专利名称：一种实现光网络单元切换时钟源的装置及方法
技术领域：
本发明涉及通信的时钟同步技术，尤其涉及实现光网络单元(ONU，Optical Network Unit)切换时钟源的装置及方法。
背景技术：
随着各种通信业务的不断增长，为了满足用户对不同通信业务的需求，0NU需要能 对多个时钟源进行切换，常见的时钟源如1PPS(秒脉冲)时钟源、8K光路时钟源、25M同步 以太网时钟源等。0NU用户可以禁止或使能一个或多个时钟源，也可以给每个时钟源分配一 个优先级，提供给0NU自动选择时钟源的依据。0NU切换后的时钟源送往后续的时钟同步电 路，如数字锁相环(DPLL，Digital Phase Locked Loop)，产生用户需要的各种频率的信号。而0NU在实现对多个时钟源的切换时，不能简单照搬单个时钟源的运行方法。目 前0NU对多个时钟源检测及切换的方式不统一，有的0NU简单地堆叠单个时钟源所采用的 芯片或电路，导致0NU的成本提高，系统的复杂度增加，且系统的可靠性降低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种实现光网络单元切换时钟源的方法及装 置，能够对多个时钟源进行可靠切换，降低系统成本和复杂度。为了解决上述技术问题，本发明提供了一种实现光网络单元切换时钟源的装置， 包括依次连接的时钟源检测模块和时钟源切换模块；其中时钟源检测模块，用于从光网络单元所有要检测的多路时钟源中检测出当前有效 的时钟源，所述当前有效的时钟源是指当前时刻时钟源的信号频率误差小于预设的有效阈 值；时钟源切换模块，用于比较所有有效的时钟源的优先级，将优先级最高的时钟源 指定为当前活动的时钟源，在前一时刻使用的时钟源的优先级低于当前活动的时钟源的优 先级时，切换到当前活动的时钟源。进一步地，时钟源检测模块中多个时钟源检测子模块的每一个时钟源检测子模块 相应地检测多路时钟源中的每一路时钟源。进一步地，时钟源检测子模块进一步包括频率误差检测单元、保持单元以及状态 指示单元，其中频率误差检测单元，用于根据检测到的当前时刻时钟源的频率误差和根据时钟源 的索引号查获的所述有效阈值，输出当前时刻该时钟源是否有效的电平信号；保持单元，用于对频率误差检测单元输出的当前时刻该时钟源有效的电平信号保 持到该时钟源的最短稳定时间后，输出一个触发信号；状态指示单元，用于在触发信号的作用下，根据频率误差检测单元输出的时钟源 有效的电平信号，输出指示时钟源为有效状态的信号。进一步地，保持单元通过一个定时器单元实现，状态指示单元通过一个反相器单元和一个D触发器单元实现，其中定时器单元，用于以频率误差检测单元输出的当前时刻该时钟源有效的电平信号 为使能信号进行计数，待计数到该时钟源的最短稳定时间到时，输出一个上升沿信号；反相器单元，用于将频率误差检测单元输出的当前时刻时钟源是否有效的电平信 号反相输出；D触发器单元，用于在定时器单元的输出的上升沿信号的作用下，将反相器单元输 出的信号作为D触发输入信号映射到输出Q端，输出指示时钟源为有效状态的信号。进一步地，时钟源切换模块进一步包括依次连接的有效时钟源收集单元、活动时 钟源确定单元以及时钟源切换单元，其中有效时钟源收集单元，用于从时钟源检测模块输出的每一路时钟源的当前状态中 收集所有有效的时钟源，并将相应时钟源的索引号输出给优先级比较单元；优先级比较单元，用于根据输入的时钟源的索引号查获相应时钟源的优先级和权 值优先级，并进行优先级比较，将比较出的优先级最高的时钟源指定为当前活动的时钟源； 若该当前活动的时钟源的权值优先级高于前一时刻使用的时钟源的优先级，则将该当前活 动的时钟源的索引号携带在切换指令中输出给时钟源切换单元；时钟源切换单元，用于根据输入的切换指令查获相应时钟源的频率信号，并将前 一时刻活动的时钟源切换为当前活动的时钟源。进一步地，还包括与时钟源切换模块连接的时钟同步模块，其中时钟同步模块，用于以时钟源切换模块切换输出的时钟源为基准，同步输出时钟信号。为了解决上述技术问题，本发明提供了一种实现光网络单元切换时钟源的方法， 包括从光网络单元所有要检测的时钟源中检测出当前有效的时钟源，当前有效的时钟 源是指当前时刻时钟源的频率误差小于预设的有效阈值的时钟源；比较所有有效的时钟源的优先级，将优先级最高的时钟源指定为当前活动的时钟 源，如前一时刻使用的时钟源的优先级低于当前活动的时钟源的优先级时，切换到当前活 动的时钟源。