CN101247168A - 一种时间同步的方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种时间同步的方法，包括主节点通过段开销向从节点发送同步时间信息；从节点根据接收到的段开销中携带的同步时间信息来调整自身的时间达到时间同步。本发明还公开了一种时间同步的系统。使用本发明提高了时间同步的精度。
Description
技术领域
本发明涉及同步技术，具体涉及一种时间同步的方法及系统。
背景技术
时间同步系统中，如果时间同步的精度达不到系统的精度要求，则可能导致时间同步系统不能正常工作。
例如，码分多址接入(CDMA，Code Division Multiple Access)无线基站是全网时钟同步系统，该系统中所有的移动终端(MS，Mobile Station)、基站收发信机(BTS，Base Transceiver Station)和基站控制器(BSC，BaseStation Controller)需要在时间上同步，即：CDMA系统中的所有终端设备和基站设备要绝对保持时间一致，如此，才能保证MS切换、数据传输等业务的正常进行。如果MS、BTS和BSC在时间上不同步，将会导致业务不能正常进行。CDMA系统对时间同步的精度要求是3μs，其导频时间校准误差一般小于3μs，在任何情况下都不能超过10μs，否则该系统不能正常工作。
除CDMA系统外，还有时分同步码分多址接入(TD-SCDMA，TimeDivision Synchronous Code Division Multiple Access)系统以及微波存取全球互通(Wimax，World Interoperability for Microwave Access)等系统均需要μs级的高精度时间同步。
目前，用于保证这些高精度要求的时间同步系统同步的方法主要是采用全球定位系统(GPS，Global Position System)。GPS接收系统通常由接收模块、天馈和防护器件组成，系统构造复杂，价格昂贵，同时，涉及设备安装和室外天馈安装，全网系统成本较高。而且，GPS天线安装位置的选址过程复杂，需要丰富的工程经验。在地形环境复杂时，往往因为天线选址不当导致GPS接收系统工作不稳定。所以，GPS的解决方案存在成本高、安装过程复杂，稳定性难以保证。
而现有技术中其它用于时间同步的方法与技术的同步精度不高，难以满足CDMA时间同步的精度要求。
例如，现有的采用同步数字体系(SDH，Synchronous Digital hierarchy)的支路2Mbits信号进行时间同步的方法如图1所示，参见图1，该方法利用SDH传输网中传输业务数据的支路2Mbits信号进行时间同步。
主时钟设备就近的节点n通过主时钟设备与从时钟设备之间的2.048Mbit/s业务数据流中的空闲时隙TSx，将时间同步请求信息经SDH网络中其他节点传送至主时钟设备就近的节点1，节点1从时隙TSx中提取出时间同步请求信息，经过主时钟设备处理后，经反方向的时隙TSx将时间信息发送到节点n，由节点n从时隙TSx中提取出时间同步所必需的信息，发送到从时钟设备，由从时钟设备测试请求所用时隙与应答所用时隙的时间差，除以2，得到主时钟设备与从时钟设备之间的时延；并根据主时钟设备通过业务数据流的空闲时隙TSx发送的同步时间信息，以及自身与主时钟设备之间的时延，来调整自身的时间达到时间同步的目的。
但是，主时钟设备与从时钟设备在同步之前，各自的时钟信号存在差异，因此，所使用的业务数据流中的空闲时隙也就会有所偏差。现有的SDH技术中是使用指针调整技术来解决这个问题的。一次指针调整会对支路信号产生8个码元时间长度(UI)，约3.565μs的相位跃变。这样，支路的信号在通过主、从时钟设备的解同步电路后，会产生相位过渡过程，因而产生了支路单元输出时钟跳变，造成同步时间信息有所偏移。同时，由于SDH 2Mbits支路的漂移可达18μs，使得该方法时间同步的精度低。另外，从时钟设备侧的接收与发送2Mbits业务数据流中用于写入时间请求信息的空闲时隙是相同的，但是接收与发送时隙可能会在相位上存在很大的偏差，从而会引起时延测量误差的加大，结果导致时间同步的精度降低。因此，该方法不适合时间同步精度要求较高如10μs以下的精度的应用。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供一种时间同步的方法，以提高时间同步的精度。
