一种基于以太网传送e1信号的时钟恢复方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及基于以太网传送E1信号的时钟恢复方法，包括将来自以太网的E1数据包存入FIFO存储器缓冲，并用缺齿时钟CLKG进行读取，FIFO存储器输出时钟缺齿的E1数据；将时钟缺齿的E1数据存入弹性存储器，锁相环输出同步信号至弹性存储器，同时锁相环的输出作为其反馈输入，锁相环通过监视弹性存储器读、写指针差的方式控制其输出时钟频率，若读、写指针差大于设定值，降低锁相环输出的时钟频率，反之，增大锁相环输出的时钟频率，弹性存储器输出时钟平滑的E1数据。本发明还公开了基于以太网传送E1信号的时钟恢复装置。以两级缓冲调节来恢复时钟，以减小相位漫移，平滑缺齿，恢复出符合ITU-TG.823相关要求的时钟，无需更改帧结构就能达到较好的漫移性能指标。
【专利说明】—种基于以太网传送E1信号的时钟恢复方法及装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及通信与信息系统网络传输【技术领域】，尤其是一种基于以太网传送El信号的时钟恢复方法及装置。
[0002]
【背景技术】
[0003]在基于IP的新一代通信网中，为了实现多业务传输，在发送端，把实时业务(TDM)进行打包处理，使其变成以太网包的数据包，然后传输；在接收端，为了恢复原来的TDM业务，对数据进行统计和抖动消除，从而获得码流的定时信息。由于在TDMoIP系统中，在发送端需要发送的信号是标准的El信号，为了在以太网中传输，把El信号进行拆分、封装，使其变成固定大小的以太网包，原来的El信号中的定时信息全部丢失，在接收端收到的信号中不含有任何定时信息，数据的抖动也变成随机的，这就需要在接收端进行特殊处理，才能恢复El信号的时钟。
[0004]一般复用设备接收数据比特流时，在锁相环上用一、二阶低通滤波器给予平滑以得到符合规格的时钟恢复。但该锁相环使用的时钟相位侦测器的缺点就是解析度只能达到一个比特，当恢复时钟非常接近实际值时，相差要累积到一个比特，需要很长时间，这就会产生漫移，很难满足漫移规格要求。另外由于以太网的特性，数据包到达目的地的时间会有随机性的变异，甚至可能掉包。并且，包数据属于大的块状突发数据，一个包过来，就是几百甚至上千字节过来，弹性存储器的写指针变化属于跳跃式的，这种情况，相位变化的检测滤波，无法从检测指针差经过一般的低通滤波方式来完成。
[0005]
【发明内容】
[0006]本发明的首要目的在于提供一种在无需更改帧结构的情况下达到较好漫移性能指标的基于以太网传送El信号的时钟恢复方法。
[0007]为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案:一种基于以太网传送El信号的时钟恢复方法，该方法包括下列顺序的步骤:
(1)第一级粗调:时钟CLKh经过掐陷处理后得到缺齿时钟CLKe，将来自以太网的El数据包存入FIFO存储器缓冲，并用缺齿时钟CLKe进行读取，FIFO存储器输出时钟缺齿的El数据；
(2)第二级细调:将时钟缺齿的El数据存入弹性存储器，缺齿时钟CLKe作为锁相环的输入，锁相环输出同步信号至弹性存储器，同时锁相环的输出作为其反馈输入，锁相环通过监视弹性存储器读、写指针差的方式控制其输出时钟频率，若读、写指针差大于设定值，降低锁相环输出的时钟频率，反之，增大锁相环输出的时钟频率，最终，弹性存储器输出时钟平滑的El数据。
[0008]所述时钟CLKh 的频率为 2.048MHz+100ppm。[0009]对时钟CLKh进行掐陷处理使调整后的缺齿时钟CLKe能跟踪输入的El时钟，具体方法为:
(1)接收端超过3ms没有收到数据包，强制掐掉时钟CLKh的一个脉冲；
(2)掐陷的时间间隔大于等于2.5ms，掐陷时机在收完一个包的瞬间，判断FIFO存储器中的数据是否为“空”，如为“空”，则掐掉CLKh —个脉冲，所述FIFO存储器中的数据为“空”是指FIFO存储器存储空间达到设定的下限阈值。
[0010]所述FIFO存储器存储空间下限的计算公式如下:
若以太网线路传输速度为νΕ，单位为Mbps，当其最长数据包1518字节传输El数据时，FIFO存储器应没有溢出，据此推算出FIFO存储器下限存储容量C F:
Cf =1518*2.048/ Ve 字节。
