使用参考信号选择进行时钟生成的方法和设备的利记博彩app

专利名称：使用参考信号选择进行时钟生成的方法和设备的利记博彩app
技术领域：
本发明一般涉及通信系统，具体而言，本发明涉及用于在这些系统的组成元件内提供和使用冗余时钟的方法和设备。
背景技术：
通信系统的基站是大家所熟知的。由于基站对于系统的正常运转是关键的，运营商或系统操作员或通信服务的提供商要求这些基站表现出很高的可用性。如此，这些基站内的许多关键功能，如中央处理器、或交换机和时间参考或时钟常常是冗余的。诸如中央时钟或参考之类的具有冗余功能的基站通常包括切换到冗余时钟或功能的能力。
在具有多个通信资源或卡(如射频收发器卡和基带处理卡)的复杂的基站中，作为基站的组成部分的每一个无线电信道的一些或所有重复的无线电信道，冗余时钟的分发，特别是从一个切换到另一个时钟，被证明存在大量的技术问题，特别是在相应的卡需要维护同步或相位校准的情况下。
此外，当前的市场还需要这样的基站，即，适于处理不同类型的系统，例如，模拟和CDMA扩频系统，或一般来说，旧式系统和目前部署的系统。常常难以设计高效地操作不同系统的单一时钟信号的通信卡或资源。
为此需要能够解决这些或其他问题的冗余时钟的方法和设备，这一点，将从下面的讨论中变得一目了然。


本说明书收入的并构成本说明书的一部分的附图(在附图中，类似的引用号整个单独的视图中表示相同的或功能上类似的元件)说明了本发明的目前优选的实施例，与上文给出的一般说明，下面给出的详细说明一起，用于说明各种实施例，并说明根据本发明的各种原理和所有优点。
图1以简化和代表性的形式描述了根据本发明的耦合到通信卡的冗余时钟系统的优选实施例的方框图；图2描述了根据本发明的图1的通信卡的一部分的优选实施例的方框图；图3以代表性的形式显示了根据本发明的用于图1中的系统的参考信号的优选实施例的一部分；图4演示了图3中的信号中的数据字段位分配；图5演示了图3中的信号中的同步字段位分配；图6描述了图3中的信号中的数据和同步字段的概述；以及图7显示了图3中的信号的一部分的相位基准。
具体实施例方式
本说明书概述了通信系统，具体来说，这样的系统内的设备，这些设备利用诸如冗余时钟系统之类的冗余系统来为通信单元(具体来说，为操作这些通信单元的用户)确保高可用性服务。具体来说，讨论了提供、使用和管理诸如基站之类的基础设施设备内的冗余参考信号的方法和设备中实现的各种发明构思和原理。特定用途的通信系统有IS-95(CDMA)、GSM、GPRS等等，以及那些正在计划、开发或部署的诸如增强数据速率GSM发展(EDGE)系统、宽带CDMA或UMTS、3G等等。在当前市场上的一个基站，由于经济方面的考虑(如果不是别的)，可能需要为许多这些空中接口提供服务。例如，如果一个运营商或服务提供商具有旧式系统，并正准备部署下一代系统，那么，该运营商可能希望一个基站能够同时处理旧式系统和新系统。
如下面所进一步讨论的，优选情况下，使用各种发明的原理和其组合，以基本上脱离冗余的基准信号和本地时钟信号，假设利用了这些原理或等效原理。这样做，已经被证明，可以减轻与已知系统关联的各种问题，其中，典型的是，时钟信号从多个源直接分发到时钟用户，如通信卡或资源或有效负载，它们被迫从一个时钟切换到另一个时钟，并处理所产生的浪涌电压，同时仍要维护与各组卡之间的同步。历史上，为解决这样的问题，花费了大量的努力和成本，也没有取得比较好的成功。使用这里所讨论的概念和原理可使不同的卡具有不同的本地时钟，比较适于它们各自的任务，并在一个基站内需要时仍可维护与资源或卡的平衡的同步。
提供了直接的说明，进一步说明以能实施的方式实现并使用根据本发明的各种实施例。进一步提供的说明，以增强对本发明的原理和优点的了解，而不以对任何方式对本发明作出限制。本发明只由所附的权利要求包括在本专利申请待审批期间进行的任何修改，以及与这些权利要求的相当的内容进行定义。
