CN101170353A - 调整网络时间的方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种调整网络时间的方法，该方法为：一级时间服务器获取传输网络延时时间，并将该时间发送给二级时间服务器；二级时间服务器通过接收到的传输网络延时时间将自身的时间调整为协调世界时。对应于该方法本发明还提供了调整网络时间的系统，该系统包括：获取单元、调整单元。

Description

调整网络时间的方法及系统
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及调整网络时间的方法及系统。
背景技术
由于通信技术的不断发展与客户对时间同步要求的提高，时间同步技术也在不断的向前发展，并越来越多的应用到通信网络中去。所谓的时间同步技术是指从时间源(例如全球卫星定位系统)获得标准时间UTC(CoordinatedUniversal Time协调世界时)后，将时间信息通过局间/局内时间分配链路发送到各种需要时间同步的设备上。
目前国际上比较通用的传送时间信号手段为IRIG-B(Inter RangeInstrumentation Group内部仪表组织)、DCLS(DC Lever Shift直流水平移转)、NTP(Network Time Protocol网络时间协议)、1PPS(1 Pulse Per Second秒脉冲)、串行口ASCII字符串等几种方法。
其中IRIG-B采用1KHz的正弦波作为载频进行幅度调制，对最近的1秒进行编码。IRIG-B的帧内包括的内容有年、天、时、分、秒及控制信息等。其占用最大通道带宽为3KNz，所以可以用普通的双绞线在楼内传输，也可以在模拟电话网上进行远距离传输。DCLS是IRIG-B码的另一种传输码形，用直流电位来携带码元信息，等效于IRIG-B调制码的包络。IRIG-DCLS技术可以通过租用专线承载在传输网络上远距离传输。
目前要远距离传输时间信号一般使用DCLS或者NTP，其中NTP是基于IP(Internet Protocol网络之间互连的协议)网络时间协议，受网络流量、路由等影响，精度只能在毫秒级别，只有在DCLS方式可以承载在传输网络上远距离传输时间，同时精度保持在纳秒级别，因此DCLS承载技术在传输网络上是远距离高精度传输时间的主流技术。
现在解决网络延时的方法参见图1，一级时间服务器(01)从GPS(GlobePositioning System全球卫星定位系统)获得时间信号，输出DCLS时间信号到二级时间服务器(06)。由二级时间服务器(06)向网上各个客户端(07-09)提供时间同步服务。为了给远距离的二级时间服务器传递DCLS时间信号，DCLS信号可以通过E1转换设备进行转换，插入E1的一个64K时隙里传输，然后E1再通过传输网络(03)中的传输设备复用到N阶同步传送模块进行传输，到达二阶时间服务器侧的E1转换设备(04)时，E1转换设备将收到的信号还原成DCLS信号，再由E1将还原的DCLS信号传递给二级时间服务器。
由于信号在网络中传输会产生一定的延时，为了消除这种传输延时，需要特定技术人员携带GPS接收机(10)等大量仪器到达现场，通过GPS接收机(10)获得UTC传下来的DCLS时间信号与通过网络传输得到的DCLS时间信号对比，测量出网络传输延时，然后通过延时补偿软件(05)对DCLS时间做调整，消除网络传输带来的延时。
目前使用的方法，需要特定的技术人员携带GPS接收机等大量仪器到现场，而接收机的天线必须放置在窗外或者顶楼，但是一般的电信运营机房不能允许随意在顶楼或者窗外放置天线，给维护带来了很大不便。
并且这种需要人工调整的成本高昂，给运营商及设备提供商都带来了很大困扰。
即使在不考虑上述原因的情况下，完成这样的时间补偿，也需要特定的技术人员参与，使得完成对网络时间调整的条件更加苛刻；且由于这样的人工调整只是一次性的，当传输网络状态发生改变时(例如传输设备倒换、传输路径改变导致传输时延改变)导致传输延时补偿的改变，那么前次的人工调整将不再准确，需要再次到现场进行延时补偿操作。
发明内容
本发明要解决的技术问题是传输网络延时时间的调整，运用本发明的方法与系统能够实现二级时间服务器无须外接仪器实现时间信号校准，同时可以在传输网络延时发生改变时自动测量传输延时并自动补偿，解决了特定技术人员携带大量仪器到现场进行调整所带来的维护不便、维护成本高及一次性校准等问题。
