CN102104474B - 一种时钟检测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种时钟检测方法，用于检测时钟质量，及时获知时钟出现质量问题。所述方法包括：获得OCXO模块的时钟相位与时钟同步模块的时钟相位的相位差；根据获得的相位差确定时钟同步模块的时钟是否出现异常。本发明还公开了用于实现所述方法的装置。

Description

一种时钟检测方法及装置

技术领域

本发明涉及计算机及通信领域，特别是涉及时钟检测方法及装置。

背景技术

在目前TD-SCDMA系统基站组网中，使用以太网进行层二组网。如图1，基站(NodeB)通过以太网进行组网，与无线网络控制器(RNC)连接，实现Iub接口(NodeB和RNC之间的逻辑接口)。TD-SCDMA系统中的多数网络使用分组传送网(PTN)实现基站的组网，通过PTN网络可以实现IEEE1588协议，因此实现时间同步。基站之间有严格的时间同步和频率同步要求。3GPP规定，基站之间空口的时间同步小于3us，频率同步小于0.05ppm。

目前大多数实现IEEE1588方案的系统框图如图1A，时钟同步模块为支持IEEE1588协议的链接层与物理层的转换芯片(Physical Laye芯片，PHY芯片)或现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)。采用OCXO模块作为时钟同步模块的工作时钟。同步以太单元通过光纤与以太网连接，根据以太网中传输数据的频率从以太网中恢复出时钟，并根据该时钟驱动本地时钟。本地时钟将恢复出的时钟传给IEEE1588单元。IEEE1588单元对IEEE1588事件消息进行打时间戳和计数等操作，并将时间戳上报给MCU中的IEEE1588处理模块。IEEE1588处理模块通过IEEE1588协议进行计算，计算主从时钟的时间差，将时间差经过数字滤波器得到滤波后的控制值，输出给IEEE1588单元，以调节时钟相位，使其与MCU的主时钟时间同步。

网络数据传输的突变性、光功率不足等问题都会影响时钟同步模块的性能，进而造成基站同步精度下降。

发明内容

本发明实施例提供一种时钟检测方法及装置，用于检测时钟质量，及时获知时钟出现质量问题。

一种时钟检测方法，包括以下步骤：

获得OCXO模块的时钟相位与时钟同步模块的时钟相位的相位差；

根据获得的相位差确定时钟同步模块的时钟是否出现异常。

一种网络设备，包括：

时钟同步模块，用于同步以太网上的时钟；

OCXO模块，用于为时钟同步模块提供工作时钟；

鉴相器，用于获得OCXO模块的时钟相位与时钟同步模块的时钟相位的相位差，并根据获得的相位差确定时钟同步模块的时钟是否出现异常。

本发明实施例获得OCXO模块的时钟相位与时钟同步模块的时钟相位的相位差，通过该相位差对进行时钟同步模块检测，判断是否出现异常，从而实现对时钟同步模块的时钟质量进行检测，及时获知质量问题。

附图说明

图1A为现有技术中网络设备的结构图；

图1B为本发明实施例中网络设备的结构图；

图2为本发明实施例中网络设备的工作方法流程图；

图3为本发明实施例中时钟检测的主要方法流程图；

图4为本发明实施例中检测同步以太单元是否发生漂移的方法流程图；

图5为本发明实施例中检测同步以太单元是否发生突变的方法流程图；

图6为本发明实施例中检测同步以太单元是否不可用的方法流程图；

图7为本发明实施例中检测IEEE1588单元是否不可用的方法流程图。

具体实施方式

本发明实施例获得OCXO模块的时钟相位与时钟同步模块的时钟相位的相位差，通过该相位差对进行时钟同步模块检测，判断是否出现异常，从而实现对时钟同步模块的时钟质量进行检测，及时获知质量问题。

参见图1B，本实施例中网络设备包括：时钟模块101、时钟同步模块102、微控制单元(Micro Control Unit，MCU)103和鉴相器104。

时钟模块101，可具体为恒温控制晶体振荡器(Oven-Controlled CrystalOscillator，OCXO)等，用于为时钟同步模块102提供工作时钟，以及向鉴相器104提供基准时钟。本实施例中OCXO模块101的时钟利用其短时间稳定的特性。

