同步定时信号之间的速率差恒定为零。
当然，本实施例也可以与实施例二类似，直接对E1的原始输入速率进行封装和解封装，而不计算E1和所述同步定时信号之间的速率差，具体实现过程参照实施例一和实施例二，在此不再赘述。
实施例四
在该实施例中，传递一路E1携带的同步时钟质量信息，如图4所示，本实施例的具体实现过程如下：
S401：OLT的同步时钟输入模块选择一路E1的输入作为同步时钟源，送到同步时钟处理模块；
S402：根据所选择的同步时钟，同步时钟处理模块产生OLT内部的同步定时信号；
S403：根据所述同步定时信号，产生与此同步定时信号同步的GPON物理时钟，送到OLT的GTC处理模块；
S404：计算所述E1业务和所述同步定时信号之间的速率差；
S405：将计算出来的E1速率差和同步时钟质量信息一起，送到GEM封装模块，由GEM封装模块将此E1速率差、同步时钟质量信息和E1业务数据流封装到GEM帧中，并传送到ONU，其中，所述同步时钟质量信息为可选内容；
S406：ONU的同步时钟处理模块从接收到的GTC帧中恢复所述GPON物理时钟；
S407：根据所述GPON物理时钟，产生与此GPON物理时钟同步的ONU内部定时信号，以及与所述优选同步时钟同步的时钟；
S408：解GEM封装，得到OLT计算的E1业务数据流的速率差和同步时钟质量信息；
S409：根据所述E1业务数据流的速率差和ONU内部的同步定时信号，计算得到E1业务数据流在OLT的E1线路接口处的原始输入速率；
S410：根据所述原始输入速率和ONU内部同步定时信号，产生与所述E1业务数据流的输入物理时钟同步的输出物理时钟，输出E1业务数据流；
S411：ONU的同步时钟输出模块从上述E1业务的输出物理时钟或者与所述优选同步时钟同步的时钟中选择一路，并确定是否添加同步时钟质量信息，从ONU的同步时钟口输出。
当然，本实施例也可以直接对E1的原始输入速率进行封装和解封装，而不计算E1和所述同步定时信号之间的速率差，具体实现过程参照实施例二，在此不再赘述。
在本实施例中，传递一路业务数据流，通过差分模式，将所述业务数据流输出，其中，所述业务数据流的输出物理时钟与其输入物理时钟同步。与现有技术相比，本发明能够以简单的方式实现同步时钟在GPON中的传递，而且，光线路终端能够从多种同步时钟源中选取优选同步时钟，不需要单独建立同步时钟分发网，业务和时钟可以通过相同的网络传递，能够满足同步时钟对于抖动、漂移和频率精度性能的要求，进而高质量地传递同步时钟。
实施例五
在该实施例中，同时传递两路E1业务，所述两路E1业务在ONU输出时分别携带了不同的同步时钟，从ONU的同步时钟口输出一路E1携带的同步时钟。本实施例的具体实现过程与实施例一所述的实现过程相同，在此不再赘述。其中，所述步骤S211中，ONU的同步时钟输出模块选择一路E1业务携带的同步时钟，从ONU的同步时钟口输出。
当然，本实施例也可以直接对E1的原始输入速率进行封装和解封装，而不计算E1和所述同步定时信号之间的速率差，具体实现过程参照实施例二，在此不再赘述。
实施例六
在该实施例中，传递OLT输入的2.048MHZ的BITS同步时钟到ONU的同步时钟口输出，不包括有效的业务数据流。如图5所示，本实施例的具体实现过程如下：
S501：OLT的同步时钟输入模块选择BITS的同步时钟口作为同步时钟源送到同步时钟处理模块；
S502：根据所选择的同步时钟，同步时钟处理模块产生与此同步时钟同步的GPON物理时钟，送到OLT的GTC处理模块；
S503：ONU的同步时钟处理模块从接收到的GTC帧中恢复所述GPON物理时钟；
S504：根据所述GPON物理时钟，产生与此GPON物理时钟同步的2.048MHZ的同步时钟；
S505：选择此2.048MHZ同步时钟从ONU的同步时钟口输出。
在本实施例中，传递BITS同步时钟到ONU的同步时钟口输出，不包括有效的业务数据流，ONU直接由获取到的GPON的物理时钟产生输出物理时钟。与现有技术相比，本发明能够以简单的方式实现时钟在GPON中的全网同步，能够满足同步时钟对于抖动、漂移和频率精度性能的要求，进而高质量地传递同步时钟。
实施例七
在该实施例中，传递OLT输入的2.048Mbit/s的BITS同步时钟到ONU的同步时钟口输出，此时，需要传递BITS输出的2.048Mbit/s数据流。如图6所示，本实施例的具体实现过程如下：
S601：OLT的同步时钟输入模块选择BITS的同步时钟口作为同步时钟源送到同步时钟处理模块；
S602：根据所选择的同步时钟，同步时钟处理模块产生与此同步时钟同步的GPON物理时钟，送到OLT的GTC处理模块；
S603：ONU的同步时钟处理模块从接收到的GTC帧中恢复所述GPON物理时钟；
S604：同步时钟处理模块将BITS输入的2.048Mbit/s数据流进行GEM封装，通过GPON网络发送到ONU，其中，所述BITS的数据流中包含同步时钟的质量信息；