为解决上述技术问题，本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一级时间服务器获取传输网络延时时间，并将该时间传输给二级时间服务器；二级时间服务器通过接收到的传输网络延时时间将自身的时间调整为协调世界时。
其中，所述一级时间服务器利用直流水平移转信号将获取的传输网络延时时间传输给二级时间服务器。
其中，所述获取传输网络延时时间具体为：一级时间服务器向二级时间服务器发送信号并记录发送信号的第一时间，第二时间服务器接收该信号后，将收到信号返回给第一时间服务器，第一时间服务器确定接收到该返回信号的第二时间，并通过第二时间信息减去第一时间得到两倍的传输网络延时时间。
其中，一级时间服务器向二级时间服务器发送的信号具体为直流水平移转信号。
其中，一级时间服务器向二级时间服务器发送网络延时时间的方法为：将传输网络延时时间通过二进制编码形式插入信号中进行传递。
其中，一级时间服务器周期性地向二级时间服务器发送信号。
对应于上述方法，本发明还提供了一种调整网络时间的系统，该系统包括：获取单元、调整单元；
获取单元用于获取传输网络延时时间并将该时间发送给调整单元；
调整单元用于接收传输网络延时时间，并通过该时间将自身的时间调整为协调世界时。
其中于，所述获取单元具体包括：传输单元、时间确认单元、计算单元；
传输单元用于接收或发送信号；
时间确认单元用于在传输单元发送信号时记录发送该信号的第一时间；在传输单元接收到信号时确定接收到该信号的第二时间；
计算单元用于通过时间确认单元记录的第二时间减去第一时间得到两倍的传输网络延时时间，并将通知传输单元将传输网络延时时间发送给调整单元。
其中，所述传输单元将传输网络延时时间通过二进制编码形式插入信号中进行传递。
其中，其特征在于，传输单元发送或接收的传输网络延时时间精确到微秒级别。
从上述技术方案可以看出：本发明通过将传输网络延时时间承载在传输网络上进行远距离传递，二级时间服务器能够通过获取地传输网络延时时间自动进行延时补偿，调整网络的时间，避免了需要特定的技术人员携带GPS接收机等大量仪器到现场所带来的维护不便的问题。
进一步本发明通过一级时间服务器与二级时间服务器的多次时间信息的交互，使得一级时间服务器能够精确的计算出传输网络延时时间；并且当传输网络发生倒换或者路径改变时仍然能够通过这种方法精确计算出传输网络延时时间，二级时间服务器通过系统自动测量地传输延时时间来自动补偿时差，这种自适应地过程，解决了现有技术中网络情况发生改变时仍然需要特定技术人员再次到现场进行延时补偿操作。
由于是通过系统内部进行时间交互方法计算的传输网络延时时间，且二级时间服务器进行延时补偿，避免了需要特定技术人员完成的特殊条件；通过将传输网络延时间承载在控制帧中进行传输能够达到微秒级别的精度，进一步确保了延时补偿的准确度。
其次，通常情况下传输网络的传输路径是固定的，那么延时也是固定的，无须多次进行延时补偿，因此采用周期性地向服务器发送信号，例如每隔1秒钟进行一次信号发送，避免过多的信号传输与时间调整给系统带来的负担。
附图说明
图1为现有技术解决传输网络时间实现图；
图2为本发明解决传输网络时间流程图；
图3为本发明解决传输网络时间实现图；
图4为帧结构波形图；
图5为本发明解决传输网络时间系统图。
具体实施方式
本发明提供了一种调整网络时间的方法，通过该方法系统能够使二级时间服务器无须外接仪器实现DCLS时间信号校准，同时可以在传输网络延时发生改变时自动测量传输延时并自动补偿。
具体实现方式参见图2与图3：
步骤011：一级时间服务器(11)从GPS全球卫星定位系统获得时间信号。
步骤012：一级时间服务器(11)输出DCLS信号到E1转换设备(12)，
并记录发送DCLS信号的第一时间A；
步骤013：DCLS信号通过E1转换设备(12)进行转换，插入E1转换设备(12)的一个64K时隙里。
步骤014：E1转换设备(12)再通过传输网络(13)中的传输设备复用到N阶同步传送模块进行传输，到达二级时间服务器侧的E1转换设备(14)。
步骤015：二级时间服务器侧的E1转换设备(14)将收到的信号还原成DCLS信号。
步骤016：二级时间服务器侧的E1转换设备(14)再将还原的DCLS信号传递给二级时间服务器(15)。