进一步地，从光网络单元所有要检测的时钟源中检测出当前有效的时钟源，具体 包括对所有要检测的时钟源中的每一时钟源，检测到当前时刻该时钟源的频率误差， 根据该时钟源的索引号查获为该时钟源预设的有效阈值，比较频率误差和有效阈值，输出 当前时刻该时钟源是否有效的电平信号；将输出的当前时刻该时钟源有效的电平信号保持 到该时钟源的最短稳定时间后，输出指示该时钟源当前有效的信号。进一步地，将优先级最高的时钟源指定为当前活动的时钟源时，将优先级最高的时钟源的权 值优先级确定为当前活动的时钟源的优先级。进一步地，切换到当前活动的时钟源后，以当前活动的时钟源为基准，同步输出时
钟信号。本发明由于使得0NU用统一的方式对时钟源有效性进行判断，因此不需要0NU使用多种类型时钟源的芯片或电路来处理选择各种时钟源，克服了原有的0NU系统成本较高 且较复杂的缺陷，大大提高了 0NU系统的可靠性。
图1为本发明的实现光网络单元切换时钟源的装置实施例的结构示意图；图2为图1所示装置实施例中时钟源检测模块实施例的电路结构示意图；图3为图1所示装置实施例中时钟源切换模块实施例的电路结构示意图；图4为图3所示的时钟源切换模块实施例进行时钟源切换的状态流示意图；图5为本发明的实现光网络单元切换时钟源的方法实施例的流程图。
具体实施例方式下面结合附图和优选实施例对本发明的技术方案进行详细地阐述。以下例举的实 施例仅仅用于说明和解释本发明，而不构成对本发明技术方案的限制。本发明提供的实现光网络单元切换时钟源的装置实施例其结构如图1所示，该装 置10包括依次连接的时钟源检测模块11和时钟源切换模块12 ；其中时钟源检测模块11，用于从0NU系统所有要检测的时钟源中检测出当前有效的时 钟源，当前有效的时钟源是指当前时刻时钟源的信号频率误差小于预设的有效阈值；时钟源检测模块11通过多个时钟源检测子模块(时钟源检测子模块1 时钟源 检测子模块M)来相应地检测多路时钟源，如图1所示，即汇聚到0NU的每一路时钟源都配 有一个单独的时钟源检测子模块来检测其有效性。时钟源切换模块12，用于比较所有有效的时钟源的优先级，将优先级最高的时钟 源指定为当前活动的时钟源，在前一时刻使用的时钟源的优先级低于当前活动的时钟源的 优先级时，切换到当前活动的时钟源。上述实现光网络单元切换时钟源的装置实施例还包括与时钟源切换模块12连接 的时钟同步模块13，用于以时钟源切换模块12输出的时钟源为基准，同步输出时钟信号。时钟源切换模块12输出的时钟源也可以送往DPLL电路，产生用户需要的各种频
率的信号。图2表示了图1所示的时钟源检测模块11中的每一个时钟源检测子模块实施例 的电路结构，包括频率误差检测单元111、定时器单元112、反相器单元113、D触发器单元 114 ；其中频率误差检测单元111，用于根据检测到的输入时钟源的频率误差和预设的该时 钟源的有效阈值和无效阈值，输出当前时刻该时钟源是否有效的电平信号；当频率误差检测单元111检测到时钟源的频率误差小于设定的有效阈值时输出 低电平0，表示本时刻时钟源是有效的；当频率误差检测单元111检测到时钟源的频率误差 大于等于设定的无效阈值时输出高电平1，表示本时刻时钟源是无效的。定时器单元112，用于以频率误差检测单元111输出的指示当前时刻时钟源有效 的电平信号的使能(EN)下进行计数，待计数到时钟源最短稳定时间到时，在T端(超时 TIMEOUT脚)输出一个上升沿信号；定时器单元112的作用是防止时钟源的状态频繁地在有效状态和无效状态之间切换而导致D触发器单元114输出(即整个时钟源检测子模块输出)不稳定。反相器单元113，用于将频率误差检测单元111输出的指示当前时刻时钟源有效 的电平信号反相输出；譬如当频率误差检测单元111检测到时钟源在本时刻有效而输出低电平0，则反 相器单元113便反相输出高电平1。D触发器单元114，用于在定时器单元112的T端输出的上升沿信号的作用下，将 反相器单元113输出的信号作为D触发输入信号映射到Q端输出，表示当前时钟源是否有 效。譬如D触发器单元114在在定时器单元112的T端输出的上升沿信号的作用下， 将反相器单元113输出的高电平1复制到Q端输出，表示当前时刻时钟源有效。