可以进一步理解，关系术语的使用，如果有的话，如第一和第二、顶部和底部、备用、另一个、其他等等只用来区别一个实体或操作与另一个实体或操作，而不一定要求或意味着这样的实体或操作之间的任何这样的实际关系。许多本发明的功能和许多本发明的原理是以软件程序或指令来实现的。预计，精通本技术的人员，尽管由可用时间、当前技术和经济利益的考虑所引起的可能要花的大量的努力和许多设计选择，当由这里说明的概念和原理来指导时，将能够轻松地以最小的实验编写出这样的软件指令和程序。此外，许多逻辑及其他基于硬件的功能的优选实施例是半定制集成电路，如作为字段可编程门阵列(FPGA)封装的可编程逻辑阵列。精通本技术的人员尽管可能会花费大量的努力和设计选择，实现这样的硬件也是不困难的。因此，有关这样的软件和硬件的进一步讨论，如果有的话，将尽量简洁，尽可能不使根据本发明的原理和概念模糊。
图1以简化的形式描述了根据本发明的耦合到通信卡或资源的冗余时钟或参考系统的优选实施例的方框图。预计，图1的讨论将帮助提供一些共同语言，并使读者熟悉当前冗余时钟系统的一些问题和根据本发明和原理和概念预见和实现的一些机会和优点。尽管可以预期这里所讨论的原理和概念具有广泛的应用，但是，我们的讨论将主要地集中于基站内应用，优选情况下，用于诸如无线通信系统之类的蜂窝系统中。
如上所述的这些基站对于许多系统和子系统很复杂，一些用于建立和维护无线通信链接，而有的用于测试和诊断、有线通信、记帐信息、切换等等。为使基站支持通信链路，可能需要两个或更多卡或资源或有效负载。为使一个基站支持采用不同技术的无线通信链接，肯定需要不同的卡或有效负载。一个典型的基站具有数十个这些有效负载卡或资源，其中的一些需要与另外一些同步。在此上下文中，我们将主要讨论图1所描述的示范性冗余时钟或参考信号方案。
图1以简化形式显示了用于诸如基站之类的通信设备的冗余时钟系统100。时钟系统包括时钟或参考源101，用于在接口109，具体来说在121和123为诸如通信卡105、107之类的多个通信卡提供参考信号，还包括备用时钟或参考源103，在102耦合到参考源101，用于在接口109，具体来说在125和127为多个通信卡105、107提供备用参考信号。请注意，以优选的形式通过点对点连接提供参考和备用参考信号，以便未显示的通信卡将需要诸如121、125、123、127之类的额外的链接。优选情况下，这些参考信号包括下面将详述的20MHz信号。参考信号是冗余的，表示在很紧的程度上(优选情况下小于80纳秒)相同和同步。优选情况下，这些参考和备用参考源(统称为“参考源”)是第一和第二接口和交换板(ISB)的一部分。每一个参考源都包括振荡器和锁相回路(PLL)111、117。振荡器是已知技术，优选情况下，是10MHz高稳定性耐热(ovenized)振荡器，或在温控环境下以10MHz操作的振荡器，并带有使用已知技术的PLL，以向参考生成功能115、119提供20MHz信号。
振荡器可以耦合到诸如全球定位系统(GPS)信号或UTC信号113之类的外部参考。振荡器通过102处的信号进行同步，所述的信号是从计数器的输出派生而来的，所述的计数器每秒钟生成一次脉冲，所述的脉冲可以被备用参考源用来将计数器或其他寄存器驱动到一个已知状态，如此每秒钟一次将振荡器111、117同步。向参考生成115、119提供来自基站内的诸如中央处理器、有线收发器等等(未显示)其他位置或源的各种数据，操作以提供或生成并接收参考信号(下面参考图3-7所讨论的信号结构和内容)，并缓冲相应的信号，保证这些信号之间的隔离，以便由于连接器或插件盒的底板的故障等造成的一个点对点连接(如121)上的接口109的故障不会影响另一个接口(如123)。
