CN101257361B - 通过同步数字体系网络进行精确时间传送的方法及网元 - Google Patents

通过同步数字体系网络进行精确时间传送的方法及网元 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种通过同步数字体系网络进行精确时间传送的方法，源节点计算得到当前复帧周期中其复帧脉冲与其前一基准时刻的时间差值，以及此复帧脉冲与同一复帧周期内接收到的目的节点复帧脉冲的时间差值，并将此两个时间差值插入到同步传输模块帧中传送至目的节点；目的节点从接收到的同步传输模块帧中获得上述两个时间差值，并计算当前复帧周期中其复帧脉冲与同一复帧周期内接收到的源节点复帧脉冲的时间差值；目的节点根据上述三个时间差值计算得到目的节点在当前复帧周期对应的基准时刻。采用本发明的方法，可保证传送时间的精度，对现有同步数字体系网络的改造较小，并与原有同步数字体系网络兼容。

Description

通过同步数字体系网络进行精确时间传送的方法及网元
技术领域
本发明涉及网络通信技术，尤其涉及一种通过同步数字体系网络进行精确时间传送的方法。
背景技术
传统的SDH(Synchronous Digital Hierarchy，同步数字体系)设备仅能完成时钟的同步，这种时钟同步技术仅能保证时钟频率的相同，不能保证时钟相位的同步。而近来出现的一些移动通讯技术如时分同步码分多址TD-SCDMA(Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access)、全球微波接入互通Wimax(World Interoperability for Microwave Access)等，均需要各网元间实现相位同步，而且要求相位同步的精度要求很高，均在微秒至亚微秒量级。目前一般由定位导航系统GPS(Global Positioning System)等卫星通讯手段提供精确的时刻信息进行相位同步，但这种卫星通讯方式存在一定的劣势，包括：成本问题、基站天线必需可视卫星带来的安装问题、安全问题，因此一般希望通过光承载网完成精确时间传送。由于目前SDH设备在网运行量很大，更希望能通过SDH网络完成精确时间传送。
目前通过光承载网完成精确时间传送的研究主要集中于分组传送网络，通过IEEE 1588协议实现，但IEEE 1588协议比较复杂，对基于TDM(TimeDivision Mulipex，时分复用)技术的SDH设备并不合适，对现有SDH设备来说增加1588功能的方案代价太大，所以需要一种通过SDH网络进行精确时间传送的方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种简单方便的通过SDH网络进行精确时间传送的方法及网元，保证传送时间的精度。
为了解决上述问题，本发明提供了一种通过同步数字体系网络进行精确时间传送的方法，包括：
源节点计算得到当前复帧周期中其复帧脉冲与其前一基准时刻的时间差值，以及此复帧脉冲与同一复帧周期内接收到的目的节点复帧脉冲的时间差值，并将此两个时间差值插入到同步传输模块帧中传送至目的节点，所述目的节点从接收到的同步传输模块帧中获得上述两个时间差值，并计算当前复帧周期中其复帧脉冲与同一复帧周期内接收到的源节点复帧脉冲的时间差值，并根据上述三个时间差值计算得到目的节点在当前复帧周期对应的基准时刻，获得与源节点处相位同步的精确时间。
进一步地，所述源节点将当前复帧周期中其复帧脉冲与其前一基准时刻的时间差值，以及此复帧脉冲与同一复帧周期内接收到的目的节点复帧脉冲的时间差值插入到同步传输模块帧中的段开销中传送至目的节点；
所述目的节点从接收到的源节点的同步传输模块帧中的段开销中获取上述两个时间差值。
进一步地，所述目的节点将当前复帧周期中复帧脉冲时刻的前T0+(T+Tab-Tba)/2处确定为当前复帧周期对应的基准时刻，其中，T0为源节点计算的当前复帧周期中其复帧脉冲与其前一基准时刻的时间差值，Tab为源节点计算的当前复帧周期中其复帧脉冲与沿时间推移方向的一个复帧周期内接收到的目的节点复帧脉冲的时间差值；Tba为目的节点在当前复帧周期中的复帧脉冲与沿时间推移方向一个复帧周期内接收到的源节点复帧脉冲的时间差值，T为复帧周期。
进一步地，所述源节点接收到的基准时刻为国际原子时间。