以下对图2所示的时钟源检测子模块实施例对输入的时钟源有效性的检测过程 展开式解释。频率误差检测单元111首先根据输入的时钟源的索引号，查找到对应的配置属 性索引号，如表1所示；然后根据查获的配置属性索引号，查找到该时钟源对应的时钟信 号频率和配置属性，如表2所示，其中时钟源的配置属性包括优先级、权值优先级、有 效阈值(inner tolerance)、最短稳定时间(validation timer)以及无效阈值(outer tolerance)。表1时钟源的配置属性索引 表2时钟源的配置属性 注表2中“PPS”表示秒脉冲，“ppm”表示百万分之一。下面解释一下本实施例提供的时钟源的有效阈值无效阈值的区别和其作用。在 前一时刻时钟源是无效的情况下，本时刻时钟源的信号频率误差必须小于时钟源的有效阈 值时，才能认为本时刻时钟源是有效(no-faulted)的；而在前一时刻时钟源是有效的情况 下，本时刻时钟源的信号频率误差必须大于时钟源的无效阈值时，才能认为本时刻时钟源 是无效(faulted)。本发明实施例提供的时钟源无效阈值要大于时钟源有效阈值。例如，当输入的时钟源是表1中所示的GPS1时钟源，其时钟源索引号是0，据此找 到其配置属性索引号也为0，根据配置属性索引号找到该时钟源的信号频率是1PPS(秒脉 冲)，该时钟源的有效阈值、无效阈值分别是是lOOppm和lOOOppm，该时钟源的最短稳定时 间是5S。假定频率误差检测单元111在本时刻测量到的该时钟源频率误差是750ppm， 如果前一时刻GPS1时钟源是有效的，那么由于频率误差750ppm小于时钟源的无效阈值 lOOOppm，则本时刻GPS1时钟源还是有效的；而如果前一时刻GPS1时钟源是无效的，由于频 率误差750ppm大于时钟源的有效阈值lOOpprn，则本时刻GPS1时钟源也将是无效的。频率误差检测单元111在任一时刻检测到输入的时钟源无效，便输出高电平1，当 在任一时刻频率误差检测单元111由低电平0变为高电平1 (时钟源从有效到无效)或输 出高电平1，均会复位定时器单元112。频率误差检测单元111在任一时刻检测到输入的时钟源有效，便输出低电平0，由 此使得定时器单元112开始计数，计数到时钟源最短稳定时间(如5S)后，定时器单元112 的T端会输出一个从低电平0到高电平1的上升沿信号；而反相器单元113在频率误差检 测单元111输出低电平0时输出高电平1，最终使得D触发器单元114的输出端(Q脚)输 出高电平，表示当前时钟源有效。图2所示的时钟源检测子模块仅仅是实施例之一，它基本上都是通过硬件电路实 现的。实际上，本发明除了上述实施例外，还可例举出其它实施例。譬如，图2中所示的定 时器单元112起到的是一个保持单元的作用，即对频率误差检测单元111输出时钟源有效 的电平信号保持到时钟源最短稳定时间后输出一个触发信号，当然它也可以通过软件延时 的方式实现。又譬如，反相器单元112和D触发器单元114组合在一起，起到了一个状态指 示单元的作用，它在保持单元的触发信号的作用下输出经过保持处理的时钟源的状态，当 然它也可以通过其它形式构成，譬如通过其它形式的触发器等。总之，任何与图2所示的电 路的作用实质相同但稍加润饰变形的其它电路均应在本发明的保护范围之内。图3为图1所示装置实施例中时钟源切换模块12实施例的电路结构，包括依次连 接的有效时钟源收集单元121、活动时钟源确定单元122以及时钟源切换单元123，其中
有效时钟源收集单元121，用于从时钟源检测模块11输出的每一路时钟源的当前 状态中收集所有处于有效状态的时钟源，并将相应时钟源的索引号输出给优先级比较单元 122 ；优先级比较单元122，用于根据输入的时钟源的索引号查获相应时钟源的优先 级和权值优先级，并进行优先级比较，将比较出的优先级最高的时钟源指定为当前活动的 (active)时钟源；若该当前活动的时钟源的权值优先级高于前一时刻使用的时钟源的优 先级，则将活动的时钟源的索引号携带在切换指令中输出给时钟源切换单元123 ；优先级比较单元122从表2中的时钟源的配置属性里查获相应时钟源的优先级和 权值优先级。时钟源切换单元123，用于根据输入的切换指令查获相应时钟源的频率信号，并将 前一时刻活动的时钟源切换为当前活动的时钟源。