CN100433593C

CN100433593C - 一种宽带码分多址系统中时间同步的方法

Info

Publication number: CN100433593C
Application number: CNB021118469A
Authority: CN
Inventors: 沈毅; 董嘉; 樊永宁
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: ZTE Corp
Priority date: 2002-05-21
Filing date: 2002-05-21
Publication date: 2008-11-12
Anticipated expiration: 2022-05-21
Also published as: CN1459940A

Abstract

本发明公开了一种宽带码分多址系统中各个节点间进行时间同步的方法。通过操作维护中心的界面设置时间同步参数；启动时间服务器上的简单网络时间协议SNTP服务；无线网络控制器、无线网络接入点主动向时间服务器发送请求消息，获取时间信息并估算网络传输延时；进行简单网络计时协议SNTP服务模式的选择判断，使用广播模式则由服务器按照设置的定时间隔广播时间信息，使用点对点模式则由客户端按照设定的时间间隔定时向服务器发起请求来获得时间信息；客户端获得服务器的精确时间值，去除传输延时影响后，完成自己的时间同步过程。本发明能解决宽带码分多址系统内完成时间同步的问题，且维护操作简单、工作量小不易出错，可自动完成同步。

Description

一种宽带码分多址系统中时间同步的方法

技术领域：

本发明涉及宽带码分多址(WCDMA)蜂窝移动通信系统中时间同步的方法，尤其涉及通用陆地无线接入网(UTRAN)中的无线网络控制器(RNC)与无线网络接入点(NodeB)的精确时间值获得以及时间同步的技术问题。

背景技术：

网络中准确的时间信息对于网络所提供的业务具有十分重要的作用，随着无线通信技术的发展，通信网络越来越复杂和庞大，对网络中各个节点如何获得准确的时间也带来了很大的困难。第三代无线通信网在宽带码分多址(WCDMA)蜂窝移动通信系统中尚未定义系统内各个节点之间的时间同步方式，因此可能会导致RNC与NodB间、不同的NodeB间以及其他网络节点之间时间不能同步的情况发生。对于网络中的时间同步过程，可以参考UDP/TIME协议(RFC868)和网络时间协议NTP协议(RFC1305)以及简单网络时间协议SNTP协议(RFC1769)实现。但是其中的UDP/TIME协议仅要求服务器端侦听TCP37端口，在客户端向这个端口建立对该端口的联接后给客户端返回一个32bit整数的时间值，表示1900年1月1日0时0分0秒起的计秒数值。这样的方式未考虑网络的传输延时，而在网络组成较为复杂时可能会有不可忽略的传输延时产生，并且仅向客户端提供32bit无符号二进制秒计数，恐怕在目前的某些应用中精度无法满足要求。虽然NTP协议的精度和对传输延时的处理可以满足要求，但其协议较为复杂，并在消息结构中的一个字段要求提供DES加密、解密以作为对服务器的广播消息作权限认证，这样导致实现的复杂程度较大，不太合适用于这个场合。而SNTP的体系、机制相对比较适合用于WCDMA系统内部进行时间同步的用途。

发明内容：

本发明要解决的技术问题在于提供一种WCDMA系统内部进行时间同步的方法，使用该方法能使WCDMA系统内部各个节点无线网络控制器(RNC)与无线网络接入点(NodeB)等可以获得精确的时间值并保持时间同步。

为解决上述技术问题，本发明提供基于SNTP协议的网络时间同步的实现方法，包括：

步骤一、通过操作维护中心的配置界面设置时间同步参数；

步骤二、启动时间服务器上的简单网络计时协议SNTP服务；

步骤三、作为客户端的无线网络控制器RNC、无线网络接入点NodeB主动向时间服务器发送请求消息，获取时间信息并估算网络传输延时；

步骤四、进行简单网络计时协议SNTP服务模式的选择判断，如果使用广播模式则由服务器按照设置的定时间隔广播时间信息，如果使用点对点模式则由客户端按照设定的时间间隔定时向服务器发起请求来获得时间信息；