进一步地，所述目的节点接收到多个源节点的同步传输模块帧时，根据同步状态信息确定选择根据哪个源节点的同步传输模块帧中的时间差值信息计算其基准时刻。
本发明还提供了一种通过同步数字体系网络进行精确时间传送的网元，所述网元包括系统时钟模块101，系统帧脉冲生成模块102，系统帧生成模块103，系统帧解析模块104，所述系统时钟模块101，用于为网元设备提供统一的系统时钟与帧定位脉冲；所述系统帧脉冲生成模块102，用于根据系统时钟模块101生成系统统一的复帧脉冲，所述系统帧生成模块103，用于生成同步传输模块帧并向网络发送，所述系统帧解析模块104，用于接收网络的同步传输模块帧并解析数据，
还包括基准时刻输入模块105，接收帧脉冲检测模块106，时间间隔测量模块107，基准时间输出模块108；
所述基准时刻输入模块105，用于接收外部基准时间源的基准时刻，并输入至所述时间间隔测量模块107；
所述接收帧脉冲检测模块106，用于在网元作为目的节点时，接收其源节点的同步传输模块帧并检测其复帧脉冲的脉冲时间；
时间间隔测量模块107，用于此网元作为源节点时，根据基准时刻输入模块105输出的基准时刻和系统帧脉冲生成模块102输出的本节点的复帧脉冲时刻，计算出本节点在当前复帧周期内复帧脉冲与其最新接收到的基准时刻的时间差值T0，并且根据系统帧脉冲生成模块102输出的本节点的复帧脉冲与当前复帧周期内接收帧脉冲检测模块106输出的目的节点的复帧脉冲时刻计算其两者的时间差值Tab，并将上述两个时间差值输出至系统帧生成模块103；
还用于此网元作为目的节点时，根据系统帧脉冲生成模块102输出的本节点的复帧脉冲与当前复帧周期内接收帧脉冲检测模块106输出的源节点的复帧脉冲时刻计算得到其两者的时间差值Tba，并将此时间差值发送至基准时间输出模块108；
系统帧生成模块103，用于此网元设备作为源节点时，将时间间隔测量模块107输出的时间差值T0以及时间差值Tab插入到同步传输模块帧中并将上述同步传输模块帧向目的节点发送；
系统帧解析模块104，用于此网元设备作为目的节点时，从网络中接收源节点的同步传输模块帧并从中获取源节点的时间差值T0以及时间差值Tab，并将其发送至基准时间输出模块108；
基准时间输出模块108，用于此网元作为目的节点时，根据系统帧脉冲生成模块102输出的本节点的复帧脉冲时刻、时间间隔测量模块107输出的本节点的复帧脉冲与当前复帧周期内源节点的复帧脉冲的时间差值Tba、以及系统帧解析模块104输出的源节点的时间差值T0以及时间差值Tab，并根据上述参数计算出目的节点在当前复帧周期对应的基准时刻。
进一步地，所述系统帧生成模块103，用于此网元设备作为源节点时，将时间间隔测量模块107输出的时间差值T0以及时间差值Tab插入到同步传输模块帧的段开销中并将上述同步传输模块帧向目的节点发送；
所述系统帧解析模块104，用于此网元设备作为目的节点时，从网络中接收源节点的同步传输模块帧并从其段开销中获取源节点的时间差值T0以及时间差值Tab，并将其发送至基准时间输出模块108。
进一步地，所述基准时间输出模块108，用于在此网元作为目的节点时，将当前复帧周期中复帧脉冲时刻的前T0+(T+Tab-Tba)/2处确定为基准时刻，其中，T0为所述系统帧解析模块104输出的源节点计算的当前复帧周期中其复帧脉冲与其前一基准时刻的时间差值，Tab为所述系统帧解析模块104输出的源节点计算的当前复帧周期中其复帧脉冲与沿时间推移方向的一个复帧周期内接收到的目的节点复帧脉冲的时间差值；Tba为时间间隔测量模块107输出的目的节点在当前复帧周期中的复帧脉冲与沿时间推移方向一个复帧周期内接收到的源节点复帧脉冲的时间差值，T为复帧周期。
进一步地，所述外部基准时间源的基准时刻为国际原子时间。
进一步地，所述系统帧解析模块104，用于在此网元作为目的节点并接收到多个源节点的同步传输模块帧时，根据同步状态信息确定选择从哪个源节点的同步传输模块帧中提取的时间差值信息传送至所述基准时间输出模块108。
与现有技术相比，本发明将SDH的复帧脉冲作为时间戳，并将时间戳信息与收发复帧脉冲差值信息通过SDH的STM-N帧中的SOH开销字节传送，解决了传统SDH网络传送精确时间信息的问题，避免了由卫星通讯传送时间信息带来的一系列问题。设备处理比较简单，不占用网络的通讯带宽；对现有SDH网络的改造较小，并与原有SDH网络可以兼容。