时钟源切换单元123根据切换指令中携带的时钟源的索引号从表2中的时钟源的 配置属性里查获相应时钟源的频率信号。图4是图3所示的时钟源切换模块实施例确定及切换当前时刻活动的时钟源状态 流图，时钟源切换模块接收时钟源检测模块11输出的每一路时钟源的当前时刻状态，从中 收集所有处于有效状态的时钟源。下面解释一下本发明实施例提供的时钟源优先级与权值优先级的区别和作用。时 钟源的优先级和权值优先级的范围都是从0到3。其中，0表示优先级最高，3表示优先级最 低。在所有处于有效状态的时钟源中，优先级最高的时钟源将被指定为当前时刻活动的时 钟源。当一个时钟源被指定为活动的时钟源时，其优先级就被设定为其权值优先级。权值 优先级的作用是，当某一路时钟源被指定为活动的时钟源时，可以为该时钟源设定一个更 高一级的优先级，目的同样是为了避免频繁地切换时钟源。在所有的有效时钟源中，某一时刻只有一个活动的时钟源，该活动的时钟源会被 时钟源切换模块输出到时钟源同步模块进行后续的处理。譬如图4中，A为GPS1时钟源，B为GPS2时钟源，C为光路时钟源，D为同步以太网 时钟源。各时钟源的优先级分别为0，1，2，3，权值优先级相应为0，0，1，2。假定某一时刻， A、B时钟源都是无效的，则C被指定为活动的时钟源；再过一段时间后，B时钟源从无效状 态变为了有效状态，如果没有权值优先级，则B时钟源会被指定为活动时钟源，因为B的优 先级1高于C的优先级2。但是，因为C是当前时刻活动的(使用中的)时钟源，其权值优 先级是1，它与B的优先级1相等，所以C还是活动的时钟源。图4详细地绘出了在有权值 优先级和无权值优先级时的对比状态转换图。本发明针对上述装置实施例，相应地提供了一种实现光网络单元切换时钟源的方 法实施例，其流程如图5所示，包括如下步骤110，从0NU系统所有要检测的时钟源中检测出当前有效的时钟源；当前有效的时钟源是指，当前时刻时钟源的信号频率误差小于预设的有效阈值。120，比较所有有效的时钟源的优先级，将优先级最高的时钟源指定为当前活动的 时钟源；130，判断前一时刻使用的时钟源的优先级是否小于当前活动的时钟源的优先级， 是则执行下一步骤，否则结束流程；
在指定当前活动的时钟源时，该被指定的时钟源的权值优先级定为其优先级，若 判断前一时刻使用的时钟源的优先级小于该当前活动的时钟源的优先级，则确定进行时钟 源的切换。140，将前一时刻使用的时钟源切换到当前活动的时钟源上。在步骤140后还包括以切换输出的时钟源为基准，同步输出时钟信号。本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序来指令 相关硬件完成，所述程序可以存储于计算机可读存储介质中，如只读存储器、磁盘或光盘 等。可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路来实现。相应 地，上述实施例中的各模块/单元可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的 形式实现。本发明不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精 神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围 之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
权利要求
一种实现光网络单元切换时钟源的装置，包括依次连接的时钟源检测模块和时钟源切换模块；其中所述时钟源检测模块，用于从光网络单元所有要检测的多路时钟源中检测出当前有效的时钟源，所述当前有效的时钟源是指当前时刻时钟源的信号频率误差小于预设的有效阈值；所述时钟源切换模块，用于比较所有有效的时钟源的优先级，将优先级最高的时钟源指定为当前活动的时钟源，在前一时刻使用的时钟源的优先级低于当前活动的时钟源的优先级时，切换到当前活动的时钟源。
2.按照权利要求1所述的装置，其特征在于，所述时钟源检测模块中多个时钟源检测 子模块的每一个时钟源检测子模块相应地检测所述多路时钟源中的每一路时钟源。
