CN101465709B - 一种脉冲帧的发送和接收方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种脉冲帧的发送和接收方法，为脉冲帧定位测量提供成帧方案。其技术方案为：发送接收方法包括：主从端的脉冲帧发送过程包括：由发端的脉冲启动脉冲帧的组帧，组帧方案依据脉冲帧编码而定；独立的脉冲部分的编码方式使脉冲部分单独发送；依据脉冲部分的编码测量发送时间；脉冲帧同时发送前周期的数据；主从端的脉冲帧接收过程包括：独立接收脉冲帧脉冲部分；脉冲帧脉冲部分正确性独立校验，若通过校验则启动脉冲帧接收时间测量，否则接收下一个脉冲帧；接收前周期的数据并进行效验，若判断出正确接收则缓存数据以等待进一步处理，否则接收下一个脉冲帧；其中脉冲帧发送和接收是随脉冲序列周期性循环运行。本发明应用于时间同步设备。
Description
技术领域
本发明涉及一种脉冲帧的发送和接收方法，尤其涉及一种在E1同步通信通道中实现双向脉冲时延补偿时的脉冲帧编码后的发送和接收方法。
背景技术
在时间同步领域常用双向脉冲法补偿时间信号传输时延，双向脉冲法的原理请参见图1所示。双方同时互发校正脉冲，计算和补偿信号传输时延，过程如下。
双方约定各自在调整周期为T(例如0.1秒，T非精确时间)的时刻互发校正脉冲。主节点M和从节点S通过通信系统互发校正脉冲，同时测量本端发送到接收到对方脉冲信号的时间，主节点M的测量值为TM，从节点S的测量值为TS。主节点M传递测量值到从节点S。对称传输系统时延补偿计算公式为(TM-TS)/2。在从节点APC(脉冲相位调整单元)中调整时间脉冲的相位，调整后从节点APC输出的脉冲相位(时间)与主节点端RTG(标准脉冲时间产生器)发出的时间脉冲完全一致。上述过程周期重复，便可以实现主从节点上两个周期脉冲序列之间的时间同步。
图2示出了时延补偿系统的各个部件的结构。标准脉冲时间产生器(RTG)10连接第一方向信号传输时延单元12和主节点的脉冲间隔时间测量单元(M-TIC)11。第二方向信号传输时延单元13连接主节点的脉冲间隔时间测量单元11。第一方向信号传输时延单元12连接脉冲相位调整单元(APC)14和从节点的脉冲间隔时间测量单元(S-TIC)15。计算单元16接收主节点的脉冲间隔时间测量单元(M-TIC)11和从节点的脉冲间隔时间测量单元(S-TIC)15，计算得到(TM-TS)/2，其中TM是主节点侧M-TIC11测量的时间值，TS是从节点侧S-TIC15测量的时间值。计算结果输出至脉冲相位调整单元14。
双向法是一个周期重复的过程，在E1同步通信通道中实现时采用成帧结构传送脉冲适合目前SDH通信系统的通道状况，成帧的同步通信通道系统在传送脉冲时间信号必须适应周期重复和持续增长的双向脉冲法脉冲序列的特点。双向脉法周期脉冲测量过程的这个特性见图3，其特性如下：
(1)主从两端的周期脉冲序列代表两地的时间系统持续增长，因此相邻的两个脉冲代表的意义有差别。(2)主从两端的周期脉冲序列系统和测量系统是独立的，双向脉冲序列工作过程中完全可能发生主从两端周期脉冲对应关系的变化，例如图3由于脉冲j+2的变化使其与i+1和i+2的对应关系发生了变化。
因此必须有一套完整的编码方案标识每个脉冲和测量数据。
发明内容
