專利名稱：一種實現(xiàn)時鐘同步的裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及同步技術(shù)，特別是涉及一種實現(xiàn)時鐘同步的裝置及方法。
背景技術(shù)：
隨著信息技術(shù)的發(fā)展，通信網(wǎng)絡(luò)可傳輸各種數(shù)字業(yè)務(wù)，從普通業(yè)務(wù)到智能 增值業(yè)務(wù)，從語音到數(shù)據(jù)、圖像等綜合業(yè)務(wù)，多種業(yè)務(wù)的并存使得系統(tǒng)的同步 問題顯得越來越重要，而時鐘同步是通信網(wǎng)內(nèi)各種設(shè)備之間相互通信的基礎(chǔ)。 如果沒有良好的時鐘同步，數(shù)字信息在傳遞過程中就不可避免地會出現(xiàn)誤碼、 滑碼等現(xiàn)象，從而造成通信質(zhì)量的下降，例如，語音通話過程中聽到的P卡嗒聲， 傳真業(yè)務(wù)中的信息缺失，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)丟包率增高，傳送的圖係4莫糊不清等。由此 可見，可靠的時鐘同步是通信業(yè)務(wù)的質(zhì)量保證。
隨著通信系統(tǒng)的發(fā)展和應(yīng)用需求，以太網(wǎng)正逐步向通信系統(tǒng)中滲透，越來 越多的數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)通過以太網(wǎng)進行傳輸，但是，獲取數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)必須的同步時 鐘成為了以太網(wǎng)的一個瓶頸。目前，在以太網(wǎng)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)和業(yè)務(wù)較多的采用 包信息時鐘同步方法或以太碼流時鐘恢復方法。包信息時鐘同步方法是基于
IEEE1588協(xié)議提取同步時鐘的方法。
圖1為一種基于IEEE1588協(xié)議提取同步時鐘的時鐘裝置的組成結(jié)構(gòu)示 意圖。如圖l所示，基于IEEE1588協(xié)議提取同步時鐘的時鐘裝置位于介質(zhì) 訪問(MAC, Media Access)層或者物理層，包括網(wǎng)絡(luò)處理器、時鐘標簽產(chǎn) 生器和時鐘源。如果圖1所示的時鐘裝置作為從時鐘裝置，那么，在以太網(wǎng) 數(shù)據(jù)包進入網(wǎng)絡(luò)處理器后，網(wǎng)絡(luò)處理器從數(shù)據(jù)包中提取時間戳信息，并對從 多個數(shù)據(jù)包提取的時間戳信息中的時間進行處理(比如，平均算法處理等)， 將時間標簽產(chǎn)生器的時間設(shè)定為網(wǎng)絡(luò)處理器處理得到的時間；時間標簽產(chǎn)生器根據(jù)設(shè)定的時間，將提取的時間戳信息轉(zhuǎn)換為時鐘信號后，發(fā)送至外部設(shè)
備；如果圖1所示的時鐘裝置作為主時鐘裝置時，該同步時鐘裝置內(nèi)部包括 有時鐘源，時鐘源產(chǎn)生的時鐘信號經(jīng)過時鐘標簽產(chǎn)生器的處理后，被加入了 反映時間信息的時間標簽，網(wǎng)絡(luò)處理器將包含有時間標簽的時鐘信號發(fā)送至 以太網(wǎng)。
以太碼流時鐘恢復方法是在以太網(wǎng)物理層，碼流以串行方式進行傳輸， 碼流接收端恢復并提取以太網(wǎng)發(fā)送碼流的時鐘信號。
在以太網(wǎng)鏈路正常工作的情況下，基于IEEE1588協(xié)議和以太碼流時鐘 恢復方法提取的時鐘信號均能滿足實際要求；但是，在鏈路發(fā)生故障、堵塞、 時延和抖動等的情況下，所提取的時鐘信號就不能滿足實際要求。另外，如 果基于IEEE1588協(xié)議和以太碼流時鐘恢復方法提取的時鐘信號丟失，那么， 數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)就無法在以太網(wǎng)中進行同步傳輸。
由此可見，現(xiàn)有技術(shù)中，在以太網(wǎng)鏈路發(fā)生故障、堵塞、時延和抖動的 情況下，各通訊設(shè)備之間和各種業(yè)務(wù)之間不能實現(xiàn)良好的時鐘同步。特別是， 如果從以太網(wǎng)中提取的時鐘信號發(fā)生丟失時，各通訊設(shè)備之間和各種業(yè)務(wù)之 間無法實現(xiàn)時鐘同步。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種實現(xiàn)時鐘同步的裝置及方 法，在以太網(wǎng)鏈路發(fā)生故障、堵塞、時延和抖動的情況下以及從以太網(wǎng)中提 取的時鐘信號發(fā)生丟失時，各通訊設(shè)備之間和各業(yè)務(wù)之間能實現(xiàn)良好的時鐘 同步。
為了達到上述第一目的，本發(fā)明提出的一種實現(xiàn)時鐘同步的裝置的技術(shù) 方案為
一種實現(xiàn)時鐘同步的裝置，包括以太網(wǎng)接口、鎖相環(huán)單元和時鐘生成單元； 其中，
以太網(wǎng)接口 ，用于從以太網(wǎng)物理層提取兩路時鐘信號并發(fā)送至鎖相環(huán)單元；將從時鐘生成單元接收的同步時鐘信號分為兩路， 一路作為該以太網(wǎng)接口自身
的工作時鐘信號，另一路發(fā)送至以太網(wǎng)；
鎖相環(huán)單元，用于根據(jù)預(yù)設(shè)的選擇策略，從來自以太網(wǎng)接口的兩路時鐘信 號中選擇一路與該鎖相環(huán)單元自身內(nèi)部生成的本地時鐘信號進行鑒相，對鑒相 結(jié)果進行環(huán)路低通濾波處理，并根據(jù)環(huán)路低通濾波處理結(jié)果，將本地時鐘信號 頻率調(diào)整為所選時鐘信號的頻率；將經(jīng)過頻率調(diào)整的本地時鐘信號發(fā)送至時鐘 生成單元；
時鐘生成單元，用于將接收到的本地時鐘信號作為參考頻率信號，生成與 接收到的本地時鐘信號相位相同但頻率不同的至少兩路同步時鐘信號，將一路 同步時鐘信號發(fā)送至以太網(wǎng)接口 ，其余至少一路同步時鐘信號發(fā)送至以太網(wǎng)。
為了達到上述第二目的，本發(fā)明提出的一種實現(xiàn)時鐘同步的方法的技術(shù) 方案為
一種實現(xiàn)同步時鐘的方法，包括如下步驟
a、 以太網(wǎng)接口從以太網(wǎng)物理層提取兩路時鐘信號；
b、 鎖相環(huán)單元根據(jù)預(yù)設(shè)的選擇策略，從以太網(wǎng)提取的兩路時鐘信號中選擇 一路與本地時鐘信號進行鎖相環(huán)處理，將本地時鐘信號頻率調(diào)整為所選時鐘信 號頻率；將經(jīng)過頻率調(diào)整的本地時鐘信號發(fā)送至時鐘生成單元；
c、 時鐘生成單元以接收到的本地時鐘信號作為參考頻率信號，生成與接收 到的本地時鐘信號相位相同但頻率不同的至少兩路同步時鐘信號， 一路被發(fā)送 至以太網(wǎng)接口，其余至少一鴻4皮發(fā)送至以太網(wǎng)；
d、 以太網(wǎng)接口將從時鐘生成單元接收的同步時鐘信號分為兩路， 一路作為 以太網(wǎng)接口自身的工作時鐘，另一路被發(fā)送至以太網(wǎng)。
