一種同步數字系列系統時鐘源自動選擇器的製作方法
2023-11-01 14:19:07 2
專利名稱：一種同步數字系列系統時鐘源自動選擇器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種系統時鐘源自動選擇器，尤其涉及一種同步數字系列系統時鐘源自動選擇器。能夠在輸入的多路定時信號中，自動選定一路作為系統時鐘源。
背景技術：
在各種通信網絡中，如何為網絡各個節點的系統確定系統時鐘，從而使網絡的各個節點在數據通信中達到時鐘同步，一直是重要的技術問題。
隨著技術進步，以及人們對通信網絡中數據交換的效率及準確性越來越高的要求，更多的通信網絡開始採用SDH(同步數字系列)方式取代PDH(準同步數字系列)方式來確定系統時鐘。
採用SDH方式組建數字通信網，必須利用STM-N(同步傳送模塊)線路/支路作為定時鏈路來傳送定時信號。SDH通信網傳送定時信號所要具備的功能，也就是SDH系統時鐘所要具備的功能。並且決定了SDH系統時鐘的基本結構，該基本結構應當滿足ITU-T的G.783規定中的要求，如圖1所示。
圖1中，T1為STM-N輸入埠，接收來自STM-N線路/支路的信號；T2為PDH輸入埠，接收來自PDH支路的信號；T3為外同步輸入埠，接收外接定時輸入參考信號。
第一選擇模塊A，接收來自T1的定時信號，從其中的多路定時信號中選擇一路作為基準同步源；第二選擇模塊B，接收來自T1、T2、T3的定時信號，從其中的多路定時信號中選擇一路作為基準同步源。
同步設備定時發生器SETG，接收來自第二選擇模塊B的基準同步源，產生內部系統定時信號，從系統定時埠T0輸出，即為SDH系統時鐘。
第三選擇模塊C，接收來自第一選擇模塊A的基準同步源、以及來自SETG的基準同步源，選擇其中一路從外同步輸出埠T4向外輸出。
其中，第一選擇模塊A和第三選擇模塊C的輸入信號類型單一，選擇過程簡單，通過外部指令即可實現。而第二選擇模塊B所執行的操作要複雜得多，是SDH系統時鐘的核心部分，即為SDH系統時鐘源自動選擇器。
根據ITU-T(國際電信聯盟通信標準)的有關技術規範，SDH系統時鐘源選擇應當能夠根據定時信號的狀態參數，例如優先級、同步狀態信息、質量等級等，進行多級選擇、多級排序，最後選擇一個定時信號作為系統時鐘源。然而，ITU-T在技術規範中僅指明了SDH系統時鐘源選擇必須或推薦達到的各種功能，並沒有提供相應的技術方案。
目前廣泛使用的SDH系統時鐘源選擇，主要是通過軟體方法進行的。為此，需要配置複雜的協議處理軟體進行專門處理。隨著網絡結構不可避免的日益複雜，協議處理軟體需要處理更多的數據，使得軟體處理的算法變得非常複雜。這樣，處理速度不可避免的減慢，也就導致系統時鐘源的倒換速度變慢，最終影響到SDH網絡的可靠性和自愈性。同時，系統時鐘源選擇處理佔用了大量的CPU資源，從而影響CPU運行其它的處理功能，使整個網絡的工作系統和管理系統都在一種低效率的狀態下工作。
也有少數價格昂貴的SETS(synchronous equipment timing source)，例如SEMTECH公司的ACS8510，理論上具有SDH系統時鐘的整體功能結構。然而，這些設備的系統時鐘源自動選擇，實際上是完全根據管理員預先配置的優先級表。這些設備只是根據信號中的物理波形崎變，加以修正，做出所謂「自動」選擇。由於不包含ITU-T所要求的質量等級等狀態信息的處理，實際上仍須結合軟體來達成所要求的各種功能。即，第二選擇模塊B的功能無法由硬體設備加以實現。