以上的步骤011至步骤016与现有技术中的基本相同，区别仅在于在一级时间服务器发送DCLS信号时将发送的时间记录下来。从步骤017开始，不是通过人工架设GPS接收机来获取协调世界时来调整二级时间服务器(15)的时间，而是通过二级时间服务器(15)与一级时间服务器(11)相互交互，通过一级时间服务器(11)计算得出传输网络延时时间。
步骤017：二级时间服务器(15)在接收到传输下来的DCLS信号后，再将接收到的DCLS信号通过E1转换设备(14)进行转换，插入E1转换设备(14)的一个64K时隙里；E1转换设备(14)再通过传输网络(13)中的传输设备复用到N阶同步传送模块进行传输，到达一级时间服务器侧的E1转换设备(12)；一级时间服务器侧的E1转换设备(12)将收到的信号还原并发送给一级时间服务器(11)。
步骤018：一级时间服务器(11)接收到二级时间服务器(15)反馈的DCLS信号后，记录接收到返回的DCLS信号的第二时间B，并通过第二时间B减去第一时间A得到两倍的传输网络延时时间2T。
得到两倍的传输网络延时时间的原因为：
此时设传输网络的延时时间为T，由于一级时间服务器(11)发送DCLS信号到二级时间服务器(15)有一次传输网络延时T，二级时间服务器(15)向一级时间服务器(11)反馈DCLS信号，当该反馈的DCLS信号到达一级时间服务器(11)时有一次传输网络延时T，那么实际上一级时间服务器(11)是在2T的传输网络延时时间后收到二级时间服务器(15)反馈的DCLS信号。
步骤019：一级时间服务器将网络延时时间T插入到DCLS信号的帧结构中，通过E1转换设备(12)进行转换，插入E1转换设备(12)的一个64K时隙里；E1转换设备(12)再通过传输网络(13)中的传输设备复用到N阶同步传送模块进行传输，到达二级时间服务器侧的E1转换设备(14)；二级时间服务器侧的E1转换设备(14)将收到的信号还原并发送给二级时间服务器(12)。
该步骤中将网络延时时间T插入DCLS信号帧结构的方法为：
将该网络延时时间T通过二进制编码插在DCLS信号的帧结构中发送给二级时间服务器(15)。由于DCLS每个帧结构提供27bit的控制位，目前并没有特定的使用，因此可以利用这27bit来传递延时，且延时可以以秒、毫秒、微妙的形式编码。由于最多有27位可以使用，那么可以在127秒以内精确到1微妙的形式编码。
例如如下表一，为精确到1微妙的DCLS信号的控制帧结构：
Figure A20061014985900091
Figure A20061014985900101
表一
以上表一中，Pr为一帧的起始标志位，参见图4为一帧的波形图，P0为第一个鉴别位，Pr为该帧的起始标志位，该帧的时间长度从Pr开始起算，每延时10毫秒传递一位BIT控制位；P6为第七个鉴别位、P7为第八个鉴别位、P8为第九个鉴别位；因每隔10ms传送一个bit位，那么每相邻两个鉴别位之间都会有100ms的间隔，因此从Pr开始算，那么表一第一个bit位对应图4中的S1处，即Pr+500ms的间隔；到P6(第七个鉴别位)有600ms的间隔，即P6所对应的BIT时间为Pr+590ms，到P7(第八个鉴别位)有700ms的间隔，即P7所对应的BIT时间为Pr+690ms，到P8(第九个鉴别位)有800ms的间隔，即P8所对应的BIT时间为Pr+790ms。
第1至10bit位用来表示微秒；
第11至20bit位用来表示毫秒；
第21至27bit位用来表示秒。
如果传输网络延时时间T为10毫秒，10毫秒27位二进制编码的形式为；(us)0000000000(ms)0101000000(s)0000000。
那么将10毫秒传输网络延时时间插入DCLS信号帧结构就应如表二的形式：
Figure A20061014985900111
表二
以上方法是通过将延时时间编制成二进制的方式插入DCLS信号的帧结构中传输，但此处并不局限于应用二进制编码，也可以采用其他编码形式进行传输。
步骤020：二级时间服务器(15)接收到含有传输网络延时的DCLS信号后，对其进行解码，从而获得精确的传输网络延时，并通过自身软件补偿这个延时，调整自身DCLS帧绝对时刻的位置，从而校准本服务器端的时间。
步骤021：二级时间服务器校准了自己的时间后向各个客户端(16至18)发送DCLS信号。
