專利名稱：一種在epon系統中實現olt與onu之間時鐘同步的方法
技術領域：
本發明涉及在以太網無源光網絡EPON中OLT與ONU之間時鐘同步，具體說是一種在EPON系統中實現OLT與ONU之間時鐘同步的方法。OLT是光網絡局端(Optical Line Terminal), ONU 是光網絡單元(Optical NetworksUnit)。
背景技術：
光纖通信由于其大容量、高速率、受電磁干擾的影響小等優點，從其出現便受到了人們的青睞。目前，高速率的光纖傳輸技術已廣泛應用于各個主干網絡中。以太網無源光網絡(EPON)由于其低成本的可分時為用戶提供高性能的接入，故而成為相關運營商的首選方案，為人們在信息的世界中遨游，提供了必要條件。如今，視頻聊天，電話會議，網絡互動游戲，數字點播，高清電視等越來越多的視頻業務和交互式業務開始走進了千家萬戶。然而伴隨著多業務的發展，人們對網絡帶寬的需求也提出了新的需求。目前用于光纖到戶(FTTx)的EPON接入系統，所提供的帶寬已經影響了終端用戶的上網需求及體驗， 不能很好的滿足人們對視頻信號更清晰以及其他傳輸數據更快速的要求。在用戶側，由于某些應用場景需要使用到高精度的且與局端同步的時鐘信號，使用最多的是采用GPS等方式獲取時鐘信號。但是這種獲取時鐘方式的成本較高，需要增加相應的設備投入。在現在的EPON系統中，OLT與ONU的時鐘大多都采用自適應時鐘，通過內部的DSP (數字信號處理器)來動態調整時鐘，即DSP通過軟件不停的分析計算來調整，達到時鐘的同步。但這種方法存在的問題是
1、由于OLT與ONU兩邊都通過軟件動態來調整，不能長時間都保證OLT與ONU之間時鐘完全同步；
2、通過軟件動態調整，ONU端的時鐘要達到與OLT端時鐘同步所需要花費的時間太長;
3、通過軟件動態調整，增加了OLT與ONU的功耗；
4、時鐘容易受到分組網絡的性能影響，所以ONU側恢復出來的時鐘在抖動指標和漂移特性等方面不是很理想。

發明內容
針對現有技術中存在的缺陷，本發明的目的在于提供一種在EPON系統中實現OLT 與ONU之間時鐘同步的方法，要解決的技術問題是如何從根本上解決ONU與OLT之間的時鐘同步問題，從而為ONU側提供更好的業務質量。為達到以上目的，本發明采取的技術方案是
一種在EPON系統中實現OLT與ONU之間時鐘同步的方法，其特征在于，具體步驟為 步驟1，在EPON局端，El數據接入到局端的TDM機盤，所述El數據是外接要傳輸的數據信息，其攜帶有2. 048MBit的時鐘信息，
步驟2，局端的TDM機盤將時鐘信息和數據信息分別提取出來，并將提取出來的時鐘信息作為整個系統時鐘同步的時鐘源頭，
局端的TDM機盤將El碼流轉換成為以太網數據流，發往局端的主控機盤，通過主控機盤的交換送往EPON線卡機盤，EPON線卡機盤即0LT，
同時將2. 048MHz的時鐘作為整個系統的時鐘，通過時鐘接口芯片處理后發往EPON線卡機盤使用，
步驟3，EPON線卡機盤收到2. 048Mhz的時鐘后，送入PLL接口芯片，轉換成125M的PON 時鐘，供PON芯片正常工作，經過PON芯片處理，把時鐘通過光纖傳至ONU側，完成PON數據的傳輸，此數據攜帶有Bit的時鐘信息；
步驟4，在光網絡單元ONU端，在EPON上聯盤中，光信號通過光模塊、PON芯片，實現光信號與以太網包的轉換，
通過在PON芯片上提取從OLT恢復的125MHZ時鐘，將該時鐘送給鎖相環PLL產生 19. 44MHZ頻率時鐘，將此19. 44MHZ時鐘送給ONU側的TDM機盤使用，從而實現OLT與ONU 時鐘同步。在上述技術方案的基礎上，ONU側的TDM機盤收到19. 44MHZ頻率時鐘后，送入 CESOP芯片以此19. 44MHZ的時鐘為參考源，經過內部算法處理后將El數據恢復出來，這個 El數據流中含有恢復出來的2Mbit時鐘信號，它與局端的時鐘同源。在上述技術方案的基礎上，步驟2具體操作如下