本发明实施例提供一种时间同步的系统，以提高时间同步的精度。
为达到上述目的，本发明实施例的技术方案是这样实现的：
一种时间同步的方法，包括：
主节点通过段开销向从节点发送同步时间信息；
从节点根据接收到的段开销中携带的同步时间信息来调整自身的时间达到时间同步。
一种时间同步的系统，包括主节点和从节点，
所述主节点，用于通过段开销向从节点发送同步时间信息；
所述从节点，用于接收主节点通过段开销发送的同步时间信息；根据所述同步时间信息进行时间同步。
与现有技术相比，本发明实施例所提供的时间同步的方法及系统，由主节点将同步后的时间信息写入到段开销中，广播到从节点，即利用线路传输，实现了时间信息的透明传输，且传输漂移很小，从而使得同步的时间信息不受支路指针调整的影响，极大地提高了时间同步的精度。
附图说明
图1为现有技术中的利用SDH进行时间同步的方法；
图2为现有技术中SDH信号的帧结构图；
图3为本发明实施例中的时间同步的系统结构示意图；
图4为本发明实施例中实现时间同步的方法流程图；
图5为本发明实施例中时延测量的方法流程图；
图6为本发明实施例中的主节点广播的过程示意图；
图7为本发明实施例中的时间同步系统的实际应用示例图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明进行详细说明。
本发明实施例提供的时间同步的方法是主节点通过段开销向从节点发送同步时间信息；从节点根据接收到该段开销中携带的同步时间信息来调整自身时间达到时间同步。
以下以SDH系统为例对本发明实施例时间同步的方法进行详细说明。
图2所示为现有技术中SDH信号的帧结构图，如图2所示，SDH信号，即同步传输模块(STM-N，Synchronous Transport Module N)，由9×270×N个字节组成，N与STM-N中的N保持一致，表示该信号由N个同步传输模块1(STM-1，Synchronous Transfer Mode 1)通过字节间插复用而成。其中，9×N字节为STM-N信号的段开销字节(SOH，Section Overhead)与管理单元指针(AU-PTR，Administration Unit Pointer)。段开销字节是为保证信息净负荷正常、灵活传送所必须附加的供网络运行、管理和维护使用的字节，它对抖动的过滤能力强，不受支路指针调整的影响，可以在STM-N端口之间实现透明传输。段开销字节包括复用段开销(MSOH，MultiplexSection Overhead)字节和再生段开销(RSOH，Regenerator Section Overhead)字节，RSOH用于实现对各STM-1的管理与监控，MSOH用于实现对STM-N的管理和检控。
本发明实施例提供的一种时间同步的方法就是将同步时间信息的编码信号嵌入到段开销的空闲字节。由于，段开销字节的传输漂移小，且不受指针调整的影响，因此，利用本发明实施例提供的方法不会造成同步时间信号的相位跃变，从而极大地提高了时间同步的精度。
以上所述的同步时间信息的编码信号可以为8bit的时间信息编码，例如，可以将高2位设为该8位编码的标识位，以00标识从主节点发出的广播包的起始帧，以01为从主节点发出的广播包的非起始帧的标识，以10为时延请求标识，以11为无时延请求标识；低6位为信息位，由主节点发送广播包时写入6位同步时间信息，或由从节点进行时延测量时写入该从节点的设备标识(ID，Identifier)编号。
图3为本发明实施例中的时间同步的系统结构示意图，如图3所示，该系统包括通信楼综合定时供给系统(BITS，Building Integrated Timing SupplySystem)、主节点A、从节点B、从节点C、从节点D以及从节点E。
其中，BITS用于为主节点A提供精确的同步时间信息。主节点A用于接收BITS的准确时间信息；并通过段开销向各从节点发送同步时间信息，即主节点通过段开销向各从节点广播同步时间信息；各从节点，用于接收主节点A通过段开销发送的同步时间信息，并根据该同步时间信息以及自身通过段开销测量的与主节点A的时延进行时间同步。