时钟同步模块102用于同步以太网中的时钟。时钟同步模块102包括同步以太单元1021、本地时钟单元1022和IEEE1588单元1023。同步以太单元1021用于从以太网中传输的数据的的编码中恢复出时钟，以达到频率同步的要求，然后通过本地时钟1022单元利用该恢复时钟驱动IEEE1588单元1023工作。同时，同步以太单元1021还用于向鉴相器104提供恢复时钟。本地时钟单元1022在初始工作时受OCXO模块101的驱动将时钟传送给IEEE1588单元1023，在同步以太单元1021工作稳定后，将本地时钟单元1022同步到以太网恢复的频率上，将同步后的时钟传送给IEEE1588单元1023。IEEE1588单元1023用于根据本地时钟单元1022传送的时钟对对IEEE1588事件消息进行打时间戳和计数等操作，并将时间戳上报给MCU。同时，IEEE1588单元1023还用于将时钟传送给鉴相器104。

MCU103用于计算主从时钟的时间差，将时间差经过内部的数字滤波器得到滤波后的控制值，输出给IEEE1588单元1023，以调节IEEE1588单元1023的时钟相位，使其与MCU的主时钟时间同步。

鉴相器104用于获得OCXO模块101的时钟相位与时钟同步模块102的时钟相位的相位差，并根据获得的相位差确定时钟同步模块102的时钟是否出现异常。

由于时钟同步模块102包括同步以太单元1021，则鉴相器104在多个时间点中的每个时间点上，获得OCXO模块101的时钟相位与同步以太单元1021恢复出的时钟相位的相位差，并将多个时间点上获得的多个相位差进行比较，若比较结果不一致，则确定同步以太单元1021出现异常。鉴相器104还用于在比较结果不一致的情况下，进一步确定按时间顺序得到的多个相位差是否逐渐变化，若是，则确定同步以太单元1021发生漂移，以及在确定同步以太单元1021发生漂移时指示MCU103对IEEE1588单元1023进行检测，调节IEEE1588单元1023的时钟相位。鉴相器104可以从同步以太单元1021或本地时钟单元1022处获得同步以太单元1021恢复出的时钟相位。

鉴相器104还用于在比较结果不一致的情况下，进一步确定按时间顺序得到的多个相位差中是否有两个相位差的差值大于预设的差值阈值，若是，则确定同步以太单元1021发生突变，以及在确定同步以太单元1021发生突变时输出对同步以太单元1021的硬件连接状况进行检测的提示。

鉴相器104还用于在比较结果不一致的情况下，进一步确定按时间顺序得到的多个相位差是否发生抖动，尤其确定多个相位差是否在预设的范围内发生抖动，若是，则确定同步以太单元1021不可用。

由于时钟同步模块102包括IEEE1588单元1023，所以鉴相器可获得OCXO模块101的时钟相位与IEEE1588单元1023的时钟相位的相位差，并判断获得的相位差是否大于预设的相位差门限，若大于，则确定IEEE1588单元1023出现异常，以及在确定IEEE1588单元1023出现异常后指示MCU104对IEEE1588单元的时钟相位进行调整或指示本地时钟单元1022对同步以太单元1021进行检测。

以上描述了网络设备的内部结构和功能，下面对网络设备的工作流程进行介绍。

参见图2，本实施例中网络设备的工作方法流程如下：

步骤201：网络设备上电后进入初始化(INITIALIZING)状态，初始化配置硬件和软件的各项参数。

步骤202：网络设备判断同步以太单元1021和IEEE1588单元1023的硬件是否工作正常，若至少有一个单元工作不正常，则继续步骤203，否则继续步骤204。网络设备通过同步以太单元1021是否能与本地时钟单元1022进行通信来判断其是否工作正常，若本地时钟单元1022能收到同步以太单元1021发送的报文，则确定工作正常，否则确定工作异常，本地时钟单元1022发出告警。网络设备通过MCU104与IEEE1588单元1023建立连接时交互报文来确定IEEE1588单元1023是否工作正常，如果MCU104能收到IEEE1588单元1023发送的报文，则确定工作正常，否则确定工作异常，MCU104发出告警。网络设备还可以有其它判断方式，此处不一一列举。