步骤五、客户端获得服务器的精确时间值，去除传输延时影响后，完成自己的时间同步过程。

由于本发明通过操作维护中心OMC与RNS通过按照SNTP的标准协议进行传输延时的测算和精确时间值的获取或广播过程，从而可WCDM通信系统中各个节点可以获取精确的时间并保持时间同步。因此，本发明能解决宽带码分多址(WCDMA)蜂窝移动通信系统中各节点间的NodeB的时间同步的问题。

附图说明：

图1是本发明方法的实施例流程图；

图2是本发明采用的配置信息数据包格式。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明作进一步详细的描述。

本发明所述的方案主要基于以下前提：一是通过操作维护中心OMC(或RNC)可以获得精确的时间信息；二是操作维护中心OMC与无线网络控制器RNC、NodeB之间有直接的以太网联接或者是IPOA联接，无线网络控制器RNC与NodeB有IPOA通道；

以WCDMA系统的操作维护中心OMC提供时间服务中心功能，实现SNTP的服务器。它支持广播方式和Unicast(服务器与客户端点对点进行消息交互)方式以同时支持点对多点和点对点的应用要求情况。

作为WCDMA系统网络中各个节点的RNC、NodeB上都实现SNTP的客户，可以通过Unicast方式主动要求获取时间值，也可以通过接受服务器的广播来获取时间值，进行同步。

对于WCDMA网络，可以体现为一个树形的结构，而时间同步同样可以采用多级方式进行。由一个根结点提供初始时间，下一层节点以这个根结点作为服务器，服务器端在指定端口上侦听下级节点的请求，并作出应答，或是按照配置的工作模式向叶子节点上客户端定时广播时间信息，即根节点以广播方式或者Unicast方式向叶子节点提供时间信息服务。下层节点可以再作为更下层的节点的时间服务器来提供时间信息。对于多级方式进行同步，由OMC作为树的根节点，提供最初的时间信息。WCDAM的网络中RNC一般可以作为一个子网(接入网)的管理者，管辖一批NodeB，这样对于时间同步服务，RNC可以作为管辖的NodeB的子树的根节点，来提供时间服务。

RNC作为子网的管理者，也可以作为本子网内部的SNTP服务器，接受来自于它管辖之下、与之建有IPOA联接的NodeB的获取时间的请求；在实现了LANE的情况下，也可以对这些NodeB进行时间信息广播。

在具体的实现方式上严格遵循SNTP协议。需要作为SNTP服务器的OMC和RNC都要侦听缺省的UDP时间服务端口(123端口)；同时支持SNTP的Broadcast方式和Unicast方式；其中Unicast方式除可以用来获取时间值外还可以用来估算网络间进行时间同步时的传输延时。

在WCDMA网络中作为SNTP客户的RNC/NodeB完成建立与OMC/RNC之间的IP链路(NodeB可以是建立与OMC之间直接的以太网联接也可以是建立经由RNC到OMC的一条IPOA<IP over ATM>通道，同样也可以是建立到RNC的IPOA通道)后，向SNTP服务器发送多次时间信息请求进行传输延时估算，并获取当前的精确时间并去除传播延时的影响以完成时间同步的过程。在可以进行子网广播时RNC/NodeB还可以接受广播的时间信息。

进行时间同步时的网络传输延时估算额可以根据SNTP服务器时间应答消息中时间戳信息计算，由Originate Timestamp T1、Receive Timestamp T2、Transmit Timestamp T3、Destination Timestamp T4四个时间戳信息计算出传输延时，并保存在本地。传输延时值估算方式如下：

TDealy＝(T4-T1)-(T2-T3)/2

可以通过操作维护中心OMC设置作为SNTP服务器的OMC或者无线网络控制器(RNC)的工作模式，以及参数，包括广播时间间隔、客户端工作在Unicast模式下定时向SNTP服务器请求时间信息的时间间隔、SNTP使用的UDP端口号等。

NodeB收到来自RNC的广播消息后，取出其中的服务器消息离开服务器的时间(Transmit Timestamp)字段，并根据所保存的与RNC之间的传输延时值计算出当前时间值，并修改本地时间。