实际应用中，BITS可以省略，即主节点A以其自身的时间作为同步时间信息；或者主节点A为其所在上一级网络的从节点，主节点A可与上一级网络的主节点进行时间同步，获得准确的同步时间信息。
主节点与各从节点依次相连形成光传输线网，从主节点A到各从节点的方向为网络正向通道，如图3中实线箭头所示；从各从节点到主节点A的方向为网络反向通道，如图3中虚线箭头所示。各从节点可以周期性地通过网络反向通道向主节点发送段开销。
实际应用中，主节点与各从节点还可以依次相连形成光传输环网，从主节点A到各从节点的方向为网络正向通道，从各从节点到主节点A的方向为网络反向通道。
主节点和各从节点可以通过两条光纤线路相连，组成具有网络正向通道和网络反向通道的光传输网络。
下面结合图3与图4，对本发明实施例提供的时间同步的方法进行详细说明。图4为本发明实施例中实现时间同步的方法流程图，结合图3和图4，该方法包括以下步骤：
步骤400：主节点与BITS进行时间同步。
在图3所示的系统中，由主节点A与BITS进行时间同步。主节点与BITS进行时间同步的方法为现有技术，在此不再赘述。
实际应用中，本步骤可以省略，即主节点可以以自己的时间作为网络的同步时间信息；也可以以其它的方式进行同步，例如，主节点可以作为上一级网络的从节点，与上一级网络的主节点进行时间同步，从而获得同步时间信息。
步骤401：各从节点通过段开销测量各自与主节点之间的时延。
该步骤也可以在步骤400之前执行。
本步骤中，各从节点通过段开销分时测量各自与主节点之间的时延，测量的方法流程如图5所示，参见图5，该方法包括：
步骤500：需要测量时延的从节点通过网络反向通道的段开销向主节点发送时延请求信息。
例如，参见图3，节点C需要进行时延测量时，首先检测自身接收到的、通过网络反向通道从节点D发送的段开销是否是时延请求信息，如果从节点D发送来的段开销中包含时延请求标识10，则该段开销为时延请求信息；如果包含无时延请求标识11，则该段开销不是时延请求信息。如果节点C判断该段开销不是时延请求信息，则将时延请求标识10和其自身设备ID编号嵌入到该段开销的空闲字节中，发送到节点B；如果节点C发现接收到的段开销为时延请求信息，节点C就不能同时通过该段开销发送时延请求信息，而只能通过下一个通过网络反向通道接收到的不包含时延请求标识的段开销来发送时延请求信息，在这种情况下，节点C将该节点D发送的时延请求信息转发到节点B。节点B经过相同的判断、处理过程，将时延请求信息传送到主节点A。
步骤501：主节点将接收到的时延请求信息通过网络正向通道返回。
步骤502：发送时延请求信息的从节点接收到通过网络正向通道返回的时延请求信息。
本步骤中，节点B接收到该时延请求信息时，检测到该时延请求信息中的设备ID编号不是自身的编号，则将其转发到节点C；节点C接收到该时延请求信息后，检测到该时延请求信息中的设备ID编号与自身的设备ID编号相同，则执行步骤503。
步骤503：发送时延请求信息的从节点计算出该从节点与主节点之间的时延。
本步骤中，发送时延请求信息的节点C计算出之前自身通过网络反向通道发送的时延请求信息与从网络正向通道接收到时延请求信息的时延，得到该节点与主节点的双向时延，再除以2，即可得到该节点与主节点A之间的单向时延。例如，节点C通过网络反向通道发送时延请求信息的同时，启动其内部的计数器开始计数；在接收到主节点通过网络正向通道返回的时延请求信息时，停止计数；以得到的计数值与其计数器的时钟周期相乘，即可得到节点C与主节点A的双向时延，再除以2，得到节点C与主节点A之间的单向时延。
现有技术中还有其它计算时延的方法，在此不再一一详述。
步骤402：主节点将同步时间信息写入到段开销的空闲字节中，沿网络正向通道将该包含有同步时间信息的段开销广播到所有从节点。