局端的TDM機盤通過片內集成線路接口單元LIU接口芯片將時鐘信息和數據信息分別提取出來，并將提取出來的時鐘信息作為整個系統時鐘同步的時鐘源頭，此時鐘將同時送往鎖相環PLL和分組網絡電路仿真業務CESoP芯片，
CESoP芯片完成El業務的仿真處理，將El碼流轉換成為以太網數據流，發往局端的主控機盤，通過主控機盤的交換送往EPON線卡機盤，EPON線卡機盤即0LT，
同時PLL芯片將2. 048MHz的時鐘經過處理后，轉換成19. 44MHz和2. 048Mhz的時鐘信號，其中19. 44Mhz用于CESoP芯片工作在差分模式下的同步工作時鐘，這個PLL輸出的 2. 048Mhz的時鐘將會作為整個系統的時鐘，通過時鐘接口芯片處理后發往EPON線卡機盤使用。本發明所述的在EPON系統中實現OLT與ONU之間時鐘同步的方法，可以在EPON 系統中將局端的高精度時鐘傳送到ONU側，為用戶提供與局端時鐘同步的高精度時鐘。本發明通過硬件，實現了 ONU側與OLT之間的高精度時鐘傳遞，避免了軟件動態調整的不確定性，降低分組網絡的影響，為ONU側用戶提供高精度的同步時鐘信號，同時也實現了在EPON 系統中為ONU側提供更高服務質量的TDM業務。


本發明有如下附圖
圖1OLT與ONU的樹型拓撲結構圖，
圖2ONU與EPON局端的數據和時鐘流向圖，
圖3EPON局端的TDM機盤內部的數據和時鐘信號圖，
圖4EPON局端的EPON線卡機盤(OLT)內部的數據和時鐘信號圖，
圖5ONU側的EPON上聯盤內部的數據和時鐘信號圖，圖6 ONU側的TDM機盤內部的數據和時鐘信號圖。
具體實施例方式以下結合附圖對本發明作進一步詳細說明。本發明涉及一種實現在EPON系統中OLT與ONU之間時鐘同步的方法，所述EPON 系統拓撲結構包括光網絡局端OLT和光網絡單元0NU，光網絡局端OLT和光網絡單元ONU 分別通過光纖與光分路網絡ODN連接，如圖1所示，此系統拓撲結構為現有公知技術。該網絡為樹形拓撲結構，如果實現ONU與OLT時鐘同步，就可以使OLT與ONU之間完成更高質量的語音、數據的通信，同時為用戶提供同步的時鐘信號。本發明通過在ONU側的EPON上聯盤和EPON局端的EPON線卡機盤(OLT)上增加硬件電路來解決ONU與OLT之間的時鐘同步問題。具體地說由于現有ONU側的EPON上聯盤和EPON局端的EPON線卡機盤(OLT)上沒有鎖相環電路來完成時鐘同步功能，本發明通過修改原理圖，重新制作PCB (印刷電路板)，將鎖相環PLL電路加入到EPON系統中，從而實現EPON系統上的時鐘同步功能。鎖相環電路的具體設計可以采用現有技術實現，本文不再詳述。圖2為采用本發明技術方案的ONU與EPON局端的數據和時鐘流向圖，EPON局端包括 El 數據、TDM (時分復用，Time Division Multiplex and Multiplexer)機盤、主控機盤，EPON線卡機盤(OLT)；光分路網絡ODN采用的是1 :32路光分路器；每個ONU包括EPON 上聯盤、主控機盤、TDM機盤、E1數據。下面分別介紹各個單盤的基本原理
圖3為EPON局端的TDM機盤內部的數據和時鐘信號圖，圖3中，El數據是指傳送語音和數據的2M碼流，歐洲和中國使用該標準，而日本使用Tl標準，在框圖中代表外接的要傳輸的數據。如何將語音和數據轉換成2M碼流，不在此詳細描述，可以認為El數據是外接要傳輸的數據。此數據攜帶有2. 048MBit的時鐘信息，局端的TDM機盤通過LIU(片內集成線路接口單元)接口芯片可以將此時鐘信息(2. 048Mhz)和數據信息分別提取出來。提取的時鐘信息(2. 048MHz)也將作為整個系統時鐘同步的時鐘源頭，并且此時鐘將同時送往PLL (鎖相環)和CESoP (分組網絡電路仿真業務)芯片。