[0011]本发明的另一目的在于提供一种基于以太网传送El信号的时钟恢复装置，包括FIFO存储器，其一端输入端接收来自以太网的El数据包，另一端输入端接收缺齿时钟CLKe，其输出端与弹性存储器的输入端相连，弹性存储器输出读写指针差信号至锁相环，锁相环的输入端接收缺齿时钟CLKe，锁相环的输出作为其反馈输入，锁相环的输出端与弹性存储器的输入端相连，弹性存储器的输出端作为装置输出。
[0012]缺齿时钟CLKe由时钟CLKh经掐陷处理电路得到。
[0013]由上述技术方案可知，本发明以两级缓冲调节来恢复时钟，第一级是粗调，即原数据包经FIFO存储器缓冲，由2.048MHz+100ppm的读信号时钟CLK H读出，通过检测FIFO存储器的数据“空”指示对CLK η脉冲掐陷，产生缺齿时钟CLKe ;第二级是细调，即将缺齿时钟CLKe的El数据存入弹性存储器，由锁相环产生的连续时钟读出，通过监视读、写指针差控制锁相环，大于设定值做频率降速，小于设定值做频率加速，以减小相位漫移，平滑缺齿，恢复出符合ITU-T G.823相关要求的时钟，无需更改帧结构就能达到较好的漫移性能指标。
[0014]
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为本发明的方法流程图；
图2为通过2.304Mbps的SDSL传送El信号和以太网数据的效果示意图。
【具体实施方式】
[0016]一种基于以太网传送El信号的时钟恢复方法，该方法包括下列顺序的步骤:(1)第一级粗调:时钟CLKh经过掐陷处理后得到缺齿时钟CLKe,将来自以太网的El数据包存入FIFO存储器I缓冲，并用缺齿时钟CLKe进行读取，FIFO存储器I输出时钟缺齿的El数据；
(2)第二级细调:将时钟缺齿的El数据存入弹性存储器2，缺齿时钟CLKe作为锁相环3的输入，锁相环3输出同步信号至弹性存储器2，同时锁相环3的输出作为其反馈输入，锁相环3通过监视弹性存储器2读、写指针差的方式控制其输出时钟频率，若读、写指针差大于设定值，降低锁相环3输出的时钟频率，反之，增大锁相环3输出的时钟频率，最终，弹性存储器2输出时钟平滑的El数据。如图1所示。设定值是锁相环3的参数之一，利用外部处理器对锁相环3参数寄存器进行设定。
[0017]所述时钟CLKh的频率为2.048MHz+100ppm,如图1所示，时钟CLK H频率的选择方法:1)不小于El信号速率上限，即2.048MHz+50ppm ;2)考虑时钟CLKh本身可能有50ppm的偏差，因此为 2.048MHz+100ppm。
[0018]连续的最大速率为2.048MHz+50ppm的El数据，在发送端被打包成随机的以太网数据包，传送到接收端。这些数据包首先存入一个足够大的FIFO存储器1，并用一个
2.048MHz+100ppm的时钟CLKh读出，为了保证一级调整后的时钟能跟踪输入的El信号时钟，需要对时钟CLKh的脉冲进行掐陷处理。对时钟CLKh进行掐陷处理使调整后的缺齿时钟CLKe能跟踪输入的El时钟，具体方法为:(I)接收端超过3ms没有收到数据包，强制掐掉时钟CLKh的一个脉冲；(2)掐陷的时间间隔大于等于2.5ms，掐陷时机在收完一个包的瞬间，判断FIFO存储器I中的数据是否为“空”，如为“空”，则掐掉CLKh —个脉冲，所述FIFO存储器I中的数据为“空”是指FIFO存储器I存储空间达到设定的下限阈值。
[0019]所述FIFO存储器I存储空间下限的计算公式如下:若以太网线路传输速度为VE，单位为Mbps，当其最长数据包1518字节传输El数据时，FIFO存储器I应没有溢出，据此推算出FIFO存储器I下限存储容量C F:
Cf =1518*2.048/ Ve 字节。
[0020]如图1所示，本装置包括FIFO存储器I，其一端输入端接收来自以太网的El数据包，另一端输入端接收缺齿时钟CLKe,其输出端与弹性存储器2的输入端相连，弹性存储器2输出读写指针差信号至锁相环3，锁相环3的输入端接收缺齿时钟CLKe，锁相环3的输出作为其反馈输入，锁相环3的输出端与弹性存储器2的输入端相连，弹性存储器2的输出端作为装置输出。缺齿时钟CLKe由时钟CLKh经掐陷处理电路得到。
[0021]由于以太网的 特性，El数据包到达目的地的时间会有随机性的变异，甚至可能掉包。另外，数据包的数据属于大的块状突发数据，一个数据包过来，就是几百甚至上千字节，弹性存储器2的写指针变化属于跳跃式的。在这样的情况下，无法通过一般的低通滤波方式来完成指针差的检测。即使忽略掉包的情况，以太网路传送有QoS保证带宽，数据包经过以太网路到达接收端的时间行为变异因子仍然存在。