綜上所述，ITU-T在其技術規範中指明了SDH系統時鐘源選擇所應具備的各種功能。然而，由於現有技術集中於通過軟體方法達成上述功能，不可避免地產生佔用系統資源、降低處理速度，從而影響系統的工作效率和穩定性，並最終損害整個通信網絡的數據交換。
發明內容
為解決現有技術存在的問題，本發明提供了一種硬體設備的SDH系統時鐘源自動選擇器。
具體結構包括存儲器，接收外部的各種控制命令以及各路定時信號的狀態參數，向外部輸出各種反饋信息，存儲所述的各種控制命令、各路定時信號的狀態參數以及各種反饋信息；延時模塊，根據來自存儲器的延時控制命令，對來自STM-N線路/支路、PDH支路、以及外接定時信號線路的多路定時信號分別進行延時控制，向外輸出多路延時後的定時信號，並向存儲器輸出延時反饋信息；選擇控制中心，根據來自存儲器的各種選擇控制命令以及各路定時信號的狀態參數，輸出一個選定命令，並向存儲器輸出各種選擇反饋信息；未被連接信號發生器，輸出一個未被連接信號；以及選定器，接收來自延時模塊的定時信號、以及來自未被連接信號發生器的未被連接信號，根據選擇控制中心的選定命令，向外輸出一路選定的信號作為系統時鐘源。
通過上述設計，本發明實現了採用完全的硬體設備實現SDH系統時鐘源自動選擇的功能。使時鐘源選擇的處理成為僅取決於硬體響應時間的過程，使得系統時鐘源的倒換速度大大加快，同時降低了對系統資源的佔用，提高SDH網絡的整體性能。
本發明符合ITU-T的G.707、G.781、G.783、G.813等技術規範對於SDH系統時鐘源選擇的相關要求，同時符合中華人民共和國信息產業部的YDN121、YDN123以及最新2003年的YD/T 1267-2003《基於SDH傳送網的同步網技術要求》等規定。
能夠實現上述文件規定的對所有STM-N線路/支路的信號、PDH支路的信號、外同步輸入信號進行優先級設置、SSM(同步狀態信息)質量等級識別、預置及閉塞/打開設置等功能；按照所有選擇的輸入信號的SSM質量等級和預置的優先級進行排序的功能；設置內部系統時鐘SETG等級等各種功能。
圖1是SDH系統時鐘基本結構的示意圖；圖2是本發明的SDH系統時鐘源自動選擇器的結構圖；圖3是圖2中延時模塊的工作情況示意圖；圖4是圖2中選擇控制中心的結構圖；圖5是圖4中自動倒換器的結構圖；圖6是選擇控制中心的具體工作過程示意圖。
具體實施例方式
下面結合附圖詳細介紹本發明的SDH系統時鐘源自動選擇器的具體實施方式
。
參考圖2，本發明的SDH系統時鐘源自動選擇器的結構包括存儲器10，接收外部的各種控制命令以及各路定時信號的狀態參數，向外部輸出各種反饋信息，存儲所述的各種控制命令、各路定時信號的狀態參數以及各種反饋信息。所述RAM的數據結構下面的表1所示。
表一
在本說明書及附圖中，使用到的各個參數的具體含義如下表2所示。其含義與信息產業部發布的技術規範中的介紹相一致。
表2
其中，用p表示M個輸入信號，分別為第1號到第M號，即，對應圖1中來自埠T1、T2、T3的多個輸入信號。此外，用q表示選定的輸入信號，即分別為第0號到第M號共M+1個輸入。其中第0號輸入，用來表示未被連接信號(unconnect signal)，表示需要使用SETG產生的內部系統定時信號。未被連接信號的狀態參數被定義為CI_CK為undefined；CI_SSF為true；CI_SSF為none。如表1中標記
的一行所示。
定時源的質量等級標識信息CI_QL一般通過定時源信號中的同步狀態信息SSM來傳送。
根據ITU-T的G.707規範中的建議，使用STM-N幀結構復用段S1位元組的5-8比特表示SSM質量等級，其定義如表3所示。
