专利名称：一种ptn仿真业务的高精度自适应时钟恢复方法
技术领域：
本发明属于电通信技术领域，尤其涉及分组传送网仿真业务的时钟恢复方法。
背景技术：
PTN设备是面向环网应用的第四代城域以太网接入和传送平台，支持从现有SDH/SONET架构平滑演进到分组优化的传送网络，承载高附加值的增值业务。PTN设备将高弾性的城域以太分组环和接入汇聚功能集成到统ー的下一代SDH/S0NET平台中，可以实现效率极高的城域以太网(或其他数据业务)等分组数据业务的传送和汇聚。根据我国运营商的城域网现状，核心层主要是汇聚后的大粒度流量，传送主要以0TN/R0ADM为主，PTN技术应该用于解决接入/汇聚层的传送问题。电信业务和网络正在逐步演进为面向分组的业务和网络，而传统的TDM业务已经占有了可观的市场。这种趋势在移动终端用户回传设备向IP化发展的进程中尤为突出，同时，网元设备也逐步用以太网作为业务接ロ，而传统的TDM接ロ也仍然和分组接ロ在各个层面共存于移动设备中。分组业务可以大大降低回传网络成本这ー观点已被业界广泛接收，然而，广泛部署的传统T1/E1接口和基础网络将会继续和新的面向分组的设备长期共存。可以服务于传统需求的混合传输设备具有巨大的市场需求，如面向电路的T1/E1、MLPPP和ATM/IMA，以及IP/Ethernet混合接ロ。PTN设备可以应用到任何传统的TDM和Ethernet业务环境。而且混合光/分组传送网也不仅仅局限于移动运营商。事实上，它可以应用到所有提供混合业务的运营商。在E1/T1的仿真业务中，数据是按照包的格式在分组交换网络PSN中进行交互的，在接收侧需要从数据包中恢复出时钟信息，也就是要使接收侧的时钟能够跟踪上发送侧的时钟，同时考虑到PSN网络可能会存在拥塞，乱序，丢包等意外情况，需要在接收侧对数据包进行一定量的缓存处理。公开号为CN101640578A的发明申请公开了一种用于分组传送网络的TDM业务时钟恢复方法，通过采集ー个时钟恢复周期内到达的分组的到达时间间隔，利用滤波器对分组到达时间间隔序列进行预处理，然后估计出源端TDM业务时钟频率，并通过在每个业务时钟频率微调周期内对缓冲区填充级的检测及时对不适应的业务时钟频率作出调整。该方法是基于卡尔曼滤波及预测估计算法，先生成ー个基准时钟，并在此基础上作出补偿，实际应用起来比较复杂，占用资源可能会比较大，而且此方法恢复的时钟精度会受限于滤波器和预测算法所天然存在的误差。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术对于PSN网络存在拥塞，乱序，丢包等意外情况下时钟跟踪不精确的问题，提出一种恢复速度快，精度高的时钟恢复方法。ー种PTN仿真业务的高精度自适应时钟恢复方法，用于在PTN仿真业务的接收测跟踪上发送侧的时钟，所述的PTN仿真业务的接收侧包括基本时钟信息提取模块，先进先出缓存FIFO微调信息提取模块和时钟生成模块，所述的时钟恢复方法包括步骤步骤I、在仿真业务的接收侧，通过随路检测数据流，提取基本时钟信息；步骤2、对接收侧的缓存FIFO进行自适应检測，获得缓存抖动信息，提取对基本时钟信息的FIFO微调信息；步骤3、将基本时钟信息对应到相应的时钟恢复因子上；步骤4、基于获得的时钟恢复因子、以及缓存FIFO提供的微调信息，来获取精确的恢复时钟。进ー步地,所述步骤I包括 步骤I. I、在接收侧统计接收到的净荷数为M的一段时间内，本地采样时钟的计数周期数，统计N次，并计算计数周期数的统计平均值；步骤I. 2、根据发送侧发送净荷数为M的计数周期数应该与步骤I. I计算的统计平均值相等，计算发送侧基本时钟信息。考虑到仿真业务包的发送侧的数据流是连续不断的，这些数据封包后在以太网上发送，从统计上讲，一段时间内发送侧发送的数据净荷数，应该与接收侧收到的净荷数是ー致的。