主节点在与BITS时间同步后，首先将同步后的时间信息进行编码，将该同步时间信息的编码嵌入到段开销的空闲字节中，然后再进行广播。如将同步后的时间信息编码为8bit。例如，主节点A与BITS同步的时间为22点10分05秒，则主节点A可先将秒05编码为6位，加上标识00后形成广播包进行广播；接着再将分10编码为6位，加上标识01，表示该8位编码为广播包的非起始帧，然后形成广播包进行广播；最后，再将时22编码为6位，加上标识01后形成广播包进行广播。
本步骤中，主节点A进行广播的过程见图6所示，由图6可见，主节点A通过段开销将同步时间信息的广播包发送到从节点，即节点B，由节点B提取出同步时间信息，并将该段开销广播包转发到下一从节点，即节点C；节点C收到后，也提取出同步时间信息，并转发到节点D，如此转发，一直到网络的最后一个从节点，在本实施例中为节点E，收到段开销广播包后，提取出同步时间信息。
步骤403：各从节点根据主节点广播的同步时间信息和各自与主节点之间的时延进行时间同步。
本步骤中，各从节点接收到主节点A发送的段开销广播包后，提取出其中的同步时间信息，加上自身与主节点A之间的单向时延，即可得到同步的时间信息，根据该同步时间信息调整自身时间进行时间同步。
实际应用中，该方法还可以在步骤403之后进一步包括：从节点测量自身与主节点之间的时延，并根据测量的时延，对自身同步之后的时间进行微调，也就是说从节点在自身同步后的时间基础上加上与主节点之间的单向时延，对自身的时间进行微调。
当应用于时间同步的精度要求不高的场合时，本发明实施例提供的时间同步方法中，从节点测量自身与主节点之间时延的步骤可以省略；或者通过GPS测量自身与主节点之间的时延，通过GPS进行时延测量的方法为现有技术，在此不再赘述。
同步后的各SDH从节点可向本地的业务设备发送准确的时间信息。本发明实施例中的时间同步系统的实际应用示例如图7所示，参见图7，在各CDMA基站的SDH从节点通过主节点获得准确的全网同步时间信息，再向本地的CDMA基站提供准确的时间信息。
本发明实施例提供的时间同步的方法还可以应用于主节点与一个从节点的时间同步，例如，可用于逐级同步系统，即节点B与节点A同步，节点C与节点B同步，节点D又与节点C同步。而并不局限于本发明实施例中所提供的系统结构。
本发明提供的技术方案除可以应用于SDH网络中外，还可以应用于同步光网络(SONET，Synchronous Optical Network)以及光传输网络(OTN，Optical Transfer Network)等利用光波作为传输介质的传输网络中，其实现的原理与本发明实施例提供的方法流程完全相同，在此不再赘述。
由以上所述可以看出，本发明实施例所提供的时间同步的方法，由主节点将同步后的时间信息，进行编码后，写入到段开销的空闲字节中，在网络正向通道中进行传输，即实现时间信息的透明传输，且传输漂移小，同步的时间信息不受支路指针调整的影响，同步时间信息的编码信号不会在传输过程中引入相位变化，从而极大地提高了时间同步的精度。
同时，在时延测量时，也将时延请求信息写入到段开销字节中，在网络反向通道中进行传输，从而使得从节点发送的时延请求信息和主节点通过网络正向通道返回的时延请求信息都在线路中通过段开销传输，而不是在传输业务的支路上传输，使得传输漂移小，从而极大地提高了时延测量的精度。
将本发明实施例提供的时间同步方法应用于CDMA系统中时，只要将现有的SDH节点进行软件升级即可，不需要复杂的安装过程，降低了成本，同时，提高了时间同步系统的稳定性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (15)
1. 一种时间同步的方法，其特征在于，该方法包括：
主节点通过段开销向从节点发送同步时间信息；
从节点根据接收到的段开销中携带的同步时间信息来调整自身的时间达到时间同步。
2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述主节点向从节点广播包含同步时间信息的段开销之前，该方法进一步包括：
所述主节点与通信楼综合定时供给系统BITS进行时间同步，获得同步时间信息；
或所述主节点与其自身所在的上一级网络的主节点进行时间同步，获得同步时间信息。
3. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法在所述从节点根据接收到的段开销中携带的同步时间信息来调整自身的时间之前，该方法进一步包括：