本发明的目的在于提供一种脉冲帧的发送和接收方法，在发送和接收过程中采用了一种用于在同步通信通道中实现双向脉冲法的脉冲帧的成帧编码方案，这种脉冲帧编码以成帧的方式整帧装入非帧结构的同步通道系统，为实现脉冲帧定位测量提供成帧方案。这种应用脉冲帧编码的脉冲帧发送和接收方法，解决了周期测量过程中数据配对和持续增长时间系统的脉冲帧表述问题，解决了测量数据传送问题；为实现通道两端时间同步设备脉冲发送器相位自动同步提供了成帧方案。
本发明的技术方案为：本发明揭示了一种脉冲帧的发送和接收方法，包括：
主从端的脉冲帧发送过程：
由发端的脉冲启动脉冲帧的组帧，组帧方案依据脉冲帧的编码；
独立的脉冲部分的编码方式使得脉冲部分单独发送；
依据脉冲部分的编码精确测量发送时间；
脉冲帧同时发送前周期的数据；
主从端的脉冲帧接收过程：
独立接收脉冲帧脉冲部分；
脉冲帧脉冲部分正确性独立校验，若通过校验则启动脉冲帧接收时间精确测量，否则接收下一个脉冲帧；
接收前周期的数据并进行效验，若判断出正确接收则缓存数据以等待进一步处理，否则接收下一个脉冲帧；
其中脉冲帧的发送和接收过程是随着脉冲序列按照一定的周期循环运行。
上述的脉冲帧的发送和接收方法，其中，该脉冲帧分为从到主的脉冲帧和主到从的脉冲帧。
上述的脉冲帧的发送和接收方法，其中，该从到主脉冲帧编码为：
| 字节序号 | 信息内容 | 说明 |
| 0 | MPUL | 脉冲帧标志，值为F0H |
| 1 | CKADD_L | 发脉冲的钟地址，低位 |
| 2 | CKADD_H | 发脉冲的钟地址，高位 |
| 3 | SPCON | 发脉冲循环计数，1字节，每发一个脉冲自动加1，模128，在从端以j标记计数值。 |
| 4 | MKSP | 脉冲标志字节，值为E7H |
| 5 | CRC_P | 校验和，2字节，校验1到4字节区间 |
| 6 | SECM | 秒位字节，无秒位：FFH；秒位：对应从端周期脉冲的SPCON |
| 7 | T1CON | 测量时间T1，4个字节，其计数标记T1CON，从端T1CON＝j脉冲循环计数。 |
| 8，9，10，11 | T1 |
| 12 | -T4CON | 测量时间-T4，4个字节，其计数标记-T4CON，从端-T4CON＝j脉冲循环计数。 |
| 13，14，15，16 | -T4 | |
| 17 | +T4CON_F | 前一次测量时间+T4，4个字节，其计数标记+T4CON_F，从端+T4CON_F＝j-1脉冲循环计数。 |
| 18，19，20，21 | +T4 | |
| 22 | 保留 | |
| 23，24，25，26 | ||
| 27 | 保留 | |
| 28 | 保留 | |
| 29 | CRC_T | 校验，2字节，校验7到27字节区间 |
其中接收脉冲帧标志字节MPUL是进入脉冲帧处理过程的基本条件，脉冲标志字节MKSP和校验和字节CRC_P正确表明脉冲标志正确接收。
上述的脉冲帧的发送和接收方法，其中，在该从到主的脉冲帧编码中，以发脉冲的钟地址CKADD_L、CKADD_H表示自身以保证在脉冲帧交互过程中的唯一性和主从的严格配对；通过在脉冲帧中定义该发脉冲循环计数SPCON标识脉冲帧在脉冲序列中的对应位置；通过脉冲标志字节MKSP明确脉冲帧的时间位置，启动脉冲帧位置的测量程序；通过校验和CRC_P验证帧的脉冲位置部分的正确性，校验和字节完成后的第一个位元作为脉冲帧位置位元，以实现脉冲帧位置的定位，提供脉冲帧位置的测量依据；脉冲帧的后半部分为要求传送对方的本地测量的时间位置数据，每一组时间位置数据包括一个计数值，以表示在各自对应的周期脉冲序列中的脉冲标识，保证后续的时延计算时数据的配对；脉冲帧后半部分的校验和CRC_T验证传送数据的正确性。
