CN101689947B - 电信网节点的相位同步 - Google Patents

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Abstract

为了使用电信网(RT)基础设施沿树状相位分布(DSP)网进行逐节点相位同步，第一节点(Nm)向第二节点(Ne)传送一个与第一节点内部相位参考基本上同相的相位信息，以及指示指明相位信息相对于在连接节点的链路(LTme)上传输的数据信号(SD)的各构成元素(例如位)的位置的位置指示。位置指示可以是将其与分组中的相位信息分隔的多个构成元素。相位信息经过链路的转移延迟被精确补偿。

Description

电信网节点的相位同步
技术领域
本发明涉及一种相位同步电信网节点从而使各节点拥有同一相位的方法。
背景技术
有些应用，尤其是在UMTS(英文“Universal MobileTelecommunication System”，即“通用移动电信系统”)类型的蜂窝电信网、DVB-T(英文“Digital Video BroadcastTerrestrial”，即“地面数字视频广播”)类型的或用于移动DVB-H(英文“DigitalVideoBroadcasting-Handheld”，即“数字视频广播-手持”)接收的数字视频广播网、WINMAX(英文“World wide Interoperability MicrowaveAccess”，即“全球微波接入互操作性”)接入电信网中，需要微秒数量级精确度的相位同步，从而构成了较大约束。换句话说，网络相邻节点中的设备需要共同的相位参考，最大误差为微秒级。相位同步的必要性基于多种理由，例如时分多路复用，降低小区间传输(英文“handover”，即“切换”)时间、降低网络设备间的干扰、优化无线电接口性能、节省移动电话电池功率。
根据传统，电信网保证各设备频率同步，但从理论上讲，参考拍频未必同相。
不过，可以使用时间同步来实现设备的相位同步，但精度差，只达到毫秒级。例如时间同步协议NTP(英文“Network Time Protocol”，即“网络时间协议”)用于同步客户端与服务器之间的计算机时钟，其依据是对两个时刻之间的时间间隔取平均，这两个时刻分别是：预定盖戳分组的接收时刻和从服务器传到客户端的这些分组中所提取的时间戳。根据另一实例，IEEE 1588协议推荐从主时钟向从时钟传输带有时间戳数据的同步分组和跟踪(英文“follow-up”)分组，以便从时钟与主时钟同步。
为了达到微秒级精确度的相位同步，电信运营商布署了GPS(英文“GlobalPositioning System”，即“全球定位系统”)定位系统接收机，将其与电信网络设备连接。接收机能向设备按秒提供脉冲，设备发出的每个信号都同相，误差为微秒级。
不过，GPS接收机价格昂贵，而且不使用电信网的现有基础设施，从而不能与频率同步分布(distribution)架构耦合。
发明内容
为了减轻上述弊病，一种对由电信网的链路连接的节点进行相位同步的方法的特征在于包括：从第一节点向第二节点转移(transfert)与第一节点的内部相位参考基本同相的相位信息，和该相位信息相对于由连接第一节点和第二节点的网络链路上传输的数据信号(SD)的构成元素的位置指示。
相位信息的转移沿相位同步的树形分布网，按邻近原则逐节点、逐链路进行。因此，本发明提出了GPS接收机的一种替代方案，借助于电信网的传输链路，为节点中的应用或设备提供优质的相位同步。
与NTP类型的协议时间同步方案相比，本发明方法的优点在于不受网络业务量的影响，并且占用少得多的通带。
相位信息的转移可以包括：在第一节点中，生成与第一节点内部相位参考基本上同相的相位信息，生成所生成的相位信息相对于数据信号的各构成元素的位置的指示，向第二节点传输带有所生成的相位信息和所生成的位置指示的数据信号；在第二节点中，在数据信号中检测所生成的位置指示和所生成的相位信息，并根据所生成的相位信息的所生成的位置指示，将第二节点内部相位参考与所生成的相位信息进行相位同步。
所生成的位置指示与链路上传输的数据的特性相适应。位置指示可以是：(1)所生成的相位信息和在一个预定分组中有一个预定位置的一个位之间的多个构成元素，其中所述预定分组包含所述多个构成元素，该预定位置的位在所生成的相位信息之前或之后，或(2)与第一节点内部相位参考有一个预定相位差地生成的一个管理码字，在该管理码字中，所生成的相位信息被放置在一个预定的位置，或(3)所生成的相位信息中的一个特定调制。
为了进一步明确相位信息相对于数据信号的构成元素的位置，同时为了比链路上数据信号的粒度更精细地发送相位信息，被生成并转移的位置指示可以由一个剩余信息来补足，该剩余信息表明所生成的相位信息与第一节点内部相位参考时刻之间的时间偏差，该时间偏差小于数据信号的构成元素的周期。根据另一种实施方式，没有表明剩余信息，替代的方法是：第一节点存储所生成的相位信息与第一节点内部相位参考之间的累积剩余时间偏差，并且，当所存储的累积剩余时间偏差超过数据信号的构成元素的周期时，进行所生成的相位信息的一个时间偏移。
为了精确地使网络中各邻近节点同相，本发明还考虑了补偿相位信息在连接第一节点和第二节点的链路上的转移延迟(un délai detransfert)。对转移延迟的补偿有利地避免了沿相位同步树形分布网的相位滞后或超前的累积。
更具体地说，为了动态地根据第一节点控制第二节点，转移延迟的补偿可以包括如下迭代步骤：
从第一节点向第二节点传送第一节点内的相位信息，传送时带有一个超前或滞后的时间偏移，这取决于相对于第一节点内部相位参考的转移延迟和第二节点的相位信息位置指示；
在第二节点中，将第二节点内部相位参考与由第一节点传送的并根据位置指示检测的相位信息的接收同步；
从第二节点向第一节点传送一个与第二节点被同步的内部相位参考基本上同相的相位信息，并传送相位信息相对于在连接第一节点和第二节点的链路上传输的数据信号构成元素的位置指示；