多个通信卡105、107中的每一个都耦合到参考信号和备用参考信号，如所描述的，但在任一时刻有选择地被多路复用器或交换机129、149分别耦合到其中一个参考信号。多个通信卡105、107中的每一个都分别包括时钟发生器131、151，它们通过控制输入130、150被耦合到或参考到参考信号和冗余参考信号中的某一个。时钟发生器包括分别带有振荡器135、155或电压控制振荡器(VCO)的PLL133、153，并用于以对应于多个通信卡中的每一个所提供的功能的频率提供一个或多个时钟信号137、157。这些频率从1MHz到60MHz以上不等，具体取决于通信卡以及其特定的功能或要求以及适当的振荡器VCO。最后结果是，时钟发生器或本地板时钟，具体来说，时钟信号137、157维护已知的相位关系，或在121、125、123、127同步到参考信号，这是由交换机129、149选择的。本地或板时钟或时钟发生器如此被参考信号控制或引导而不是参考信号，在某种程度上与参考信号无关。这是有利的，当当前参考信号发生故障时、时钟发生器可以自由地运转，继续在短时间内提供时钟信号，足以切换到冗余的参考信号。
当检测到目前耦合到时钟发生器的参考信号或冗余参考信号中的某一个发生故障时，多个通信卡中的每一个用于耦合到其中未发生故障的那一个。虽然不是必需的，但是在实践中，其中一个参考源，例如，101将是主参考源，而103是备用的，在检测到故障之前，所有通信卡都将耦合到主参考源。当发生故障时，都是由每个卡或资源本身以及遇到故障的每一个卡将该卡上的硬件控制切换到该卡上的备份或冗余参考振荡器。然后，一旦解决了所发现的故障，软件控制下的中央处理器将负责保证所有卡再次从主参考信号进行操作。本发明的冗余参考或时钟系统的另一个优点是，不同的通信卡可以从不同的参考信号操作，并在不同的时间切换到备用参考信号，并仍彼此维护同步，足以执行每一个卡都负责的任务，并在需要时进行交互操作。
在通信卡105、107中进一步包括了同步逻辑和循环FIFO缓冲区139、159。此逻辑和循环FIFO缓冲区，优选情况下，240纳秒缓冲区，可使必须保持同步的卡，如收发器卡和基带处理卡或测试和诊断卡，通过基带总线141执行此项操作。如下面所进一步讨论的，所述的逻辑利用来自参考信号或选定的参考信号的派生信号以包括内部通信卡信号内的同步信号，240纳秒循环FIFO缓冲区足以适应当检测到参考信号故障并发生参考信号切换时可能会发生的最坏的失去同步的情况。这就允许接收通信卡将本地数据与从其他通信卡接收到的数据同步或重新校准。
图2描述了图1的通信卡的一部分的优选实施例的比较详细的方框图。描述了通信卡200、具体来说，描述了其相关部分，该部分使用冗余的参考时钟系统。所述的卡包括用于耦合到参考信号121的装置，用于耦合到备用参考信号125的装置，如上所述，每一个都可以从接口109获得并作为其一部分。参考信号121包括201处的20MHz的参考波形，所述的参考波形耦合到输入除法器203和提取逻辑205的时钟输入。备用参考信号类似地包括211处的20MHz参考波形，与上文提及的参考波形相同，所述的参考波形耦合到输入除法器213和备用提取逻辑215的时钟输入。优选情况下，参考信号121进一步包括，20MHz数据帧脉冲信号(40兆位速率)207，所述的数据帧脉冲信号耦合到提取逻辑205，并对应于参考波形201。优选情况下，备用参考信号125进一步包括，20MHz备用数据帧脉冲信号(40兆位速率)217，所述的备用数据帧脉冲信号耦合到提取逻辑215，并对应于备用参考波形211。
数据帧脉冲信号和备用数据帧脉冲信号当一切都正常运行时是完全相同的版本，两个信号彼此密切同步，并有相应的对应的参考波形。如下面所进一步讨论的，数据帧脉冲信号和备用数据帧脉冲信号适用于维护参考信号和备用参考信号分别与帧脉冲信号和备用帧脉冲信号的相位校准。数据帧脉冲信号包括数据和帧脉冲信号，它们彼此混合以构成数据帧脉冲信号。优选情况下，此数据信号对于旧式电路开关蜂窝电话系统是电路交换数据。如果特定通信卡或资源或有效负载不需要此数据，它不包括在点到点链路中，或者如果包括，它将被忽略。如下面所进一步详述的，帧脉冲信号包括参考相位或时间参考或信息、另外的时间参考和复位信号。