图1是本发明方法的实施例流程图，按照图1的流程：

本发明在步骤1，通过OMC的配置界面设置时间同步参数，参数项包括：服务器以及客户端模式选择、RNC是否充当时间服务器选择、广播定时间隔、同步使用UDP端口号、客户端采用Unicast方式时向服务器请求时间信息的时间间隔；

在步骤2，启动时间服务器(OMC，当RNC也作为服务器时也包括RNC)上的SNTP服务；

在步骤3、4、5，作为客户端的RNC、NodeB主动向时间服务器发送请求消息，获取时间信息并估算网络传输延时；

在步骤6、7、8、9，如果使用广播模式则由服务器按照设置的定时间隔广播时间信息，如果使用点对点模式则由客户端按照设定的时间间隔定时向服务器发起请求来获得时间信息；

在步骤10客户端获得服务器的精确时间值去除传输延时影响后完成自己的时间同步过程；

按照NTP的协议规范，广播可以采用子网内广播或者是组播的方式，而NTP组的IP地址唯一为224.0.1.1，但由于SNTP不提供服务器身份确认机制，无法标识是否是有权的RNC在通知进行时间同步，因此应避免使用组播而使用子网定向广播。

其中服务器端(无线网络控制器RNC)和客户端(NodeB)均使用UDP123端口。

各个步骤中无线网络控制器(RNC)与NodeB之间交互的信息格式统一定义，其具体格式参考图2，内容如下所示：

LI：跳跃指示，表明上1分钟是否有秒跳跃(上一分钟为59秒或61秒)，00为正常，11表明时钟不同步；

VN：协议版本号，缺省为3；

模式Mode：表明消息类型是Unicast的客户端请求/Unicast的服务器应答/Broadcast；

Stratum：本地时钟等级；

Poll：广播时间间隔，表明广播间隔为2^Poll秒，一般在64秒-1024秒之间；

Precision：本地时钟精度，为八bit有符号整数，表明精度为1秒的2^Presicion倍；

Root Delay：相对于最初时间源的总的往返时间延迟值，用32位有符号的定点数表示；

Root Dispersion：相对于最初时间源的总的时间偏差值，用32位有符号的定点数表示；

Reference Clock Identifier：可表明时钟来源，比如来源来自原子钟、GPS、其他NTP服务器等；

Reference Timestamp：本地时钟上次校准时间；

Originate Timestamp：客户端请求离开客户端的时间；

Receive Timestamp：客户端请求到达服务器端的时间；

Transmit Timestamp：服务器消息离开服务器的时间；

Authenticator(optional)：认证码，不使用；

其中四个的时间戳的表示方式为：

每个时间戳数据类型为一个64bit的定点数，表明从1900年一月一日○时○分○秒开始到时间戳点的秒计数，其中前32bit为整数部分，后32bit为小数部分.

Claims

1、一种宽带码分多址系统中时间同步的方法，包括以下步骤：

步骤一、通过操作维护中心的配置界面设置时间同步参数；

步骤二、启动时间服务器上的简单网络计时协议SNTP服务；

2、根据权利要求1所述的时间同步的方法，其特征在于，所述步骤五进行时间同步时，可以根据简单网络计时协议SNTP服务器时间应答消息中时间戳信息计算网络传输延时估算额。

3、根据权利要求2所述的时间同步的方法，其特征在于，所述传输延时估算额的估算方式如下：

Tdealy＝((T₄-T₁)-(T₃-T₂))/2，并保存在本地，式中，T₁为客户端请求离开客户端的时间；T₂为客户端请求到达服务器端的时间；T₃为服务器消息离开服务器的时间；T₄为到达目的地的时间。

4、根据权利要求1-3任意之一的所述的时间同步的方法，其特征在于，所述步骤一中的设置时间同步参数，包括：服务器以及客户端模式的选择、无线网络控制器RNC是否充当时间服务器的选择、广播定时间隔、同步使用UDP端口号、客户端采用Unicast方式时向服务器请求时间信息的时间间隔。