在第一节点中一接收到相位信息，根据先前的时间偏移，并根据第一节点内部相位参考和根据所传输的位置指示被检测的被传输的相位信息之间的相位差，更新相对于第一节点内部相位参考的时间偏移。
为了逐渐对第二节点进行相位同步，第二节点的相位参考可以逐渐同相，方法是：根据相对于第一节点内部相位参考的转移延迟的一部分，对第一节点中生成的相位信息的传输进行时间偏移。
同样，为了在接收到由第一节点传送的第一个相位信息时，逐渐同步第二节点的相位，第二节点的相位参考可以逐渐同相，方法是：从第二节点的起始相位参考的邻近时刻减去第一节点传送的相位信息的接收时刻，所得到的差除以一个大于1的系数，并把起始相位参考相对于所述邻近时刻相移所述除法的商。
本发明的另一个目的在于第一和第二节点。作为第一节点的节点能够对通过电信网中的链路与其相连的另一节点进行相位同步。作为第一节点的节点的特征在于包括用于向另一节点转移与第一节点内部相位参考基本上同相的相位信息和表明相位信息相对于通过链路向所述另一节点传输的数据信号的各构成元素的位置的位置指示的装置。作为第二节点的节点能够被通过电信网中链路与其相连的另一节点相位同步，其特征在于包括用于将相位参考和由所述另一节点转移的与相位参考基本上同相的相位信息的接收相位同步的装置，所述相位信息根据指明相位信息相对于由所述另一节点在链路上传送的数据信号的各构成元素的位置的被转移的位置指示被检测出。
本发明还涉及一些用于实施本发明方法的计算机程序，所述计算机程序能在根据本发明的电信网中能对另一节点进行相位同步的一个节点和能被另一节点相位同步的一个节点上分别执行。所述程序中的每一个都包括一些指令，当程序在各节点处理器中执行时，所述指令实施与本发明方法相符的步骤。
最后，本发明涉及一种能够被在电信网中要被相位同步的两个节点之间的链路传输的数据信号，所述数据信号的特征在于包含：与所述节点之一的内部相位参考基本上同相的相位信息；和相位信息相对于数据信号的各构成元素的位置指示。
附图说明
阅读下文中对本发明多个实施方式的描述后，将更清楚地了解本发明的其它特征和优点。所述实施方式作为非限制性实例给出，并参照了如下相应附图：
-图1是电信网的示意性框图，该电信网包括根据本发明的相位同步分布网；
-图2是关于一个根据本发明的网络节点的框图；
-图3是根据本发明的相位同步方法的算法；
-图4、5、6是从主节点向从节点的相位信息传送链路框图，分别对应于本发明的第一、第二、第三实施方式；
-图7是图1的电信网还包含了频率同步分布网的示意性框图；
-图8是时序图，说明了根据本发明在主节点和从节点之间相位同步方法的相位信息转移延迟的补偿步骤；
-图9是时序图，说明了相位信息转移延迟的补偿步骤的起始步骤，与从节点上相位参考的初始相位跳变有关。
具体实施方式
参照图1，电信网RT包括传输链路LT和节点N。节点可以是固定或移动终端，或是服务器，或是网络内部设备例如基站、控制器、交换机或网络头端。链路例如是有线或无线电链路这类载体上的分组或单元的虚拟路径。例如，网络RT是移动电话用的数字蜂窝无线电通信网。
如图2的示意性说明，节点N只由一些功能块表示，这些功能块的大多数保证与本发明有关的功能，并可能与在一个或多个处理器中执行的软件模块和/或与硬件模块相对应。节点N包括检测器DET、用于生成关于节点N内部相位参考的相位信息的相位同步器SP、用于向另一节点指明相位信息的位置的相位信息定位模块MPP、时基BT、用于连接网络RT中的传输链路LT的通信接口IC。
时基BT与一个压控震荡器OSC相关联，并生成构成节点N的功能块的运行所需的不同时钟信号。具体地说，时钟信号Hb定义时钟周期Tb，时钟周期Tb对应于通过节点N所连接的至少一个链路LT发送或接收的数字数据信号SD的速率。另一个时钟信号Hb定义周期性的内部相位参考RP，该相位参考RP由要发送至至少一个其它节点的相位信息BP表明。例如时钟周期Tb小于微秒，相位参考RP的形式为周期小于1秒的脉冲，通常大约为一个至几个毫秒。
下文的描述涉及一种二进制数据信号SD，其各个位构成信号SD的构成元素。当然，除位以外，其它任何已知元素都可以被考虑为数字数据信号的构成元素，例如三进制的元素或数字，或者更一般性而言所发送的多状态符号，该多状态符号来源于对要发送的二进制数据信号的处理，例如编码和/或压缩和/或调制。因此，在下文的描述中，术语“位”可以由数据信号的“元素”代替。例如，在码分多址CDMA(英文“Code Division MultipleAccess”)网中，时钟信号Hb可以有所传输的数据信号的码元的发射频率。
在下文的描述中，前述关于节点的参照标记可以跟一个小写的“m”或“e”，以便表示被一个称为“主节点”Nm的节点或一个称为“从节点”Ne的节点包含、关联的元素。
通过在电信网上叠加，本发明提供一种树形相位同步分布DSP网。相位同步分布网可以与频率同步分布网叠加或不叠加。图1中，与用短虚线画的DSP分布网对应的树包括一个根和一些树枝，其中，根是包含原始相位参考RPP的节点，而树枝则从根部伸展，并且每个树枝都由一组传输链路LT构成。
如图1中虚线所示，在相位同步分布DSP网中，相位信息从根向树枝的叶逐链路迭代地传播。相同步的传播根据DSP网沿着从根开始的相位同步分布方向在每对节点间的迭代程序进行。
在无中间节点、直接连接的相继节点对中，从根开始的沿相位同步分布方向位于上游的节点是主节点Nm，位于下游的另一个节点是从节点Ne。主节点Nm负责向从节点传播相位同步信息，即规则地更新从节点Ne内部相位参考Rpe。因此，在局部范围内，主节点Nm相对于从节点Ne作为相位参考RPm，尽管主节点自己是从另一节点获取其相位同步信息的，除非主节点是树的根，构成原始相位参考RPP。从节点Ne可以相对于沿树向叶上升方向的节点作为主节点，向后者发布自己接收到的相位同步信息。反之，沿树向根下降方向，主节点可以相对于作为主节点的一个更低的节点作为从节点。