提取逻辑205、215恢复来自数据帧脉冲信号的帧脉冲信号，具体来说，包括同步字段或帧，具体来说，来自帧脉冲信号的参考相位，这将转发到除法器复位逻辑209、219并由逻辑使用，以每隔125微秒或其倍数一次将相应的输入除法器强制到一个已知值。这将通过除去可能接收到的或在从时钟或参考源101到通信卡200的路径或接口109中的参考信号中引起的任何瞬时脉冲，提供或确保参考信号的正确的相位校准。如此，提取逻辑205从帧脉冲信号恢复参考相位。同样，备用提取逻辑215从备用帧脉冲信号恢复备用参考相位。此备用参考相位被耦合到除法器复位逻辑219，并用于设置输入除法器213，以便提供备用参考信号的相位校准。
提取逻辑进一步操作以从帧脉冲信号恢复另外的时间参考，具体来说，同步帧或字段，备用提取逻辑进一步操作以从备用帧脉冲信号或作为其一部分的同步字段恢复另外的备用时间参考。优选情况下，可以恢复多达六个另外的时间参考(6.2秒、1秒和4个可配置的参考)和另外的备用时间参考。这些另外的时间参考可用于相位校准或将通信卡上的本地时间参考与接口109或整个基站的数据帧信号207的那些时间参考同步。将使用此时间参考中的哪一个将取决于通信卡的特定功能。
优选情况下，通信卡将包括被描述成同步逻辑261的装置139和循环的FIFO缓冲区263，用于提供带有基带总线141上的积分同步指示，以便于与另一个通信卡进行通信和维护同步。循环FIFO缓冲区263存储基带总线信号的足够的部分(优选情况下240纳秒)，以确保与其他通信卡的同步。其中一个时间参考，具体来说，80毫秒参考，优选情况下C1(参见图5和其中的讨论)被同步逻辑261和循环FIFO缓冲区139用作相位参考，以向另一个通信卡提供包括积分同步指示的信号，每当遇到异常时，都维护与该卡的同步或数据校准。
此外，提取逻辑205进一步恢复复位信号206，备用提取逻辑215进一步恢复备用复位信号216，用于向通信卡上的一个或多个功能提供硬复位。通常，此复位信号是必需的或对某些旧式设备或功能有用，下面将不再进一步讨论。被相应的提取逻辑205、215恢复的参考相位、另外的时间参考和帧脉冲耦合到时间参考和帧脉冲多路复用器220或交换机。
参考信号和备用参考信号由相应的输入除法器203、213连接到交换机129或参考多路复用器并连接到监视器221、223或时钟警告逻辑。交换机使用已知的技术选择参考信号和备用参考信号中的一个作为来自除法器的输出，以在224提供选定的参考信号。除法器将参考信号的优选的20MHz的频率除以一个在输入222被编程到除法器中的除数，该除数是低KHz范围中的频率，例如，2到10KHz，具体情况取决于通信卡的要求。监视器221用于监视来自除法器203的参考信号以在227提供参考状态，备用监视器用于监视来自除法器213的备用参考信号以在229提供备用参考状态。基本上，监视器使用已知技术验证是否有相应的参考信号可用并接近于适当的频率，如果没有，则在227和229提供状态或警告信号。
参考状态和备用参考状态分别由控制逻辑231、233连接到交换机，用于来回切换或从参考信号和备用参考信号中的无效的那个切换到有效的那个，以继续提供选定的参考信号的有效版本。参考状态和备用参考状态可以使用基于硬件的功能或基于软件的功能耦合到交换机。基本上，状态信息或其派生物可以直接连接到并用于控制交换机129，通过总线130以基于硬件的方法耦合到并用于控制交换机220。或者，状态信息将由总线连接到处理器，所述处理器是板本地的或基站内的另一个板上的，来自处理器的指令将以基于软件的方法控制交换机129和220。如上所述，通信卡和所有其它通信卡通常根据参考信号进行操作，并在检测到异常时，切换到备用参考信号。