[0022]图2的上半部分，即从FIFO “满”基线以上的部分可以看出，一个El包，即传送El信号的以太网数据包，是256字节，一般情况El包到达间隔时间应在1.0 ms +/-数ys间，发送方送完若干个El包后即插入复用的以太网数据包(1518字节)，则必须等待这个包传完(约6ms)才能再传送El包。缓存的El数据获得传送机会时，会以2.304Mbps全速消化累积缓存(包间隔约0.89ms)之后再回到正常的约1.0 ms的间隔传送。
[0023]接收El包的FIFO存储器缓存要有足够的容量，具体计算如下:
C P =1518*2.048/ VE=1518*2.048/2.304=1350 字节
因此，开机后FIFO存储器I要等填满1350字节以上才能启动读出。
[0024]图2的下半部分给出了 FIFO指针顶尖包络曲线与FIFO “满”、“空”基线之间的关系。指针顶尖连接成的虚线包络跟FIFO “满”基线的差距正比于实际信号速率与读时钟CLKh的速率差，由此产生的缺齿时钟存在着较大的漫移。因此，必须经过由弹性存储器2和锁相环3组成的二级缓冲和时钟平滑，以减小相位漫移，平滑缺齿，才能最终得到符合规格的恢复时钟。
[0025]综上所述，本发明以两级缓冲调节来恢复时钟，第一级是粗调，即原数据包经FIFO存储器I缓冲，由2.048MHz+100ppm的读信号时钟CLK H读出，通过检测FIFO存储器I的数据“空”指示对CLK η脉冲掐陷，产生缺齿时钟CLKe ;第二级是细调，即将缺齿时钟CLKe的El数据存入弹性存储器2，由锁相环3产生的连续时钟读出，通过监视读、写指针差控制锁相环3，大于设定值做频率降速，小于设定值做频率加速，以减小相位漫移，平滑缺齿，恢复出符合ITU-T G.823相关要求的时钟，无需更改帧结构就能达到较好的漫移性能指标。
【权利要求】
1.一种基于以太网传送El信号的时钟恢复方法，该方法包括下列顺序的步骤: (1)第一级粗调:时钟CLKh经过掐陷处理后得到缺齿时钟CLKe，将来自以太网的El数据包存入FIFO存储器缓冲，并用缺齿时钟CLKe进行读取，FIFO存储器输出时钟缺齿的El数据； (2)第二级细调:将时钟缺齿的El数据存入弹性存储器，缺齿时钟CLKe作为锁相环的输入，锁相环输出同步信号至弹性存储器，同时锁相环的输出作为其反馈输入，锁相环通过监视弹性存储器读、写指针差的方式控制其输出时钟频率，若读、写指针差大于设定值，降低锁相环输出的时钟频率，反之，增大锁相环输出的时钟频率，最终，弹性存储器输出时钟平滑的El数据。
2.根据权利要求1所述的基于以太网传送El信号的时钟恢复方法，其特征在于:所述时钟 CLKh 的频率为 2.048MHz+100ppm。
3.根据权利要求1所述的基于以太网传送El信号的时钟恢复方法，其特征在于:对时钟CLKh进行掐陷处理使调整后的缺齿时钟CLKe能跟踪输入的El时钟，具体方法为: (1)接收端超过3ms没有收到数据包，强制掐掉时钟CLKh的一个脉冲； (2)掐陷的时间间隔大于等于2.5ms，掐陷时机在收完一个包的瞬间，判断FIFO存储器中的数据是否为“空”，如为“空”，则掐掉CLKh —个脉冲，所述FIFO存储器中的数据为“空”是指FIFO存储器存储空间达到设定的下限阈值。
4.根据权利要求3所述的基于以太网传送El信号的时钟恢复方法，其特征在于:所述FIFO存储器存储空间下限 的计算公式如下: 若以太网线路传输速度为VE，单位为Mbps，当其最长数据包1518字节传输El数据时，FIFO存储器应没有溢出，据此推算出FIFO存储器下限存储容量C F:
Cf =1518*2.048/ Ve 字节。
5.实施权利要求1至4中任一项所述时钟恢复方法的装置，其特征在于:包括FIFO存储器，其一端输入端接收来自以太网的El数据包，另一端输入端接收缺齿时钟CLKe,其输出端与弹性存储器的输入端相连，弹性存储器输出读写指针差信号至锁相环，锁相环的输入端接收缺齿时钟CLKe，锁相环的输出作为其反馈输入，锁相环的输出端与弹性存储器的输入端相连，弹性存储器的输出端作为装置输出。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于:缺齿时钟CLKe由时钟CLKh经掐陷处理电路得到。
【文档编号】H04L7/033GK103795521SQ201410039177
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2014年1月27日 优先权日:2014年1月27日
【发明者】杨福锦, 徐钊, 刘景超, 杨震斌, 方成, 郭颖, 郑纪玲 申请人:科大智能（合肥）科技有限公司