LIU采用LXT385芯片，它提供El全智能120歐和75歐接口，完成HDB3碼與NRZ 碼之間的編解碼，收發抖動滿足ITU G. 736，G. 742 and G. 823標準。CESoP芯片完成El業務的仿真處理，將El碼流轉換成為以太網數據流，發往主控機盤，通過主控機盤的交換送往EPON線卡機盤(0LT)。同時PLL芯片將2. 048MHz的時鐘經過處理后，轉換成19. 44MHz和2. 048Mhz的時鐘信號，其中19. 44Mhz用于CESoP芯片工作在差分模式下的同步工作時鐘。這個PLL輸出的2.048Mhz的時鐘將會作為整個系統的時鐘，通過時鐘接口芯片處理后發往背板，即送給EPON線卡機盤(OLT)使用。圖4為EPON局端的EPON線卡機盤(OLT )內部的數據和時鐘信號圖，圖4中，2. 048M 是由背板(背板是指EPON線卡機盤(OLT)接收的2M時鐘，通過PLL接口芯片，轉換成125M 的PON時鐘，供PON芯片正常工作，經過PON芯片處理，把時鐘通過光纖傳至ONU側，完成 PON數據的傳輸，此數據攜帶有Bit的時鐘信息，在ONU側通過PON芯片(TEK3715)可以將此時鐘信息(125Mhz)和數據信息分別提取出來。
EPON上聯盤完成以太網無源光網絡功能，實現光信號與以太網包的轉換，在這里， 不同于以前的電路，需在電路中加入鎖相環電路。在EPON上聯盤中，光信號通過光模塊、 PON芯片，如TEK3715，實現光信號與以太網包的轉換，這種轉換僅僅是數據的轉換，但是時鐘還未同步上。通過在PON芯片上提取從OLT恢復的125MHZ時鐘經過時鐘處理芯片ZL30142后， 通過I2C接口編程，輸出19. 44MHZ時鐘，將此19. 44MHZ時鐘送給ONU側的TDM機盤使用，從而實現OLT與ONU時鐘同步，原理框圖見圖5。通過在PON芯片上提取從OLT恢復的125MHZ 時鐘，將該時鐘送給鎖相環PLL產生19. 44MHZ頻率時鐘，將此19. 44MHZ時鐘送給ONU側的 TDM機盤使用，從而實現OLT與ONU時鐘同步。由于ONU側的TDM機盤在采用差分時鐘工作時，需要一個與局端時鐘同源的時鐘， 它就是經過EPON上聯盤的時鐘芯片處理后得到的19. 44MHZ時鐘。此時CESOP芯片以此 19. 44MHZ的時鐘為參考源，經過內部算法處理后將El數據恢復出來。原理框圖見圖6。這個El數據流中含有恢復出來的2Mbit時鐘信號，它與局端的時鐘同源。所以，ONU側的相關設備所用的時鐘與局端時鐘同步。以上方法已通過實驗實現，選用的測試設備為烽火通信科技股份公司的EPON產品，產品型號為AN5006-20。總結按照以上的設計方法，局端的外時鐘(例如El)接入到局端的TDM機盤，局端的TDM機盤通過片內集成線路接口單元LIU接口芯片提取時鐘作為系統時鐘，局端的TDM 機盤將N*64K數據打成以太網包后，將以太網包經過局端的主控機盤，轉發到光網絡局端 OLT中的EPON線卡機盤，通過光纖到達光網絡單元ONU ；
光網絡單元ONU端，從PON芯片中提取125MHZ頻率時鐘，送給鎖相環PLL產生19. 44MHZ 頻率時鐘，送給ONU側的TDM機盤使用，從而保證了是整個線路是同一個時鐘源，完成了 OLT 與ONU之間的時鐘同步，可以穩定實現OLT與ONU之間的語音，數據同步通信。在EPON局端設備中，通過將El (歐洲的30路脈碼調制PCM)數據流接入到TDM (時分復用器)功能單盤中，TDM功能單盤主要完成El到以太網包轉換和從El數據流中提取時鐘。對于從El數據流中提取的2. 048MHz的El時鐘，送入鎖相環電路PLL后轉換成 19. 44MHz和2. 048MHz。其中2. 048MHz時鐘送給0LT,作為OLT的PON 口的系統參考時鐘， OLT利用此參考時鐘將以太網包發送給0NU。在ONU設備中的EPON上聯盤上加入鎖相環電路。通過從OLT側接收到的數據中恢復出時鐘信號，該時鐘作為鎖相環電路的輸入。該時鐘經過鎖相環處理后，得到一個 19. 44MHz的時鐘信號給ONU側的TDM機盤使用，從而實現OLT和ONU之間的時鐘同步，ONU 用戶得到與局端同步的時鐘信號。