上述的脉冲帧的发送和接收方法，其中，该主到从的脉冲帧编码为：
| 字节序号 | 信息内容 | 说明 |
| 0 | MPUL | 脉冲帧标志，值为F0H |
| 1 | CKADD_L | 发脉冲的钟地址，低位 |
| 2 | CKADD_H | 发脉冲的钟地址，高位 |
| 3 | SPCON | 发脉冲循环计数，1字节，每发一个脉冲自动加1，模128，在主端以i标记计数值。 |
| 4 | MKSP | 脉冲标志字节，值为E7H |
| 5 | CRC_P | 校验和，2字节，校验1到4字节区间 |
| 6 | SECM | 秒位字节，无秒位：FFH；秒位：对应主端周期脉冲的SPCON |
| 7 | T3CON | 测量时间T3，4个字节，其计数标记T3CON，主端T3CON＝i脉冲循环计数。 |
| 8，9，10，11 | T3 | |
| 12 | -T2CON | 测量时间-T2，2个字节，其计数标记-T2CON，从端-T2CON＝i脉冲循环计数。 |
| 13，14，15，16 | -T2 | |
| 17 | +T2CON | 前一次测量时间+T2，4个字节，其计数标记+T2CON，从端+T2CON＝i脉冲循环计数。 |
| 18，19，20，21 | +T2 |
| 22 | 保留 | |
| 23，24，25，26 | ||
| 27 | 保留 | |
| 28 | 保留 | |
| 29 | CRC_T | 校验，2字节，校验7到27字节区间 |
其中接收时的脉冲帧标志字节MPUL是进入脉冲帧处理过程的基本条件，若脉冲标志字节MKSP正确且校验和字节CRC_P字节正确则表明脉冲标志正确接收。
上述的脉冲帧的发送和接收方法，其中，在该主到从的脉冲帧编码中，以发脉冲的钟地址CKADD_L、CKADD_H表示自身以保证在脉冲帧交互过程中的唯一性和主从的严格配对；通过在脉冲帧中定义该发脉冲循环计数SPCON标识脉冲帧在脉冲序列中的对应位置；通过脉冲标志字节MKSP明确脉冲帧的时间位置，启动脉冲帧位置的测量程序；通过校验和CRC_P验证帧的脉冲位置部分的正确性，校验和字节完成后的第一个位元作为脉冲帧位置位元，以实现脉冲帧位置的定位，提供脉冲帧位置的测量依据；脉冲帧的后半部分为要求传送对方的本地测量的时间位置数据，每一组时间位置数据包括一个计数值，以表示在各自对应的周期脉冲序列中的脉冲标识，保证后续的时延计算时数据的配对；脉冲帧后半部分的校验和CRC_T验证传送数据的正确性。
本发明对比现有技术有如下的有益效果：本发明通过在脉冲帧的发送和接收方法中使用特定的脉冲帧编码，包含脉冲序号、独立的脉冲编码部分和数据传送部分，相比现有技术，解决了时延补偿时所需的脉冲帧位置测量定位问题，解决了本段测量数据传送问题，解决了周期测量系统数据配对问题。
附图说明
图1是现有的双向脉冲法的原理示意图。
图2是现有的时延补偿系统的原理示意图。
图3是双向脉冲法周期脉冲测量特性的示意图。
图4是本发明的脉冲帧发送和接收方法的较佳实施例的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
图4示出了本发明的脉冲帧发送和接收方法的较佳实施例的流程。请参见图4，下面是对本方法中各步骤的详细描述。
该方法包括主从端的发送脉冲帧过程和接收脉冲帧过程两个方面。
对于主从端的脉冲帧发送过程，包括如下几个步骤。