綜上所述，本發(fā)明提出的實現(xiàn)同步時鐘的裝置及方法從以太網(wǎng)接口提取 的兩路時鐘信號中選擇一路，進行鎖相處理，即，調(diào)整本地時鐘信號頻率， 使得本地時鐘信號頻率與所選時鐘信號頻率相同；把經(jīng)過頻率調(diào)整的本地時 鐘信號發(fā)送至以太網(wǎng)。這樣，在以太網(wǎng)鏈路發(fā)生故障、堵塞、時延和抖動的
情況下，發(fā)送至以太網(wǎng)的本地時鐘信號能保障各通訊設(shè)備之間和各種業(yè)務(wù)之
ii間實現(xiàn)良好的時鐘同步。特別是，如果從以太網(wǎng)中提取的時鐘信號發(fā)生丟失 后，發(fā)送至以太網(wǎng)的本地時鐘信號仍能保障各通訊設(shè)備之間和各種業(yè)務(wù)之間 實現(xiàn)良好的時鐘同步。


圖1為一種基于IEEE1588協(xié)議提取同步時鐘的時鐘裝置的組成結(jié)構(gòu)示 意圖。
圖2為本發(fā)明實現(xiàn)時鐘同步的裝置的組成結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為本發(fā)明鎖相環(huán)單元的第一種組成結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為本發(fā)明鎖相環(huán)單元中邏輯控制電路組成結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5為本發(fā)明鎖相環(huán)單元的第二種組成結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6為本發(fā)明鎖相環(huán)單元的第三種組成結(jié)構(gòu)示意圖。
圖7為本發(fā)明鎖相環(huán)單元的第四種組成結(jié)構(gòu)示意圖。
圖8為包括網(wǎng)同步設(shè)備接口的發(fā)明裝置的組成結(jié)構(gòu)圖。
圖9為本發(fā)明所述在以太網(wǎng)中實現(xiàn)同步時鐘的方法的流程圖。
具體實施例方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具體 實施例對本發(fā)明作進一步地詳細描述。
圖2為本發(fā)明實現(xiàn)時鐘同步的裝置的組成結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，本發(fā) 明所述實現(xiàn)時鐘同步的裝置包括以太網(wǎng)接口 1、鎖相環(huán)單元2和時鐘生成單元3; 其中，
以太網(wǎng)接口 1，用于從以太網(wǎng)物理層提取的兩路時鐘信號并發(fā)送至鎖相環(huán) 單元2;將從時鐘生成單元3接收的同步時鐘信號分為兩路， 一路作為該以太 網(wǎng)接口 1自身的工作時鐘信號，另一^各發(fā)送至以太網(wǎng)；
鎖相環(huán)單元2，用于根據(jù)預(yù)設(shè)的選擇策略，從來自以太網(wǎng)接口 1的兩路時 鐘信號中選擇一路與該鎖相環(huán)單元自身內(nèi)部生成的本地時鐘信號進行鑒相，對鑒相結(jié)果進行環(huán)路低通濾波處理，并根據(jù)環(huán)路低通濾波處理結(jié)果，將本地時鐘
信號頻率調(diào)整為所選時鐘信號的頻率；將經(jīng)過頻率調(diào)整的本地時鐘信號發(fā)送至 時鐘生成單元3;
時鐘生成單元3,用于將接收到的本地時鐘信號作為參考頻率信號，生成 與接收到的本地時鐘信號相位相同但頻率不同的至少兩路同步時鐘信號，將一 路同步時鐘信號發(fā)送至以太網(wǎng)接口 i，其余至少一路同步時鐘信號發(fā)送至以太網(wǎng)。
本發(fā)明裝置中，以太網(wǎng)接口1從以太網(wǎng)物理層提取的兩路時鐘信號分別為 基于IEEE1588協(xié)議提取的時鐘信號和基于以太碼流時鐘恢復方法提取的時鐘 信號。
本發(fā)明裝置中，以太網(wǎng)接口 1包括第一時鐘提取模塊11和第二時鐘提取模 塊12;其中，第一時鐘提取模塊11用于將基于正EE1588協(xié)議提取的時鐘信號 發(fā)送至鎖相環(huán)單元2;將從時鐘生成單元3接收的時鐘信號分為兩路， 一路作 為第一時鐘提取模塊ll自身的工作時鐘信號，另一路被發(fā)送至以太網(wǎng)；第二時 鐘提取模塊12用于將基于以太碼流時鐘恢復方法提取的時鐘信號發(fā)送至鎖相 環(huán)單元2;將從時鐘生成單元3接收的時鐘信號分為兩路， 一路作為第二時鐘 提取模塊12自身的工作時鐘信號，另一路被發(fā)送至以太網(wǎng)。
實際應(yīng)用中，鎖相環(huán)單元2采用的預(yù)設(shè)的選擇策略可以根據(jù)以太網(wǎng)接口 1 提取的兩路時鐘信號的強度、時延、抖動等屬性確定，即，從以太網(wǎng)接口 l提 取的兩路時鐘信號中選擇一路信號強度較強、時延和抖動較小的時鐘信號；預(yù) 設(shè)的選擇策略還可以根據(jù)兩路時鐘信號的優(yōu)先級，選擇優(yōu)先級較高的一路。另 外，預(yù)設(shè)的選擇策略也可以通過硬件設(shè)備直接從以太網(wǎng)接口 l提取的兩路時鐘 信號中選擇一路。
實際應(yīng)用中，時鐘生成單元3由頻率合成器實現(xiàn)。頻率合成器采用一個或 數(shù)個高頻率穩(wěn)定度的參考頻率源，產(chǎn)生多個與參考頻率穩(wěn)定度相同或接近的新 頻率。頻率合成技術(shù)不但能提高通信頻率和通信設(shè)備的穩(wěn)定度、準確度，而且 還能滿足通信自動化對頻率可控和存儲的要求，以及抗干擾對快速跳頻的要求。實際應(yīng)用中，IEEE1588協(xié)議是以太網(wǎng)通過報文方式接收以太網(wǎng)上游時鐘信 息的一種協(xié)議，以太碼流時鐘恢復方法是通過以太網(wǎng)鏈路碼流提取線路恢復時 鐘的一種方法。
圖3為本發(fā)明鎖相環(huán)單元的第一種組成結(jié)構(gòu)示意圖。如圖3所示，鎖相環(huán) 單元2包括邏輯控制電路21 、微處理器22、數(shù)模轉(zhuǎn)換器23和壓控振蕩器(VCO, Voltage Controlled Oscillator )24;其中，
邏輯控制電路21,用于接收微處理器22發(fā)送的檢測控制信號和選擇控制 信號；根據(jù)檢測控制信號檢測來自所述以太網(wǎng)接口 1的兩路時鐘信號，檢測來 自壓控振蕩器24的本地時鐘信號，將檢測結(jié)果發(fā)送至微處理器22;將經(jīng)過檢 測的本地時鐘信號發(fā)送至時鐘生成單元3;根據(jù)選擇控制信號，從來自以太網(wǎng) 接口 1的兩路時鐘信號中選擇一路與本地時鐘信號進行鑒相，將鑒相結(jié)杲發(fā)送 至微處理器22;
微處理器22，用于對來自邏輯控制電路21的鑒相結(jié)果進行環(huán)路低通濾波 處理，并將處理結(jié)果發(fā)送至數(shù)模轉(zhuǎn)換器23;向邏輯控制電路21發(fā)送^r測控制 信號和選擇控制信號；接收邏輯控制電路21對各時鐘信號的檢測結(jié)果；