从节点测量自身与主节点之间的时延；
所述从节点根据接收到的段开销中携带的同步时间信息来调整自身的时间为：从节点根据接收到的段开销中携带的同步时间信息以及自身与主节点之间的时延来调整自身的时间。
4. 如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述从节点调整自身的时间之后，该方法进一步包括：
所述从节点测量自身与主节点之间的时延，并根据该时延对自身同步后的时间进行微调。
5. 如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述从节点测量自身与主节点之间的时延为：从节点通过段开销测量自身与主节点之间的时延。
6. 如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述从节点通过段开销测量自身与主节点之间的时延为：
所述从节点将时延请求标识和该从节点的设备标识编号嵌入到段开销中形成时延请求信息，发送到主节点；
所述主节点将该时延请求信息返回到该从节点；
所述从节点接收主节点返回的时延请求信息，根据该时延请求信息以及自身发往主节点的时延请求信息，得到自身与主节点之间的时延。
7. 如权利要求5所述的方法，其特征在于，该方法用于主节点与多个从节点依次相连，组成的具有网络正向通道和网络反向通道的光传输网络中。
8. 如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述从节点通过段开销测量自身与主节点之间的时延为：
需要测量时延的从节点将时延请求标识，嵌入到沿所述网络反向通道发送到主节点的段开销中形成时延请求信息；
主节点接收到该时延请求信息后，沿所述网络正向通道发送所述时延请求信息到各从节点；
需要测量时延的从节点接收到所述网络正向通道发送的时延请求信息后，根据该时延请求信息与其自身沿所述网络反向通道发送的时延请求信息，得到其自身与主节点之间的时延。
9. 如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述需要测量时延的从节点将时延请求标识，嵌入到沿所述网络反向通道发送到主节点的段开销中之前，该方法进一步包括：
需要测量时延的从节点检测沿所述网络反向通道发送来的段开销是否是时延请求信息，如果是，则转发该时延请求信息；否则执行所述将时延请求标识和该从节点的设备标识编号嵌入到该段开销中的操作。
10. 如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述主节点通过段开销向从节点发送同步时间信息为：
主节点通过段开销沿所述网络正向通道向从节点发送同步时间信息；
从节点通过段开销将该同步时间信息沿所述网络正向通道发送到下一从节点。
11. 一种时间同步的系统，其特征在于，该系统包括主节点和从节点，
所述主节点，用于通过段开销向从节点发送同步时间信息；
所述从节点，用于接收主节点通过段开销发送的同步时间信息；根据所述同步时间信息进行时间同步。
12. 如权利要求11所述的系统，其特征在于，该系统进一步包括通信楼综合定时供给系统BITS，用于为所述主节点提供同步时间信息；
所述主节点，进一步用于与BITS进行时间同步，获得同步时间信息。
13. 如权利要求11所述的系统，其特征在于，所述主节点为其所在上一级网络的从节点；
所述主节点，进一步用于与其自身所在的上一级网络的主节点进行时间同步，获得同步时间信息。
14. 如权利要求11所述的系统，其特征在于，所述从节点进一步用于测量自身与主节点之间的时延，根据所述同步时间信息及自身与主节点之间的时延进行时间同步。
15. 如权利要求11所述的系统，其特征在于，所述从节点的个数为多个，所述主节点与各从节点依次相连，形成具有网络正向通道和网络反向通道的光传输网络；
所述从节点，进一步用于将所述主节点通过段开销发送的同步时间信息，通过段开销沿所述网络的正向通道发送到下一从节点。
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