一種ptn仿真業務的高精度自適應時鐘恢復方法
2023-08-03 16:16:01 3
專利名稱：一種ptn仿真業務的高精度自適應時鐘恢復方法
技術領域：
本發明屬於電通信技術領域，尤其涉及分組傳送網仿真業務的時鐘恢復方法。
背景技術：
PTN設備是面向環網應用的第四代城域乙太網接入和傳送平臺，支持從現有SDH/SONET架構平滑演進到分組優化的傳送網絡，承載高附加值的增值業務。PTN設備將高弾性的城域以太分組環和接入匯聚功能集成到統ー的下一代SDH/S0NET平臺中，可以實現效率極高的城域乙太網(或其他數據業務)等分組數據業務的傳送和匯聚。根據我國運營商的城域網現狀，核心層主要是匯聚後的大粒度流量，傳送主要以0TN/R0ADM為主，PTN技術應該用於解決接入/匯聚層的傳送問題。電信業務和網絡正在逐步演進為面向分組的業務和網絡，而傳統的TDM業務已經佔有了可觀的市場。這種趨勢在移動終端用戶回傳設備向IP化發展的進程中尤為突出，同時，網元設備也逐步用乙太網作為業務接ロ，而傳統的TDM接ロ也仍然和分組接ロ在各個層面共存於行動裝置中。分組業務可以大大降低回傳網絡成本這ー觀點已被業界廣泛接收，然而，廣泛部署的傳統T1/E1接口和基礎網絡將會繼續和新的面向分組的設備長期共存。可以服務於傳統需求的混合傳輸設備具有巨大的市場需求，如面向電路的T1/E1、MLPPP和ATM/IMA，以及IP/Ethernet混合接ロ。PTN設備可以應用到任何傳統的TDM和Ethernet業務環境。而且混合光/分組傳送網也不僅僅局限於移動運營商。事實上，它可以應用到所有提供混合業務的運營商。在E1/T1的仿真業務中，數據是按照包的格式在分組交換網絡PSN中進行交互的，在接收側需要從數據包中恢復出時鐘信息，也就是要使接收側的時鐘能夠跟蹤上發送側的時鐘，同時考慮到PSN網絡可能會存在擁塞，亂序，丟包等意外情況，需要在接收側對數據包進行一定量的緩存處理。公開號為CN101640578A的發明申請公開了一種用於分組傳送網絡的TDM業務時鐘恢復方法，通過採集ー個時鐘恢復周期內到達的分組的到達時間間隔，利用濾波器對分組到達時間間隔序列進行預處理，然後估計出源端TDM業務時鐘頻率，並通過在每個業務時鐘頻率微調周期內對緩衝區填充級的檢測及時對不適應的業務時鐘頻率作出調整。該方法是基於卡爾曼濾波及預測估計算法，先生成ー個基準時鐘，並在此基礎上作出補償，實際應用起來比較複雜，佔用資源可能會比較大，而且此方法恢復的時鐘精度會受限於濾波器和預測算法所天然存在的誤差。
發明內容
本發明的目的是解決現有技術對於PSN網絡存在擁塞，亂序，丟包等意外情況下時鐘跟蹤不精確的問題，提出一種恢復速度快，精度高的時鐘恢復方法。ー種PTN仿真業務的高精度自適應時鐘恢復方法，用於在PTN仿真業務的接收測跟蹤上發送側的時鐘，所述的PTN仿真業務的接收側包括基本時鐘信息提取模塊，先進先出緩存FIFO微調信息提取模塊和時鐘生成模塊，所述的時鐘恢復方法包括步驟步驟I、在仿真業務的接收側，通過隨路檢測數據流，提取基本時鐘信息；步驟2、對接收側的緩存FIFO進行自適應檢測，獲得緩存抖動信息，提取對基本時鐘信息的FIFO微調信息；步驟3、將基本時鐘信息對應到相應的時鐘恢復因子上；步驟4、基於獲得的時鐘恢復因子、以及緩存FIFO提供的微調信息，來獲取精確的恢復時鐘。進ー步地,所述步驟I包括 步驟I. I、在接收側統計接收到的淨荷數為M的一段時間內，本地採樣時鐘的計數周期數，統計N次，並計算計數周期數的統計平均值；步驟I. 2、根據發送側發送淨荷數為M的計數周期數應該與步驟I. I計算的統計平均值相等，計算發送側基本時鐘信息。