同样，如果发送侧的业务速率变快，接收侧收到的净荷数应该同样增加，且变化速率一致。因此统计接收侧计数与发送侧计数，就可以计算出发送侧基本时钟信息。进ー步地,所述步骤2包括步骤2. I、在FIFO中对数据流进行数据流控检测，检测是否有丢包告警指示，如果没有告警，则进行数据缓存余量统计，再做低通滤波处理；步骤2. 2、如果有丢包告警指示，则直接进行低通滤波；步骤2. 3、将低通处理后的结果与水线进行比较，如果低于预先设置的水线，则生成负调整指示送给FIFO信息提取模块，如果高于水线，则生成正调整指示送给FIFO信息提取模块。进ー步地，所述水线是在PTN仿真业务正常工作的情况下，提取当前FIFO的数据缓存余量进行低通滤波后的值。所述时钟生成模块根据基本时钟信息产生ー个查找表的地址，井根据这个地址索引到相关的时钟恢复因子，所述查找表中的数据对应着在基本时钟信息下恢复出需要跟踪时钟的时钟恢复因子。进ー步地，如果缓存FIFO给出正调整指示，则表明FIFO内残留的数据增加，此时恢复时钟偏慢，需要启动微调时钟恢复功能，对时钟恢复因子进行加法运算的微调，获取精确的恢复时钟；如果FIFO给出负调整指示，则表明FIFO内残留的数据減少，此时恢复时钟偏快，需要启动微调时钟恢复功能，对时钟恢复因子进行减法运算的微调，获取精确的恢复时钟。将正常工作时FIFO的数据缓存余量进行低通滤波生成水线，然后将当前数据缓存余量进行低通滤波后与水线比较，如果高于水线表明数据缓存数据读取侧时钟速率偏慢，发生正调整，恢复出来的时钟需要变快；否则，如果低于水线需要负调整，即降低生成的时钟的频率。其中加法或减法的操作，均基于最小单位△ t进行计算，Δ t表示每次微调幅度的基本単位，如果Λ t过大会引起时钟的抖动偏大，实际运用中这个值可动态配置，根据实时的时钟跟踪状态调整At的大小。时钟恢复因子采用的精度标准度量位宽越大表明时钟恢复精度越高，但是资源耗费越大，因此在产品应用中可根据实际情况进行实时调整。时钟恢复因子累加后的高位溢出位，即为最终恢复的精确时钟。本发明公开的PTN仿真业务的高精度自适应时钟恢复方法，通过随路检测数据流，得到基本时钟信息，并根据FIFO的微调信息，快速恢复出精确的时钟，能够完全脱离先进先出缓存FIFO的束缚，而且恢复速度快，精度高。
图I为本发明PTN仿真业务接收测模块示意图；图2为本发明PTN仿真业务时钟恢复方法流程图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明技术方案做进ー步详细说明，以下实施例不构成对本发明的限定。如图I所示，在PTN的E1/T1仿真业务中，数据是按照包的格式在PSN中进行交互，在接收侧需要从数据包中恢复出时钟信息，也就是要使接收侧的时钟能够跟踪上发送侧的时钟。本发明PTN仿真业务设备的接收测设置有基本时钟信息提取模块，FIFO微调信息提取模块，和时钟生成模块，用来恢复系统时钟。其中基本时钟信息提取模块通过随路检测数据流，获取数据流速，进而计算出基本时钟信息；FIFO微调信息提取模块对接收侧的缓存FIFO进行自适应检測，获得缓存抖动信息，提取对基本时钟信息的微调信息；时钟生成模块将基本时钟信息提取模块提取的基本时钟信息对应到相应的时钟恢复因子上，并根据FIFO微调信息提取模块提取的微调信息对基本时钟信息进行微调，恢复出精确时钟。本发明分组传送网仿真业务的高精度自适应时钟恢复方法流程如图2所示，包括如下步骤步骤201、在仿真业务的接收侧，通过随路检测数据流，进而提取基本时钟信息。考虑到仿真业务包的发送侧的数据流是连续不断的，这些数据封包后在以太网上发送，从统计上讲，一段时间内发送侧发送的数据净荷数，应该与接收侧收到的净荷数是ー致的。同样，如果发送侧的业务速率变快，接收侧收到的净荷数应该同样增加，且变化速率—致。假设，利用本地时钟统计在净荷接收数为Dftans⑴的一段时间内，本地采样时钟的