步骤203：网络设备进入退出(EXP)状态，并进行异常处理。异常排除后，网络设备重新执行步骤201。

步骤204：网络设备进入频率同步(FREQ_SYNC)状态，同步以太单元1021开始从以太网中恢复时钟，IEEE1588单元1023开始打时间戳等操作。

步骤205：网络设备中的本地时钟单元1022判断在预设的时长T1内恢复时钟是否稳定，若是，则继续步骤206，否则发出告警，继续步骤203。此步骤相当于判断同步以太单元1021的软件是否工作稳定。

步骤206：网络设备进入相位同步(PHASE_SYNC)状态，网络设备中的MCU104对IEEE1588单元1023的时钟相位进行调整。

步骤207：MCU104判断在连续的N1(预设的第一次数阈值)次采样中IEEE1588单元1023的时钟相位与本地的时钟相位的相位差是否均小于预设的主从相位差阈值ΔT1，若是则继续步骤208，否则继续步骤209。此步骤相当于判断IEEE1588单元1023是否工作稳定。如果没有此步骤，则MCU104可能持续对IEEE1588单元1023的时钟相位进行调整，当IEEE1588单元1023得到的时间差存在噪声干扰时，MCU104的调整粒度可能无法达到IEEE1588单元1023的变化的粒度，例如IEEE1588单元1023的变化的粒度为1纳秒，MCU104的调整粒度为8纳秒，因为1纳秒而调整了8纳秒，其结果不如不调，反而浪费了MCU104的资源，对同步的稳定性造成影响。

步骤208：网络设备进入锁定(LOCK)状态，认为同步以太单元1021和IEEE1588单元1023的软硬件均已工作稳定，MCU104不需要再对IEEE1588单元1023进行调整，通过同步以太单元1021进行同步结果的维持，获得更加稳定的同步时钟。

步骤209：MCU104判断IEEE1588单元1023的时钟相位与本地的时钟相位的相位差大于ΔT1的次数是否连续且达到N2(预设的第二次数阈值)次，若是，则继续步骤203，否则继续步骤206。

在步骤207中，如果IEEE1588单元1023的时钟相位与本地的时钟相位的相位差只是偶尔大于ΔT1，则可能是以太网中发生误码等原因影响了同步以太单元1021，进而影响了IEEE1588单元1023。误码等原因只是偶尔发生，所以会有相位差偶尔大于ΔT1的情况，此情况不是IEEE1588单元1023本身的原因所造成的，因此为了排除这种情况，需要进行步骤209。如果在步骤209中判断结果为是，则确定IEEE1588单元1023本身出现异常，则需要继续步骤203。

网络设备在任何一个状态下都可以受复位操作(RECONFIG)的触发，重新执行步骤201，即进入INITIALIZING状态。

网络设备可以周期性的进入检测(CHECK)状态，即可以从FREQ_SYNC状态、PHASE_SYNC状态或LOCK状态跳转到CHECK状态，对时钟同步模块102的时钟质量进行检测。下面对网络设备在CHECK状态下的工作流程进行介绍。

参见图3，本实施例中时钟检测的主要方法流程如下：

步骤301：获得OCXO模块的时钟相位与时钟同步模块的时钟相位的相位差。

步骤302：根据获得的相位差确定时钟同步模块的时钟是否出现异常。

本实施例中对时钟同步模块102的检测包括对同步以太单元1021和IEEE1588单元1023的检测。对同步以太单元1021的检测是：在CHECK状态下，鉴相器104在多个时间点中的每个时间点上，获得OCXO模块101的时钟相位与同步以太单元1021恢复出的时钟相位的相位差，并将多个时间点上获得的多个相位差进行比较，若比较结果不一致，则确定同步以太单元1021出现异常，否则确定同步以太单元1021工作正常，网络设备进入LOCK状态。

本实施例中同步以太单元1021的异常可能有多种(如漂移、突变和不可用等)，下面通过三个实施例来详细介绍时钟检测的实现过程。

参见图4，本实施例中检测同步以太单元1021是否发生漂移的方法流程如下：

步骤401：鉴相器104在多个时间点中的每个时间点上，获得OCXO模块101的时钟相位与同步以太单元1021恢复出的时钟相位的相位差。

步骤402：鉴相器104判断按时间顺序得到的多个相位差是否逐渐变化，若是，则继续步骤403，否则继续步骤404。例如在4个时间点中得到的相位差为P1、P2、P3和P4，且P1＜P2＜P3＜P4或P1＞P2＞P3＞P4，即相位差逐渐向一个方向变化，逐渐变大或逐渐变小，则确定同步以太单元1021发生漂移。