數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊23,用于將來自微處理器22的處理結(jié)果由數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模 擬量，并將轉(zhuǎn)換結(jié)果作為電壓值發(fā)送至壓控振蕩器24;
壓控振蕩器24，用于根據(jù)來自數(shù)模轉(zhuǎn)換器23的電壓值，將本地時鐘信號 頻率調(diào)整為邏輯控制電路21所選時鐘信號的頻率后，將本地時鐘信號發(fā)送至邏 輯控制電路21。
壓控振蕩器是利用處于振蕩電路中的變?nèi)荻O管或可變電抗管等效電容隨 外加電壓變化的特性構(gòu)成的振蕩電路，它實際上是一種電壓-頻率變換器。壓 控振蕩器的振蕩頻率由外加電壓控制，其輸出波形是正弦波、脈沖波或三角波 等；當控制電壓為正弦信號時，在壓控振蕩器輸出端得到調(diào)頻波；當控制電壓 為鋸齒波信號時，在壓控振蕩器輸出端得到掃頻波。
實際應(yīng)用中，壓控振蕩器24是本地時鐘源，它可以是一級鐘(銫鐘)、二 級鐘(銣鐘，高穩(wěn)壓控晶振)或三級鐘(高穩(wěn)壓控晶振)，具體采用哪種壓控振蕩器取決于實際需求。
圖4為本發(fā)明鎖相環(huán)單元中邏輯控制電路組成結(jié)構(gòu)示意圖。如圖4所示， 邏輯控制電路21包括時鐘選擇檢測器211、秒脈沖鑒相器212、時鐘檢測器213 和微處理器接口214;其中，時鐘選擇檢測器211用于根據(jù)微處理器22發(fā)送的 檢測控制信號，檢測來自以太網(wǎng)接口 1的兩路時鐘信號，并將檢測結(jié)果發(fā)送至 微處理器接口 214;根據(jù)微處理器214發(fā)送的選擇控制信號，從來自以太網(wǎng)接 口 1的兩路時鐘信號中選擇一路發(fā)送至秒脈沖鑒相器212。秒脈沖鑒相器212 用于對本地時鐘信號和時鐘選擇檢測器211所選時鐘信號進行鑒相，并將鑒相 結(jié)果發(fā)送至微處理器接口 214。時鐘檢測器213用于檢測本地時鐘信號，將檢 測結(jié)果發(fā)送至微處理器接口 214,將經(jīng)過檢測的本地時鐘信號發(fā)送至時鐘生成 單元3。微處理器接口 214用于將經(jīng)過串并轉(zhuǎn)換的時鐘選擇檢測器211檢測結(jié) 果、秒脈沖鑒相器212鑒相結(jié)果、時鐘檢測器213檢測結(jié)果發(fā)送至微處理器22; 將孩史處理器22發(fā)送檢測控制信號和選擇控制信號發(fā)送至時鐘選擇檢測器211。
實際應(yīng)用中，秒脈沖鑒相器212又稱為相位比較器，它檢測外部時鐘信號 和本地時鐘信號的相位差，并將相位差信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，該電壓信號經(jīng)凝: 處理器22做低通濾波器濾波后形成壓控振蕩器24的控制電壓，對振蕩器輸出 信號的頻率實施控制。
圖5為本發(fā)明鎖相環(huán)單元的第二種組成結(jié)構(gòu)示意圖。如圖5所示，鎖相環(huán) 單元包括邏輯控制電路21、微處理器22、數(shù)模轉(zhuǎn)換器23和壓控振蕩器24;其 中，
邏輯控制電路21，用于接收微處理器22發(fā)送的檢測控制信號和選擇控制 信號；根據(jù)檢測控制信號檢測來自以太網(wǎng)接口 1的兩路時鐘信號，檢測來自壓 控振蕩器24的本地時鐘信號，將檢測結(jié)果發(fā)送至微處理器22;根據(jù)選擇控制 信號，從來自以太網(wǎng)接口 1的兩路時鐘信號中選擇一路與本地時鐘信號進行鑒 相，將鑒相結(jié)果發(fā)送至微處理器22;
微處理器22,用于對來自邏輯控制電路21的鑒相結(jié)果進行環(huán)路低通濾波 處理，并將處理結(jié)果發(fā)送至數(shù)模轉(zhuǎn)換器23;向邏輯控制電路21發(fā)送^r測控制
15信號和選擇控制信號；接收邏輯控制電路21對各時鐘信號的檢測結(jié)果；
數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊23,用于將來自微處理器22的處理結(jié)果由數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模 擬量，并將轉(zhuǎn)換結(jié)果作為電壓值發(fā)送至壓控振蕩器24;
壓控振蕩器24，用于根據(jù)來自數(shù)神莫轉(zhuǎn)換器23的電壓值，將本地時鐘信號 頻率調(diào)整為邏輯控制電路21所選時鐘信號的頻率后，分為兩路， 一路纟皮發(fā)送至 邏輯控制電路21進行檢測，另 一路直接被發(fā)送至時鐘生成單元3。
在圖5所示的鎖相環(huán)單元的第二種組成結(jié)構(gòu)中，邏輯控制電路21包括時鐘 選擇檢測器、秒脈沖筌相器、時鐘檢測器和微處理器接口；其中，選擇檢測器、 秒脈沖鑒相器和微處理器接口與圖4所示的邏輯控制電路21中的相應(yīng)組成完全 相同；不同的是，時鐘檢測器用于檢測來自壓控振蕩器24的本地時鐘信號，并 將檢測結(jié)果發(fā)送至微處理器接口；即，時鐘檢測器不再向時鐘生成單元3發(fā)送 經(jīng)檢測的由壓控振蕩器24生成的本地時鐘信號。
圖6為本發(fā)明鎖相環(huán)單元的第三種組成結(jié)構(gòu)示意圖。如圖6所示，鎖相環(huán) 單元2包括邏輯控制電路21 、微處理器22和直接數(shù)字頻率合成器(DDS， Direct Digital Frequency Synthesis) 25; 其中,
邏輯控制電路21,用于接收微處理器22發(fā)送的檢測控制信號和選擇控制 信號；根據(jù)檢測控制信號檢測來自所述以太網(wǎng)接口 1的兩路時鐘信號，檢測來 自直接數(shù)字頻率合成器25的本地時鐘信號，將檢測結(jié)果發(fā)送至微處理器22; 將經(jīng)過檢測的本地時鐘信號發(fā)送至時鐘生成單元3;根據(jù)選擇控制信號，從來 自以太網(wǎng)接口 1 ^!兩路時鐘信號中選捧一路與本地時鐘信號進行鑒相，將鑒相 結(jié)果發(fā)送至微處理器22;
微處理器22,用于對來自邏輯控制電路21的鑒相結(jié)果進行環(huán)路低通濾波 處理，并將處理結(jié)杲作為相位值發(fā)送至直接數(shù)字頻率合成器25;向邏輯控制電 路21發(fā)送檢測控制信號和選擇控制信號；接收邏輯控制電路21對各時鐘信號 的檢測結(jié)果；
直接數(shù)字頻率合成器25，用于根據(jù)來自微處理器22的相位值，將本地時 鐘信號頻率調(diào)整為邏輯控制電路21所選時鐘信號的頻率后，發(fā)送至邏輯控制電
16路21。
直接數(shù)字頻率合成器25從相位的概念出發(fā)進行頻率合成，不僅可以產(chǎn)生不 同頻率的正弦波,而且可以控制波形的初始相位，還可以產(chǎn)生任意波形。直接數(shù) 字頻率合成器可采用高性能單片機電路、分立電路系統(tǒng)、復雜可編程邏輯器件 (CPLD, Complex Programmable Logic Device)或可變成邏輯門陣列(FPGA, Field Programmable Gate Arry)實現(xiàn)；分離電路系統(tǒng)包括微處理器、存儲器、數(shù) /模轉(zhuǎn)換器、復雜可編程邏輯器件、模擬濾波器等。