计数周期数为Cnt_，fosc为数据采样时钟，fTrans为数据时钟，即需要跟踪的基本时钟信息。
_ 1统计平均值应为(nioscU) = - Σ ( / /,,, (/');
ηゴ而发送侧时钟计数CntO为..CntQ =らう ノ獻；
J Frans在包交换网络正常工作的情况下，接收侧计数应该等于发送侧计数，有
I i=nfTrans = DTmm(OX fosc Ii-Y^CfUmc(0)
其中CntreJi)为第i次采样的计数周期数，总共进行了 η次计数。对于确定的净荷数Dftans(t)，可以在保证精度的情况下，任意配置，配置精度按照公式报文扰动数* (报文时间/统计时间)来确定。其中，报文扰动数是由网络状态决定的，包括临时的丢包，乱序等的数目，正常状态下，考虑到实现所需要的资源，这个数目应该控制在比较小的范围之内。步骤202、对接收侧的缓存FIFO进行自适应检测，获得缓存抖动信息，提取对基本时钟信息的FIFO微调信息，此微调信息可用于精确追踪小幅度的时钟抖动。首先对数据流进行丢包检测，检测是否有异常丢包，考虑到包交换网络天然存在的包延时，拥塞等不良状态，需要在仿真业务的接收侧进行数据缓存(Jitter buffer)，用以消除这些对数据业务的影响。在正常情况下，数据缓存里面的数据量应该在预先设定的FIFO水线附近小范围波动，短时间内的统计值需要维持在FIFO水线上；当由于PTN仿真业务发送侧的数据速率发生变化时，在接收侧表现出来的是数据缓存里面的数据量会逐渐变化，这种变化是与PTN仿真业务发送侧的数据速率变化方向一致的。在PTN仿真业务正常工作的情况下，提取当前FIFO的数据量，并对这一数据按照一段时间内的统计剩余量进行低通滤波，滤波后的值Deltnro(t)，就是正常工作时数据缓存所设定FIFO水线LeveIfifq。如果DeltFIF()(t)高于LeVelFIF()表明数据缓存数据读取侧时钟速率偏慢，发生正调整，恢复出来的时钟需要变快；否则,如果DeltFIF()(t)低于LevelFIF()需要负调整，即降低生成的时钟的频率。数据流在缓存FIFO中进行数据流控检测，检测是否有丢包告警指示，如果没有告警，则进行数据缓存余量统计，再做低通滤波处理，如果有丢包告警指示，则直接进行低通滤波。将低通处理后的结果进行水线比较，如果低于预先设置的水线，则生成负调整指示送给FIFO信息提取模块，如果高于水线，则生成正调整指示送给FIFO信息提取模块。FIFO信息提取模块会相应的做出正负调整，并将处理结果送给时钟生成模块。步骤203、将基本时钟信息对应到相应的时钟恢复因子上。时钟生成模块首先产生一个查找表的地址，井根据这个地址索引到相关的时钟恢复參数，并生成最終的精确时钟。基本时钟信息对应于时钟生成模块中的查找表的地址，查找表中的数据对应着在基本时钟信息下恢复出需要跟踪的时钟的恢复參数。对于基本时钟信息，在接收侧接收到的Cnt。,。是与发送侧存在ー个对应关系的。接收侧的Cnt。,。发生变化时，对应的是需要恢复出来的时钟的变化。例如，如果Cnt。,。值变小时，表明发送侧的时钟在较短的时间内发送了相同数量的数据净荷，也就是发送侧的数据速率变快。同样，如果Cnttjs。值变大时，表明发送侧的时钟在较长的时间内发送了相同数量的数据净荷，也就是发送侧的数据速率变慢。总而言之，在接收侧接收到的Cnt。,。与发送侧的数据速率成反比。时钟信息与时钟恢复因子的对应关系可以由公式获得
