专利名称：一种在光传送网络完成时钟同步和时钟倒换的系统和方法
技术领域：
本发明涉及光网络领域，尤其涉及的是，在具有ITU-TG709 (光传送 网标准)的帧结构的传输设备组成的网络中，各个网络节点通过时钟的选 择机制和传递机制，完成全网的时钟同步和时钟倒换的系统和方法。
背景技术：
随着光通讯技术的发展，在IOG以及IOG以上的传输设备中，普遍采 用了光传送网络(OTN， Optical Transport Network )，以满足日益增长的传 输速率和传输距离的需要。但是，与SDH ( Synchronous Digital Hierarchy, 同步数字体系)不同的是，OTN网络没有严格的时钟同步的要求，可以工 作在同步映射和异步映射方式下。因此，在点对点应用中，这种OTN应用 方式灵活而且有岁丈。
但是，当网络逐渐增大时，比如在大型的链形网和环形网的异步映射 应用中，OTN每再生一次就更换一次时钟，频繁的更换时钟会导致业务质 量的劣化。具体地说，当OTN异步映射时，通过在OTN帧中加入JC字节 来匹配业务时钟和OTN时钟之间的频率差；当异步解映射时，用OTN时 钟通过JC字节调整来恢复出业务时钟，这个过程中会产生抖动，而且这个 抖动是可以累积的，因此频繁的更换时钟会导致业务质量劣化。
同时，由于OTN的异步映射需要，每个节点都要提供高精度、低抖动 的本地时钟，因此，增加了 OTN设备的成本。
并且，由于OTN的异步映射技术大量使用了本地时钟，而通常只存在 一个本地时钟，缺乏对这个本地时钟保护，因此这个本地时钟发生错误或
者出现故障时，各OTN网络节点都会发生4酱误。 因此，现有技术存在缺陷，需要改进。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在光传送网络完成时钟同步和时钟倒换的 系统和方法，能够适应大型网络，无需频繁更换时钟，避免在每个节点都 要提供高精度、低抖动的本地时钟，并且提供本地时钟的倒换保护。
本发明的技术方案如下
一种在光传送网络完成时钟同步和时钟倒换的系统，所述系统包括
OTN网元；其中，所述OTN网元包括时钟选择单元、本地时钟单元、控制 单元、至少一OTN端口接收单元和至少一发送单元；其中，所述本地时钟 单元用于提供并发送本地的时钟信息到所述时钟选择单元；所述控制单元 用于发送控制消息到所述时钟选择单元；所述发送单元用于在发送业务中 增加时钟信息，所述时钟信息包括时钟源信息和时钟质量等级信息；所述 OTN端口接收单元用于从OTN端口接收业务，并提取所述时钟信息，发送 到所述时钟选择单元；所述时钟选择单元用于根据所有时钟信息，比较各 时钟质量等级，确定最优时钟源作为所述时钟源信息，并无损切换所述OTN 网元的时钟。
所述的系统，其中，所述OTN网元还包括至少 一非OTN端口接收单 元，用于从非OTN端口接收业务，并提取时钟信息发送到所述时钟选择单 元。
所述的系统，其中，所述本地时钟单元包括同步网时钟设备或所述OTN 网元上的单板的时钟单元。
所述的系统，其中，所述时钟选择单元包括比较模块和切换模块，所 述比较模块用于根据所有时钟信息，比较各时钟质量等级，得到最优时钟 源，作为所述时钟源信息；所述切换模块用于根据所述最优时钟源，无损
切换所述OTN网元的时钟。
所述的系统，其中，所述时钟信息还包括时钟优先级信息；并且，所 述控制单元还包括设置模块，用于设置时钟质量等级和时钟优先级信息； 所述比较模块还用于判断两个时钟源的时钟质量等级相同，则比较所述时 钟优先级得到最优时钟源。
一种在光传送网络完成时钟同步和时钟倒换的方法，用于包括有OTN 网元的光传送网络系统；其中，所述OTN网元包括本地时钟单元、时钟选 择单元；所述方法包括步骤Al、各OTN网元的时钟选择单元在发送业务 中增加时钟信息，所述时钟信息包括时钟源信息和时钟质量等级信息；A2、 各OTN网元的时钟选择单元根据接收的所有时钟信息中的时钟质量等级， 得到最优时钟源，并作为发送业务的时钟源；并且，所述最优时钟源所在 的OTN网元，将其发送业务中的时钟质量等级设为不可用；A3、当所述最 优时钟源损坏时，其所在的OTN网元的时钟进入保持状态，其发送业务中 的时钟质量等级设为不可用；A4、所述光传送网络系统的各OTN网元按照 步骤A2重新选择最优时钟源。