本发明假设一对节点的两个节点(即主节点Nm和从节点Ne)之间的相位信息转移时间在一个有限的范围内变化，并且，沿主节点Nm向从节点Ne链路LTme方向和沿从节点Ne向主节点Nm链路LTem方向，所述相位信息转移时间几乎恒定并相同。从理论上讲，不同的给定节点对的转移时间不同。在下文中，节点Nm和Ne之间的链路LTme和LTem被认为拥有相同的物理载体。
树根的原始相位参考RP是主节点，不构成任何其它节点的从节点。原始相位参考可以对应于各种不同类型的设备，例如GPS接收机(传播与世界时间UTC时钟相关的相位)，或本地相位信号发生器(配备有高稳定度的铯钟)。树叶是从节点，不构成任何其它节点的主节点。
如图3所示，根据本发明的对一对节点Nm和Ne进行相位同步的方法包括一个使用网络RT中的连接所述两个相邻节点的链路LT的相位转移步骤E1和一个取决于传输链路LT上的传播情况的相位信息转移延迟补偿步骤E2。相位转移方面与转移延迟补偿方面是相互交错的。因此，步骤E1和E2在图3中是并列表示的，而在下文中将分开描述，以便于理解本发明的相位同步方法。
相位转移步骤E1包括步骤E11至E15，E11至E15也显示在图3中。
在步骤E11，主节点Nm上的相位同步器SPm监视时基BTm提供的时钟信号，时钟信号的脉冲指示主节点Nm内部相位参考RPm的周期性TRP。相位参考RPm的频率1/TRP大大低于时钟信号Hb的频率1/Tb，而频率1/Tb对应于要在链路LTme上向从节点Ne传输的或要通过链路LTem从从节点接收的二进制数据信号的速率。
相位同步器SPm中的计数器计算相位信息RPm的相继两个时刻之间的时钟信号Hb的位周期Tb，并周期性地计算相位参考RPm，以便同步器SPm生成反复的相位信息。相位同步器SPm为了与相位参考RPm协调地传输相位信息BPm而控制相位信息BPm的循环TMJ将在下文中描述转移延迟补偿步骤E2时说明。例如，这种控制每秒钟进行一次。
重复相位的信息例如是在数据信号SD中有确定位置的相位位BPm，以便主节点将代表其内部相位参考的相位信息转移给从节点Ne。相位位BPm可以是相位信息专用的，或者可以传送有用的数据信息，如下文中根据第三实施方式的那样。
在步骤E12中，在主节点Nm中，相位信息定位模块MPPm在相位同步器SPm的控制下生成一个指示SPIPm，该指示SPIPm指明所生成的每个相位信息(例如特定位BPm)的位置。在任何处理(例如通信接口ICm中的编码和调制)之前，该位置向从节点Ne指明内部相位参考RPm相对于要在传输链路LTem上发送的信号SD的位的位置。
在步骤E13，主节点Nm的通信接口ICm以明显相同的循环(récurrence)将相位信息BPm和相位信息BPm的位置指示SPIPm引入到要在链路LTme上向从节点Ne传输的数据信号SDme中。
接收到数据信号SDme后，从节点Ne中的通信接口ICe处理该数据信号SDme，以便将其应用于检测器DETe。检测器DETe与所接收到的信号SDme的数据结构相适应，并且，在步骤E14，能够检测出例如预定的位、字(例如八位字节)、分组、或分组的域。在这种情况下，检测器DETe检测到并从所接收到的数据信号SDme中提取出位置指示SPIPm和相位信息BPm。
在步骤E15，从节点Ne的相位同步器SPe在时基BTe中将从节点Ne的内部相位参考RPe与检测器DETe取回的相位信息BPm进行相位同步，所述相位同步依赖于所检测到的位置指示SPIPm。
如前所述，节点内包含的元素有时发挥主功能，有时发挥从功能。例如，在如下情况下，步骤E14和E15在节点Nm上实施：当节点Nm成为一个位于上游的主节点的从节点时(上下游的判断根据图1所示相位同步分布DSP网中从原始相位参考RPP开始的相位分布方向)；而在如下情况下，步骤E11和E12在节点Ne上实施：当节点Ne成为一个位于下游的从节点的主节点时(上下游的判断根据DSP网中相位分布方向)。
根据图4所示的、关于分组电信网(RT)(例如GbE以太网)的第一实施方式，利用操作和管理OAM(英语“Operation AndManagement”)分组从主节点Nm向从节点Ne传送相位信息BP1的位置指示SPIP1。OAM分组是当没有数据转移时在链路LTme上传输的管理专用分组。节点Nm保证OAM分组在给定的最小循环传输，在必要时，有用数据有时被推迟。
相位信息BP1是数据信号SDme的一个分组中包含的一个位，所述分组尤其可以是专用于相位同步的OAM分组。该专用分组包含一个参考位BR，该参考位BR在分组中有一个预定的位置：例如该参考位是分组头部的最后一位。
根据第一实施方式，不必为了严格在主节点Nm内部相位参考时刻传送管理分组OAM而将其推迟发送。换句话说，OAM分组中位置固定的参考位BR不一定对应着相位位BP1应该与主节点Nm的相位参考RPm基本同相发送的相位时刻。因为管理分组OAM中位数多，所以指示相位位BP1的位置的位置指示SPIP1可能被编码为在OAM分组中有固定位置的一个字(例如半个八位字节或一个八位字节)，该相位位BP1是在同步器SPm的控制下引入OAM分组之外或之内的。该SPIP1字表明相位位BP1之后或之前的、将OAM分组中参考位BR与相位位BP1分隔的(加印记的)一定数目的位，该位的数目等于或大于零。因为相位位BP1可能在参考位BR之前或之后，所以分隔BR位和BP1位的位数可能加印记的。例如在图4中，SPIP1字包括用带斜影线的方块表示的4位，表示有15个位将参考位BR(用带竖影线的方块表示)和相位位BP1(用带交叉影线的方块表示)分隔开。
作为补充，不仅仅位置信息BP1相对于OAM分组中某个固定位置的位置指示被编码于SPIP1字中，而且被编码的还有表明时间偏差的剩余信息，该时间偏差是以数据信号SD位周期Tb的分数表示的实际超前或滞后量，该实际超前或滞后量指的是要传输给从节点Ne的信号Sdme中相位位BP1与主节点Nm内部相位参考RPm的实际时刻之间的差值。事实上，有时候相位同步器SPm从所传输的数据信号Sdme中选取相位位BP1的位置从理论上讲并不精确地对应于主节点Nm内部相位参考的实际时刻。通过弥补由于选择此刻的特定相位位BP1而产生的不精确性，关于相位位BP1与相位参考RPm之间的时间偏差的剩余信息提升了所传输的相位信息BP1的粒度，使BP1的粒度超越了所传输的数据信号的周期Tb。剩余信息还避免了沿DSP网的超前或滞后的累积。