步骤S400：由发端的脉冲启动脉冲帧的组帧，组帧方案依据脉冲帧的编码而定。
步骤S401：独立的脉冲部分的编码方式使脉冲部分单独发送。
步骤S402：依据脉冲部分的编码精确测量发送时间。
步骤S403：脉冲帧同时发送前周期的数据，简化了双向脉冲法的实现过程。
步骤S404：发脉冲帧。
重复上述的步骤以在下一个过程中发送下一个脉冲帧。
对于主从端的脉冲帧接收过程，包括如下几个步骤。
步骤S410：接收脉冲帧。
步骤S411：独立接收脉冲帧的脉冲部分。
步骤S412：脉冲帧脉冲部分正确性独立校验(CRC校验)。
步骤S413：判断校验结果。若通过校验则进入下一步，否则直接跳转到接收下一个脉冲帧的过程。
步骤S414：启动脉冲帧接收时间精确测量。
步骤S415：接收前周期的数据并进行CRC校验。
步骤S416：判断校验结果，若通过校验则进入下一步，否则直接跳转到接收下一个脉冲帧的过程。
步骤S417：缓存数据。
重复上述的步骤以在下一个过程中接收下一个脉冲帧。
脉冲帧分为从到主的脉冲帧和主到从的脉冲帧。其中从到主的脉冲帧的编码如表一所示。
| 字节序号 | 信息内容 | 说明 |
| 0 | MPUL | 脉冲帧标志，值为F0H |
| 1 | CKADD_L | 发脉冲的钟地址(从端钟地址)，低位 |
| 2 | CKADD_H | 发脉冲的钟地址(从端钟地址)，高位 |
| 3 | SPCON | 发脉冲循环计数，1字节，每发一个脉冲自动加1，模128，在从端以j标记计数值。 |
| 4 | MKSP | 脉冲标志字节，值为E7H |
| 5 | CRC_P | 校验和，2字节，校验1到4字节区间 |
| 6 | SECM | 秒位字节，无秒位：FFH；秒位：对应从端周期脉冲的SPCON |
| 7 | T1CON | 测量时间T1，4个字节，其计数标记T1CON，从端T1CON＝j脉冲循环计数。 |
| 8，9，10，11 | T1 | |
| 12 | -T4CON | 测量时间-T4，4个字节，其计数标记-T4CON，从端-T4CON＝j脉冲循环计数。 |
| 13，14，15，16 | -T4 | |
| 17 | +T4CON_F | 前一次测量时间+T4，4个字节，其计数标记+T4CON_F，从端+T4CON_F＝j-1脉冲循环计数。 |
| 18，19，20，21 | +T4 | |
| 22 | 保留 | |
| 23，24，25，26 | ||
| 27 | 保留 | |
| 28 | 保留 | |
| 29 | CRC_T | 校验，2字节，校验7到27字节区间 |
表一
其中接收脉冲帧标志字节MPUL是进入脉冲帧处理过程的基本条件，脉冲标志字节MKSP和校验和字节CRC_P正确表明脉冲标志正确接收。所有的字节串行传送时低位在前。T1、-T4、+T4均由4个字节表示，4个字节低位在前，内容无效时值为FFFFFFFFH。发脉冲的钟地址CKADD_L、CKADD_H表示的例如是主端外部标准铯钟，主端内部TC钟，复合设备的内部TC钟等。
主到从脉冲帧的编码如表二所示。
| 字节序号 | 信息内容 | 说明 |
| 0 | MPUL | 脉冲帧标志，值为F0H |
| 1 | CKADD_L | 发脉冲的钟地址(从端钟地址)，低位 |
| 2 | CKADD_H | 发脉冲的钟地址(从端钟地址)，高位 |
| 3 | SPCON | 发脉冲循环计数，1字节，每发一个脉冲自动加1，模128，在从端以j标记计数值。 |