表3
本發明對於那些質量等級為QL_UNK的信號以及不支持SSM傳送和處理的定時源信號，可以強制指定某一時鐘質量等級(QL-PRC，QL-SSUT，QL-SSUL或者QL-SEC)。這樣使這些質量等級為QL_UNK的信號也可以同樣的在本發明的SDH系統時鐘源自動選擇器中進行自動選擇。從而可以達成ITU的G.781規範中Option I SDH synchronization networking部分的要求。
延時模塊20，如圖3所示，根據來自存儲器10的等待恢復管理信息MI_WtR和清除等待恢復管理信息MI_CLR_WtR[p]所表示的延時控制命令，對來自STM-N線路/支路、PDH支路、以及外接定時信號線路的多路定時信號分別進行延時控制，向外輸出多路延時後的定時信號，並向存儲器10輸出狀態管理信息MI_State[p]作為反饋信息。MI_State[p]分為norm，fail，WtR三種狀態，分別表示定時信號正常、失效、或者需要等待恢復。
等待恢復管理信息MI_WtR用來為所有輸入的信號配置等待恢復時間，清除等待恢復管理信息MI_CLR_WtR[p]用來清除埠為[p]的一路信號的等待恢復時間設置。
當要求掛起或等待時，相應定時信號及其信息要做延時處理。此時其中的信號失效SSF和質量等級QL的數值可能隨時間發生變化。較穩定的信號失效SSF和質量等級QL代替當前波動的CI_SSF和CI_QL，參見圖3，反饋給存儲器10，等待選擇控制中心處理30。
選擇控制中心30，根據來自存儲器10的各種選擇控制命令以及各路定時信號的狀態參數，輸出一個選定命令select q，並向存儲器10輸出各種選擇反饋信息。
選擇控制中心30如圖4所示，包括掛起狀態過濾器31，根據由掛起狀態管理信息MI_LO[p]表示的掛起狀態參數，對各路定時信號的狀態參數進行選擇，輸出其中掛起狀態參數為「開」的各路定時信號的狀態參數。
分路器32，根據選擇控制命令管理信息MI_EXTCMD(CLR/MSw/FSw)(清除/人工倒換/強制倒換)中指明的選擇控制命令(CLR/MSw/FSw)，將選擇控制命令以及各路定時信號的狀態參數輸入相應的自動倒換器33/人工倒換器34/強制倒換器35進行處理。
其中，清除命令(CLR)為清除強制倒換和人工倒換命令。在通常情況下，選擇控制中心30不做強制倒換或人工倒換處理，而是進行自動倒換處理。
自動倒換器33，根據各個輸入信號的狀態參數，自動對各路定時信號進行過濾、排序，依次輸出各路定時信號的狀態參數。
人工倒換器34，根據人工倒換命令，輸出指定的一路定時信號的狀態參數，或者發出拒絕人工倒換請求的反饋信息MI_Reject_Request_X。人工倒換命令(MSw)用於選擇指定一路QL值最高的定時源p。後面的人工倒換命令可以取代前面的人工倒換命令。如果被人工倒換的信號源處於閉塞、「暫停」狀態或QL值等於DNU，人工倒換命令將被拒收。
強制倒換器35，根據強制倒換命令，輸出指定的一路定時信號的狀態參數，或者發出拒絕強制倒換請求的反饋信息MI_Reject_Request_X。強制倒換命令(FSw)用於更改現在已選擇的定時源，可以更改人工倒換，並且後面的強制倒換命令可以取代前面的強制倒換命令。如果被強制倒換的信號源是閉塞或處於「暫停」狀態，強制倒換命令將被拒收。
選擇器36，選擇來自自動/人工/強制倒換器的第一路定時信號，發出一個選定命令selectq，並輸出相應的選擇輸入管理信息MI_SelectedInput作為反饋信息。