此选定的参考信号在224作为一个到相位比较器225的输入被耦合到时钟发生器131。优选情况下，时钟发生器是一个结构适当的锁相回路，所述锁相回路由选定的参考信号引导或定向，以便以对应于选定的参考信号的频率提供一个或多个时钟信号137或本地板时钟信号，其中，一个或多个时钟信号进一步对应于通信卡所提供的功能，例如，对于IS-95 CDMA，需要19.6608MHz时钟，对于UMTS或宽带CDMA，需要61.44MHz时钟的CDMA调制解调器。到相位比较器225的其他输入来自电压控制振荡器(VCO)235，由输入239被编程或控制的除法器237在频率方面划分。VCO 235的输出是本地板时钟或这样的时钟的基础。基本上通过选择除法器203、213和除法器237的除数，可以确定本地板时钟的频率。VCO频率将是参考信号的频率20MHz，除以除法器203的除数或在224选定的参考信号的频率乘以除法器237的除数。
时钟信号137也耦合到除法器241、243、245和247，这些除法器分配时钟信号，以在那里提供相应的输出time ref1 242、time ref2244、time ref3 246和time ref4 248信号。这些是相同的时间参考，或者由提取逻辑恢复的6个可能的时间参考中的4个，现在被转换为本地板时钟，但是仍与恢复的时间参考同步。审核和校准功能249以与上文讨论的监视器和除法器复位功能类似的方式操作，以在由逻辑确定的适当的时间将除法器驱动到一个已知值，如251所示的。逻辑使用帧脉冲和本地时钟137进行操作，以根据时钟信号将另外的时间参考从交换机220输出，如此，将时钟信号生成的这些参考同步到恢复的时间参考。
图3以代表性的形式显示了在图1中的系统使用的参考信号121的优选实施例的一部分。具体来说，描述了参考波形201和数据帧脉冲信号207，以及接收数据信号301。如上所述，参考信号201是由时钟源101或参考生成单元115所提供的20MHz的波形。数据帧脉冲信号是数据303和帧脉冲305的备用位，帧脉冲在参考信号的下降沿307有效，数据在上升沿309有效。显示为数据位的信息可以是数据，也可以是同步位。如果帧脉冲高，则下面的位是数据，如果此脉冲低，则下面的位是同步位。接收数据信号301的接收数据位速率是数据帧脉冲位速率的一半。请注意，通常，只有利用电路交换数据的旧式设备包括具有数据帧脉冲信号或接收数据信号的传输数据。数据流或同步位流的连续的位分别被组织成如图4和图5所示的字段或帧。
作为概述，数据帧脉冲信号被分析为帧或超帧，它们以8KHz的速率发生或每125微秒或2500帧脉冲位和2500数据位一次。这些帧包括138个18位数据字段或帧和一个16位同步字段或帧，它们被以20MHz速率时钟输出。被传输的数据优选情况下是电路交换数据，这是运营商或服务提供商以高达16.384MHz的网络时钟速率提供的。这就使以16.384MHz网络速率时钟输入的2048位数据以20MHz时钟或信号201的参考速率时钟输出。图4演示了图3中的数据帧脉冲信号中的数据字段400和数据字段或帧位分配。P或当前位401表示此数据字段中的数据是否有效；如果为“1”，则有效，如果为“0”，则无效，表示无数据。当P位被设置为“0”，则网络帧脉冲位NFP 403被设置为“1 ”，数据位D0-D15被设置为Hex 00FF。平均起来，当网络数据为16.384MHz速率时，128数据字段将包含2048位数据(128×16＝2048)，10数据字段将是空的。NFP位，当被设置为“0”时，表示基于网络时钟速率的下一个网络数据帧或超帧的开始。由于网络时钟速率和参考信号时钟速率不同，NFP位将在125微秒帧或超帧内浮动。当由P位所示的存在时，发送16位数据D0-D15，D0是第一位，D15是最后一位。
