分組傳送網絡自適應時鐘同步技術研究及應用.pdf

1、隨著網絡技術的高速發(fā)展，基于電路交換方式的傳統(tǒng)時分復用TDM網絡將朝著分組傳送網絡PTN(Packet Transport Network)的方向發(fā)展，實現傳統(tǒng)通信網絡與目前應用廣泛的PTN網絡融合已成為建設多業(yè)務融合網絡的重要環(huán)節(jié)。但在實現傳統(tǒng)通信網絡和PTN網絡的融合過程中，會出現許多問題，比如如何保障分組傳送網絡中傳送TDM業(yè)務的服務質量QoS、數據封裝類型的互通、定時信息的分配等。具有實時性要求的同步業(yè)務在PTN網絡中傳送時，如

2、何保證PTN網絡的時鐘同步是實現同步業(yè)務同步傳輸首先要解決的問題。
　　基于包交換方式的PTN網絡起初是為傳輸異步數據而建立，各通信節(jié)點之間數據以異步方式傳輸，且不需要嚴格的時鐘同步。如果考慮在PTN網絡上傳送傳統(tǒng)TDM業(yè)務，必須考慮PTN網絡中同步定時信息分配問題。實現分組傳送網絡定時信息分配可以采用外部時鐘同步法、同步以太技術或數據包方式的自適應時鐘恢復算法ACR(Adaptive Clock Recovery)。其中外部時鐘

3、同步法和同步以太技術都需要相關硬件設備支持，這加大了網絡建設成本。自適應時鐘恢復算法可以完全采用軟件方式實現同步時鐘恢復與同步，從而大大降低了網絡建設成本，但這種技術受PTN網絡包傳輸延時變化PDV(Packet Delay Variety)影響，需要在終端設備上設計好的濾波算法來實現時鐘同步。
　　本文是在PTN網絡的自適應時鐘同步技術的基礎上，采用基于時間戳方式的自適應時鐘恢復方法，在一塊具有16路E1接入并提供分組傳送功能接

4、入單板的FPGA芯片中，實現PTN網絡承載TDM業(yè)務的2M業(yè)務時鐘恢復與同步。通過提取分組數據包中時間戳信息來控制本地時鐘恢復的方式(主要提取1s時間內PTN網絡最小延時進行濾波操作)，從而消除PTN網絡PDV和網絡丟包對時鐘恢復性能影響。其中，時鐘同步方案主要完成時戳運算模塊的設計，時戳運算模塊完成數字信號處理功能，即時戳信息的處理。本設計沒有使用專門的數字信號處理器DSP芯片，而是用FPGA內部定制的NiosⅡ軟核來進行數字信號處理

5、。NiosⅡ軟核實現數字信號處理器功能，并生成控制直接數字頻率合成器DDS(Direct Digital Synthesizer)輸出頻率的頻率控制字FCW(FrequencyControl Word)。TDM業(yè)務的2M業(yè)務時鐘恢復通過控制脈沖溢出型DDS來完成，其中頻率合成器沒有采用專用的DDS芯片，而在FPGA芯片中設計一相位累加器來實現DDS功能，并通過相位累加器的最高位輸出獲得2M時鐘。設計中為了加快恢復時鐘鎖定于發(fā)送端時鐘的速