邏輯控制電路21的組成和功能與圖4所示的相應(yīng)組成、功能基本相同，所 不同的是本地時鐘信號是由直接數(shù)字頻率合成器25生成的。
圖7為本發(fā)明鎖相環(huán)單元的第四種組成結(jié)構(gòu)示意圖。如圖7所示，鎖相環(huán) 單元2包括邏輯控制電路21、微處理器22和直接數(shù)字頻率合成器25;其中，
邏輯控制電路21,用于接收微處理器22發(fā)送的檢測控制信號和選擇控制 信號；根據(jù)檢測控制信號檢測來自以太網(wǎng)接口 1的兩路時鐘信號，檢測來自直 接數(shù)字頻率合成器25的本地時鐘信號，將檢測結(jié)果發(fā)送至微處理器22;根據(jù) 選摔控制信號，從來自以太網(wǎng)接口 1的兩路時鐘信號中選擇一路與本地時鐘信 號進行鑒相，將鑒相結(jié)果發(fā)送至微處理器；
微處理器22，用于對來自邏輯控制電路21的鑒相結(jié)果進行環(huán)路低通濾波 處理，并將處理結(jié)果作為相位值發(fā)送至直接數(shù)字頻率合成器25;向邏輯控制電 路25發(fā)送檢測控制信號和選擇控制信號；接收邏輯控制電路25對各時鐘信號 的檢測結(jié)果;
直接數(shù)字頻率合成器25,用于根據(jù)來自微處理器22的相位值，將本地時 鐘信號頻率調(diào)整為邏輯控制電路所選時鐘信號的頻率后，分為兩路， 一路#^ 送至邏輯控制電路21進行檢測，另 一路直接被發(fā)送至時鐘生成單元3。
邏輯控制電路21的組成和功能與圖4所示的相應(yīng)組成、功能基本相同，所 不同的是本地時鐘信號是由直接數(shù)字頻率合成器25生成的；時鐘檢測器213 用于檢測來自直接數(shù)字頻率合成器25的本地時鐘信號，將檢測結(jié)果發(fā)送至微處 理器接口 214;時鐘檢測器213不再向時鐘生成單元3發(fā)送經(jīng)檢測的由直接數(shù)字頻率合成器25生成的本地時鐘信號。
上述圖3、圖5、圖6和圖7所示的四種鎖相環(huán)單元中，所述選擇控制信號 為微處理器22根據(jù)所述預(yù)設(shè)的選擇策略生成的控制信號。
本發(fā)明裝置中，時鐘生成單元3除頻率合成模塊外，還可包括時鐘驅(qū)動和 電平轉(zhuǎn)換模塊；其中，時鐘驅(qū)動和電平轉(zhuǎn)換模塊將接收的時鐘信號進行一分多， 即，將一路時鐘信號分為多路時鐘信號，根據(jù)實際需要，將分路后的每一路時 鐘信號轉(zhuǎn)換為所需電平對應(yīng)的信號，例如，正電壓射極耦合邏輯(PECL， Positive-referenced Emitter-Coupled Logic M言號、寸氐電壓差分(LVDS, Low Voltage Differential Signal)信號、多點低電壓差分(MLVDS， Multipoint Low Voltage Differential Signal)信號，并將轉(zhuǎn)換后的各同步時鐘信號發(fā)送至以太網(wǎng)。
實際應(yīng)用中，經(jīng)過時鐘驅(qū)動和電平轉(zhuǎn)換^t塊進行電平轉(zhuǎn)換后的同步時鐘信 號還可供沒有連接以太網(wǎng)的現(xiàn)有設(shè)備使用。
圖8為包括網(wǎng)同步設(shè)備接口的發(fā)明裝置的組成結(jié)構(gòu)圖。實際應(yīng)用中，如圖 9所示，本發(fā)明裝置還包括網(wǎng)同步設(shè)備接口 4用于通過電口線纜線路、光口線 纜線路提取供鎖相環(huán)單元2選擇的時鐘信號；鎖相環(huán)單元2還用于對網(wǎng)同步設(shè) 備接口提取的時鐘信號進行纟企測。
本發(fā)明裝置中，網(wǎng)同步設(shè)備接口 4包括電口時鐘提iM莫塊41和光口時鐘提 取模塊42;其中，電口時鐘提取模塊41用于通過電口線纜線路提取供鎖相環(huán) 單元2選擇的時鐘信號；光口時鐘提取模塊42用于通過光口線纜線路提取供鎖 相環(huán)單元2選擇的時鐘信號。
本發(fā)明裝置中，網(wǎng)同步設(shè)備接口 4還包括全球定位系統(tǒng)接收;f莫塊43,用于 獲取供鎖相環(huán)單元2選擇的時鐘信號。
實際應(yīng)用中，本發(fā)明裝置的鎖相環(huán)單元2還用于對自身及與自身連接以太 網(wǎng)接口 1、網(wǎng)同步設(shè)備接口4、邏輯控制電路21、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊23、直接數(shù)字 頻率合成模塊25進行初始化配置；獲取以太網(wǎng)接口 1 、網(wǎng)同步設(shè)備接口 4的工 作狀態(tài)信息。這里，初始化配置包括復位、寄存器檢測、線路選擇、衛(wèi)星個數(shù) 門限設(shè)置、通訊接口格式設(shè)定；工作狀態(tài)信息包括以太網(wǎng)具備的協(xié)議、滑碼警告、故障報警、衛(wèi)星個數(shù)、天線信號強度。
本發(fā)明裝置的鎖相環(huán)單元2中，由邏輯處理電路21中的秒脈沖鑒相器212、 微處理器22中的環(huán)路低通濾波處理部分、壓控振蕩器24或直接數(shù)字頻率合成 器25組成鎖相環(huán)電路，鎖相環(huán)電路為閉環(huán)電路。在本發(fā)明裝置初始上電時，由 于壓控振蕩器24或直接數(shù)字頻率合成器25生成的本地時鐘信號的頻率不固定 且比較亂，鎖相環(huán)單元2的運行處于自由狀態(tài)；隨著時鐘選擇檢測器211選擇 的外部時鐘信號與本地時鐘信號之間的相位比較的不斷進行，以及鎖相環(huán)電路 的閉環(huán)控制作用，鎖相環(huán)單元2依次運行在快捕狀態(tài)、跟蹤狀態(tài)，即，本地時 鐘信號頻率逐漸接近時鐘選擇檢測器211所選時鐘信號頻率；當本地時鐘信號 頻率與時鐘選捧沖企測器211所選時鐘信號頻率相同時，鎖相環(huán)單元2運行在保 持狀態(tài)。
綜上所述，本發(fā)明裝置在上電后，鎖相環(huán)單元的微處理器對連接自身的組 成單元進行初始化配置，并獲取以太網(wǎng)接口和網(wǎng)同步設(shè)備接口的工作狀態(tài)信息； 鎖相環(huán)單元的邏輯控制電路從以太網(wǎng)接口 、網(wǎng)同步設(shè)備接口提取供鎖相環(huán)單元 選擇的時鐘信號中選擇一路，與由壓控振蕩器或直接數(shù)字頻率合成器生成的本 地時鐘信號進行鑒相，微處理器對鑒相結(jié)果進行環(huán)路低通濾波處理之后，由環(huán) 路低通濾波處理結(jié)果控制壓控振蕩器或直接數(shù)字頻率合成器生成本地時鐘信 號；在鎖相環(huán)單元中的鎖相環(huán)電路的控制作用下，將本地時鐘信號頻率調(diào)整為 被選時鐘信號的頻率；時鐘生成單元以經(jīng)過頻率調(diào)整本地時鐘信號作為參考頻 率信夸，生成與本地時鐘信號相位相同但頻率不同的至少兩路時鐘信號， 一路 發(fā)送至以太網(wǎng)接口，另一路發(fā)送至以太網(wǎng)。時鐘生成單元生成的時鐘信號與本 地時鐘信號保持同步。
本發(fā)明裝置在實際應(yīng)用中，還可以配置一個外部監(jiān)測系統(tǒng)，用于監(jiān)測孩吏處 理器的工作狀態(tài)，并向〗效處理器發(fā)送工作狀態(tài)控制信號。這里，微處理器的工