步骤403：网络设备进入PHASE_SYNC状态。即鉴相器104确定同步以太单元1021发生漂移，由于该漂移可能主要由以太网中的传输误码等原因所致，不是同步以太单元1021硬件存在问题，所以鉴相器104指示MCU104对IEEE1588单元1023进行检测和调整即可。

步骤404：网络设备进入LOCK状态。

参见图5，本实施例中检测同步以太单元1021是否发生突变的方法流程如下：

步骤501：鉴相器104在多个时间点中的每个时间点上，获得OCXO模块101的时钟相位与同步以太单元1021恢复出的时钟相位的相位差。

步骤502：鉴相器104判断按时间顺序得到的多个相位差中是否有两个相位差的差值大于预设的差值阈值ΔP1，若是，则继续步骤503，否则继续步骤504。例如在4个时间点中得到的相位差为P1、P2、P3和P4，P1、P3和P4相等或之间的差值小于ΔP1，而P2与P1(可能还与P3和P4)的差值大于ΔP1，即某个相位差明显大于其它的相位差，则确定同步以太单元1021发生突变。

步骤503：网络设备判断同步以太单元1021和IEEE1588单元1023的硬件是否工作正常，尤其是判断同步以太单元1021的硬件连接是否正常。即鉴相器104确定同步以太单元1021发生突变，该突变可能是同步以太单元1021与以太网之间的光纤连接中断等原因所致，所以鉴相器104输出对同步以太单元1021和IEEE1588单元1023进行检测的提示。

步骤504：网络设备进入LOCK状态。

参见图6，本实施例中检测同步以太单元1021是否不可用的方法流程如下：

步骤601：鉴相器104在多个时间点中的每个时间点上，获得OCXO模块101的时钟相位与同步以太单元1021恢复出的时钟相位的相位差。

步骤602：鉴相器104判断按时间顺序得到的多个相位差是否发生抖动，即判断相位差是否发生抖得，若是，则继续步骤603，否则继续步骤604。例如在4个时间点中得到的相位差依次为P1、P2、P3和P4，P1和P3为1，P2和P4为-1，则P1、P2、P3和P4在0附近抖动，该抖动可能是同步以太单元1021的本身的问题所致，可确定同步以太单元1021不可用。

步骤603：网络设备进入EXP状态。即鉴相器104确定同步以太单元1021不可用，输出对同步以太单元1021进行异常处理的提示。

步骤604：网络设备进入LOCK状态。

参见图7，本实施例中检测IEEE1588单元1023是否不可用的方法流程如下：

步骤701：鉴相器104获得OCXO模块101的时钟相位与IEEE1588单元1023的时钟相位的相位差。

步骤702：鉴相器104判断获得的相位差是否大于预设的相位差门限ΔP2，若是，则继续步骤703，否则继续步骤704。

步骤703：网络设备进入PHASE_SYNC状态或判断同步以太单元1021是否稳定。即鉴相器104确定IEEE1588单元1023不可用，输出对同步以太单元1021进行检测的提示，或指示MCU104对IEEE1588单元1023进行调整。因为IEEE1588单元1023不可用时可能是同步以太单元1021的原因，所以可以对同步以太单元1021进行检测，如果不是同步以太单元1021的原因，则需要进入PHASE_SYNC状态，看是否可以通过MCU104的调整来解决问题。

步骤704：网络设备进入LOCK状态。

用于实现本发明实施例的软件可以存储于软盘、硬盘、光盘和闪存等存储介质。

本发明实施例获得OCXO模块的时钟相位与时钟同步模块的时钟相位的相位差，通过该相位差对进行时钟同步模块检测，判断是否出现异常，从而实现对时钟同步模块的时钟质量进行检测，及时获知质量问题。本发明实施例还提供了检测同步以太单元和IEEE1588单元是否异常的具体实现方案，并且可以检测出具体的异常原因，有利于进行异常的定位和排除。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (14)