所述的方法，其中，步骤A1中，所述时钟信息还包括时钟优先级信息； 并且，步骤A2还包括，当两个时钟源的时钟质量等级相同时，比较所述时 钟优先级得到最优时钟源。
所述的方法，其中，步骤A2之后还包括，所述系统中，向所述最优时 钟源所在的OTN网元发送业务的各OTN网元，发送业务中的时钟质量等 级设为不可用。
所述的方法，其中，所述OTN网元包括OTN端口接收业务处理单元 和/或非OTN端口接收业务处理单元。
所述的方法，其中，所述本地时钟单元包括同步网时钟设备或所述OTN 网元上的单板的时钟单元。
采用上述方案，本发明可以实现SDH网络与OTN网络在时钟上的完
全互通，在复杂的OTN网络中，能够统一线路时钟，优化线路业务质量，
避免了在每个节点都要提供高精度、低抖动的本地时钟，从而节约了成本, 并能提供时钟保护功能。
图1为本发明的一种实施方式的OTN网元中的时钟处理示意图； 图2为本发明的时钟同步的方蜂示意图； 图3为本发明的时钟倒换的方法流程图； 图4为本发明的时钟倒换的方法示意图。
具体实施例方式
以下对本发明的较佳实施例加以详细说明。
本发明提供了 一种在光传送网络完成时钟同步和时钟倒换的系统，该 系统包括多个OTN网元。在硬件中增加了时钟导出功能，以及时钟选择功 能；新增了外部时钟，例如BITS设备，也就是说可以与数字同步网的时钟 源相连接。如图1所示，所述OTN网元包括时钟选择单元、本地时钟单元、 控制单元、至少一OTN端口接收单元和至少一发送单元；以下对其构成做 出具体说明。
所述时钟选择单元分别与所述本地时钟单元、所述控制单元、所述OTN 端口接收单元、所述发送单元相连。时钟选择单元用于根据所有时钟信息， 通过比较所有输入时钟的质量等级，选择最优时钟源，并据此选择最优时 钟，无损切换所述OTN网元的时钟。并将选定时钟源和质量等级输出各发 送业务单元。如果需要的话，时钟选择单元也可以比较所有输入时钟的优 先级；或者，当若干个输入时钟的质量等级相同时，时钟选择单元也可以 比较这些质量等级相同的输入时钟的优先级，从而选定最优时钟。
其中，所述本地时钟单元用于提供并发送本地的时钟信息到所述时钟选择单元；
所述控制单元用于发送控制消息到所述时钟选择单元；
所述发送单元用于在发送业务中增加时钟信息，所述时钟信息包括时
钟源信息和时钟质量等级信息；
所述OTN端口接收单元用于从OTN端口接收业务，并提取所述时钟 信息，发送到所述时钟选择单元；
所述时钟选择单元比较各时钟质量等级，得到最优时钟源，作为所述 时钟源信息，并无损切换所述OTN网元的时钟。
即所述时钟选择单元接收以下信息本地时钟单元的本地的时钟信息、 控制单元的控制消息、各OTN端口接收单元所接收的时钟信息；得到的最 优时钟源作为所述时钟源信息，通过发送单元增加到发送业务中。
需要说明的是，时钟选择单元在切换时钟的时候，必须具备无损切换 功能。无损切换是一种通用的时钟切换技术，本发明在此不做赘述。
具体应用中，所述OTN网元还可以包括至少一非OTN端口接收单元， 其与所述时钟选择单元相连，用于从非OTN端口接收业务，并提取时钟信 息发送到所述时钟选择单元。
例如，所述时钟选择单元可以包括比较;溪块和切换模块等等。
所述比较模块用于根据所有时钟信息，比较各时钟质量等级，得到最 优时钟源，作为所述时钟源信息；
所述切换模块用于根据所述最优时钟源，无损切换所述OTN网元的时钟。
此时，所述时钟信息还可以包括时钟优先级信息；并且，所述控制单 元还包括设置模块，用于设置时钟质量等级和时钟优先级信息；还可以设 置时钟的开关，即使能状态，还可以是其它控制信息；所述比较模块还用 于判断两个时钟源的时钟质量等级相同，则比较所述时钟优先级得到最优 时钟源。
如果所述时钟信息还包括时钟优先级信息，则，当两个或多个时钟源 的时钟质量等级相同时，可以根据时钟优先级来选择时钟。即，所述比较 模块还用于判断两个时钟源的时钟质量等级相同，则比较所述时钟优先级 得到最优时钟源。
具体实施中，所述时钟选择单元还可以包括接收模块，分别与所述控 制单元、所述本地时钟单元、所述OTN端口接收单元、所述比4交模块相连。
所述控制单元用于发送控制消息到所述接收^f莫块；所述本地时钟单元用于 提供并发送本地的时钟信息到所述接收模块；所述OTN端口接收单元用于 从OTN端口接收业务，并提取时钟信息发送到所述接收模块；所述比较模 块用于根据所述接收模块的所有时钟信息，比较各时钟质量等级，并将得 到的最优时钟源，作为所述时钟选择单元的所述时钟源信息。