同步字段500或帧位于每一个125微秒帧或超帧的开始。图5演示了图3中的数据帧脉冲信号中的同步字段或帧位分配。在被设置为“0”的第一帧脉冲之后，第一同步字段位发生或可用。下面的另外15个帧脉冲也将被设置为“0”，提供了其余的15位同步字段。开头七个位F0-F6 501目前预留给将来使用并被设置为“1”。C0-C3 503、位8-11是可配置的位，可以用作另外的时间参考，它们表示另外的时间参考，是125微秒的倍数。允许的值介于250微秒到32.768秒之间。这些位C0-C3中的任何一个位中的“0”表示，跟随在帧脉冲的下一个低到高的过渡的20MHz时钟或参考信号的上升沿(下一个125微秒帧或超帧的开始)是指派给该时钟参考的帧脉冲，优选情况下，由如图7所示的软件指派。6S 505和1S 507位是另外的时间参考，分别表示6.12秒和1秒参考。这些数位位置中的“0”表示，在帧脉冲下一个低到高过渡之后的时钟信号的上升沿(下一个125微秒帧的开始)是相应的时间参考tick 701或脉冲帧。R+和R-位509表示请求复位的时间。当R+被设置为“1”，R-被设置为“0”时，请求复位，当R+被设置为“1”，R-被设置为“1”，表示没有复位。第16位始终被设置为“0”。请注意，由于诸如121、123、125、127之类的信号是从参考信号源到各种通信卡的点对点连接，诸如C0-C3 503和R+和R-509之类的同步字段中的位可以为不同的链接取不同的值，从而将一个通信卡复位，而不将另一个复位。
图6描述了在图3中的数据帧信号207和接收数据信号301中的数据和同步字段的一部分的概述。如图所示，第138个18位数据字段601(完成一个125微秒帧或超帧)后面有16位同步字段603(表示下一个125微秒帧或超帧的开始)，此后，还有传输链接或路径上的数据字段1-138。从通信卡发送到ISB的接收数据比传输数据滞后传输数据一个数据字段。具体来说，在传输数据字段从ISB发送到通信卡的同时，18位的第137字段605发送到ISB。对应于同步字段603的16位字段607不使用，并被设置为十六进制值AAAA。
图7显示了上面指出的图3中的信号的一部分的时间参考107或相位参考。具体来说，帧脉冲位703被显示为“0”，表示下面的位是同步位，具体来说，是同步15 705和同步16 707。此后，帧脉冲位709被设置为“1”，表示下一个125微秒帧或超帧的开始，跟随在这些帧之后的位是数据位，具体来说，具有时间或相位参考701的第一数据字段的第一和第二数据位711、713，或是跟随在第一正帧脉冲之后20MHz参考时钟的上升沿的tick，如上文所讨论的。请注意，此时间参考或相位参考以每秒钟8000次的速率进行，位C0-C3、6S和1S的状态确定相位参考是否还是对应于6.12秒或1秒或其他可配置的时间参考的时间参考。
现在将论述图1中的冗余时钟或参考信号系统和接口以及图2中的用于使用来自接口109的冗余参考信号的通信卡或资源或有效负载的上面详细的讨论，以及图3-图7中的优选的参考信号的详细讨论以及其中涉及的概念和原理。所显示的是，一种用于与通信卡连接并提供冗余参考时钟的接口。该接口包括用于向通信卡或资源发送参考信号的装置，参考信号适用于控制通信卡上的本地时钟，以及用于向通信卡发送备用参考信号的装置，备用参考信号适用于控制本地时钟；以及用于控制耦合到参考信号和备用参考信号的交换机的装置，用于选择参考信号和备用参考信号中的一个以提供用于控制时钟的选定的参考信号。
该接口优选情况下进一步包括用于向通信卡发送对应于参考信号的帧脉冲信号的装置和向通信卡发送对应于备用参考信号的备用帧脉冲信号的装置，帧脉冲信号和备用帧脉冲信号适用于维护参考信号和备用参考信号分别与帧脉冲信号和备用帧脉冲信号的相位校准。优选情况下，帧脉冲信号包括参考相位以提供参考信号和备用帧脉冲信号的相位校准，优选情况下，包括备用参考相位以提供备用参考信号的相位校准。