附图说明
图1是本发明中网元的组成结构示意图；
图2是本发明中进行精确时间传送的方法的流程图；
图3是本发明中精确时间传送方法的示意图；
图4是本发明中在SDH网络实现时间传送的结构示意图。
具体实施方式
在本发明中，源节点计算得到其复帧脉冲与基准时刻的时间差值，以及源节点的复帧脉冲与接收到的目的节点的复帧脉冲的时间差值，并将此两个时间差值插入到SDH的STM-N帧中传送至目的节点，目的节点计算其帧脉冲与源节点的复帧脉冲的时间差值，并根据上述三个时间差值计算得到目的节点的基准时刻。
如图1所示，本发明中网元设备包括系统时钟模块101，系统帧脉冲生成模块102，系统帧生成模块103，系统帧解析模块104，基准时间输入模块105，接收帧脉冲检测模块106，时间间隔测量模块107，基准时间输出模块108；
系统时钟模块101，用于为网元设备提供统一的系统时钟与帧定位脉冲；
系统帧脉冲生成模块102，用于根据系统时钟模块101生成系统统一的复帧脉冲；
基准时刻输入模块105，用于接收外部基准时间源的基准时刻，并输入至时间间隔测量模块107；外部基准时间源的基准时刻为TAI(国际原子时间，International Atomic Time)基准时刻信息；
接收帧脉冲检测模块106，用于在网元作为目的节点时，接收其源节点的同步传输模块帧并检测其帧脉冲的脉冲时间发送至时间间隔测量模块107；
时间间隔测量模块107，用于此网元作为源节点时，根据基准时刻输入模块105输出的基准时刻和系统帧脉冲生成模块102输出的本节点的复帧脉冲的时刻，计算出本节点在当前复帧周期内复帧脉冲与其最新接收到的基准时刻的时间差值T0，并且根据系统帧脉冲生成模块102输出的本节点的复帧脉冲与当前复帧周期内接收帧脉冲检测模块106输出的目的节点的复帧脉冲时刻计算其两者的时间差值Tab，并将上述两个时间差值输出至系统帧生成模块103；
还用于此网元作为目的节点时，根据系统帧脉冲生成模块102输出的本节点的复帧脉冲与当前复帧周期内接收帧脉冲检测模块106输出的源节点的复帧脉冲的时刻计算得到其两者的时间差值Tba，并将此时间差值发送至基准时间输出模块108；
系统帧生成模块103，用于此网元设备作为源节点时，将时间间隔测量模块107输出的时间差值T0以及时间差值Tab插入到同步传输模块帧的段开销中并将上述同步传输模块帧向目的节点发送；
系统帧解析模块104，用于此网元设备作为目的节点时，从网络中接收源节点的同步传输模块帧并从中获取源节点的时间差值T0以及时间差值Tab，并将其发送至基准时间输出模块108；还用于在此网元作为目的节点并接收到多个源节点的同步传输模块帧时，根据同步状态信息确定选择从哪个源节点的同步传输模块帧中提取的时间差值信息传送至所述基准时间输出模块108。
基准时间输出模块108，用于此网元设备作为目的节点时，根据系统帧脉冲生成模块102输出的本节点的复帧脉冲时刻、时间间隔测量模块107输出的本节点的复帧脉冲与一个复帧周期内源节点的复帧脉冲的时间差值Tba、以及系统帧解析模块104输出的源节点的时间差值T0以及时间差值Tab，并根据上述参数计算出目的节点在当前复帧周期对应的基准时刻；还用于将计算出的基准时刻发送至外部基准时间源。
如图2所示，本发明中，通过同步数字体系网络进行精确时间传送的方法具体包括以下步骤：
步骤201，源节点接收外部的TAI  (国际原子时间，International AtomicTime)基准时刻信息；
源节点可从GPS卫星接收上述TAI基准时刻信息，所述基准时刻信息为表示整秒的时间信息，即源节点每隔一秒在整秒时刻接收到表示当时时间的基准时刻信息。
步骤202，源节点测量本节点在当前复帧周期内复帧脉冲与其最新接收到的外部TAI基准时刻的时间差值，以及源节点的此复帧脉冲和在当前复帧周期内接收到的目的节点的复帧脉冲的时间差值；
在本发明中，节点的复帧周期与基准时刻的周期相同，均为1秒。
步骤203，源节点将测得的两个时间差值，插入到发送给目的节点的同步传输模块帧(STM-N，Synchronous Transport Model N)中发送至目的节点；
源节点可以将测得的两个时间差值插入到发送给目的节点的同步传输模块帧的段开销(Section Overhead，SOH)中；