| 4 | MKSP | 脉冲标志字节，值为E7H |
| 5 | CRC_P | 校验和，2字节，校验1到4字节区间 |
| 6 | SECM | 秒位字节，无秒位：FFH；秒位：对应从端周期脉冲的SPCON |
| 7 | T1CON | 测量时间T1，4个字节，其计数标记T1CON，从端T1CON＝j脉冲循环计数。 |
| 8，9，10，11 | T1 | |
| 12 | -T4CON | 测量时间-T4，4个字节，其计数标记-T4CON，从端-T4CON＝j脉冲循环计数。 |
| 13，14，15，16 | -T4 | |
| 17 | +T4CON_F | 前一次测量时间+T4，4个字节，其计数标记+T4CON_F，从端+T4CON_F＝j-1脉冲循环计数。 |
| 18，19，20，21 | +T4 | |
| 22 | 保留 | |
| 23，24，25，26 | ||
| 27 | 保留 |
| 28 | 保留 | |
| 29 | CRC_T | 校验，2字节，校验7到27字节区间 |
表二
接收时脉冲帧标志字节MPUL是进入脉冲帧处理过程的基本条件，若脉冲标志字节MKSP正确且校验和字节CRC_P字节正确则表明脉冲标志正确接收。所有的字符串传送时低位在前。T3、-T2、+T2均由4个字节表示，4个字低位在前，内容无效时值为FFFFFFFFH。发脉冲的钟地址CKADD_L、CKADD_H表示的例如是主端外部标准铯钟，主端内部TC钟，复合设备的内部TC钟等。
脉冲字节表示脉冲位置的字节。脉冲帧是从到主，主到从开销通道中含有周期脉冲信息(脉冲字节)的自定义帧。
其中T1(j)：在一个从端周期脉冲周期内，自从端周期脉冲(j)上沿开始到由此脉冲产生的脉冲帧中的脉冲字节发出止，用从端时间测量系统测量。T1的值一定是正的。每一个T1的标志号为本周期脉冲的循环计数(j)。
T4：测量从端周期脉冲与相邻两个接收到的主端脉冲帧中的脉冲字节的时间间隔，分别称为+T4和-T4；该+T4和-T4的标志号为本周期脉冲的循环计数。
+T4(j)在一个从端周期脉冲周期内，自从端周期脉冲(j)上沿开始到正确接收到主端产生的脉冲帧中的脉冲字节止称为，其标志号为(j)。
-T4，在一个从端周期脉冲周期内，自前一个正确接收到的主端产生的脉冲帧中的脉冲字节到周期脉冲(j)上沿为止，称为其标志号(j)。
T3(i)：在一个主端周期脉冲周期内，自主端周期脉冲(i)上沿开始到由此脉冲产生的脉冲帧中的脉冲字节发出止，用主端时间测量系统测量的时间。T3的值一定是正的。每一个T3的标志号为本周期脉冲的循环计数(i)。
T2：测量主端周期脉冲与相邻两个接收到的从端脉冲帧中的脉冲字节的间隔时间，分别称为+T2和-T2。；该+T2和-T2的标志号为本周期脉冲的循环计数。
+T2(i)：在一个主端周期脉冲周期内，自主端周期脉冲(i)上沿开始到正确接收到从端产生的脉冲帧中的脉冲字节止，其标志号为(i)。
-T2(i)：在一个主端周期脉冲周期内，自前一个正确接收到的从端产生的脉冲帧中的脉冲字节到周期脉冲(i)上沿为止，其标志号为(i)。
秒位字节是发端在脉冲帧中用一个字节表示该周期脉冲与秒脉冲对齐，字节内容是该周期脉冲的编号。
本发明实现的原理是从和主侧在一个脉冲周期内，分别将自己的周期脉冲编码成帧装入同步通信通道的时隙中形成脉冲帧，通过通道发送脉冲帧并在通道的对端接收该脉冲帧。通道两端在发送和接收脉冲帧的过程中通过脉冲帧编码方案的实现，达到测量出脉冲帧时间位置数据T1、T2、T3、T4的目的，达到将本地测量的时间位置数据及时地送到对方的目的。