作狀態(tài)包括自由狀態(tài)、快捕狀態(tài)、跟蹤狀態(tài)、保持狀態(tài)等。微處理器可以根據(jù) 外部監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)送的工作狀態(tài)控制信號進行狀態(tài)切換，并把自己的當前工作狀 態(tài)發(fā)送至外部監(jiān)測系統(tǒng)。
19圖9為本發(fā)明所述在以太網(wǎng)中實現(xiàn)同步時鐘的方法的流程圖。如圖9所示， 本發(fā)明所述在以太網(wǎng)中實現(xiàn)同步時鐘的方法，包括如下步驟
a、 以太網(wǎng)接口從以太網(wǎng)物理層提取兩路時鐘信號。 實際應(yīng)用中，步驟a中，所述提取兩路時鐘信號為 基于IEEE1588協(xié)議提取時鐘信號；
基于以太碼流時鐘恢復方法提取時鐘信號。 實際應(yīng)用中，所述步驟a之前，還進一步包括步驟
上電時，鎖相環(huán)單元對自身及與自身連接的以太網(wǎng)接口、網(wǎng)同步設(shè)備接口 進行初始化配置，并獲取以太網(wǎng)接口、網(wǎng)同步設(shè)備接口的工作狀態(tài)信息。初始 化配置包括復位、寄存器檢測、線路選擇、衛(wèi)星個數(shù)門限設(shè)置、通訊接口格式 設(shè)定；工作狀態(tài)信息包括以太網(wǎng)具備的協(xié)議、滑碼警告、故障報警、衛(wèi)星個數(shù)、 天線信號強度。
本發(fā)明方法中，所述步驟a還包括網(wǎng)同步設(shè)備接口通過電口線纜線路、 光口線纜線路提取供鎖相環(huán)單元選擇的時鐘信號。
本發(fā)明方法中，所述步驟a還包括網(wǎng)同步設(shè)備接口通過全球定位系統(tǒng)獲 取供鎖相環(huán)單元選擇的時鐘信號。
b、 鎖相環(huán)單元對以太網(wǎng)提取的兩路時鐘信號和本地時鐘信號進行檢測，從 以太網(wǎng)提取的兩路時鐘信號中選擇一路與本地時鐘信號進行鎖相環(huán)處理，將本 地時鐘信號頻率調(diào)整為所選時鐘信號頻率；將經(jīng)過頻率調(diào)整的本地時鐘信號發(fā) 逸至時鐘生成單元。
所述步驟b中，所述鎖相環(huán)處理包括
bl、從以太網(wǎng)提取的兩路時鐘信號中選擇一路與本地時鐘信號進行鑒相； b2、對鑒相結(jié)果進行環(huán)路低通濾波處理，并根據(jù)環(huán)路低通濾波處理結(jié)果，
將本地時鐘信號頻率調(diào)整為鎖相環(huán)單元所選時鐘信號的頻率。
這里，本地時鐘信號由壓控振蕩器或直接數(shù)字頻率合成器生成。 本發(fā)明方法中，如果本地時鐘信號是由壓控振蕩器生成的，則，所述步驟
b2中，將本地時鐘信號頻率調(diào)整為鎖相環(huán)單元所選時鐘信號的頻率的步驟包括
b21、對環(huán)路低通濾波處理結(jié)果進行數(shù)模轉(zhuǎn)換；
b22、數(shù)才莫轉(zhuǎn)換結(jié)果作為電壓值控制壓控振蕩器，將本地時鐘信號頻率調(diào)整 為鎖相環(huán)單元所選時鐘信號的頻率。
本發(fā)明方法中，如果本地時鐘信號是由直接數(shù)字頻率合成器生成的，則， 所述步驟b2中，將本地時鐘信號頻率調(diào)整為鎖相環(huán)單元所選時鐘信號的頻率的 步驟包括
由所述環(huán)路低通濾波處理結(jié)果作為相位值控制直接數(shù)字頻率合成器，將本 地時鐘信號頻率調(diào)整為鎖相環(huán)單元所選時鐘信號的頻率。
c、 時鐘生成單元以接收的本地時鐘信號作為參考頻率信號，合成出與本地 時鐘信號相位相同但頻率不同的至少兩路同步時鐘信號， 一路被發(fā)送至以太網(wǎng) 4妾口，另一路凈支發(fā)送至以太網(wǎng)。
d、 以太網(wǎng)接口將從時鐘生成單元接收的同步時鐘信號分為兩路， 一路作為 以太網(wǎng)接口自身的工作時鐘，另一路被發(fā)送至以太網(wǎng)。
上述發(fā)明裝置和發(fā)明方法中，由以太網(wǎng)接口發(fā)送至以太網(wǎng)的時鐘信號經(jīng)過 以太網(wǎng)傳輸后，時鐘信號質(zhì)量變差，因此，時鐘信號在經(jīng)過一段時間傳輸后， 返回至本發(fā)明所述裝置，對時鐘信號進行如步驟a - d的處理，以保證時鐘信號 的強度和質(zhì)量滿足工作要求。
實施例
本實施例實現(xiàn)時鐘同步的裝置包括以太網(wǎng)接口、網(wǎng)同步設(shè)備接口、鎖相 環(huán)單元和時鐘生成單元，以太網(wǎng)接口包括第一時鐘提取模塊、第二時鐘提取 模塊，網(wǎng)同步設(shè)備接口包括全球定位系統(tǒng)接收模塊、電口時鐘提取模塊和光 口時鐘提取模塊，鎖相環(huán)單元包括邏輯控制電路、微處理器和直接數(shù)字頻率 合成器，時鐘生成單元包括頻率合成模塊、時鐘驅(qū)動和電平轉(zhuǎn)換模塊。鎖相 環(huán)單元的組成結(jié)構(gòu)與圖8所示的組成結(jié)構(gòu)一致。
第一時鐘提取模塊基于IEEE1588協(xié)議，可提取出1脈沖/秒(PPS, Pulse Per Second)的脈沖；第二時鐘提取模塊基于以太碼流時鐘恢復方法，可提取出1脈沖/秒(PPS， Pulse Per Second)的脈沖。
全球定位系統(tǒng)接收模塊為邏輯控制電路提供一個可選的時鐘信號，實際 上，是為鎖相環(huán)提供了一個基準時鐘信號。當本實施例裝置產(chǎn)生的時鐘信號 作為主時鐘信號時，本實施例裝置中配置有全球定位系統(tǒng)接收模塊；當本實 施例裝置產(chǎn)生的時鐘信號僅作為節(jié)點時鐘信號時，本實施例所述裝置中可以 不配置全球定位系統(tǒng)接收模塊；因此，需要根據(jù)具體應(yīng)用環(huán)境來確定是否配 置全球定位系統(tǒng)接收模塊。
電口時鐘提取模塊通過E1/T1線纜線路提取時鐘信號，時鐘信號頻率是 2.048MHz或1.544MHz，并將輸出頻率分成1PPS脈沖形式。
光口時鐘提取模塊通過光口線纜線路提取時鐘信號，時鐘信號頻率是 19.44MHz,然后在該模塊將輸出頻率分成1PPS脈沖形式。
直接數(shù)字頻率合成器采用可編程門陣列進行時鐘信號的頻率合成。
本實施例所述實現(xiàn)時鐘圖同步的方法包括如下步驟
1、 設(shè)定每一路外部時鐘信號的優(yōu)先級；
2、 上電后，微處理器對與自身連接的以太網(wǎng)接口、網(wǎng)同步設(shè)備接口、邏輯 控制電路、直接數(shù)字頻率合成器進行初始化，并獲取以太網(wǎng)接口、網(wǎng)同步設(shè)備 接口的工作狀態(tài)信息；
3、 以太網(wǎng)接口基于IEEE1588協(xié)議提取時鐘信號；
4、 以太網(wǎng)接口基于以太碼流時鐘恢復方法提取時鐘信號；
5、 網(wǎng)同步設(shè)備接口通過電口線纜線路提取時鐘信號；
6、 網(wǎng)同步設(shè)備接口通過光口線纜線M取時鐘信號；
7、 網(wǎng)同步設(shè)備接口提取全球定位系統(tǒng)接收模塊提供的時鐘信號；