考慮到仿真業務包的發送側的數據流是連續不斷的，這些數據封包後在乙太網上發送，從統計上講，一段時間內發送側發送的數據淨荷數，應該與接收側收到的淨荷數是ー致的。同樣，如果發送側的業務速率變快，接收側收到的淨荷數應該同樣增加，且變化速率一致。因此統計接收側計數與發送側計數，就可以計算出發送側基本時鐘信息。進ー步地,所述步驟2包括步驟2. I、在FIFO中對數據流進行數據流控檢測，檢測是否有丟包告警指示，如果沒有告警，則進行數據緩存餘量統計，再做低通濾波處理；步驟2. 2、如果有丟包告警指示，則直接進行低通濾波；步驟2. 3、將低通處理後的結果與水線進行比較，如果低於預先設置的水線，則生成負調整指示送給FIFO信息提取模塊，如果高於水線，則生成正調整指示送給FIFO信息提取模塊。進ー步地，所述水線是在PTN仿真業務正常工作的情況下，提取當前FIFO的數據緩存餘量進行低通濾波後的值。所述時鐘生成模塊根據基本時鐘信息產生ー個查找表的地址，井根據這個地址索引到相關的時鐘恢復因子，所述查找表中的數據對應著在基本時鐘信息下恢復出需要跟蹤時鐘的時鐘恢復因子。進ー步地，如果緩存FIFO給出正調整指示，則表明FIFO內殘留的數據增加，此時恢復時鐘偏慢，需要啟動微調時鐘恢復功能，對時鐘恢復因子進行加法運算的微調，獲取精確的恢復時鐘；如果FIFO給出負調整指示，則表明FIFO內殘留的數據減少，此時恢復時鐘偏快，需要啟動微調時鐘恢復功能，對時鐘恢復因子進行減法運算的微調，獲取精確的恢復時鐘。將正常工作時FIFO的數據緩存餘量進行低通濾波生成水線，然後將當前數據緩存餘量進行低通濾波後與水線比較，如果高於水線表明數據緩存數據讀取側時鐘速率偏慢，發生正調整，恢復出來的時鐘需要變快；否則，如果低於水線需要負調整，即降低生成的時鐘的頻率。其中加法或減法的操作，均基於最小單位△ t進行計算，Δ t表示每次微調幅度的基本単位，如果Λ t過大會引起時鐘的抖動偏大，實際運用中這個值可動態配置，根據實時的時鐘跟蹤狀態調整At的大小。時鐘恢復因子採用的精度標準度量位寬越大表明時鐘恢復精度越高，但是資源耗費越大，因此在產品應用中可根據實際情況進行實時調整。時鐘恢復因子累加後的高位溢出位，即為最終恢復的精確時鐘。本發明公開的PTN仿真業務的高精度自適應時鐘恢復方法，通過隨路檢測數據流，得到基本時鐘信息，並根據FIFO的微調信息，快速恢復出精確的時鐘，能夠完全脫離先進先出緩存FIFO的束縛，而且恢復速度快，精度高。
圖I為本發明PTN仿真業務接收測模塊示意圖；圖2為本發明PTN仿真業務時鐘恢復方法流程圖。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明技術方案做進ー步詳細說明，以下實施例不構成對本發明的限定。如圖I所示，在PTN的E1/T1仿真業務中，數據是按照包的格式在PSN中進行交互，在接收側需要從數據包中恢復出時鐘信息，也就是要使接收側的時鐘能夠跟蹤上發送側的時鐘。本發明PTN仿真業務設備的接收測設置有基本時鐘信息提取模塊，FIFO微調信息提取模塊，和時鐘生成模塊，用來恢復系統時鐘。其中基本時鐘信息提取模塊通過隨路檢測數據流，獲取數據流速，進而計算出基本時鐘信息；FIFO微調信息提取模塊對接收側的緩存FIFO進行自適應檢測，獲得緩存抖動信息，提取對基本時鐘信息的微調信息；時鐘生成模塊將基本時鐘信息提取模塊提取的基本時鐘信息對應到相應的時鐘恢復因子上，並根據FIFO微調信息提取模塊提取的微調信息對基本時鐘信息進行微調，恢復出精確時鐘。本發明分組傳送網仿真業務的高精度自適應時鐘恢復方法流程如圖2所示，包括如下步驟步驟201、在仿真業務的接收側，通過隨路檢測數據流，進而提取基本時鐘信息。考慮到仿真業務包的發送側的數據流是連續不斷的，這些數據封包後在乙太網上發送，從統計上講，一段時間內發送側發送的數據淨荷數，應該與接收側收到的淨荷數是ー致的。同樣，如果發送側的業務速率變快，接收側收到的淨荷數應該同樣增加，且變化速率—致。假設，利用本地時鐘統計在淨荷接收數為Dftans⑴的一段時間內，本地採樣時鐘的