根据一个实例，分组网RT中的一个节点Nm以1.25Gbit/s的速率传输数据信号(即800ps的位周期)，并且每秒传输300个管理分组OAM。节点Ne大约每1000/300＝0.003s(即每3x106ns)接收一个OAM分组。假如相位信息BP1每秒传输1次，那么链路LTme上的、相位参考RPe时刻与距该时刻最近的OAM分组的到达之间的最大二进制传输数量为(3000x106)/800＝4x106的数量级。需要把最后这个数值编码在OAM分组中，以便避免延迟传输该分组。
例如，对于一个编码为提供16x106种可能性的3个八位字节的字、再加上用来对关于相位位BP1与相位参考RFm之间的时间偏差的剩余值编码的1个八位字节(对应于根据将每个位割成256个子间隔的位Tb时间的分数)的相位信息位置指示SPIPm，这4个编码八位字节占用很少的位置(例如与已知的时间同步协议NTP相比：对于大小为48至68个八位字节的分组，NTP需要每分组3个8个八位字节的时间戳)。此外，根据本发明，相位信息只需要每秒传输1次，所传输的其余OAM分组不传送此信息。
通过减少信息SPIP1中用来给出相位位BP1的位置所用的八位字节的数目，也减小了应该用于传输OAM分组的窗口的大小。
根据第一实施方式，信息SPIP1和BP1可以被包含在传送同步消息SSM(英文“Status Synchronization Message”，即“状态同步消息”)的OAM分组中。
作为变型，不传送关于相位位BPm与内部相位参考RPm之间的时间偏差的剩余信息，替代的方法是：发送相位位BPm的节点Nm在存储器中保存所发送的相位位BPm与节点Nm内部相位参考RPm之间的累积剩余时间偏差值(即滞后或超前的累积量)，以便从节点Ne中的相位参考RPe时刻与相位参考RPm时刻精确同相。当所保存的累积剩余时间偏差超过在传输链路LTme上物理传输的二进制数据信号SDme的一个完整时钟周期Tb时，相位同步器SPm把要传输的相位位在时间上错开一个时钟周期Tb(从而错开一个位周期)：如果需要补偿相位位BPm相对于相位参考RPm的超前，则向数据信号的前一位移动，而如果需要补偿相位位BPm相对于相位参考RPm的滞后，则向二进制信号的后一位移动。发送相位位的节点Nm不将主节点Nm中形成的剩余相位误差通知给接收相位位的从节点Ne，而是将该相位误差保存于存储器中，以便自己不时地对该相位误差进行补偿。该变型也避免了沿相位同步分布DSP网的超前或滞后的累积。超前或滞后的累积也可以通过下文中描述的相位同步与频率同步之间的耦合来避免。
根据图5所示的、关于分组电信网RT(例如数据信号SDme传输率至少为1Gbit/s的以太网GbE)的第二实施方式，当没有数据传输时，在链路LTme上传输着一些短的专用管理分组，这些管理分组称为管理码字MCG。管理码字MCG比管理分组OAM短。根据本发明，指示相位信息(例如相位位BP2)的位置的位置指示SPIP2是一个专用于要传输的相位信息的管理码字MCG。相位位BP2被放置于专用管理码字MCG＝SPIP2中的一个预定位置，例如最后。
相位信息定位模块MPPm在相位同步器SPm的控制下发送专用管理码字MCG＝SPIP2，以便使该管理码字产生一个相对于主节点Nm内部相位参考RPm的延迟，从而该专用管理码字以相对于第一节点内部相位参考RPm一个预定相位差发送。该预定相位差专门用于使作为相位基准(repère)的相位位BP2与相位参考RPm精确重合，并且考虑了对可能的转移延迟(也就是当没有任何有用数据正在传输时)的补偿。因此，并不是一直在发送(例如不是每秒都发送)相位位BP2。
根据图6所示的第三实施方式，相位信息是一个特定相位位BP3，该特定相位位BP3不属于数据信号SDme的位的任何二进制状态“0”、“1”，而是包含对要传输的二进制信号的一个位的特定调制。该特定调制自身构成了相位位BP3在要传输的数据信号中位置的指示SPIP3。该相位位用来对相位信息编码，以便将相位信息与其它数据位区别开来。相位同步器SPm在主节点Nm内部相位参考RPm的精确时刻生成相位位，并考虑了对可能的转移延迟(也就是当没有任何有用数据正在传输时)的补偿。因此，并不是一直在发送(例如不是每秒都发送)相位位BP3。
根据本发明，从理论上讲，不要求传输相位信息的传输链路LTme频率同步。链路LTme在理论上可以是异步的，因此，节点中的时基BTm、BTe的振荡器OSCm，OSCe在理论上可以有独立的频率。与连接到一个节点N的多个链路LT上的发送和接收相关的时钟信号Hb可以是异步的。主节点Nm中的同步器SPm选择如下所述的位作为从主节点出发在链路LTme上传输的相位位BPm：考虑了主节点Nm与从节点Ne之间的转移时间补偿，最邻近主节点Nm的内部相位参考RPm的位(如后文所述)。
不过，根据本发明的相位同步方法与已知频率同步的耦合会改善本方法的性能，尤其是从节点Ne的相位更新周期之间。在从节点Ne的两次相位更新之间，从节点Ne的内部相位参考RPe按其内部振荡器OSCe的拍频演变。如果振荡器OSCm和OSCe产生稳定无频率偏差的优质频率，那么在从节点Ne中相位参考RPe两次更新之间，主和从节点的相位参考RPm和RPe之间的相位差是有限的。因此，频率同步和相位同步之间的耦合可以使得不那么频繁地更新从节点Ne的相位，同时还能保证相位信息在节点间传输过程中的期望精度。