编码实现的方案如下：1)主从双方以发脉冲的钟地址标识自己，保证在脉冲帧交互过程中的唯一性和主从的严格配对；2)主从双方通过在各自的脉冲帧中定义一个发脉冲循环计数(SPCON)标识脉冲帧在脉冲序列中的对应位置；3)从双方通过脉冲标志字节(MKSP)明确脉冲帧的时间位置，启动脉冲帧位置的测量程序；4)通过效验和(CRC_P)验证帧前半部分(脉冲位置部分)的正确性，效验和字节完成后的第一个bit(位元)作为脉冲帧位置bit，实现脉冲帧位置的的精确定位，提供脉冲帧位置的测量依据；5)脉冲帧的后半部分为要求传送对方的本地测量的时间位置数据(T1、T2、T3、T4)，每一组时间位置数据包括一个计数值(T1CON、T2CON、T3CON、T4CON)表示在各自对应的周期脉冲序列系统中脉冲标识，以保证在后面的时延计算时数据的配对。6)脉冲帧后半部分的效验和(CRC_T)验证传送数据的正确性。
上述实施例是提供给本领域普通技术人员来实现或使用本发明的，本领域普通技术人员可在不脱离本发明的发明思想的情况下，对上述实施例做出种种修改或变化，因而本发明的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的最大范围。
Claims (4)
1.一种脉冲帧的发送和接收方法，包括：
主从端的脉冲帧发送过程：
由发端的脉冲启动脉冲帧的组帧，组帧方案依据脉冲帧的编码而定；
独立的脉冲部分的编码方式使脉冲部分单独发送；
依据脉冲部分的编码精确测量发送时间；
脉冲帧同时发送前周期的数据；
主从端的脉冲帧接收过程：
独立接收脉冲帧脉冲部分；
脉冲帧脉冲部分正确性独立校验，若通过校验则启动脉冲帧接收时间精确测量，否则接收下一个脉冲帧；
接收前周期的数据并进行效验，若判断出正确接收则缓存数据以等待进一步处理，否则接收下一个脉冲帧；
其中脉冲帧的发送和接收过程是随着脉冲序列按照一定的周期循环运行；
其中主从双方以发脉冲的钟地址标识自己，保证在脉冲帧交互过程中的唯一性和主从的严格配对；主从双方通过在各自的脉冲帧中定义一个发脉冲循环计数，标识脉冲帧在脉冲序列中的对应位置；通过脉冲标志字节明确脉冲帧的时间位置，启动脉冲帧位置的测量程序；通过效验和CRC_P验证帧前半部分的正确性，效验和字节完成后的第一个比特作为脉冲帧位置比特，实现脉冲帧位置的精确定位，提供脉冲帧位置的测量依据；脉冲帧的后半部分为要求传送对方的本地测量的时间位置数据，每一组时间位置数据包括一个计数值表示在各自对应的周期脉冲序列系统中脉冲标识，以保证在后面的时延计算时数据的配对，脉冲帧后半部分的校验和CRC_T验证传送数据的正确性。
2.根据权利要求1所述的脉冲帧的发送和接收方法，其特征在于，该脉冲帧分为从到主的脉冲帧和主到从的脉冲帧。
3.根据权利要求2所述的脉冲帧的发送和接收方法，其特征在于，该从到主脉冲帧编码为：
其中接收脉冲帧标志字节MPUL是进入脉冲帧处理过程的基本条件，脉冲标志字节MKSP和校验和字节CRC_P正确表明脉冲标志正确接收。
4.根据权利要求3所述的脉冲帧的发送和接收方法，其特征在于，该主到从的脉冲帧编码为：
其中接收时的脉冲帧标志字节MPUL是进入脉冲帧处理过程的基本条件，若脉冲标志字节MKSP正确且校验和字节CRC_P字节正确则表明脉冲标志正确接收。
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