具体实施中，所述时钟选择单元还可以包括发送模块，分别与所述发 送单元、所述比较模块相连，用于在发送业务中增加时钟信息，发送到所 述发送单元；所述时钟信息包括时钟源信息和时钟质量等级信息；此时所 述比较模块用于根据所述接收模块的所有时钟信息，比较各时钟质量等级， 并将得到的最优时钟源，作为所述发送模块的所述时钟源信息。
具体地说，OTN端口接收业务处理单元，即OTN端口接收单元从接 收业务中提取时钟，以及时钟质量等级信息；在SDH业务中，开销Sl字 节说明了时钟的质量等级，质量等级信息可以从SDH业务中读取出来。其 它业务类型中如果没有明确的规定，可以采用自定义的方式，在业务开销 中设置并传递时钟质量等级。每个OTN网元中OTN端口接收业务处理单 元的数量为N个，N为大于或等于1的正整数。
在SDH系统中，开销Sl字节中包含了 QL (质量等级)值，同步状态 信息(SSM, Synchronization Status Message)采用4bit的编码,例如同步 状态信息编码示例如下。0000:同步质量不可知；0010: —级时钟；0100: 二级时钟；1000:三级时钟；1011: SDH设备时钟(G. 813); 1111:不可
用(DNU，也称不可用作同步)。
当采用SSM时，网元时钟倒换机制中，时钟倒换的依据是根据QL值 做为顺序选择同步的参考。QL值不同时，以QL级别高低决定倒换顺序； 时钟参考源倒向QL值高的参考源。QL值相同时，以预先设定的优先级来 决定倒换顺序。当所有备选的参考源的QL值均为DNU时，网元时钟状态 自动转为自由震荡。当所有备选的参考源失效时，网元时钟状态保持失效 前状态，24小时后转为自由震荡。当网元处在自由震荡或保持时，向下游 网元发出的QL值为QL-SEC。
非OTN端口接收业务处理单元，即非OTN端口接收单元从非OTN 接收业务中提取时钟，以及时钟质量等级信息，这类非OTN端口业务包括 SDH,以太网或者其它业务。每个OTN网元中非OTN端口接收业务处理 单元的数量为M个，M为大于或等于O的整数。
所述本地时钟单元可以包括同步网时钟i殳备或所述OTN网元上的单板 的时钟单元。其中，同步网时钟设备可以是BITS ( Building Integrated Timing Supply,后台智能传输服务)时钟单元。即，本地时钟可以是外部设备提供 的时钟，例如BITS，也可以是单板自己提供的任意满足ITU-G709规范要 求的时钟。
控制单元由网络管理者确定各个时钟的优先级信息，也可以强制设 置各个时钟的质量等级，或者屏蔽掉某些质量低、不稳定的时钟源。确定 质量低、不稳定的时钟源的具体方法可以由用户确定。例如SDH、 OTN的 时钟质量优于GE的时钟质量等级，实际应用中一般就把GE业务的时钟屏 蔽掉。不稳定的时钟也需要根据实际情况判断，对于经常失锁的时钟源， 系统设备有记忆功能。具体的屏蔽方法可以是在网管中进行设置，被屏蔽 的时钟将不会进入备选时钟源列表中，本发明对此不作限制。
优先级信息可以通过网管设置或者其他相应的要求确定。比如说，可 以设定时钟每经过一次再生，优先级降低一位，这是一种特殊用例，即可以通过专用开销来传递再生次数；本发明对此没有额外的限制，只需实现
优先级信息即可。
时钟选择的方法有多种，这里示例是其中一种首先比较输入时钟的 质量等级，在时钟质量等级相等的情况下，比较输入时钟的优先级，最后 选择出质量等级和优先级最高的 一个时钟作为算定时钟。
确定输出时钟质量等级时，如果时钟选择单元选择了某个接收业务的 时钟，那么该方向的发送业务时钟质量等级净皮改为不可用(DNU, DO NOT USE,也称不可用做同步)，以避免时钟成环。
并且，本发明还提供了 一种在光传送网络完成时钟同步和时钟倒换的 方法，用于包括有上述OTN网元的光传送网络系统；即，所述OTN网元 包括有本地时钟单元和时钟选择单元等；例如，所述OTN网元可以包括
OTN端口接收业务处理单元和/或非OTN端口接收业务处理单元；并且，
元；具体已如上述。
所述方法具体包括以下步骤。
Al、各OTN网元的时钟选择单元在发送业务中增加时钟信息，所述时 钟信息包括时钟源信息和时钟质量等级信息。实际应用中，还可以包括时 钟优先级信息，具体步骤在下面进行说明。