为了避免沿相位同步分布DSP网的相位超前或滞后的累积，从而细化所传输的相位信息的粒度超越线上传输的数据信号的周期Tb，相位同步器SP在每个节点N的时基BT中控制时钟周期Tb(因而也就是链路上传输的数据位的速率)的可察觉变化。时钟周期Tb的可察觉变化补偿了实际超前或滞后的时间偏差(指作为节点Nm的节点N实际上应该传输相位位PB的时刻与数据位传输时刻之间的时间偏差)，并使该节点内部相位参考与所传输的数据位精确重合。通常，时基BT中的时钟周期的调整为：对最多每个相位信息BP传输周期，最多有半个周期的超前或滞后，也就是说，例如每秒最多一次的微小的速率变化。同步器SP细化了所传输的相位信息的粒度，使粒度超越了链路上传输的数据信号的二进制周期。
根据图7所示的实施方式，相位同步分布DSP网和频率同步分布网DSF并行使用电信网RT。与DSF网对应的树(图7中虚线表示)包括一个根，该根包含原始频率参考RPF，是一个节点，该节点可能不同于包含原始相位参考RPP的节点，因此，网DSP和DSF不可重叠。作为变型，原始相位参考RPP和原始频率参考RPF被包含在一个共同的节点中，并且/或者网DSP和DSF是重叠的。当传输链路LT同时被用作频率同步链路和相位同步链路时，相位同步方法就被改善了。DSP网和DSF网之间的耦合使得相位同步分布DSP网受益于为频率同步分布网定义的机制，使这些机制适应DSP网的需要。
一个从节点Ne与至少两个相位同步主节点Nm相连，从而在相位同步分布DSP网中引入了一定的冗余。在主要主节点或与该主节点相连的链路故障的情况下，从节点Ne使用备用的另一主节点进行相位同步。从一个主节点向另一主节点的切换源于从节点中的对所传输的信息的分析，该分析是关于用于相位同步的链路的质量的，例如所通过的节点数量、包含在同步消息SSM中的最近通过的相位同步链路的传输质量。
步骤E2补偿通过DSP网链路的节点间的相位信息BP的转移延迟，因为从节点Ne并不是在主节点Nm发送的瞬间接收到该相位信息。由于节点间的传播时间，主节点Nm发送相位信息的时刻不对应于从节点接收到相位信息的时刻。有各种参数影响相位信息的传播时间，例如节点Nm和Ne之间链路的长度、链路环境温度。在传输延迟中，传播时间是决定性因素，可以考虑二者相等。
位于相位同步分布DSP树的根和叶之间每个主节点的转移延迟补偿补救了所通过的节点中的任何相位延迟累积，因此实现了这些节点的无偏差同相。
为了补偿相位信息转移延迟，本发明将主节点Nm内部相位信息的每个发送时刻向前或向后移动。在主节点Nm与从节点Ne之间建立一种“问-答”类型的对话，以便确定转移延迟。在该对话过程中，这两个节点中的每一个都向另一个传输一个关于其内部相位参考RFm、RFe的位置的信息SPIPm、SPIPe。主节点Nm是该对话的发起者，并相对于其内部相位参考RFm前移相位信息(例如相位位BPm)的发送，以便补偿转移延迟。对称地，作为变型，从节点Ne是对话的发起者，负责将相位信息的发送相对于其内部相位参考错开。
在本描述的下文中，从主节点Nm向从节点Ne的传播时间与从从节点Ne向主节点Nm的反向传播时间被认为相等，并用TP表示，因为这两个传播时间在一个短的时间区间内几乎是相继的。不过，从理论上讲，网络RT中的不同节点对的转移延迟是不同的。
借助于主节点Nm与从节点Ne之间的对话，由节点发送的包含相位信息的分组包含一个指明相位信息传输方向的标记(例如一个特定的位)，标记的根据是：(1)信息是主类型的，来自于主节点，沿着DSP网的树根向树叶方向；或(2)信息是从类型的，来自于从节点，沿着DSP网的树叶向树根方向。相位信息传输方向标记指明了相位信息的来源。借助该标记，接收到相位信息的节点可以决定：(1)如果相位信息来自于主节点Nm，则让其内部相位参考伺服；(2)如果相位信息来自于从节点Ne，则不必让其内部相位参考伺服。
为了动态地伺服主节点Nm，从节点Ne向主节点Nm应答，向主节点Nm传输关于自己内部相位参考RFe的相位信息BPe。主节点Nm于是得知现在有一个新的从节点伺服其相位。从节点对于主节点的动态相位伺服为相位同步分布网引入了一定的冗余，容许从节点在接收的相位失效的情况下改换主节点。相位同步方法不产生任何相位同步直接环路，因为主节点Nm知道相邻节点中的某个是否伺服其相位参考RFm，理由是该相邻节点向该主节点传送一个从类型的相位信息BPe传输方向标记，或一个主类型的相位信息BPm传输方向标记。
因此，每个节点都可以作为主节点向其它节点(除了所述每个节点自己的主节点。所述每个节点向其主节点传播一个从类型的相位信息BPe)传播其相位信息，所述其它节点可以用该相位信息来控制自己的内部相位参考，也可以不用。
主节点Nm应该对其每个从节点Ne保持一个更新的超前时间Tav。超前时间Tav是从主节点Nm向所考虑的从节点Ne的相位信息转移迟延，并定义了主节点Nm相对于主节点Nm内部相位参考RPm移动相位信息(由相位位BPm构成，被发送至从节点Ne)发送时刻的提前量，以便从节点Ne接收到与主节点内部相位参考RFm同相的相位位BPm。从节点Ne接下来根据其内部相位参考RFe向主节点Nm发送一个相位位BPe，不移动位BPe的发送时刻。
参照图8，相位信息转移延迟补偿步骤E2包括两个相邻节点Nm和Ne之间的对话，该对话的构成为：初始步骤E210至E240，然后是迭代步骤E21i至E24i，其中i≥1。
在初始步骤E210，当节点Ne是应当伺服主节点Nm的新从节点Ne时，主节点Nm的相位同步器SPm将超前时间Tav置零。接口ICm向传输链路LTme传送相位位BPm，该相位位BPm是在主节点Nm的内部相位参考RPm时刻被引入到数据信号SDme中的。相位位BPm的传送伴随着位置指示SPIPm的传送，其中，位置指示SPIPm表示的是相位信息BPm相对于根据本发明的步骤E12和E13在链路LTme上传输的数据信号SDme的各位的位置。
在步骤E220，在从节点Ne中，接口ICe接收具有延迟(retard)TP的相位位BPm。相位同步器SPe根据检测器DETe检测到的相位信息BPm的位置的位置指示SPIPm，将时基BTe中的内部相位参考RPe同步到接收相位位BPm的时刻。因此，内部相位参考RPe相对于主节点Nm的相位参考RPm滞后TP。