优选情况下，帧脉冲信号进一步包括一个或多个额外的时间参考和备用帧脉冲信号，优选情况下，包括一个或多个额外的备用时间参考，每一个额外的时间参考和额外的备用时间参考都适用于为通信卡进行本地时间参考的相位校准。优选情况下，帧脉冲信号还包括复位信号，备用帧脉冲信号进一步包括备用复位信号，复位信号和备用复位信号适用于向通信卡上的一个或多个功能提供硬复位。
在一个实施例中(其中，通信卡或资源处理电路交换数据)，帧脉冲信号和备用帧脉冲信号分别与数据和备用数据混合，以提供数据帧信号和备用数据帧信号。数据帧信号和备用数据帧信号包括第一帧或字段速率的数据帧或字段(具体来说，每秒1.104Mega帧)和第二帧速率的同步帧(具体来说，每秒8,000帧或字段)。同步帧包括一个或多个相位参考、复位信号，以及多个时间参考信号。
现在继续讨论用于耦合到上面讨论的接口的卡、电路板或有效负载，我们发明了用于操作冗余参考信号以提供通信服务的通信资源或卡。该资源包括用于接收第一参考信号和第二参考信号的装置，用于判断第一参考信号和第二参考信号是否有效并选择第一参考信号和第二参考信号中的有效的那一个以提供选定的参考信号的装置。资源或卡进一步包括时钟发生器，耦合到并受选定的参考信号的控制，用于生成供通信资源使用的时钟信号。
通信资源进一步包括用于接收对应于第一参考信号的第一帧脉冲信号的装置和用于接收对应于第二参考信号的第二帧脉冲信号的装置，其中，第一帧脉冲信号和第二帧脉冲信号适用于维护第一参考信号和第二参考信号分别与第一帧脉冲信号和第二帧脉冲信号的相位校准。在一个实施例中，第一帧脉冲信号和第二帧脉冲信号分别与第一数据和第二数据混合，以提供第一数据帧信号和第二数据帧信号。请注意，尽管我们的讨论涉及了参考信号和第二或备用参考信号，但是，相同的原理也适用于多个参考信号。如前面所指出的，利用上面讨论的本发明的方法提供冗余时钟系统，单个的通信卡或资源比采用现有技术的系统更加不依赖于时钟，并可以独立地交换参考源并独立地利用参考源，并仍可维护同步以便允许卡之间进行交互操作。
上文讨论的过程以及本发明的原理用于减轻由采用现有技术的冗余时钟系统所引起的诸如在切换期间的瞬时脉冲之类的问题或尝试利用相同的时钟为不同的系统执行不同的任务的问题。所使用的其中原理是依赖系统参考信号来定向本地时钟而不是作为本地时钟，如此隔离了系统时钟与本地板时钟。另一个原理是，将各种数据与数据帧脉冲信号中的各种参考信息组合，因为包括了参考信号的附加冗余。这就显著地缩小了所需的连接的数量，并在点对点或集线器到资源的体系结构中，使互连方案更加实际。
现在将以有效和实际的方式讨论和描述为提供、连接并利用冗余参考系统以便于和在点对点的体系结构中提供冗余时钟系统的方法、系统和设备的各种实施例。预计，根据本发明的这些实施例或其它实施例将可以应用于安装的各种设备以提供广域网(WAN)，如无线WAN或PSTN或因特网。本发明还可以应用于包括这样的系统的组成元件或设备，以及其中所使用的系统或方法。使用本发明的原理和这里所说明的概念，优选情况下，可以提供较低的延迟和低系统开销的冗余时钟系统，以及维护和在这样的冗余时钟之间进行切换的过程，这将改善服务可用性，这对于用户和提供商都是有好处的。
本发明旨在说明如何制造和使用根据本发明的各种实施例，而不是限制其真正的、计划和公平的范围和精神。本发明只由附加权利要求书定义，在本专利申请待审批期间可以进行修改。
权利要求