A2、各OTN网元的时钟选择单元根据接收的所有时钟信息中的时钟质 量等级，得到最优时钟源，并作为发送业务的时钟源；各时钟选择单元在 接收的所有时钟信息中，根据各个不同的时钟质量等级，选择出最优的时 钟质量等级所在的时钟源，作为最优时钟源。具体的选择方法可以采用时 钟等级比较算法等方法，在此不再赘述。
并且，所述最优时钟源所在的OTN网元，将其发送业务中的时钟质量 等级设为不可用。
步骤A2之后还可以包括步骤所述系统中，向所述最优时钟源所在的
OTN网元发送业务的各OTN网元，发送业务中的时钟质量等级设为不可用 作同步。
A3、当所述最优时钟源损坏时，其所在的OTN网元的时钟进入保持状 态，此时，其时钟源变成只有一个DNU，因此其发送业务中的时钟质量等 级设为不可用作同步。
A4、所述光传送网络系统的各OTN网元按照步骤A2重新选择最优时 钟源。原来的最优时钟源所在的OTN网元也以此获得新的最优时钟源。
所述的方法，当在步骤A1中，如果所述时钟信息还包括时钟优先级信 息；则步骤A2还包括步骤，当两个时钟源的时钟质量等级相同时，比较所 述时钟优先级得到最优时钟源。
以下详细本发明完成时钟同步的方法，具体如图2所示。在点到点网 络中，异步应用时，网元A和网元B都有两个本地时钟，例如BITS时钟 源；本地时钟源和接收业务提取时钟，两个时钟源都具备高于客户侧业务 时钟的质量等级，因此OTN设备可以按照时钟等级比较算法来确定采用那 种时钟源作为业务发送时钟。
在图2所示的网络中，由于时钟源1的质量等级高于时钟源2的质量 等级，网元A的时钟经过线路传递到网元B上时，网元B从"J妄收的OTU 帧中的开销中读取出时钟质量等级，比较所能接收到的2个时钟质量等级， 选择了线路业务提取时钟，锁定在时钟源1上。网元B发出的业务的时钟 源采用时钟源1,同时网元B往网元A发送的时钟质量等级为DNU。
此时网元A的两个时钟的质量等级一个是时钟源1, 一个是DNU,因 此网元A稳定的锁定在时钟源1中。至此，网元A和网元B完成了时钟同步。
在点到点网络中，异步应用时，在时钟链断裂时，采用本发明可以顺 利的完成时钟保护倒换。如图3所示为本发明的时钟倒换的方法流程图， 倒换结束以后点对点应用的时钟状态如图4所示。在图2所示的网络中，当网元A的本地BITS时钟源l损坏时，网元A 的OTN设备的时钟源变成只有一个DNU,如图4所示，因此网元A的时 钟进入保持状态，发往网元B的业务时钟质量等级降低，网元B比较所能 接收到的2个时钟质量等级，选择了本地BITS时钟源2。
网元B锁定在本地BITS时钟源2后，通过B与A的业务传递，把时 钟传递到网元A，网元A从OTU开销中读取时钟质量等级信号，检测到接 收业务质量等级更高，就会采用时钟源2，同时网元A往网元B发送的时 钟质量等级为DNU。
此时网元A和网元B的业务时钟都锁定在了时钟源2上，完成了网元 A和网元B的时^H呆护倒换。
通过上述系统和方法，本发明可以完成SDH网络与OTN网络在时钟 上的完全互通。在本发明中，光传送网络的网元无论作为终端单元，中继 单元还是OAD ( Optical add/drop unit,光分插复用单元)，都具有统一的时 钟处理框架，每个单元都能够提取业务时钟，能运行时钟选择算法，进行 时钟选择，并将选择的时钟和时钟质量信息加入到发送业务中。
在链形网和环形网应用中，通过各单元的时钟传递和时钟选择，整个 网络的所有单元都可以锁定在同一个时钟源上，并且其他网元的时钟源可 以为工作时钟源提供保护倒换时钟源。这样，就可以在复杂的OTN网络中， 统一线路时钟，优化线路业务质量，避免了在每个节点都要提供高精度、 低抖动的本地时钟，从而节约了成本，并能提供时钟保护功能。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以 改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护 范围。
权利要求