在步骤E230，从节点Ne的接口ICe通过向传输链LTem上发送一个与同步后的相位参考RPe的后一时刻同相的相位位Bpe，对主节点Nm进行应答。相位位BPe的传输不必发生在从节点Ne的紧跟接收相位位BPm时刻的同步后相位参考时刻。事实上，例如，如果从节点中的通信接口ICe在紧接接收位BFm的第一被同步的相位时刻没有作好发送相位位BPe的准备的话，从节点的相位同步器SP可以等待后一相位时刻。相位位BPe的传输被伴随着位置指示SPIPe的传送，其中，位置指示SPIPe表示的是相位信息BPe相对于在链路LTem上通过执行根据本发明的步骤E12和E13但沿从从节点Ne向主节点Nm的方向传输的数据信号SDem的各位的位置。
在步骤E240，在主节点Nm中，接口ICm接收到从节点Ne的相位位BPe，考虑到链路LTme和LTem上双向传输的转移延迟相等，该相位位BPe相对于主节点内部相位参考RPm延迟2TP。检测器DETm根据所接收到的位置指示SPIPe从信号SDem中检测到相位位BPe的位置。相位同步器SPm从以前使用的值Tav＝0以及所接收到的相位位BPe与其内部相位参考RPm之间的相位差Ph推算出转移延迟TP，即：
(Tav+Ph)/2＝(0+2TP)/2＝TP
Ph值可能有时为负值，例如在从节点内部相位参考RPe由于某种原因而太过超前于主节点内部相位参考RPm的情况下。主节点Nm按如下方法更新超前时间Tav，其中用到了Tav的旧值：
Tav＝(Ph+Tav)/c＝(2TP+0)/c＝TP，其中c≥2
根据一种简单实施方式，系数c等于2，以便立即校正从节点Ne的相位参考RPe，从而重新使其与主节点相位参考RPm完全且即刻地同相(在步骤E211以及随后节点Nm与Ne之间的迭代步骤E21i中)。不过，系数c可以是个大于2的整数或小数，以便更渐进地、不那么生硬地与从节点Ne的相位同相，如后文所述。
在步骤E211，相位同步器SPm控制接口Icm在链路LTme上在信号SDme中发送一个相位位BPm及其位置指示SPIPm(位置指示SPIPm由模块MPPm生成)，相对于内部相位参考RPm超前Tav＝TP。
在步骤E221，在从节点Ne中，接口ICe接收延迟TP的相位位BPm，检测器DETe根据所接收到的位置指示SPIPm检测信号SDme中相位位BPm的位置。相位同步器Spe通过将内部相位参考RPe同步到所接收到的位BPm的接收时刻，来更新内部相位参考RPe。此后，内部相位参考RPe与主节点Nm的内部相位RPm参考同相。
在步骤E231，相位同步器SPe对主节点Nm应答，再次命令接口Ice在传输链路LTem上在信号SDem中传输一个与新相位参考RPe同相的相位位BPe和由模块MPPe生成的该相位位BPe的位置指示SPIPe。
在步骤E241，在主节点Nm中，接口ICm接收从节点Ne的相位位BPe，检测器DETm根据所接收到的位置指示SPIPe检测相位位BPe的位置，该相位位BPe比主节点Nm的内部相位参考RPm仅延迟TP。相位同步器SPm更新超前时间Tav：
Tav＝(Tav+Ph)/2＝(Tav+TP)/2＝2TP/2＝TP
超前时间值Tav仍然等于TP，因为自从前一次发送相位位BPm以来，转移延迟没有变化。
然后，相位信息转移延迟补偿步骤E2继续，进入另外的迭代步骤E212至E242，更通常地，进入与前述步骤E211至E241相同的步骤E21i至E24i。在步骤E21i至E24i中，相位位BPm与从节点的相位参考RPe进行相位同步；相位同步后的相位位BPe由从节点Ne发送出，并以延迟TP被主节点Nm接收；相位位BPm由主节点以相对于主节点内部相位参考RPm超前TP而发送出。
借助于相位同步器SPm中对超前时间值Tav的系统化更新，任何例如由于链路LTme和LTem上的温度变化引起的传播延迟TP变化都很快由本方法补偿。在步骤E22i，在从节点Ne内部相位参考各次更新之间，内部相位参考RPe按照从节点内部振荡器OSCe的拍频演变。
图8中步骤E22i所示的对从节点Ne相位的迭代更新在一定的周期TMJ(例如，在可能的情况下，每钞一次)中进行。根据用位置指示SPIP指明相位信息(例如相位位BP)的实施方式，会出现这样的情况：相位位不能在每个更新周期TMJ发送，例如在有用数据也于同一时刻传输的情况下。不过，根据第一实施方式，从理论上讲，通过采用OAM分组、并用位置指示SPIP指示相位的位置，就总是可以发送相位位的，即使分组不能严格地同相发送。
不过，并不需要每次都发送相位，例如主节点的每4个相位参考RPm即根据图8：TMJ＝4TRP，或根据更长的周期，例如每秒。如果相位同步器SPe不能根据链路Ltem的二进制时钟信号在一个给定时刻将相位参考RPe同相，就晚些时候再进行同相。于是，从节点Ne的内部相位参考RPe按照时基BTe中振荡器OSCe的拍频演变。内部相位参考的期望精度取决于从节点Ne内部振荡器的拍频质量和从节点中相位参考RPe的更新周期。
节点中时基BT生成的内部相位参考RP的脉冲的周期TRP远远大于相位信息BP的转移延迟TP，从而不可能在传输延迟的计算中造成混乱。事实上，如果节点内部相位参考的周期TRP与相位信息转移延迟TP相比是同一数量级的或甚至更小，那么在确定延迟的时候就会产生误差，误差的大小等于周期TRP的若干倍，因为为了确定转移延迟，主节点Nm的相位同步器SPm只会错误地参考接收到相位位BPe之前的最后一个内部相位参考RPm脉冲，而不会参考一个相对于相位位Bpe的发送滞后了一个转移延迟TP的时刻之前的内部相位参考脉冲。这种情形就不能对从节点Ne进行同相了。
将节点内部相位参考的周期TRP定为大约1秒，就肯定避免了前述弊病，因为链路LT上的传输延迟远远小于1秒。
如图8所示，主节点Nm的相位同步器SPm在每次接收到从节点Ne发送的相位位BPe时，都会根据上一次的超前时间Tav以及所接收到的相位位BPe与内部相位参考RPm之间的相位差Ph，重新确定并系统地调整超前时间Tav，即：