計數周期數為Cnt_，fosc為數據採樣時鐘，fTrans為數據時鐘，即需要跟蹤的基本時鐘信息。
_ 1統計平均值應為(nioscU) = - Σ ( / /,,, (/');
ηゴ而發送側時鐘計數CntO為..CntQ =らう ノ獻；
J Frans在包交換網絡正常工作的情況下，接收側計數應該等於發送側計數，有
I i=nfTrans = DTmm(OX fosc Ii-Y^CfUmc(0)
其中CntreJi)為第i次採樣的計數周期數，總共進行了 η次計數。對於確定的淨荷數Dftans(t)，可以在保證精度的情況下，任意配置，配置精度按照公式報文擾動數* (報文時間/統計時間)來確定。其中，報文擾動數是由網絡狀態決定的，包括臨時的丟包，亂序等的數目，正常狀態下，考慮到實現所需要的資源，這個數目應該控制在比較小的範圍之內。步驟202、對接收側的緩存FIFO進行自適應檢測，獲得緩存抖動信息，提取對基本時鐘信息的FIFO微調信息，此微調信息可用於精確追蹤小幅度的時鐘抖動。首先對數據流進行丟包檢測，檢測是否有異常丟包，考慮到包交換網絡天然存在的包延時，擁塞等不良狀態，需要在仿真業務的接收側進行數據緩存(Jitter buffer)，用以消除這些對數據業務的影響。在正常情況下，數據緩存裡面的數據量應該在預先設定的FIFO水線附近小範圍波動，短時間內的統計值需要維持在FIFO水線上；當由於PTN仿真業務發送側的數據速率發生變化時，在接收側表現出來的是數據緩存裡面的數據量會逐漸變化，這種變化是與PTN仿真業務發送側的數據速率變化方向一致的。在PTN仿真業務正常工作的情況下，提取當前FIFO的數據量，並對這一數據按照一段時間內的統計剩餘量進行低通濾波，濾波後的值Deltnro(t)，就是正常工作時數據緩存所設定FIFO水線LeveIfifq。如果DeltFIF(t)高於LeVelFIF表明數據緩存數據讀取側時鐘速率偏慢，發生正調整，恢復出來的時鐘需要變快；否則,如果DeltFIF(t)低於LevelFIF需要負調整，即降低生成的時鐘的頻率。數據流在緩存FIFO中進行數據流控檢測，檢測是否有丟包告警指示，如果沒有告警，則進行數據緩存餘量統計，再做低通濾波處理，如果有丟包告警指示，則直接進行低通濾波。將低通處理後的結果進行水線比較，如果低於預先設置的水線，則生成負調整指示送給FIFO信息提取模塊，如果高於水線，則生成正調整指示送給FIFO信息提取模塊。FIFO信息提取模塊會相應的做出正負調整，並將處理結果送給時鐘生成模塊。步驟203、將基本時鐘信息對應到相應的時鐘恢復因子上。時鐘生成模塊首先產生一個查找表的地址，井根據這個地址索引到相關的時鐘恢復參數，並生成最終的精確時鐘。基本時鐘信息對應於時鐘生成模塊中的查找表的地址，查找表中的數據對應著在基本時鐘信息下恢復出需要跟蹤的時鐘的恢復參數。對於基本時鐘信息，在接收側接收到的Cnt。,。是與發送側存在ー個對應關係的。接收側的Cnt。,。發生變化時，對應的是需要恢復出來的時鐘的變化。例如，如果Cnt。,。值變小時，表明發送側的時鐘在較短的時間內發送了相同數量的數據淨荷，也就是發送側的數據速率變快。同樣，如果Cnttjs。值變大時，表明發送側的時鐘在較長的時間內發送了相同數量的數據淨荷，也就是發送側的數據速率變慢。總而言之，在接收側接收到的Cnt。,。與發送側的數據速率成反比。時鐘信息與時鐘恢復因子的對應關係可以由公式獲得
權利要求