1、一种在光传送网络完成时钟同步和时钟倒换的系统，所述系统包括OTN网元；其特征在于，所述OTN网元包括时钟选择单元、本地时钟单元、控制单元、至少一OTN端口接收单元和至少一发送单元；其中，所述本地时钟单元用于提供并发送本地的时钟信息到所述时钟选择单元；所述控制单元用于发送控制消息到所述时钟选择单元；所述发送单元用于在发送业务中增加时钟信息，所述时钟信息包括时钟源信息和时钟质量等级信息；所述OTN端口接收单元用于从OTN端口接收业务，并提取所述时钟信息，发送到所述时钟选择单元；所述时钟选择单元用于根据所有时钟信息，比较各时钟质量等级，确定最优时钟源作为所述时钟源信息，并无损切换所述OTN网元的时钟。
2、 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述OTN网元还包 括至少一非OTN端口接收单元，用于从非OTN端口接收业务，并提取时 钟信息发送到所述时钟选择单元。
3、 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述本地时钟单元包 括同步网时钟设备或所述OTN网元上的单板的时钟单元。
4、 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述时钟选择单元包 括比较模块和切换模块，所述比较模块用于根据所有时钟信息，比较各时 钟质量等级，得到最优时钟源，作为所述时钟源信息；所述切换模块用于 根据所述最优时钟源，无损切换所述OTN网元的时钟。
5、 根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述时钟信息还包括 时钟优先级信息；并且，所述控制单元还包括设置模块，用于设置时钟质 量等级和时钟优先级信息；所述比较模块还用于判断两个时钟源的时钟质 量等级相同，则比较所述时钟优先级得到最优时钟源。
6、 一种在光传送网络完成时钟同步和时钟倒换的方法，用于包括有 OTN网元的光传送网络系统；其特征在于，所述OTN网元包括本地时钟单 元、时钟选择单元；所述方法包括步骤Al、各OTN网元的时钟选择单元在发送业务中增加时钟信息，所 述时钟信息包括时钟源信息和时钟质量等级信息；A2、各OTN网元的时钟选择单元根据接收的所有时钟信息中的时 钟质量等级，得到最优时钟源，并作为发送业务的时钟源；并且，所述 最优时钟源所在的OTN网元，将其发送业务中的时钟质量等级设为不可 用；A3、当所述最优时钟源损坏时，其所在的OTN网元的时钟进入保 持状态，其发送业务中的时钟质量等级设为不可用；A4、所述光传送网络系统的各OTN网元按照步骤A2重新选择最优 时钟源。
7、 根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤A1中，所述时 钟信息还包括时钟优先级信息；并且，步骤A2还包括，当两个时钟源的时 钟质量等级相同时，比较所述时钟优先级得到最优时钟源。
8、 根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤A2之后还包括， 所述系统中，向所述最优时钟源所在的OTN网元发送业务的各OTN网元， 发送业务中的时钟质量等级设为不可用。
9、 根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述OTN网元包括OTO端口接收业务处理单元和/或非OTN端口接收业务处理单元。
10、 根据权利要求6至9任一所述的方法，其特征在于，所述本地时 钟单元包括同步网时钟设备或所述OTN网元上的单板的时钟单元。
全文摘要
本发明公开了一种在光传送网络完成时钟同步和时钟倒换的系统和方法，系统的OTN网元包括时钟选择单元、本地时钟单元、控制单元、至少一OTN端口接收单元和至少一发送单元；其中，本地时钟单元用于提供并发送本地的时钟信息到时钟选择单元；控制单元用于发送控制消息到时钟选择单元；发送单元用于在发送业务中增加时钟信息，时钟信息包括时钟源信息和时钟质量等级信息；OTN端口接收单元用于从OTN端口接收业务，并提取时钟信息，发送到时钟选择单元；时钟选择单元用于根据所有时钟信息，比较各时钟质量等级，确定最优时钟源作为所述时钟源信息，并无损切换OTN网元的时钟。从而统一线路时钟，优化线路业务质量，并提供时钟保护功能。
文档编号H04L7/00GK101192913SQ20071007572
公开日2008年6月4日 申请日期2007年8月8日 优先权日2007年8月8日
发明者勇 涂 申请人:中兴通讯股份有限公司