[发明专利]一种汇聚型视频光端机时钟同步方法及系统

说明书

技术领域

本发明属于光纤通信和安防监控领域，具体涉及一种汇聚型视频光端机时钟同步方法及系统。

背景技术

汇聚型视频光端机是一种新型视频光端机，它可以将多个独立单路远端设备通过光纤汇接到汇聚端，各个单路远端的数据在汇聚端被解析，再重新复用成一路高速信号，通过一根光纤转发出去，形成一拖多的星型拓扑结构。汇聚型视频光端机提高了干路光纤的利用率，发挥了光纤的带宽优势；由于其只对数字信号进行汇接处理，解决了传统模拟汇接设备需要经过两次模拟数字间的转换，减小了信号的采样失真，节省了硬件成本。

视频光端机属于严格的时钟同步系统，发送和接收端在同步时钟的作用下进行复用和解复用处理。视频光端机一般在接收端设置硬件CDR用于恢复发送时钟，从而保证发送和接收端的同步。汇聚型视频光端机的设计难点是异步时钟的同步处理。构成汇聚型视频光端机的多个单路远端设备均有自己独立的时钟系统，相互间没有关联，属于异频异相时钟。在汇聚端，系统必须将多个单路远端时钟域转换成本地时钟域，从而完成对远端数据的二次复用。如果对跨时钟域带来的亚稳态、采样丢失、潜在逻辑错误等等一系列问题处理不当，将导致接收误码，严重的甚至会导致系统无法运行。

为了避免异步时钟域产生错误的采样电平，一般使用双口RAM、FIFO缓存的方法完成异步时钟域的数据转换。最常用的缓存单元是FIFO，在输入端口使用上级时钟写数据，在输出端口使用本级时钟读数据，这样就非常方便的完成了异步时钟域之间的数据交换。该方法适用突发传输系统，并不适用以PCM传输为主的强时序的光端机系统。单路远端和汇聚端虽然采用的是同一型号的晶体振荡器，但仍然存在着精度范围内的频率偏差。这种偏差会随着时间累积，从而造成周期性的传输误码，导致接收图像上出现周期移动的横条纹，影响观看效果。另外该方法对光端机系统而言还存在着一些技术缺陷。首先，对数据缓存会造成处理延时，实时效果差，失去了光纤传输的传统优势；其次，由于汇聚型视频光端机有多个单路远端设备需要同步，该方法会占用大量的FIFO资源，需要大容量的FIFO存储芯片，增加系统复杂度也提高了硬件成本。

传统视频光端机的时钟系统具有对称性，即发送端和接收端设备时钟系统具有相同的结构。如图1所示的单路远端和汇聚端使用的时钟系统模型，系统中有3个主要时钟，分别为参考时钟、发送时钟、接收时钟。其中参考时钟和发送时钟均来自同一个输入源，即本地晶体振荡器。发送时钟主要用做发送逻辑的同步处理，所有的视频、音频、数据等信号在该时钟的作用下被复用成一路高速信号，通过光纤转发出去。参考时钟是硬件CDR的PLL输入时钟，该时钟在器件内部被倍频，用作输入数据的鉴相时钟。鉴相结果引入到VCO的反馈输入端，从而控制硬件CDR从接收数据中恢复出精确的时钟信息。接收时钟来自硬件CDR的输出，它总是和数据源的发送时钟同步，接收逻辑利用该时钟进行解复用处理，从而恢复出远端发送的视频、音频、数据等信号。由于接收时钟是由硬件CDR从远端发送数据中恢复出来的，它和发送设备的本地时钟是同源时钟，而和自身的设备时钟是非同源时钟，即本地的发送时钟和接收时钟并没有频率和相位上的关系，属于异频异相时钟。多个单路远端的发送数据到达汇聚端后，经硬件CDR恢复出多个独立的非相关时钟，如何处理多个异步时钟的同步就成为一个设计难点。

发明内容

本发明的目的为了克服上述现有技术存在的问题及缺点，提供一种低成本的汇聚型视频光端机时钟同步方法，不用增加任何硬件设备，快速实现多个单路远端设备的时钟同步，提高视频传输的保真度，降低系统成本。

本发明的目的是这样实现的：

应用于汇聚型视频光端机系统中的单路远端的时钟系统，包括时钟数据恢复CDR模块、发送逻辑模块和接收逻辑模块；其中CDR模块接收参考时钟和数据，并据此恢复出接收时钟，然后将恢复出的接收时钟分别输出至发送逻辑模块和接收逻辑模块；所述参考时钟为单路远端的本地时钟，所述数据来自汇聚型视频光端机系统中的汇聚端，由此发送逻辑模块所使用的时钟、接收逻辑模块所使用的时钟和汇聚端的发送时钟是同源时钟。

上述发送逻辑模块和接收逻辑模块由可编程逻辑器件实现。

应用于汇聚型视频光端机系统中的汇聚端的时钟系统，包括发送逻辑模块和接收逻辑模块，其中本地时钟分别输入到发送逻辑模块和接收逻辑模块，即汇聚端的发送时钟和接收时钟均来自本地晶体振荡器。

上述发送逻辑模块和接收逻辑模块由可编程逻辑器件实现。