Tav≡(Tav+Ph)/c，其中c≥2
为了避免由于通过任何从节点Ne内部相位参考的生硬跳变来进行完全同相(步骤E220和E221)而引起对在从节点上并依赖其相位参考运行的某些应用的运行的干扰，本发明提出逐渐地而不是生硬地将从节点Ne重新置于同相。
为了逐渐将从节点Ne的相位参考RPe逐渐同相，引入一个大于2的系数c预定值。于是，主节点Nm与从节点Ne之间的相位差不是立即由主节点Nm发送的相位位BPm超前补偿，而是随着两个节点之间的多个迭代交换步骤组E20i和E24i补偿的。系数c所选取的值越大，也就是说，取决于相对于相位参考RPm的转移延迟TP的所生成的相位信息BPm的传输(E21i)超前量越小，从节点Ne的同相越渐进越缓慢地被调整。同样，主节点中前一个超前时间Tav也越来越慢地演变，最终达到传播时间值TP。
不过，系数c只“平滑”了主节点Nm内部相位参考RPm与从节点Ne内部相位参考RPe之间的初始相位差DP0的一部分(对应于步骤E21i和E22i的转移延迟)。但是系数c没有平滑相位差的剩下部分，所述剩下部分在初始步骤E220，被从节点Ne立即补偿，因为相位同步器SPe总是在接收到由主节点Nm发送的相位位BPm的时刻同步相位参考RPe。尽管系数c大于2，例如介于5与15之间，所述的状况仍然可能导致从节点Ne内部相位参考的初始相位DP0的跳变(在初始步骤E220)，如图8所示。
如图9所示在从节点中，为了至少避免内部相位参考RPe的初始相位DP0的跳变，相位同步器SPe不再直接在相位位BPm(由主节点Nm在步骤E210发送)的接收时刻trBPm对内部相位参考RPe进行同步，而是在接收时刻trBPm后稍微等待，以便推迟对相位参考RPe的同步，推迟的时间差介于时刻t0RPe与下一初始相位参考RPe0的t0RPe时刻之间。
在步骤E220，在从节点Ne中，相位同步器SPe定义一个阻尼系数d用来表征时间偏移，其中d≥1。例如，相位同步器SPe从初始相位参考RPe的下一个时刻t1RPe中减去相位位BPm的接收时刻trBPm，并用系数d除所得到的差，然后相对于初始相位参考RPe下一个时刻t1RPe把初始相位参考RPe0推迟所述除法的商，从而确定从节点Ne中新相位参考RPe被同步的时刻tsync，即：
tsync＝t1RPe-(t1RPe-trBPm)/d，其中d≥1
图8说明了d＝1的情况，在这种情况下，直接在相位位BPm的接收时刻trBPm将从节点Ne的内部相位参考RPe同步，从而导致相位跳变t1RPe-trBPm，因为tsync＝trBPm。系数d越大，相位参考RPe向相位参考RPm的收敛越慢。
与差值t1RPe-trBPm为正的情况相反，相位时刻可以选为超前于相位位BPm的接收时刻，如果接收时间trBPm相对于前一相位时刻t0RPe的滞后小于接收时间trBPm相对于下一相位时刻t1RPe的超前的话。在这种情况下，认为从节点Ne内部相位参考超前。于是差值t0RPe-trBPm为负，相位同步器SPe将从节点Ne内部相位参考相对于相应的初始相位时刻t0RPe提前，而不是推迟。
借助于两个系数c和d，从节点Ne的内部相位参考逐渐与主节点Nm的相位参考同相，避免了任何太大的相位跳变。
作为变型，为了减轻从节点Ne中相位跳变的固有弊病，在从节点Ne中，只有主从节点之间对话过程中的相位信息的通信被立即同相，如图8所示，即c＝2，d＝1。但相位同步器SPe并不立即将内部相位参考RPe同相，而是在时基BTe中平滑处理，使相位参考RPe逐渐与内部相位参考RPm真正同相。如果在相位同步分布DSP网中，从节点Ne又是其它从节点的主节点，那么，这种变型避免了生硬的相位跳变，并且从节点中重新同相的过程实际上是根据从节点Ne上运行的应用(这些应用使用了相位参考RPe)所希望的平顺度逐渐进行的，不依赖于网中其它节点的重新同相过程。
本发明涉及一种电信网节点相位同步方法，其中一个节点能对另一个节点进行相位同步，一个节点能被另一个节点进行相位同步。根据一种实施方式，本发明方法的步骤由根据本发明的节点的处理器中的计算机程序指令确定。处理器中的程序包含这样的程序指令：当所述程序在处理器(处理器的运行因而受程序的执行的控制)中执行时，所述程序指令实施根据本发明方法的步骤。
因此，本发明还应用于一种用于实施本发明的计算机程序，尤其是保存在可由计算机或任何数据处理设备读取的记录载体中的计算机程序。所述程序可以采用任何编程语言，可以以源码、目标码、或介于源码与目标码之间的中间码(例如部分编译的，或所希望的任何其它形式的、用于实施根据本发明方法的)的形式存在。
记录载体可以是能够保存程序的任何实体或设备。例如，记录载体可以包含一个保存根据本发明的计算机程序的存储装置，例如ROM(例如CD ROM或微电子电路ROM)，或USBkey，或磁记录装置例如软盘或硬盘。
此外，记录载体可以是一个通过电缆或光缆、通过无线电或其它途径发送的可传输载体，例如电信号或光信号。尤其，根据本发明的程序可以从互联网类型的网络下载。
作为替代方案，记录载体可以是内含程序的集成电路，该集成电路能执行、或能被用于执行根据本发明的方法。

Claims (11)

1.一种对由电信网(RT)的链路(LT)连接的各节点(N)进行相位同步的方法，其特征在于包括：从第一节点(Nm)向第二节点(Ne)转移与第一节点的内部相位参考(RPm)基本同相的第一相位信息(BP)，和该第一相位信息相对于由连接第一节点和第二节点的链路(LT)传输的数据信号(SD)的各构成符号的第一位置指示(SPIP)，其中该方法还包括：
向第二节点(Ne)以时间偏移(Tav)传送第一相位信息，所述时间偏移(Tav)取决于相对于第一节点的内部相位参考(RPm)通过链路的第一相位信息(BP)的转移延迟(TP)、和第一相位信息的第一位置指示；和