步骤204，目的节点测量本节点复帧脉冲与在一个复帧周期内接收到的源节点复帧脉冲的时间差值；
步骤205，目的节点根据测量到的本节点复帧脉冲与接收到的源节点复帧脉冲的时间差值、从同步传输模块帧中获得的源节点复帧脉冲与源节点外部基准时刻的时间差值、源节点复帧脉冲与此目的节点在当前复帧周期内的复帧脉冲的时间差值，计算得到目的节点当前复帧周期对应的基准时刻。
目的节点计算得到基准时刻后，作为其下游节点的源节点，可按上述方法向其下游节点传送其复帧脉冲与基准时刻的时间差值以及其复帧脉冲与其下游节点的复帧脉冲的时间差值，使其下游节点通过上述方法计算得到基准时刻信息。
目的节点还可以通过时间输出接口向外部输出基准时刻信息。
下面结合附图对本发明中精确时间传送方法进行说明。
如图3所示，本发明中从源节点A将时间信息传送至目的节点B的过程为示意，其中源节点A的发送时间信息过程为：
步骤1，源节点A测量的当前复帧周期中复帧脉冲AFP与其前一外部基准时刻的差异为T0；
步骤2，源节点A测量当前复帧周期中的复帧脉冲AFP与沿时间推移方向的一个复帧周期内接收到的目的节点B复帧脉冲BFP的时间差值为Tab；
步骤3，源节点A将T0与Tab的值插入到发送给目的节点B的同步传输模块帧的段开销SOH中；
步骤4，目的节点B测量当前复帧周期中的复帧脉冲BFP与一个复帧周期内接收到的源节点A的复帧脉冲AFP的时间差异为Tba；
步骤5，目的节点B提取接收到的同步传输模块帧中段开销SOH中的T0与Tab；
步骤6，目的节点B根据其复帧脉冲BFP的位置，向前偏移T0+(T+Tab-Tba)/2得到恢复出的基准时刻位置，其中T为复帧周期。
图中，Td为节点A的某一复帧从节点A发出至节点B收到的延迟时间，或者节点B的某一复帧从节点B发出至节点A收到的延迟时间，且
Figure GSB00000353229700081
上述方法中，Tab和Tba是源节点或目的节点沿时间推移方向计算得到的复帧脉冲的时间差值。因为两个节点的复帧周期相同，Td值相同，在其它实施例中，源节点或目的节点也可以通过计算沿时间推移反方向的时间差值，使目的节点计算得到基准时刻。
图4表示了本发明方案在SDH网络环境下的时间传送实施方案，图中A点为时间信息源节点，C点为时间信息目的节点，B点为A-C路径的中间节点，D、E点为A-C另一路径的中间节点。
以A-B-C路径为例，A点向B点发送A点复帧脉冲与基准时刻的时间差值T0与A、B复帧脉冲时间差值Tab，B点接收后，计算出B点复帧脉冲与基准时刻的差值T0+(T+Tab-Tba)/2以及B点与C点复帧脉冲时间差值Tbc并向下游C点发送，通过上述方法将时间信息从A点传递至C点。A-D-E-C路径的的时间传递方法与上述方法同理。C点可以根据SSM(Synchronization Status Message，同步状态信息)决定选择B点传过来的时间信息还是E点传送的时间信息，再进行计算得到基准时刻。
本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明做出各种相应的改变和变形，这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种通过同步数字体系网络进行精确时间传送的方法，其特征在于，
源节点计算得到当前复帧周期中其复帧脉冲与其前一基准时刻的时间差值T0，以及此复帧脉冲与同一复帧周期内接收到的目的节点复帧脉冲的时间差值Tab，并将此两个时间差值插入到同步传输模块帧中传送至目的节点；
所述目的节点从接收到的同步传输模块帧中获得上述两个时间差值，并计算当前复帧周期中其复帧脉冲与同一复帧周期内接收到的源节点复帧脉冲的时间差值Tba；
所述目的节点根据上述三个时间差值计算得到目的节点在当前复帧周期对应的基准时刻，获得与源节点处相位同步的精确时间，具体为所述目的节点将当前复帧周期中复帧脉冲时刻的前T0+(T+Tab-Tba)/2处确定为当前复帧周期对应的基准时刻，T为复帧周期。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述源节点将当前复帧周期中其复帧脉冲与其前一基准时刻的时间差值，以及此复帧脉冲与同一复帧周期内接收到的目的节点复帧脉冲的时间差值插入到同步传输模块帧中的段开销中传送至目的节点；