权利要求
1.一种PTN仿真业务的高精度自适应时钟恢复方法，用于在PTN仿真业务的接收测跟踪上发送侧的时钟，所述的PTN仿真业务的接收侧包括基本时钟信息提取模块，先进先出缓存FIFO微调信息提取模块和时钟生成模块，其特征在于，所述的时钟恢复方法包括步骤 步骤I、在仿真业务的接收侧，通过随路检测数据流，提取基本时钟信息； 步骤2、对接收侧的缓存FIFO进行自适应检测，获得缓存抖动信息，提取对基本时钟信息的FIFO微调信息； 步骤3、将基本时钟信息对应到相应的时钟恢复因子上； 步骤4、基于获得的时钟恢复因子、以及缓存FIFO提供的微调信息，来获取精确的恢复时钟。
2.根据权利要求I所述的PTN仿真业务的高精度自适应时钟恢复方法，其特征在于，所述步骤I包括 步骤I. I、在接收侧统计接收到的净荷数为M的一段时间内，本地采样时钟的计数周期数，统计N次，并计算计数周期数的统计平均值； 步骤I. 2、根据发送侧发送净荷数为M的计数周期数应该与步骤I. I计算的统计平均值相等，计算发送侧基本时钟信息。
3.根据权利要求I所述的PTN仿真业务的高精度自适应时钟恢复方法，其特征在于，所述步骤2包括 步骤2. I、在FIFO中对数据流进行数据流控检测，检测是否有丢包告警指示，如果没有告警，则进行数据缓存余量统计，再做低通滤波处理； 步骤2. 2、如果有丢包告警指示，则直接进行低通滤波； 步骤2. 3、将低通滤波处理后的结果与水线进行比较，如果低于预先设置的水线，则生成负调整指示送给FIFO信息提取模块，如果高于水线，则生成正调整指示送给FIFO信息提取模块。
4.根据权利要求3所述的PTN仿真业务的高精度自适应时钟恢复方法，其特征在于，所述水线是在PTN仿真业务正常工作的情况下，提取当前FIFO的数据缓存余量进行低通滤波后的值。
5.根据权利要求I所述的PTN仿真业务的高精度自适应时钟恢复方法，其特征在于，所述时钟生成模块根据基本时钟信息产生一个查找表的地址，并根据这个地址索引到相关的时钟恢复因子。
6.根据权利要求5所述的PTN仿真业务的高精度自适应时钟恢复方法，其特征在于，所述查找表中的数据对应着在基本时钟信息下恢复出需要跟踪时钟的时钟恢复因子。
7.根据权利要求3所述的PTN仿真业务的高精度自适应时钟恢复方法，其特征在于，如果缓存FIFO给出正调整指示，则表明FIFO内残留的数据增加，此时恢复时钟偏慢，需要启动微调时钟恢复功能，对时钟恢复因子进行加法运算的微调，获取精确的恢复时钟。
8.根据权利要求3所述的PTN仿真业务的高精度自适应时钟恢复方法，其特征在于，如果FIFO给出负调整指示，则表明FIFO内残留的数据减少，此时恢复时钟偏快，需要启动微调时钟恢复功能，对时钟恢复因子进行减法运算的微调，获取精确的恢复时钟。
全文摘要
本发明PTN仿真业务的高精度自适应时钟恢复方法在PTN仿真业务设备的接收测设置有基本时钟信息提取模块，FIFO微调信息提取模块，和时钟生成模块，用来恢复系统时钟。其中基本时钟信息提取模块通过随路检测数据流，获取数据流速，进而计算出基本时钟信息；FIFO微调信息提取模块对接收侧的缓存FIFO进行自适应检测，获得缓存抖动信息，提取对基本时钟信息的微调信息；时钟生成模块将基本时钟信息提取模块提取的基本时钟信息对应到相应的时钟恢复因子上，并根据FIFO微调信息提取模块提取的微调信息对基本时钟信息进行微调，恢复出精确时钟。采用本发明的方法获取的时钟精确度高，恢复速度快。
文档编号H04J3/06GK102684806SQ20121014621
公开日2012年9月19日 申请日期2012年5月10日 优先权日2012年5月10日
发明者于海鑫, 李亚峰, 赵书鹏 申请人:Ut斯达康通讯有限公司