8、 邏輯控制電路對步驟3 7所提取的時鐘信號進行檢測后，根據(jù)對外部時 鐘信號設(shè)定的優(yōu)先級，選擇一路信號強度、質(zhì)量滿足工作要求的外部時鐘信號 與直接數(shù)字頻率合成器生成的本地時鐘信號進行鑒相；
本實施例中，直接數(shù)字頻率合成器生成的本地時鐘信號的頻率為10MHz。 實際應(yīng)用中，還可以采用其它方法對時鐘信號進行選擇，例如，通過硬件
22配置選擇外部時鐘信號。
9、 微處理器對鑒相結(jié)果進行環(huán)路低通濾波處理，并根據(jù)處理結(jié)果，將本地 時鐘信號頻率調(diào)整為被選時鐘信號的頻率；
10、 邏輯控制電路檢測本地時鐘信號，并將經(jīng)過檢測的本地時鐘信號發(fā)送 至時鐘生成單元的頻率合成模塊；
11、 頻率合成模塊以本地時鐘信號作為參考頻率信號合成出以太網(wǎng)接口 、 時鐘驅(qū)動和電平轉(zhuǎn)換模塊所需的時鐘信號；
本實施例中，頻率合成模塊合成后的發(fā)送至以太網(wǎng)的時鐘信號頻率為 25MHz，發(fā)送至時鐘驅(qū)動和電平轉(zhuǎn)換模塊的經(jīng)時鐘驅(qū)動后的多路時鐘信號頻率 為8KHz、 32.786MHz、 19.44MHz等。
12、 以太網(wǎng)接口將從頻率合成模塊接收的時鐘信號分為兩路， 一路作為該 以太網(wǎng)接口工作時鐘，另一路^皮發(fā)送至以太網(wǎng)；
13、 時鐘驅(qū)動和電平轉(zhuǎn)換it塊將A^頻率合成模塊接收的時鐘信號驅(qū)動為多 路時鐘信號，對經(jīng)驅(qū)動的每一路時鐘信號進行電平轉(zhuǎn)換后，發(fā)送至以太網(wǎng)。
實際應(yīng)用中，由時鐘驅(qū)動和電平轉(zhuǎn)換^t塊驅(qū)動和轉(zhuǎn)換后的時鐘信號可以供 以太網(wǎng)中的設(shè)名"使用，也可以沒有連接到以太網(wǎng)的設(shè)備使用。
實際應(yīng)用中，外部監(jiān)測系統(tǒng)對微處理器進行配置，包括配置微處理器的運 行狀態(tài)，如，自由狀態(tài)、快捕狀態(tài)、跟蹤狀態(tài)、保持狀態(tài)等；并獲取^f效處理器 的運行狀態(tài)。
綜上所述，以上僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的 保護范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改 進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種實現(xiàn)時鐘同步的裝置，其特征在于，所述裝置包括以太網(wǎng)接口、鎖相環(huán)單元和時鐘生成單元；其中，以太網(wǎng)接口，用于從以太網(wǎng)物理層提取兩路時鐘信號并發(fā)送至鎖相環(huán)單元；將從時鐘生成單元接收的同步時鐘信號分為兩路，一路作為該以太網(wǎng)接口自身的工作時鐘信號，另一路發(fā)送至以太網(wǎng)；鎖相環(huán)單元，用于根據(jù)預(yù)設(shè)的選擇策略，從來自以太網(wǎng)接口的兩路時鐘信號中選擇一路與該鎖相環(huán)單元自身內(nèi)部生成的本地時鐘信號進行鑒相，對鑒相結(jié)果進行環(huán)路低通濾波處理，并根據(jù)環(huán)路低通濾波處理結(jié)果，將本地時鐘信號頻率調(diào)整為所選時鐘信號的頻率；將經(jīng)過頻率調(diào)整的本地時鐘信號發(fā)送至時鐘生成單元；時鐘生成單元，用于將接收到的本地時鐘信號作為參考頻率信號，生成與接收到的本地時鐘信號相位相同但頻率不同的至少兩路同步時鐘信號，將一路同步時鐘信號發(fā)送至以太網(wǎng)接口，其余至少一路同步時鐘信號發(fā)送至以太網(wǎng)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述從以太網(wǎng)物理層提取的 兩路時鐘信號分別為基于正EE1588協(xié)議提取的時鐘信號和基于以太碼流時鐘 恢復方法提取的時鐘信號。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述以太網(wǎng)接口包括第一時 鐘提取模塊和第二時鐘提取模塊；其中，所述第一時鐘提取模塊，用于將基于IEEE1588協(xié)議提取的時鐘信號發(fā)送 至所述鎖相環(huán)單元；將從所述時鐘生成單元接收的時鐘信號分為兩路， 一路作 為第 一時鐘提取^莫塊自身的工作時鐘信號，另 一路被發(fā)送至以太網(wǎng)；所述第二時鐘提取模塊，用于將基于以太碼流時鐘恢復方法提取的時鐘信 號發(fā)送至所述鎖相環(huán)單元；將從所述時鐘生成單元接收的時鐘信號分為兩路， 一路作為第二時鐘提取才莫塊自身的工作時鐘信號，另 一路^皮發(fā)送至以太網(wǎng)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述鎖相環(huán)單元包括邏輯控制電路、微處理器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器和壓控振蕩器；其中，所述邏輯控制電路，用于接收微處理器發(fā)送的檢測控制信號和選擇控制信 號；根據(jù)檢測控制信號檢測來自所述以太網(wǎng)接口的兩路時鐘信號，檢測來自壓 控振蕩器的本地時鐘信號，將檢測結(jié)果發(fā)送至微處理器；將經(jīng)過檢測的本地時 鐘信號發(fā)送至所述時鐘生成單元；根據(jù)選擇控制信號，從來自所述以太網(wǎng)接口 的兩路時鐘信號中選擇一路與本地時鐘信號進行鑒相，將鑒相結(jié)果發(fā)送至微處 理器；所述微處理器，用于對來自邏輯控制電路的鑒相結(jié)果進行環(huán)路低通濾波處 理，并將處理結(jié)果發(fā)送至數(shù)模轉(zhuǎn)換器；向邏輯控制電路發(fā)送檢測控制信號和選 擇控制信號；接收邏輯控制電路對各時鐘信號的檢測結(jié)果；所述數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊，用于將來自微處理器的處理結(jié)果由數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬 量，并將轉(zhuǎn)換結(jié)果作為電壓值發(fā)送至壓控振蕩器；所述壓控振蕩器，用于根據(jù)來自數(shù)模轉(zhuǎn)換器的電壓值，將本地時鐘信號頻 率調(diào)整為邏輯控制電^"所選時鐘信號的頻率后，將本地時鐘信號發(fā)送至邏輯控 制電路。