其中自動倒換器33的結構如圖5所示，包括失效狀態過濾器331，根據作為失效狀態參數的信號失效SSF，對各路定時信號的狀態參數進行選擇，輸出其中失效狀態參數為「未失效」各路定時信號的狀態參數；優先級排序器332，按照作為優先級狀態參數的優先級管理信息MI_Pr[p]由高至低的次序輸出各路定時信號的狀態參數；質量等級排序器333，當信號的質量等級狀態管理信息MI_Qlmode為「QL_enable」時，按照質量等級參數QL由高至低的次序輸出各路定時信號的狀態參數。
未被連接信號發生器40，輸出一個未被連接信號「unconnect signal」。
選定器50，接收來自延時模塊20的定時信號、以及來自未被連接信號發生器40的未被連接信號，根據選擇控制中心30的選定命令select q，向外輸出一路選定的信號q作為系統時鐘源。
圖6所示是本發明一個實施例的選擇控制中心30的具體工作過程示意圖。
在一個SDH系統中，有兩個線路時鐘和兩個支路時鐘，輸入埠號p依次為#1、#2、#3、#4、#0。將優先級管理信息MI_Pr[p]預置為#1＜#2＜#3＜#4＜#0在本例中，選擇控制中心30收到各時鐘信號的狀態信息如下
#0
#1
#2
#3
#4
首先，各種狀態信息通過以MI_LO[p]為判據的掛起狀態過濾器31，如果MI_LO為ON即掛起狀態開，則被閉塞；反之通過。本例中，因為所有的掛起狀態為關，所有的輸入埠都不被閉塞，此時信號輸出順序為#1＜#2＜#3＜#4＜#0。
其次，分路器32收到的MI_EXTCMD為CLR，所以分路器工作於自動倒換。
經過以SSF[p]為判據的自動倒換器中的失效狀態過濾器331後，輸出順序為#1＜#2＜#4＜#0。SSF[p]為True的#3被排除。
經過以MI_Pr[p]為判據的的優先級排序器332後，輸出順序為#1＜#2＜#4＜#0。
經過以QL[p]為判據的質量等級排序器333後，優先級順序為#2＜#4＜#1＜#0。因為根據ITU-T規定QL_PRC＜QL_SEC＜UNC。
最後，選擇器36選擇第一路定時信號#2作為被選中的#q，發出一個選定命令selectq。
在上述過程中，在多級過濾與排序中，最後執行的是最重要狀態參數的判斷。所以，選擇控制中心30中的自動倒換器33，可以根據需要改變其中過濾器與排序器的前後次序。從而使自動選擇過程根據狀態參數的重要程度由低到高進行。
同樣的，在選擇控制中心30中，也可以根據掛起狀態參數對選擇過程的重要程度，改變掛起狀態過濾器31的位置。
本發明的SDH系統時鐘源自動選擇器可以採用ASIC(專用集成電路)形成。然而，本發明的SDH系統時鐘源自動選擇器也可以採用公知的FPGA(現場可編程門陣列)的方法實現，從而易於根據系統的擴展對其進行修改。這樣，在保持了軟體方法的可擴展性的同時，達到了硬體方法處理速度快、高效穩定、佔用系統資源小的效果。
進一步，結合上述的SDH系統時鐘源自動選擇器，本發明可以進一步提供一種SDH系統時鐘包括第一選擇模塊A，接收來自STM-N線路/支路的定時信號，從其中的多路定時信號中選擇一路作為系統時鐘源輸出。
第二選擇模塊B，接收來自STM-N線路/支路、PDH支路、以及外接定時信號線路的定時信號，從其中的多路定時信號中選擇一路作為系統時鐘源輸出。
同步設備定時發生器SETG，接收來自第二選擇模塊B的系統時鐘源信號。產生內部系統定時信號，從系統定時埠T0輸出，即為SDH系統時鐘。
第三選擇模塊C，接收來自第一選擇模塊A的系統時鐘源信號、以及來自SETG的系統定時信號，選擇其中一路作為外部系統時鐘源信號，從外同步輸出埠T4向外輸出，即為下一級網絡節點的系統時鐘源信號。