1.一种被设置并构建成使用冗余参考时钟系统的通信卡，该通信卡组合地包括用于耦合到参考信号的装置；用于耦合到备用参考信号的装置；交换机，耦合到所述参考信号和所述备用参考信号，用于选择所述参考信号和所述备用参考信号中的一个，以提供选定的参考信号，以及时钟发生器，耦合到所述选定的参考信号，用于以对应于所述选定的参考信号的频率提供一个或多个时钟信号，所述一个或多个时钟信号进一步对应于通信卡所提供的功能。
2.根据权利要求1所述的通信卡，进一步包括监视器，耦合到所述参考信号，用于监视所述参考信号以提供参考状态，备用监视器，耦合到所述备用参考信号，用于监视所述备用参考信号以提供备用参考状态。
3.根据权利要求1所述的通信卡，进一步包括用于耦合到对应于所述参考信号的帧脉冲信号的装置，用于耦合到对应于所述备用参考信号的备用帧脉冲信号的装置，所述帧脉冲信号和所述备用帧脉冲信号适用于维护所述参考信号和所述备用参考信号分别与所述帧脉冲信号和所述备用帧脉冲信号的相位校准。
4.根据权利要求3所述的通信卡，进一步包括提取逻辑，用于从所述帧脉冲信号恢复参考相位以提供所述参考信号的所述相位校准，并进一步包括备用提取逻辑，用于从所述备用帧脉冲信号恢复备用参考相位以提供所述备用参考信号的所述相位校准，从而维护所述时钟信号分别与所述参考信号和所述备用参考信号的同步。
5.根据权利要求1所述的通信卡，其中所述时钟发生器进一步包括用于提供所述时钟信号的锁相回路。
6.根据权利要求1所述的通信卡，进一步包括用于提供带有积分同步指示的信号以便于与另一个通信卡进行通信的装置。
7.根据权利要求6所述的通信卡，进一步包括一个缓冲区，用于存储所述信号的足够的部分，以确保与所述另一个通信卡的同步。
8.一种被设置并构建成用于与通信卡连接并提供冗余参考时钟的接口，该接口组合地包括用于向通信卡发送参考信号的装置，所述参考信号适用于控制通信卡上的本地时钟；用于向通信卡发送备用参考信号的装置，所述备用参考信号适用于控制所述本地时钟；以及用于控制耦合到所述参考信号和所述备用参考信号的交换机的装置，用于选择所述参考信号和所述备用参考信号中的一个以提供用于控制所述本地时钟的选定的参考信号。
9.一种在通信设备中使用的冗余时钟系统，该时钟系统组合地包括用于为多个通信卡提供参考信号的时钟源；备用时钟源，耦合到所述时钟源，用于为所述多个通信卡提供备用参考信号；所述多个所述通信卡中的每一个有选择地耦合到所述参考信号和所述备用参考信号中的一个，所述多个所述通信卡中的所述每一个都包括时钟发生器，参考所述参考信号和所述冗余参考信号中的所述一个，用于以对应于所述多个所述通信卡中的所述每一个所提供的功能的频率，提供一个或多个时钟信号，以及当检测到所述参考信号和所述冗余参考信号中的所述一个发生故障时，所述多个所述通信卡中的所述每一个都被设置成耦合到所述参考信号和所述冗余参考信号中的未发生故障的那一个。
10.一种被设置成使用冗余参考信号以提供通信服务的通信资源，该资源组合地包括用于接收第一参考信号和第二参考信号的装置；用于判断所述第一参考信号和所述第二参考信号是否有效并选择所述第一参考信号和所述第二参考信号中的有效的那一个以提供选定的参考信号的装置；以及时钟发生器，耦合到并受所述选定的参考信号的控制，用于生成供通信资源使用的时钟信号。
全文摘要
本发明公开了使用参考信号选择进行时钟生成的方法和设备。一种冗余的时钟系统和用于利用该系统的通信卡，该系统包括一个时钟源，用于为通信卡提供参考信号；一个备用时钟源，耦合到时钟源，用于为通信卡提供备用参考信号；每一个通信卡都包括时钟发生器，参考一个参考信号，以便以对应于每一个通信卡提供的功能的频率提供时钟信号，每一通信卡在检测到另一个参考信号发生故障时耦合到其中一个未发生故障的参考信号。
文档编号H04L7/04GK1613186SQ03802017
公开日2005年5月4日 申请日期2003年1月7日 优先权日2002年1月8日
发明者彼得·D·诺维克, 安吉拉·C·麦克克罗瑞, 戴尔·E·雷, 托尼·A·朗 申请人:摩托罗拉公司