基于全网时钟频率同步的光交换网络、数据发送及接收方法技术

本发明专利技术提供一种基于全网时钟频率同步的光交换网络、数据发送及接收方法，基于全局网络控制器提供全网物理层的时钟同步，实现网络内的全部节点工作在同一时钟频率上，借助统一的时钟频率驱动的发送端和接收端，保证接收端接收到的信号所包含的时钟频率信息和接收端驱动时钟数据恢复的时钟频率信息在较小的偏差范围内，以实现在时钟数据恢复过程中极大缩减了所需的锁定时间，进而保证了频率恢复时间的缩减，实现了快速CDR。不需要在器件层进行耗费巨大的改动和设计，不需要部署高成本的模块，极大节约了成本。极大节约了成本。极大节约了成本。

【技术实现步骤摘要】
基于全网时钟频率同步的光交换网络、数据发送及接收方法


[0001]本专利技术涉及数据通信
，尤其涉及一种基于全网时钟频率同步的光交换网络、数据发送及接收方法。

技术介绍

[0002]随着5G、元宇宙、云服务等应用服务的快速发展，数据中心内的光交换网络需要承载的流量呈指数上升，这对光交换网络提出了更高带宽和更高吞吐量的要求。目前广泛应用的以时分复用进行通信的模式来说，高吞吐量的要求给数据中心光交换网络提出了新的挑战：需要提高带宽利用率。然而，在接收端完成CDR(clock and data recovery，时钟数据恢复)过程之前，数据并不会被正确接收。
[0003]和电交换不同，光交换中每次发生切换时都会创建新的瞬时物理光链路，接收端所接收到的数据会有不同的频率和相位。这会导致在接收端需要很长的CDR时间来恢复正确的数据。过长的CDR时间会导致光包的头部中需要预留更多的字节来用于正确的数据接收，极大降低带宽利用率。
[0004]为了提高吞吐量，减少CDR过程消耗的时间，现有广泛应用的实现快速CDR的方法是突发模式接收机(Burst
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mode receiver)，突发模式接收机实现快速CDR主要分为3类：1.基于锁相环的快速接收；2.基于过采样技术的快速接收；3.基于压控振荡器的快速接收。突发模式接收机需要在每一个接收端都部署相应的器件，部署成本高，这使得广泛应用的光接入网、光交换网络的成本优势被相应减少。同时，由于DSP技术(数字信号处理技术)的限制，突发模式接收机的速率提高遇到了瓶颈，无法支持25Gbps以上的速率。
[0005]为了实现带宽利用率的提高，保证传输速率，进而获得更高的吞吐量，快速CDR是光交换网络亟待解决的问题。