其中，至於SETG可由簡單PLL(鎖相環)實現，或用TIMING MODULE(定時處理模塊)，例如RALTRON公司的SY01-S31-2F8-2O1E1-N1。前者價格低廉，後者性能卓越，可靈活選用。
第一選擇模塊A和第三選擇模塊C可以採用已知的通用選擇器實現。而第二選擇模塊B即SDH系統時鐘的核心部分可以採用上述SDH系統時鐘源自動選擇器。這樣，就可以構成一個完整的全硬體SDH系統時鐘。
進一步，當SDH系統時鐘源自動選擇器是採用FPGA方法實現時，第一選擇模塊A和第三選擇模塊C也可以一起構建在FPGA中。
以上結合附圖詳細描述了本發明的實施方式，這些描述以及附圖僅是為了說明本發明的思想、內容以及應用。對於本技術領域內熟練的技術人員而言，根據以上描述的內容作出各種變化和修改是顯而易見的，因此，都不能脫離本發明的精神和範圍。本發明保護範圍以權利要求的記載為準。
權利要求
1.一種SDH(同步數字系列)系統時鐘源自動選擇器，包括存儲器，接收外部的各種控制命令以及各路定時信號的狀態參數，向外部輸出各種反饋信息，存儲所述的各種控制命令、各路定時信號的狀態參數以及各種反饋信息；延時模塊，根據來自存儲器的延時控制命令，對來自STM-N線路/支路、PDH支路、以及外接定時信號線路的多路定時信號分別進行延時控制，向外輸出多路延時後的定時信號，並向存儲器輸出延時反饋信息；選擇控制中心，根據來自存儲器的各種選擇控制命令以及各路定時信號的狀態參數，輸出選定命令，並向存儲器輸出各種選擇反饋信息；未被連接信號發生器，輸出未被連接信號；以及選定器，接收來自延時模塊的定時信號、以及來自未被連接信號發生器的未被連接信號，根據選擇控制中心的選定命令，向外輸出一路選定的信號作為系統時鐘源。
2.如權利要求1所述的SDH系統時鐘源自動選擇器，其特徵在於，其中所述選擇控制中心包括掛起狀態過濾器，根據掛起狀態參數，對各路定時信號的狀態參數進行選擇，輸出其中掛起狀態參數為「開」各路定時信號的狀態參數；分路器，根據選擇控制命令(清除/人工/強制)，將選擇控制命令以及各路定時信號的狀態參數輸入相應的自動/人工/強制倒換器進行處理；自動倒換器，根據各個輸入信號的狀態參數，自動對各路定時信號進行過濾、排序，依次輸出各路定時信號的狀態參數；人工倒換器，根據人工倒換命令，輸出指定的一路定時信號的狀態參數，或者發出拒絕人工倒換的反饋信息；強制倒換器，根據強制倒換命令，輸出指定的一路定時信號的狀態參數，或者發出拒絕強制倒換的反饋信息；以及選擇器，選擇來自自動、人工或強制倒換器的所選中的定時信號，發出所述選定命令，並向存儲器輸出所述各種選擇反饋信息。
3.如權利要求2所述的SDH系統時鐘源自動選擇器，其特徵在於，其中所述自動倒換器包括失效狀態過濾器，根據失效狀態參數，對各路定時信號的狀態參數進行選擇，輸出其中失效狀態參數為「未失效」各路定時信號的狀態參數；優先級排序器，按照優先級狀態參數由高至低的次序輸出各路定時信號的狀態參數；質量等級排序器，按照質量等級參數由高至低的次序輸出各路定時信號的狀態參數。
4.如權利要求1至3任一所述的SDH系統時鐘源自動選擇器，其特徵在於，所述的SDH系統時鐘源自動選擇器是由ASIC(專用集成電路)或者FPGA(現場可編程門陣列)構成。