根据先前的时间偏移、和所述第一节点的内部相位参考(RPm)与由所述第二节点传送的第二相位信息(BPe)之间的相位差(Ph)，更新相对于所述第一节点的内部相位参考(RPm)的时间偏移，所述第二节点传送的第二相位信息(BPe)是根据所述第二节点传送的第二位置指示(SPIPe)被检测的，所述第二位置指示指明由所述第二节点传送的第二相位信息相对于通过所述链路从所述第二节点向所述第一节点传送的数据信号的各构成符号的位置。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一位置指示是所述第一相位信息和在数据信号(SD)的预定分组(OAM)中具有预定位置的位(BR)之间的多个构成符号，所述预定分组(OAM)包含所述多个构成符号。
3.根据权利要求1所述的方法，其中第一位置指示是相对于第一节点的内部相位参考(RPm)具有预定相位差地生成的一个管理码字(MCG)，其中所述第一相位信息被放置在一个预定的位置。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一位置指示是所述第一相位信息中的特定调制。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中所传送的第一位置指示(SPIP)由剩余信息补全，所述剩余信息表明所述第一相位信息(BP)和第一节点(Nm)的内部相位参考(RPm)时刻之间的时间偏差，所述时间偏差小于数据信号(SD)的构成符号的一个周期(Tb)。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，包括在第一节点(Nm)中存储所述第一相位信息(BP)和第一节点的内部相位参考(RPm)之间的累积剩余时间偏差，以及当所存储的累积剩余时间偏差超过数据信号的构成符号的一个周期(Tb)时，将所述第一相位信息(BP)时移该数据信号中的一个构成符号。
7.根据权利要求1所述的方法，还包括对转移延迟的补偿，对转移延迟的补偿包括如下迭代步骤：
从第一节点(Nm)向第二节点(Ne)以时间偏移(Tav)传送第一节点(Nm)中的第一相位信息，该时间偏移(Tav)取决于相对于第一节点的内部相位参考(RPm)的转移延迟(TP)和第一节点(Nm)的第一相位信息的第一位置指示；
在第二节点(Ne)中，将第二节点的内部相位参考(RPe)和由第一节点传送的、根据第一位置指示检测到的第一相位信息进行同步；
从第二节点(Ne)向第一节点(Nm)传送与第二节点内的被同步的内部相位参考(RPe)基本同相的第二相位信息(BPe)，以及第二相位信息相对于数据信号的各构成符号的位置的第二位置指示(SPIPe)，所述数据信号在连接第一节点和第二节点(Ne)的链路上传输；以及
在第一节点(Nm)中一接收到第二相位信息(BPe)，根据先前的时间偏移、和第一节点的内部相位参考(RPm)与根据所传输的第二位置指示(SPIPe)检测的所传输的第二相位信息(BPe)之间的相位差(Ph)，更新相对于第一节点的内部相位参考(RPm)的时间偏移。
8.根据权利要求7所述的方法，其中第二节点(Ne)的内部相位参考(RPe)通过取决于相对于第一节点的内部相位参考(RPm)的转移延迟(TP)的一部分的对第一节点(Nm)中的第一相位信息的传送的时间偏移而被逐渐地同相。
9.根据权利要求7所述的方法，其中第二节点(Ne)的内部相位参考(RPe)，通过从第二节点(Ne)的内部相位参考(RPe)的下一时刻(t1RPe)减去第一节点传送的第一相位信息的接收时刻(trBPm)、所得到的差除以一个大于1的系数、并将第二节点的内部相位参考(RPe)相对于所述下一时刻相移所述除法的商，被逐渐同相。
10.一种电信网节点(Nm)，称作第一节点(Nm)，能够对通过电信网(RT)中的链路(LT)与该第一节点相连的第二节点(Ne)进行相位同步，其特征在于包括用于向第二节点(Ne)转移与第一节点的内部相位参考(RPm)基本同相的第一相位信息(BPm)和表明第一相位信息相对于通过链路向所述第二节点传输的数据信号(SDme)的各构成符号的第一位置指示(SPIPm)的装置，其中用于转移的装置包括：
用于向第二节点(Ne)以时间偏移(Tav)传送第一相位信息(BPm)的装置，所述时间偏移(Tav)取决于相对于第一节点的内部相位参考(RPm)通过链路的第一相位信息(BPm)的转移延迟(TP)、和第一相位信息的第一位置指示(SPIPm)；和
根据先前的时间偏移、和所述第一节点的内部相位参考(RPm)与由所述第二节点传送的第二相位信息(BPe)之间的相位差(Ph)，用于更新相对于所述第一节点的内部相位参考(RPm)的时间偏移的装置，所述第二节点传送的第二相位信息(BPe)是根据所述第二节点传送的第二位置指示(SPIPe)被检测的，所述第二位置指示指明由所述第二节点传送的第二相位信息相对于通过所述链路从所述第二节点向所述第一节点传送的数据信号(SDem)的各构成符号的位置。
11.一种电信网节点(Ne)，称作第二节点(Ne)，能够被通过电信网(RT)中的链路(LT)与该第二节点相连的第一节点(Nm)相位同步，其特征在于包括用于将该第二节点(Ne)的内部相位参考(RPe)和与由所述第一节点(Nm)转移的内部相位参考(RPm)基本同相的第一相位信息(BPm)相位同步的装置，所述第一相位信息(BPm)根据指明第一相位信息相对于由所述第一节点在链路上传送的数据信号(SDme)的各构成符号的位置的被转移的第一位置指示(SPIP)被检测，其中所述用于同步的装置包括：用于向所述第一节点(Nm)传送与所述第二节点的被同步的内部相位参考(RPe)基本同相的第二相位信息(BPe)的装置；和用于传送要传送的第二相位信息相对于通过链路(LT)向所述第一节点传送的数据信号(SDem)的各构成符号的第二位置指示(SPIPe)的装置，以便更新相对于所述第一节点的内部相位参考(RPm)从所述第一节点传送的第一相位信息(BPm)的时间偏移。
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