5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述鎖相環(huán)單元包括邏輯控 制電路、微處理器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器和壓控振蕩器；其中，所述邏輯控制電路，用于接收微處理器發(fā)送的檢測控制信號和選擇控制信 號；根據(jù)檢測控制信號檢測來自所述以太網(wǎng)接口的兩路時鐘信號，檢測來自壓 控振蕩器的本地時鐘信號，將^r測結(jié)果發(fā)送至;f殷處理器；才艮據(jù)選擇控制卩言號， 從來自所述以太網(wǎng)接口的兩路時鐘信號中選擇一路與本地時鐘信號進行鑒相， 將鑒相結(jié)果發(fā)送至微處理器；所述微處理器，用于對來自邏輯控制電路的鑒相結(jié)果進行環(huán)路低通濾波處 理，并將處理結(jié)果發(fā)送至數(shù)模轉(zhuǎn)換器；向邏輯控制電路發(fā)送檢測控制信號和選 擇控制信號；接收邏輯控制電路對各時鐘信號的檢測結(jié)果；所述數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊，用于將來自微處理器的處理結(jié)果由數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬 量，并將轉(zhuǎn)換結(jié)果作為電壓值發(fā)送至壓控振蕩器；所述壓控振蕩器，用于根據(jù)來自數(shù)模轉(zhuǎn)換器的電壓值，將本地時鐘信號頻 率調(diào)整為邏輯控制電路所選時鐘信號的頻率后，分為兩路， 一路^C^送至邏輯 控制電路進行檢測，另 一路直接被發(fā)送至所述時鐘生成單元。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述鎖相環(huán)單元包括邏輯控 制電路、微處理器和直接數(shù)字頻率合成器；其中，所述邏輯控制電路，用于接收微處理器發(fā)送的檢測控制信號和選擇控制信 號；根據(jù)檢測控制信號檢測來自所述以太網(wǎng)接口的兩路時鐘信號，檢測來自直 接數(shù)字頻率合成器的本地時鐘信號，將檢測結(jié)果發(fā)送至微處理器；將經(jīng)過檢測 的本地時鐘信號發(fā)送至所述時鐘生成單元；根據(jù)選擇控制信號，從來自所述以 太網(wǎng)接口的兩路時鐘信號中選擇一路與本地時鐘信號進行鑒相，將養(yǎng)相結(jié)果發(fā) 送至微處理器；所述纟敞處理器，用于對來自邏輯控制電路的鑒相結(jié)果進行環(huán)路低通濾波處 理，并將處理結(jié)果作為相位值發(fā)送至直接數(shù)字頻率合成器；向邏輯控制電路發(fā) 送檢測控制信號和選擇控制信號；接收邏輯控制電路對各時鐘信號的檢測結(jié)果；所述直接數(shù)字頻率合成器，用于根據(jù)來自微處理器的相位值，將本地時鐘 信號頻率調(diào)整為邏輯控制電路所選時鐘信號的頻率后，發(fā)送至邏輯控制電路。
7、 才艮據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所迷鎖相環(huán)單元包括邏輯控 制電路、微處理器和直接數(shù)字頻率合成器；其中，所述邏輯控制電路，用于接收微處理器發(fā)送的檢測控制信號和選擇控制信 號；根據(jù)檢測控制信號檢測來自所述以太網(wǎng)接口的兩路時鐘信號，檢測來自直 接數(shù)字頻率合成器的本地時鐘信號，將檢測結(jié)果發(fā)送至微處理器；根據(jù)選擇控 制信號，從來自所述以太網(wǎng)接口的兩路時鐘信號中選擇一路與本地時鐘信號進 行鑒相，將鑒相結(jié)果發(fā)送至微處理器；所述微處理器，用于對來自邏輯控制電路的鑒相結(jié)果進行環(huán)路低通濾波處 理，并將處理結(jié)果作為相位值發(fā)送至直接數(shù)字頻率合成器；向邏輯控制電路發(fā) 送檢測控制信號和選擇控制信號；接收邏輯控制電路對各時鐘信號的檢測結(jié)果；所述直接數(shù)字頻率合成器，用于根據(jù)來自微處理器的相位值，將本地時鐘信號頻率調(diào)整為邏輯控制電路所選時鐘信號的頻率后，分為兩路， 一路被發(fā)送 至邏輯控制電路進行檢測，另 一路直接被發(fā)送至所述時鐘生成單元。
8、 根據(jù)權(quán)利要求4、 5、 6或7所述的裝置，其特征在于，所述選擇控制信 號為所述微處理器根據(jù)預(yù)設(shè)的選擇策略生成的控制信號。
9、 根據(jù)權(quán)利要求4或6所述的裝置，其特征在于，所述邏輯控制電路包括 時鐘選擇檢測器、秒脈沖鑒相器、時鐘檢測器和微處理器接口；其中，所述時鐘選擇檢測器，用于根據(jù)所述微處理器發(fā)送的檢測控制信號，檢測 來自所述以太網(wǎng)接口的兩路時鐘信號，并將檢測結(jié)果發(fā)送至微處理器接口；根 據(jù)所述微處理器發(fā)送的選擇控制信號，從來自所述以太網(wǎng)接口的兩路時鐘信號 中選擇一路發(fā)送至秒脈沖鑒相器；所述秒脈沖鑒相器，用于對本地時鐘信號和時鐘選擇4企測器所選時鐘信號 進行鑒相，并將鑒相結(jié)果發(fā)送至微處理器接口 ；所述時鐘檢測器，用于檢測本地時鐘信號，將檢測結(jié)果發(fā)送至微處理器接 口 ，將經(jīng)過檢測的本地時鐘信號發(fā)送至所述時鐘生成單元；所述微處理器接口，用于將經(jīng)過串并轉(zhuǎn)換的時鐘選擇檢測器檢測結(jié)果、秒 脈沖鑒相器鑒相結(jié)果、時鐘檢測器檢測結(jié)果發(fā)送至微處理器；將微處理器發(fā)送 檢測控制信號和選擇控制信號發(fā)送至時鐘選擇檢測器。
10、 根據(jù)權(quán)利要求5或7所述的裝置，其特征在于，所述邏輯控制電路包 括時鐘選擇檢測器、秒脈沖鑒相器、時鐘檢測器和微處理器接口；其中，所述時鐘選擇檢測器，用于根據(jù)所述微處理器發(fā)送的檢測控制信號，檢測 來自所述以太網(wǎng)接口的兩路時鐘信號，并將檢測結(jié)果發(fā)送至微處理器接口；根 據(jù)所述^[鼓處理器發(fā)送的選擇控制信號，從來自所述以太網(wǎng)接口的兩路時鐘信號 中選擇一路發(fā)送至秒脈沖鑒相器；所述秒脈沖鑒相器，用于對本地時鐘信號和時鐘選4爭檢測器所選時鐘信號 進行鑒相，并將鑒相結(jié)果發(fā)送至微處理器接口 ；所述時鐘檢測器，用于檢測本地時鐘信號，并將檢測結(jié)果發(fā)送至微處理器 接口；所述微處理器接口，用于將經(jīng)過串并轉(zhuǎn)換的時鐘選擇檢測器檢測結(jié)果、秒脈沖鑒相器鑒相結(jié)果、時鐘檢測器檢測結(jié)果發(fā)送至微處理器；將微處理器發(fā)送 的檢測控制信號和選擇控制信號發(fā)送至時鐘選擇檢測器。
11、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括網(wǎng)同步設(shè) 備接口所述網(wǎng)同步設(shè)備接口，用于通過電口線纜線路、光口線纜線路提取供所述 鎖相環(huán)單元選擇的時鐘信號。
12、 根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于，所述網(wǎng)同步設(shè)備接口還用 于通過全球定位系統(tǒng)獲取供所述鎖相環(huán)單元選擇的時鐘信號。
13、 根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于，所述網(wǎng)同步設(shè)備接口包括 電口時鐘提取沖莫塊和光口時鐘提取模塊；其中，所述電口時鐘提取模塊，用于通過電口線纜線路提取供所述鎖相環(huán)單元選擇的時鐘信號；所述光口時鐘提取模塊，用于通過光口線纜線路提取供所述鎖相環(huán)單元選 擇的時鐘信號。