5.一種SDH系統時鐘，包括第一選擇模塊，接收來自STM-N線路/支路的定時信號，從其中的多路定時信號中選擇一路基準同步源；第二選擇模塊，接收來自STM-N線路/支路、PDH支路、以及外接定時信號線路的定時信號，從其中的多路定時信號中選擇一路作為基準同步源；同步設備定時發生器SETG，接收來自第二選擇模塊的-基準同步源產生內部系統定時信號，作為SDH系統時鐘，從系統定時埠輸出；第三選擇模塊，接收來自第一選擇模塊的基準同步源、以及來自SETG的基準同步源-，選擇其中一路-從外同步輸出埠向外輸出；其特徵在於，其中第二選擇模塊是一種SDH系統時鐘源自動選擇器，包括存儲器，接收外部的各種控制命令以及各路定時信號的狀態參數，向外部輸出各種反饋信息，存儲所述的各種控制命令、各路定時信號的狀態參數以及各種反饋信息；延時模塊，根據來自存儲器的延時控制命令，對來自STM-N線路/支路、PDH支路、以及外接定時信號線路的多路定時信號分別進行延時控制，向外輸出多路延時後的定時信號，並向存儲器輸出延時反饋信息；選擇控制中心，根據來自存儲器的各種選擇控制命令以及各路定時信號的狀態參數，輸出選定命令，並向存儲器輸出各種選擇反饋信息；未被連接信號發生器，輸出未被連接信號；以及選定器，接收來自延時模塊的定時信號、以及來自未被連接信號發生器的未被連接信號，根據選擇控制中心的選定命令，向外輸出一路選定的信號作為系統時鐘源。
6.如權利要求5所述的SDH系統時鐘，其特徵在於，其中所述選擇控制中心包括掛起狀態過濾器，根據掛起狀態參數，對各路定時信號的狀態參數進行選擇，輸出其中掛起狀態參數為「開」各路定時信號的狀態參數；分路器，根據選擇控制命令(清除/人工/強制)，將選擇控制命令以及各路定時信號的狀態參數輸入相應的自動/人工/強制倒換器進行處理；自動倒換器，根據各個輸入信號的狀態參數，自動對各路定時信號進行過濾、排序，依次輸出各路定時信號的狀態參數；人工倒換器，根據人工倒換命令，輸出指定的一路定時信號的狀態參數，或者發出拒絕人工倒換的反饋信息；強制倒換器，根據強制倒換命令，輸出指定的一路定時信號的狀態參數，或者發出拒絕強制倒換的反饋信息；以及選擇器，選擇來自自動、人工或強制倒換器的所選中的定時信號，發出所述選定命令，並向存儲器輸出所述各種選擇反饋信息。
7.如權利要求6所述的SDH系統時鐘，其特徵在於，其中所述自動倒換器包括失效狀態過濾器，根據失效狀態參數，對各路定時信號的狀態參數進行選擇，輸出其中失效狀態參數為「未失效」各路定時信號的狀態參數；優先級排序器，按照優先級狀態參數由高至低的次序輸出各路定時信號的狀態參數；質量等級排序器，按照質量等級參數由高至低的次序輸出各路定時信號的狀態參數。
8.如權利要求5至7任一所述的SDH系統時鐘，其特徵在於，所述的SDH系統時鐘源自動選擇器是由ASIC(專用集成電路)或者FPGA(現場可編程門陣列)構成。
9.如權利要求5至7任一所述的SDH系統時鐘，其特徵在於，該SDH系統時鐘全部是由FPGA構成。
全文摘要
本發明提供了一種硬體實現的SDH系統時鐘源自動選擇器，包括存儲器，接收、存儲並輸出各種控制命令、定時信號的狀態參數以及各種反饋信息；延時模塊，根據來自存儲器的延時控制命令，輸出延時控制後的STM－N線路/支路、PDH支路、以及外接定時信號線路的多路定時信號以及延時反饋信息；選擇控制中心，根據來自存儲器的各種選擇控制命令以及各路定時信號的狀態參數，輸出選定命令以及各種選擇反饋信息；未被連接信號發生器，輸出未被連接信號；以及選定器，接收來自延時模塊的定時信號、以及來自未被連接信號發生器的未被連接信號，根據選擇控制中心的選定命令，向外輸出一路選定的信號作為系統時鐘源。
文檔編號H04L7/02GK1612516SQ20031010837
公開日2005年5月4日 申請日期2003年10月31日 優先權日2003年10月31日
發明者鄔劼, 王 琦 申請人:上海貝爾阿爾卡特股份有限公司