技术实现思路

[0006]鉴于此，本专利技术实施例提供了一种基于全网时钟频率同步的光交换网络、数据发送及接收方法，以消除或改善现有技术中存在的一个或更多个缺陷，解决现有光通信网络中时钟数据恢复过长导致的带宽利用率低、吞吐量低的问题。
[0007]一方面，本专利技术提供一种基于全网时钟频率同步的光交换网络，包括：
[0008]全局网络控制器，用于提供参考时钟；
[0009]多个网络节点，每个网络节点包括同步接收端、锁相环、受控接收端和受控发送端；所述同步接收端连接所述全局网络控制器，所述同步接收端的第一时钟数据恢复模块对接收到的参考时钟做时钟数据恢复并输入所述锁相环执行时钟分配，得到本地的锁定时钟，各网络节点的所述本地锁定时钟用于驱动对应的所述受控发送端执行数据发送；
[0010]光交换机，连接各网络节点的所述受控接收端和所述受控发送端执行数据传输；
[0011]其中，各网络节点的所述受控接收端在接收到其他网络节点的数据时，基于本地的锁定时钟驱动，利用所述受控接收端的第二时钟数据恢复模块执行时钟数据恢复，得到
正确数据。
[0012]在一些实施例中，所述锁相环包括依次连接的相位频率鉴别器、低通滤波器和压控振荡器，所述压控振荡器的输出分为两路，一路用于反馈至所述相位比较器进行反馈比较，另一路作为本地的锁定时钟，驱动所述受控接收端和所述受控发送端的数据传输。
[0013]在一些实施例中，所述压控振荡器为SiT3327型压控差分振荡器。
[0014]在一些实施例中，所述网络节点还设有寄存器，以记录执行时钟数据恢复的处理时长并生成日志。
[0015]在一些实施例中，所述全局网络控制器还用于获取所述日志，查询各网络节点中所述第二时钟数据恢复模块执行时钟数据恢复的处理时长，根据所有网络节点中所述第二时钟数据恢复模块对应处理时长的异常状态生成告警提示。
[0016]在一些实施例中，所述全局网络控制器用于执行如下操作：当存在至少第一数量或第一设定比例所述受控接收端的处理时长大于等于设定值时，生成告警提示。
[0017]另一方面，本专利技术还提供一种基于全网时钟频率同步的数据发送方法，所述方法用于在上述的基于全网时钟频率同步的光交换网络的第一网络节点上执行，该方法包括以下步骤：
[0018]通过同步接收端接收全局网络控制器的参考时钟，并由所述同步接收端对所述参考时钟做时钟数据恢复后，输入所述第一网络节点的锁相环得到所述第一网络节点本地的锁定时钟；
[0019]利用所述锁定时钟驱动所述受控发送端向指定网络节点执行数据传输。
[0020]另一方面，本专利技术还提供一种基于全网时钟频率同步的数据接收方法，所述方法用于在上述的基于全网时钟频率同步的光交换网络的第二网络节点上执行，该方法包括以下步骤：
[0021]通过同步接收端接收全局网络控制器的参考时钟，并由所述同步接收端对所述参考时钟做时钟数据恢复，并输入所述第二网络节点的锁相环得到所述第二网络节点本地的锁定时钟；
[0022]通过受控接收端接收指定网络节点发送的数据，并基于所述锁定时钟驱动执行时钟数据恢复，得到正确数据。
[0023]在一些实施例中，所述方法还包括：记录所述受控接收端执行时钟数据恢复的处理时长并生成日志，将所述日志记录在寄存器中。
[0024]在一些实施例中，所述方法还包括：按照指定间隔时长获取所述寄存器中的所述日志并发送至全局网络控制器，所述全局网络控制器查询各网络节点执行时钟数据恢复的处理时长，当存在至少第一数量或第一设定比例所述网络节点的处理时长大于等于设定值时，生成告警提示。
[0025]本专利技术的有益效果至少是：
[0026]本专利技术所述基于全网时钟频率同步的光交换网络、数据发送及接收方法，基于全局网络控制器提供全网物理层的时钟同步，实现网络内的全部节点工作在同一时钟频率上，借助统一的时钟频率驱动的发送端和接收端，保证接收端接收到的信号所包含的时钟频率信息和接收端驱动时钟数据恢复的时钟频率信息在较小的偏差范围内，以实现在时钟数据恢复过程中极大缩减了所需的锁定时间，进而保证了频率恢复时间的缩减，实现了快
速CDR。不需要在器件层进行耗费巨大的改动和设计，不需要部署高成本的模块，极大节约了成本。
[0027]本专利技术的附加优点、目的，以及特征将在下面的描述中将部分地加以阐述，且将对于本领域普通技术人员在研究下文后部分地变得明显，或者可以根据本专利技术的实践而获知。本专利技术的目的和其它优点可以通过在说明书以及附图中具体指出的结构实现到并获得。
[0028]本领域技术人员将会理解的是，能够用本专利技术实现的目的和优点不限于以上具体所述，并且根据以下详细说明将更清楚地理解本专利技术能够实现的上述和其他目的。
附图说明
[0029]此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本专利技术的限定。在附图中：
[0030]图1为CDR时间的影响因素示意图。
[0031]图2为本专利技术一实施例所述基于全网时钟频率同步的光交换网络的结构示意图。
[0032]图3为采用时钟同步和未采用时钟同步下两种方案的CDR耗本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于全网时钟频率同步的光交换网络，其特征在于，包括：全局网络控制器，用于提供参考时钟；多个网络节点，每个网络节点包括同步接收端、锁相环、受控接收端和受控发送端；所述同步接收端连接所述全局网络控制器，所述同步接收端的第一时钟数据恢复模块对接收到的参考时钟做时钟数据恢复并输入所述锁相环执行时钟分配，得到本地的锁定时钟，各网络节点的所述本地锁定时钟用于驱动对应的所述受控发送端执行数据发送；光交换机，连接各网络节点的所述受控接收端和所述受控发送端执行数据传输；其中，各网络节点的所述受控接收端在接收到其他网络节点的数据时，基于本地的锁定时钟驱动，利用所述受控接收端的第二时钟数据恢复模块执行时钟数据恢复，得到正确数据。2.根据权利要求1所述的基于全网时钟频率同步的光交换网络，其特征在于，所述锁相环包括依次连接的相位频率鉴别器、低通滤波器和压控振荡器，所述压控振荡器的输出分为两路，一路用于反馈至所述相位比较器进行反馈比较，另一路作为本地的锁定时钟，驱动所述受控接收端和所述受控发送端的数据传输。3.根据权利要求2所述的基于全网时钟频率同步的光交换网络，其特征在于，所述压控振荡器为SiT3327型压控差分振荡器。4.根据权利要求1所述的基于全网时钟频率同步的光交换网络，其特征在于，所述网络节点还设有寄存器，以记录执行时钟数据恢复的处理时长并生成日志。5.根据权利要求4所述的基于全网时钟频率同步的光交换网络，其特征在于，所述全局网络控制器还用于获取所述日志，查询各网络节点中所述第二时钟数据恢复模块执行时钟数据恢复的处理时长，根据所有网络节点中所述第二时钟数据恢复模块对应处理时长的异常状态生成告警提示。6.根据权利要求5所述的基于全网时钟频率同步的光...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛旭伟，赵怡松，唐雄燕，周又眉，杨昌胜，郭秉礼，张贺，沈世奎，魏步征，黄善国，
申请(专利权)人：中国联合网络通信有限公司研究院，
类型：发明
国别省市：