14、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于，所述網(wǎng)同步設(shè)備接口還包 括全球定位系統(tǒng)接收模塊，用于獲取供所述鎖相環(huán)單元選擇的時鐘信號。
15、 根據(jù)權(quán)利要求1或11所述的裝置，其特征在于，所述鎖相環(huán)單元還用 于對鎖相環(huán)單元自身及所述以太網(wǎng)接口、網(wǎng)同步設(shè)備接口進行初始化配置；獲 取所述以太網(wǎng)接口和網(wǎng)同步設(shè)備接口的工作狀態(tài)信息。
16、 根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于，所述初始化配置包括復位、 寄存器檢測、線路選擇、衛(wèi)星個數(shù)門P艮設(shè)置以及通訊接口格式設(shè)定；所述工作 狀態(tài)信息包括以太網(wǎng)具備的協(xié)議、滑碼警告、故障報警、衛(wèi)星個數(shù)以及天線信 號強度。
17、 一種實現(xiàn)同步時鐘的方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟a、 以太網(wǎng)接口從以太網(wǎng)物理層提取兩路時鐘信號；b、 鎖相環(huán)單元根據(jù)預(yù)設(shè)的選擇策略，從以太網(wǎng)提取的兩路時鐘信號中選擇一路與本地時鐘信號進行鎖相環(huán)處理，將本地時鐘信號頻率調(diào)整為所選時鐘信號頻率；將經(jīng)過頻率調(diào)整的本地時鐘信號發(fā)送至時鐘生成單元；c、 時鐘生成單元以接收到的本地時鐘信號作為參考頻率信號，生成與接收 到的本地時鐘信號相位相同但頻率不同的至少兩路同步時鐘信號， 一路凈^^送 至以太網(wǎng)接口 ，其余至少一路^X送至以太網(wǎng)；d、 以太網(wǎng)接口將從時鐘生成單元接收的同步時鐘信號分為兩路， 一路作為 以太網(wǎng)接口自身的工作時鐘，另一路發(fā)送至以太網(wǎng)。
18、 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，步驟a中，所述提取兩路 時鐘信號為 基于IEEE 1588協(xié)議提取時鐘信號；基于以太碼流時鐘恢復方法提取時鐘信號。
19、 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述步驟a之前，還進一 步包括步驟上電時，鎖相環(huán)單元對自身及與自身連接的以太網(wǎng)接口進行初始化配置， 并獲取以太網(wǎng)接口的工作狀態(tài)信息。
20、 根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，所述鎖相環(huán)單元在上電時 還對網(wǎng)同步設(shè)備接口進行初始化配置，獲取網(wǎng)同步設(shè)備接口的工作狀態(tài)信息。
21、 根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，所述初始化配置包括復位、 寄存器檢測、線路選擇、衛(wèi)星個數(shù)門限設(shè)置以及通訊接口格式設(shè)定；所述工作 狀態(tài)信息包括以太網(wǎng)具備的協(xié)議、滑碼警告、故障報警、衛(wèi)星個數(shù)以及天線信 號強度。
22、 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述步驟a還包括網(wǎng)同 步設(shè)備接口通過電口線纜線路、光口線纜線路提取供鎖相環(huán)單元選擇的時鐘信 號。
23、 根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，所述步驟a還包括網(wǎng)同 步設(shè)備接口通過全球定位系統(tǒng)獲取供鎖相環(huán)單元選擇的時鐘信號。
24、 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述步驟b中，所述鎖相環(huán)處理包括bl、從以太網(wǎng)接口提取的兩路時鐘信號中選擇一路與本地時鐘信號進行鑒相；b2、對鑒相結(jié)果進行環(huán)路低通濾波處理，并根據(jù)環(huán)路低通濾波處理結(jié)果，將本地時鐘信號頻率調(diào)整為鎖相環(huán)單元所選時鐘信號的頻率。
25、 根據(jù)權(quán)利要求17或24所述的方法，其特征在于，所述本地時鐘信號由壓控振蕩器或直接數(shù)字頻率合成器生成。
26、 根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，如果本地時鐘信號是由壓控振蕩器生成的，則，所述步驟b2中，所述將本地時鐘信號頻率調(diào)整為鎖相環(huán)單元所選時鐘信號的頻率的步驟包括b21、對所述環(huán)路低通濾波處理結(jié)果進行數(shù)模轉(zhuǎn)換；b22、數(shù)模轉(zhuǎn)換結(jié)果作為電壓值控制壓控振蕩器，將本地時鐘信號頻率調(diào)整為鎖相環(huán)單元所選時鐘信號的頻率。
27、 根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，如果本地時鐘信號是由直接數(shù)字頻率合成器生成的，則，所述步驟b2中，所述將本地時鐘信號頻率調(diào)整為鎖相環(huán)單元所選時鐘信號的頻率的步驟包括由所述環(huán)路低通濾波處理結(jié)果作為相位值控制直接數(shù)字頻率合成器，將本地時鐘信號頻率調(diào)整為鎖相環(huán)單元所選時鐘信號的頻率。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種實現(xiàn)時鐘同步的裝置及方法，所述裝置包括以太網(wǎng)接口、鎖相環(huán)單元和時鐘生成單元；鎖相環(huán)單元包括邏輯控制電路、微處理器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器和壓控振蕩器或者直接數(shù)字頻率合成器；所述方法包括步驟提取時鐘信號；鎖相環(huán)處理；將經(jīng)過頻率調(diào)整的本地時鐘信號合成相位相同、頻率不同的至少兩路時鐘信號，一路發(fā)送至以太網(wǎng)接口，其余至少一路發(fā)送至以太網(wǎng)；以太網(wǎng)接口將接收的時鐘信號分為兩路，一路作為自身工作時鐘，另一路被發(fā)送至以太網(wǎng)。本發(fā)明裝置及方法在以太網(wǎng)鏈路發(fā)生故障、堵塞、時延和抖動的情況下以及從以太網(wǎng)中提取的時鐘信號發(fā)生丟失時，能保障各通訊設(shè)備之間和各業(yè)務(wù)之間能實現(xiàn)良好的時鐘同步，可廣泛應(yīng)用于通信系統(tǒng)中。
文檔編號H04L7/033GK101686120SQ20081022337
公開日2010年3月31日 申請日期2008年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月26日
發(fā)明者何宇東 申請人:大唐移動通信設(shè)備有限公司