1.一種PTN仿真業務的高精度自適應時鐘恢復方法，用於在PTN仿真業務的接收測跟蹤上發送側的時鐘，所述的PTN仿真業務的接收側包括基本時鐘信息提取模塊，先進先出緩存FIFO微調信息提取模塊和時鐘生成模塊，其特徵在於，所述的時鐘恢復方法包括步驟 步驟I、在仿真業務的接收側，通過隨路檢測數據流，提取基本時鐘信息； 步驟2、對接收側的緩存FIFO進行自適應檢測，獲得緩存抖動信息，提取對基本時鐘信息的FIFO微調信息； 步驟3、將基本時鐘信息對應到相應的時鐘恢復因子上； 步驟4、基於獲得的時鐘恢復因子、以及緩存FIFO提供的微調信息，來獲取精確的恢復時鐘。
2.根據權利要求I所述的PTN仿真業務的高精度自適應時鐘恢復方法，其特徵在於，所述步驟I包括 步驟I. I、在接收側統計接收到的淨荷數為M的一段時間內，本地採樣時鐘的計數周期數，統計N次，並計算計數周期數的統計平均值； 步驟I. 2、根據發送側發送淨荷數為M的計數周期數應該與步驟I. I計算的統計平均值相等，計算發送側基本時鐘信息。
3.根據權利要求I所述的PTN仿真業務的高精度自適應時鐘恢復方法，其特徵在於，所述步驟2包括 步驟2. I、在FIFO中對數據流進行數據流控檢測，檢測是否有丟包告警指示，如果沒有告警，則進行數據緩存餘量統計，再做低通濾波處理； 步驟2. 2、如果有丟包告警指示，則直接進行低通濾波； 步驟2. 3、將低通濾波處理後的結果與水線進行比較，如果低於預先設置的水線，則生成負調整指示送給FIFO信息提取模塊，如果高於水線，則生成正調整指示送給FIFO信息提取模塊。
4.根據權利要求3所述的PTN仿真業務的高精度自適應時鐘恢復方法，其特徵在於，所述水線是在PTN仿真業務正常工作的情況下，提取當前FIFO的數據緩存餘量進行低通濾波後的值。
5.根據權利要求I所述的PTN仿真業務的高精度自適應時鐘恢復方法，其特徵在於，所述時鐘生成模塊根據基本時鐘信息產生一個查找表的地址，並根據這個地址索引到相關的時鐘恢復因子。
6.根據權利要求5所述的PTN仿真業務的高精度自適應時鐘恢復方法，其特徵在於，所述查找表中的數據對應著在基本時鐘信息下恢復出需要跟蹤時鐘的時鐘恢復因子。
7.根據權利要求3所述的PTN仿真業務的高精度自適應時鐘恢復方法，其特徵在於，如果緩存FIFO給出正調整指示，則表明FIFO內殘留的數據增加，此時恢復時鐘偏慢，需要啟動微調時鐘恢復功能，對時鐘恢復因子進行加法運算的微調，獲取精確的恢復時鐘。
8.根據權利要求3所述的PTN仿真業務的高精度自適應時鐘恢復方法，其特徵在於，如果FIFO給出負調整指示，則表明FIFO內殘留的數據減少，此時恢復時鐘偏快，需要啟動微調時鐘恢復功能，對時鐘恢復因子進行減法運算的微調，獲取精確的恢復時鐘。
全文摘要
本發明PTN仿真業務的高精度自適應時鐘恢復方法在PTN仿真業務設備的接收測設置有基本時鐘信息提取模塊，FIFO微調信息提取模塊，和時鐘生成模塊，用來恢復系統時鐘。其中基本時鐘信息提取模塊通過隨路檢測數據流，獲取數據流速，進而計算出基本時鐘信息；FIFO微調信息提取模塊對接收側的緩存FIFO進行自適應檢測，獲得緩存抖動信息，提取對基本時鐘信息的微調信息；時鐘生成模塊將基本時鐘信息提取模塊提取的基本時鐘信息對應到相應的時鐘恢復因子上，並根據FIFO微調信息提取模塊提取的微調信息對基本時鐘信息進行微調，恢復出精確時鐘。採用本發明的方法獲取的時鐘精確度高，恢復速度快。
文檔編號H04J3/06GK102684806SQ20121014621
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月10日 優先權日2012年5月10日
發明者於海鑫, 李亞峰, 趙書鵬 申請人:Ut斯達康通訊有限公司