所述目的节点从接收到的源节点的同步传输模块帧中的段开销中获取上述两个时间差值。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述源节点接收到的基准时刻为国际原子时间。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述目的节点接收到多个源节点的同步传输模块帧时，根据同步状态信息确定选择根据哪个源节点的同步传输模块帧中的时间差值信息计算其基准时刻。
5.一种通过同步数字体系网络进行精确时间传送的网元，所述网元包括系统时钟模块(101)，系统帧脉冲生成模块(102)，系统帧生成模块(103)，系统帧解析模块(104)，所述系统时钟模块(101)，用于为网元设备提供统一的系统时钟与帧定位脉冲；所述系统帧脉冲生成模块(102)，用于根据系统时钟模块(101)生成系统统一的复帧脉冲，所述系统帧生成模块(103)，用于生成同步传输模块帧并向网络发送，所述系统帧解析模块(104)，用于接收网络的同步传输模块帧并解析数据，其特征在于，
还包括基准时刻输入模块(105)，接收帧脉冲检测模块(106)，时间间隔测量模块(107)，基准时间输出模块(108)；
所述基准时刻输入模块(105)，用于接收外部基准时间源的基准时刻，并输入至所述时间间隔测量模块(107)；
所述接收帧脉冲检测模块(106)，用于在网元作为目的节点时，接收其源节点的同步传输模块帧并检测其复帧脉冲的脉冲时间；
时间间隔测量模块(107)，用于此网元作为源节点时，根据基准时刻输入模块(105)输出的基准时刻和系统帧脉冲生成模块(102)输出的本节点的复帧脉冲时刻，计算出本节点在当前复帧周期内复帧脉冲与其最新接收到的基准时刻的时间差值T0，并且根据系统帧脉冲生成模块(102)输出的本节点的复帧脉冲与当前复帧周期内接收帧脉冲检测模块(106)输出的目的节点的复帧脉冲时刻计算其两者的时间差值Tab，并将上述两个时间差值输出至系统帧生成模块(103)；
还用于此网元作为目的节点时，根据系统帧脉冲生成模块(102)输出的本节点的复帧脉冲与当前复帧周期内接收帧脉冲检测模块(106)输出的源节点的复帧脉冲时刻计算得到其两者的时间差值Tba，并将此时间差值发送至基准时间输出模块(108)；
系统帧生成模块(103)，用于此网元设备作为源节点时，将时间间隔测量模块(107)输出的时间差值T0以及时间差值Tab插入到同步传输模块帧中并将上述同步传输模块帧向目的节点发送；
系统帧解析模块(104)，用于此网元设备作为目的节点时，从网络中接收源节点的同步传输模块帧并从中获取源节点的时间差值T0以及时间差值Tab，并将其发送至基准时间输出模块(108)；
基准时间输出模块(108)，用于此网元作为目的节点时，根据系统帧脉冲生成模块(102)输出的本节点的复帧脉冲时刻、时间间隔测量模块(107)输出的本节点的复帧脉冲与当前复帧周期内源节点的复帧脉冲的时间差值Tba、以及系统帧解析模块(104)输出的源节点的时间差值T0以及时间差值Tab，并根据上述参数计算出目的节点在当前复帧周期对应的基准时刻，即将当前复帧周期中复帧脉冲时刻的前T0+(T+Tab-Tba)/2处确定为基准时刻，T为复帧周期。
6.如权利要求5所述的网元，其特征在于，
所述系统帧生成模块(103)，用于此网元设备作为源节点时，将时间间隔测量模块(107)输出的时间差值T0以及时间差值Tab插入到同步传输模块帧的段开销中并将上述同步传输模块帧向目的节点发送；
所述系统帧解析模块(104)，用于此网元设备作为目的节点时，从网络中接收源节点的同步传输模块帧并从其段开销中获取源节点的时间差值T0以及时间差值Tab，并将其发送至基准时间输出模块(108)。
7.如权利要求5所述的网元，其特征在于，
所述外部基准时间源的基准时刻为国际原子时间。
8.如权利要求5所述的网元，其特征在于，
所述系统帧解析模块(104)，用于在此网元作为目的节点并接收到多个源节点的同步传输模块帧时，根据同步状态信息确定选择从哪个源节点的同步传输模块帧中提取的时间差值信息传送至所述基准时间输出模块(108)。
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