3.按照权利要求2所述的装置，其特征在于，所述时钟源检测子模块进一步包括频率 误差检测单元、保持单元以及状态指示单元，其中所述频率误差检测单元，用于根据检测到的所述当前时刻时钟源的频率误差和根据所 述时钟源的索引号查获的所述有效阈值，输出当前时刻该时钟源是否有效的电平信号；所述保持单元，用于对所述频率误差检测单元输出的所述当前时刻该时钟源有效的电 平信号保持到该时钟源的最短稳定时间后，输出一个触发信号；所述状态指示单元，用于在所述触发信号的作用下，根据所述频率误差检测单元输出 的所述时钟源有效的电平信号，输出指示所述时钟源为有效状态的信号。
4.按照权利要求3所述的装置，其特征在于，所述保持单元通过一个定时器单元实现， 所述状态指示单元通过一个反相器单元和一个D触发器单元实现，其中所述定时器单元，用于以所述频率误差检测单元输出的当前时刻该时钟源有效的电 平信号为使能信号进行计数，待计数到该时钟源的最短稳定时间到时，输出一个上升沿信 号；所述反相器单元，用于将所述频率误差检测单元输出的当前时刻时钟源是否有效的电 平信号反相输出；所述D触发器单元，用于在所述定时器单元的输出的上升沿信号的作用下，将所述反 相器单元输出的信号作为D触发输入信号映射到输出Q端，输出指示所述时钟源为有效状 态的信号。
5.按照权利要求1所述的装置，其特征在于，所述时钟源切换模块进一步包括依次连 接的有效时钟源收集单元、活动时钟源确定单元以及时钟源切换单元，其中所述有效时钟源收集单元，用于从所述时钟源检测模块输出的每一路时钟源的当前状 态中收集所有有效的时钟源，并将相应时钟源的索引号输出给所述优先级比较单元；所述优先级比较单元，用于根据输入的时钟源的索引号查获相应时钟源的优先级和权 值优先级，并进行优先级比较，将比较出的优先级最高的时钟源指定为当前活动的时钟源； 若该当前活动的时钟源的所述权值优先级高于前一时刻使用的时钟源的优先级，则将该当 前活动的时钟源的索引号携带在切换指令中输出给所述时钟源切换单元；所述时钟源切换单元，用于根据输入的切换指令查获相应时钟源的频率信号，并将前 一时刻活动的时钟源切换为所述当前活动的时钟源。
6.按照权利要求1至5任一项所述的装置，其特征在于，还包括与所述时钟源切换模块连接的时钟同步模块，其中所述时钟同步模块，用于以所述时钟源切换模块切换输出的时钟源为基准，同步输出 时钟信号。
7.一种实现光网络单元切换时钟源的方法，包括从所述光网络单元所有要检测的时钟源中检测出当前有效的时钟源，所述当前有效的 时钟源是指当前时刻时钟源的频率误差小于预设的有效阈值的时钟源；比较所有有效的时钟源的优先级，将优先级最高的时钟源指定为当前活动的时钟源， 如前一时刻使用的时钟源的优先级低于所述当前活动的时钟源的优先级时，切换到所述当 前活动的时钟源。
8.按照权利要求7所述的方法，其特征在于，从所述光网络单元所有要检测的时钟源 中检测出当前有效的时钟源，具体包括对所有要检测的时钟源中的每一时钟源，检测到当前时刻该时钟源的频率误差，根据 该时钟源的索引号查获为该时钟源预设的有效阈值，比较所述频率误差和有效阈值，输出 当前时刻该时钟源是否有效的电平信号；将输出的当前时刻该时钟源有效的电平信号保持 到该时钟源的最短稳定时间后，输出指示该时钟源当前有效的信号。
9.按照权利要求7所述的方法，其特征在于，将优先级最高的时钟源指定为当前活动的时钟源时，将优先级最高的时钟源的权值优 先级确定为所述当前活动的时钟源的优先级。
10.按照权利要求7至9任一项所述的方法，其特征在于，切换到所述当前活动的时钟 源后，以所述当前活动的时钟源为基准，同步输出时钟信号。
全文摘要
本发明披露了一种实现光网络单元切换时钟源的装置及方法，该装置包括依次连接的时钟源检测模块和时钟源切换模块；其中时钟源检测模块从光网络单元所有要检测的多路时钟源中检测出当前有效的时钟源，该当前有效的时钟源是指当前时刻时钟源的信号频率误差小于预设的有效阈值；时钟源切换模块比较所有有效的时钟源的优先级，将优先级最高的时钟源指定为当前活动的时钟源，在前一时刻使用的时钟源的优先级低于当前活动的时钟源的优先级时，切换到当前活动的时钟源。本发明克服了原有的ONU系统成本较高且较复杂的缺陷，大大提高了ONU系统的可靠性。
文档编号H04L7/00GK101860430SQ20101021311
公开日2010年10月13日 申请日期2010年6月24日 优先权日2010年6月24日
发明者张红卫, 江坤 申请人:中兴通讯股份有限公司