[发明专利]利用反向时钟同步组网的光端机芯片结构

说明书

技术领域

    本发明涉及光端机的结构技术领域，具体为利用反向时钟同步组网的光端机芯片结构。

背景技术

数字视频光端机由于其传送数据量大，无传送损耗和延迟的特点，近年来在安防监控领域获得了广泛的应用。

另一方面，集成电路技术随着工艺的进步，近年来取得了较快的发展。以深亚微米CMOS工艺为基础，目前集成电路芯片技术已经可以将视频光端机的主要功能集成，以该集成芯片为基础的数字视频光端机在功耗、体积方面均较传统产品有较大优势。

现有的数字光端机芯片组结构见图1，为了简化绘图和说明，这里画出的为单路数字视频光端机，实际应用中会出现2~16路的情况，但基本原理一致，其包括发送端芯片、接收端芯片，发送端芯片通过光纤连接接收端芯片，发送端芯片包括模数转换器、CPLD/或FPGA、串并转换器、发送光纤模块、本地时钟，发送端的数据输入经过模数转换器、CPLD/或FPGA、串并转换器之后传入发送光纤模块，发送端的接模数转换器、CPLD/或FPGA、串并转换器的时钟输入端分别连接本地时钟，数据最终通过发送光纤模块经由光纤传送至接收端芯片的光纤模块，接收端芯片的本地时钟保持与发送端芯片的本地时钟的频率一致，从而接收电路依靠与发送时钟相同的时钟频率，同步数据接收，并完成数据的恢复与处理，接收端芯片具体包括光纤模块、串并转换器、CPLD/或FPGA、数模转换器、本地时钟，接收端芯片的光纤模块接受数据后依次传向串并转换器、CPLD/或FPGA、数模转换器，数模转换器通向接收端的数据输入，接收端芯片的本地时钟分别连接串并转换器、CPLD/或FPGA、数模转换器的时钟输入接口。

上述芯片组结构在处理单一的点对点的传送时，由于双方的本地时钟频率可以基本保持一致，在一定误码率的情况下，基本保证数据发送与接收端的同步，但是伴随着数字视频光端机在安防监控中的广泛应用，现在通常情况下是多个发送端对应一个接收端，一对数字视频光端机必须占用一条光纤，其数据通信量远小于光纤容量，单根光纤的通信量被大大缩小，当多个发送端同时对应一个接收端时，需要从每个发送端单独引一根光纤通向接收端，而现有线路光纤数量无法满足大量数字视频光端机对光纤的需求。

随着数字视频光端机在安防监控中的广泛应用，传统视频光端机架构下的点对点传输日益暴露出其光纤资源利用率不高的缺点：

一方面，一对数字视频光端机占用一条光纤，其数据通信量远小于光纤最大容量。正常一路标准清晰度视频信号码率不到150Mbps，而常用光纤容量在Gbps量级，是其十倍以上；

另一方面，工程应用中经常遇到光纤架设成本高，或由于各种限制无法进行施工（如：不可能让铁路中止运营进行施工），只能租用现有线路，而现有线路光纤数量无法满足大量数字视频光端机对光纤的需求。

工程商被迫寻求解决方案，如图2所示即为常见的“多对单”方案，即：多个发送端共享一根光纤到单一接收端。从而有效利用光纤资源，减少架设光缆的需求。以上将多个发送端数据汇集到一根光纤上的过程就叫做“汇聚”。

为了达到上述目的，就必须改变传统点对点的传输方式，目前一般会采用以下两种方法完成汇聚功能：

1）              使用波分复用技术，利用复杂且昂贵的波分复用器件，在单一光缆上实现多路数据的汇聚和传送。实际上是在光学层面上实现信号汇聚；

2）              采用各种电路方案实现光端机信号的汇聚，即：在电信号范畴内完成信号汇聚。这种方法又可细分为数字和模拟解决方法：

a)    模拟方法通过将信号转换成模拟量，然后再转换为数字量，并实现信号汇聚。这种方法的缺点是信号在转换中有较大损耗，并且需要额外的数模/模数转换器件，增加了成本；

b)    对比于模拟汇聚，数字汇聚的可以达到信号的零损耗，额外增加的数字电路成本很低，基本可以忽略不计。但目前数字汇聚实现的主要障碍是不同信号来源的同步：以图2为例，虽然四个发送端使用的晶振标称一致，但由于均为各自的本地时钟和分离器件，时钟频率存在差异。数字汇聚过程中发生丢码和误码现象，从而影响传送信号的完整性。这种情况造成现有方案下发送端数据汇聚时难以进行数字采样，所以以目前架构在数字域内汇聚各个发送端的数据尚有困难。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了利用反向时钟同步组网的光端机芯片结构，其可以在多个芯片间进行时钟同步，从而能够实现多芯片间数据的汇聚，确保数字汇聚的数字采样，使得传送信号完整。