S605：根据所述GPON物理时钟，产生与此GPON物理时钟同步的2.048Mbit/s的同步时钟；
S606：ONU的同步时钟处理模块将所述数据流进行解封装，得到OLT输入的BITS输入数据流，送到ONU的同步时钟输出模块进行输出。
因而，利用本发明的实施例同步时钟的传递方法，能够满足同步时钟对于抖动、漂移和频率精度性能的要求，在GPON网络中高质量地传递同步时钟。
本发明的实施例还提供一种光线路终端，该光线路终端能够高质量地传递同步时钟。
如图7所示，所述光线路终端包括：
时钟确定单元701，用于确定一优选同步时钟；
物理时钟产生单元702，用于以所述时钟确定单元701确定的优选同步时钟为基准产生GPON的物理时钟。
本发明实施例提供的光线路终端，首先确定一优选同步时钟，由所述优选同步时钟产生GPON的物理时钟，由光网络单元通过GPON恢复所述物理时钟，并以所述物理时钟为基准，产生与所述优选同步时钟同步的时钟。与现有技术相比，本发明能够以简单的方式实现时钟在GPON中的全网同步，能够满足同步时钟对于抖动、漂移和频率精度性能的要求，进而高质量地传递同步时钟。
如图7所示，所述光线路终端还包括：
接收单元703，用于接收业务数据流；
第一定时信号产生单元704，用于以所述优选同步时钟为基准产生第一定时信号；
速率差计算单元705，用于计算所述接收单元703接收的业务数据流与所述第一定时信号产生单元704产生的第一定时信号之间的速率差；
封装单元706，用于将所述业务数据流、速率差或速率进行GEM封装后传送到光网络单元。
因而，利用本发明的实施例光线路终端，能够满足同步时钟对于抖动、漂移和频率精度性能的要求，进而在GPON网络中高质量地传递同步时钟。
本发明的实施例还提供一种光网络单元，该光网络单元能够高质量地传递同步时钟。
如图8所示，所述光网络单元包括：
物理时钟获取单元801，用于通过GPON获取所述光线路终端产生的GPON的物理时钟；
时钟产生单元802，用于以所述物理时钟获取单元801获取到的GPON的物理时钟为基准，产生与所述优选同步时钟同步的时钟。
本发明实施例提供的光网络单元，光网络单元通过GPON恢复光线路终端产生的GPON的物理时钟，并以所述物理时钟为基准，产生与所述优选同步时钟同步的时钟。与现有技术相比，本发明能够以简单的方式实现时钟在GPON中的全网同步，能够满足同步时钟对于抖动、漂移和频率精度性能的要求，进而高质量地传递同步时钟。
如图8所示，所述光网络单元还包括：
第二定时信号产生单元803，用于以所述物理时钟获取单元801获取到的GPON的物理时钟为基准，产生第二定时信号；
解封装单元804，用于对所述经过GEM封装的业务数据流、速率差或速率进行解封装；
速率计算单元805，用于根据所述解封装后的速率差和第二定时信号产生单元803产生的第二定时信号，计算业务数据流的原始输入速率；
业务输出单元806，用于根据所述原始输入速率和所述第二定时信号，产生与所述业务数据流的输入物理时钟同步的输出物理时钟，输出所述业务数据流。
如图8所示，所述光网络单元还包括：
时钟输出单元807，用于从所述优选同步时钟同步的时钟和业务数据流的输出物理时钟中选择一路，由光网络单元的同步时钟口输出。
因而，利用本发明的实施例光网络单元，能够满足同步时钟对于抖动、漂移和频率精度性能的要求，进而在GPON网络中高质量地传递同步时钟。
本发明的实施例还提供一种同步时钟的传递系统，该系统能够高质量地传递同步时钟。
如图9所示，所述系统包括：
光线路终端901，用于确定一优选同步时钟，以此优选同步时钟为基准产生GPON的物理时钟；
光网络单元902，用于通过GPON获取光线路终端901产生的所述物理时钟，以所述物理时钟为基准，产生与所述优选同步时钟同步的时钟。
本发明实施例提供的同步时钟的传递系统，光线路终端确定一优选同步时钟，由所述优选同步时钟产生GPON的物理时钟，光网络单元通过GPON恢复所述物理时钟，并以所述物理时钟为基准，产生与所述优选同步时钟同步的时钟。与现有技术相比，本发明能够以简单的方式实现时钟在GPON中的全网同步，能够满足同步时钟对于抖动、漂移和频率精度性能的要求，进而高质量地传递同步时钟。
其中，当同时传递业务数据流时，所述光线路终端901，还用于以所述优选同步时钟为基准产生第一定时信号；
所述光网络单元902，还用于以所述物理时钟为基准，产生第二定时信号。
因而，利用本发明的实施例同步时钟的传递系统，能够满足同步时钟对于抖动、漂移和频率精度性能的要求，进而在GPON网络中高质量地传递同步时钟。
以上所述，仅为本发明实施例的具体实施方式，但本发明实施例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，本发明实施例的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。