那么就上述的流程中具体来说，假设一级时间服务器(11)向二级时间服务器(15)发送DCLS信号的时间A为十五时三十一分二十秒十毫秒，二级时间服务器(15)接收到该DCLS信号后再将该DCLS信号反馈给一级时间服务器(11)；一级时间服务器(11)接收到DCLS信号的时间B为十五时三十一分二十秒三十毫秒，那么用时间B减去时间A，得到差值C为20毫秒，此时的C为两倍的传输网络延时时间，那么一倍的传输网络延时时间为10毫秒。一级时间服务器(11)再将该10毫秒传输网络延时时间如表二的形式插入DCLS信号的帧结构中，再将该DCLS信号发送至二级时间服务器，由二级时间服务器接收到该信号后通过解码一级时间服务器传送的DCLS信号的控制帧获得精确的传输网络延时时间，并通过软件补偿，校准本服务器端的时间。
由于在通常情况下传输网络是稳定的，路径也是固定的，那么延时也就不会改变，只有在传输网络倒换或者传输路径改变的情况下延时才会改变，因此无须频繁对二级时间服务器的时间进行校准，本发明采用一级时间服务器(11)周期性地向二级时间服务器(15)发送一次DCLS信号，该周期时间可以设定为1秒或者根据实际需要而设定。
实现上述方法，需要在对应的调整网络延时的系统中进行，参见图5该系统包括：获取单元N01、调整单元N05；
获取单元N01用于获取传输网络延时时间并将该时间发送给调整单元N05；
调整单元N05用于接收传输网络延时时间，并通过该时间将自身的时间调整为协调世界时。
获取单元N01具体又包括：传输单元N02、时间确认单元N03、计算单元N04；
传输单元N02用于接收或发送信号；
时间确认单元N03用于在传输单元N02发送信号时记录发送该信号的第一时间；在传输单元N02接收到信号时确定接收到该信号的第二时间；
计算单元N04用于通过时间确认单元N03记录的第二时间减去第一时间得到两倍的传输网络延时时间，并将该传输网络延时时间以二进制编码形式插入信号中，且该传输网络延时时间精确到微秒级别，并通知传输单元N02将传输网络延时时间发送给调整单元N05。
以上对本发明所提供的一种调整网络延时的方法与系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种调整网络时间的方法，其特征在于，该方法包括：一级时间服务器获取传输网络延时时间，并将该时间传输给二级时间服务器；二级时间服务器通过接收到的传输网络延时时间将自身的时间调整为协调世界时。
2.根据权利要求1所述的调整网络时间的方法，其特征在于，所述一级时间服务器利用直流水平移转信号将获取的传输网络延时时间传输给二级时间服务器。
3.根据权利要求1所述的调整网络时间的方法，其特征在于，所述获取传输网络延时时间具体为：一级时间服务器向二级时间服务器发送信号并记录发送信号的第一时间，第二时间服务器接收该信号后，将收到信号返回给第一时间服务器，第一时间服务器确定接收到该返回信号的第二时间，并通过第二时间信息减去第一时间得到两倍的传输网络延时时间。
4.根据权利要求3所述的调整网络时间的方法，其特征在于，一级时间服务器向二级时间服务器发送的信号具体为直流水平移转信号。
5.根据权利要求1所述的调整网络时间的方法，其特征在于，一级时间服务器向二级时间服务器发送网络延时时间的方法为：将传输网络延时时间通过二进制编码形式插入信号中进行传递。
6.根据权利要求3、4任一所述的调整网络时间的方法，其特征在于，一级时间服务器周期性地向二级时间服务器发送信号。
7.一种调整网络时间的系统，其特征在于，该系统包括：获取单元、调整单元；
获取单元用于获取传输网络延时时间并将该时间发送给调整单元；
调整单元用于接收传输网络延时时间，并通过该时间将自身的时间调整为协调世界时。
8.根据权利要求7所述的调整网络时间的系统，其特征在于，所述获取单元具体包括：传输单元、时间确认单元、计算单元；
传输单元用于接收或发送信号；
时间确认单元用于在传输单元发送信号时记录发送该信号的第一时间；在传输单元接收到信号时确定接收到该信号的第二时间；
计算单元用于通过时间确认单元记录的第二时间减去第一时间得到两倍的传输网络延时时间，并将通知传输单元将传输网络延时时间发送给调整单元。
9.根据权利要求7、8任一所述的调整网络时间的系统，其特征在于，所述传输单元将传输网络延时时间通过二进制编码形式插入信号中进行传递。
10.根据权利要求7、8任一所述的调整网络时间的系统，其特征在于，传输单元发送或接收的传输网络延时时间精确到微秒级别。
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Open date: 20080430