權利要求
1.一種在EPON系統中實現OLT與ONU之間時鐘同步的方法，其特征在于，具體步驟為 步驟1，在EPON局端，El數據接入到局端的TDM機盤，所述El數據是外接要傳輸的數據信息，其攜帶有2. 048MBit的時鐘信息，步驟2，局端的TDM機盤將時鐘信息和數據信息分別提取出來，并將提取出來的時鐘信息作為整個系統時鐘同步的時鐘源頭，局端的TDM機盤將El碼流轉換成為以太網數據流，發往局端的主控機盤，通過主控機盤的交換送往EPON線卡機盤，EPON線卡機盤即0LT，同時將2. 048MHz的時鐘作為整個系統的時鐘，通過時鐘接口芯片處理后發往EPON線卡機盤使用，步驟3，EPON線卡機盤收到2. 048Mhz的時鐘后，送入PLL接口芯片，轉換成125M的PON 時鐘，供PON芯片正常工作，經過PON芯片處理，把時鐘通過光纖傳至ONU側，完成PON數據的傳輸，此數據攜帶有Bit的時鐘信息；步驟4，在光網絡單元ONU端，在EPON上聯盤中，光信號通過光模塊、PON芯片，實現光信號與以太網包的轉換，通過在PON芯片上提取從OLT恢復的125MHZ時鐘，將該時鐘送給鎖相環PLL產生 19. 44MHZ頻率時鐘，將此19. 44MHZ時鐘送給ONU側的TDM機盤使用，從而實現OLT與ONU 時鐘同步。
2.如權利要求1所述的在EPON系統中實現OLT與ONU之間時鐘同步的方法，其特征在于0NU側的TDM機盤收到19. 44MHZ頻率時鐘后，送入CESOP芯片以此19. 44MHZ的時鐘為參考源，經過內部算法處理后將El數據恢復出來，這個El數據流中含有恢復出來的2Mbit 時鐘信號，它與局端的時鐘同源。
3.如權利要求1所述的在EPON系統中實現OLT與ONU之間時鐘同步的方法，其特征在于，步驟2具體操作如下局端的TDM機盤通過片內集成線路接口單元LIU接口芯片將時鐘信息和數據信息分別提取出來，并將提取出來的時鐘信息作為整個系統時鐘同步的時鐘源頭，此時鐘將同時送往鎖相環PLL和分組網絡電路仿真業務CESoP芯片，CESoP芯片完成El業務的仿真處理，將El碼流轉換成為以太網數據流，發往局端的主控機盤，通過主控機盤的交換送往EPON線卡機盤，EPON線卡機盤即0LT，同時PLL芯片將2. 048MHz的時鐘經過處理后，轉換成19. 44MHz和2. 048Mhz的時鐘信號，其中19. 44Mhz用于CESoP芯片工作在差分模式下的同步工作時鐘，這個PLL輸出的 2. 048Mhz的時鐘將會作為整個系統的時鐘，通過時鐘接口芯片處理后發往EPON線卡機盤使用。
全文摘要
本發明涉及一種在EPON系統中實現OLT與ONU之間時鐘同步的方法，局端的外時鐘接入到局端的TDM機盤，局端的TDM機盤提取時鐘作為系統時鐘，局端的TDM機盤將將以太網包經過局端的主控機盤，轉發到光網絡局端OLT中的EPON線卡機盤，通過光纖到達光網絡單元ONU；光網絡單元ONU端，從PON芯片中提取125MHZ頻率時鐘，送給鎖相環PLL產生19.44MHZ頻率時鐘，送給ONU側的TDM機盤使用，完成了OLT與ONU之間的時鐘同步。本發明所述時鐘同步的方法，通過硬件，實現了ONU側與OLT之間的高精度時鐘傳遞，避免了軟件動態調整的不確定性，降低分組網絡的影響，為ONU側用戶提供高精度的同步時鐘信號，同時也實現了在EPON系統中為ONU側提供更高服務質量的TDM業務。
文檔編號H04J3/06GK102412923SQ20111036711
公開日2012年4月11日 申請日期2011年11月18日 優先權日2011年11月18日
發明者張前進, 易濤, 王瑞波 申請人:烽火通信科技股份有限公司