1.一种时钟检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

在多个时间点中的每个时间点上，获得用于为时钟同步模块提供工作时钟的时钟模块的时钟相位与用于同步以太网上时钟的时钟同步模块的时钟相位的相位差；

将多个时间点上获得的多个相位差进行比较，根据比较结果确定时钟同步模块的时钟是否出现异常；

其中，所述时钟同步模块包括同步以太单元；

所述获得用于为时钟同步模块提供工作时钟的时钟模块的时钟相位与用于同步以太网上时钟的时钟同步模块的时钟相位的相位差的步骤包括：在多个时间点中的每个时间点上，获得时钟模块的时钟相位与同步以太单元恢复出的时钟相位的相位差；

所述根据比较结果确定时钟同步模块的时钟是否出现异常的步骤包括：若比较结果不一致，则确定同步以太单元出现异常；

所述时钟同步模块还包括IEEE1588单元；

所述获得时钟模块的时钟相位与时钟同步模块的时钟相位的相位差的步骤包括：获得时钟模块的时钟相位与IEEE1588单元的时钟相位的相位差；

所述根据获得的相位差确定时钟同步模块的时钟是否出现异常的步骤包括：判断获得的相位差是否大于预设的相位差门限，若大于，则确定IEEE1588单元出现异常。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述时钟同步模块包括同步以太单元时，该方法还包括：

在比较结果不一致的情况下，进一步确定按时间顺序得到的多个相位差是否逐渐变化，若是，则确定同步以太单元发生漂移。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

在确定同步以太单元发生漂移对时钟同步模块中的IEEE1588单元进行检测。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述时钟同步模块包括同步以太单元时，该方法还包括：

在比较结果不一致的情况下，进一步确定按时间顺序得到的多个相位差中是否有两个相位差的差值大于预设的差值阈值，若是，则确定同步以太单元发生突变。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

在确定同步以太单元发生突变时，进一步对同步以太的硬件连接状况进行检测。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述时钟同步模块包括同步以太单元时，该方法还包括：

在比较结果不一致的情况下，进一步确定按时间顺序得到的多个相位差出现抖动的情况，若是，则确定同步以太单元不可用。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述时钟同步模块还包括IEEE1588单元时，该方法还包括：

在确定IEEE1588单元出现异常后，对IEEE1588单元的时钟相位进行调整或对同步以太单元进行检测。

8.一种网络设备，其特征在于，包括：

时钟同步模块，用于同步以太网上的时钟；

时钟模块，用于为时钟同步模块提供工作时钟；

鉴相器，用于在多个时间点中的每个时间点上，获得时钟模块的时钟相位与时钟同步模块的时钟相位的相位差，并将多个时间点上获得的多个相位差进行比较，根据比较结果确定时钟同步模块的时钟是否出现异常；

其中，所述时钟同步模块包括同步以太单元；

所述鉴相器在多个时间点中的每个时间点上，获得时钟模块的时钟相位与同步以太单元恢复出的时钟相位的相位差，并将多个时间点上获得的多个相位差进行比较，若比较结果不一致，则确定同步以太单元出现异常；

所述时钟同步模块还包括IEEE1588单元；

所述鉴相器获得时钟模块的时钟相位与IEEE1588单元的时钟相位的相位差，并判断获得的相位差是否大于预设的相位差门限，若大于，则确定IEEE1588单元出现异常。

9.如权利要求8所述的网络设备，其特征在于，所述时钟同步模块包括同步以太单元时，鉴相器还用于：

在比较结果不一致的情况下，进一步确定按时间顺序得到的多个相位差是否逐渐变化，若是，则确定同步以太单元发生漂移。

10.如权利要求9所述的网络设备，其特征在于，还包括MCU；时钟同步模块还包括IEEE1588单元；

鉴相器还用于在确定同步以太单元发生漂移时指示微控制单元MCU对IEEE1588单元进行检测。

11.如权利要求8所述的网络设备，其特征在于，所述时钟同步模块包括同步以太单元时，鉴相器还用于：

在比较结果不一致的情况下，进一步确定按时间顺序得到的多个相位差中是否有两个相位差的差值大于预设的差值阈值，若是，则确定同步以太单元发生突变。

12.如权利要求11所述的网络设备，其特征在于，鉴相器还用于：

在确定同步以太单元发生突变时输出对同步以太单元的硬件连接状况进行检测的提示。

13.如权利要求8所述的网络设备，其特征在于，所述时钟同步模块包括同步以太单元时，鉴相器还用于：

在比较结果不一致的情况下，进一步确定按时间顺序得到的多个相位差是否发生抖动，若是，则确定同步以太单元不可用。

14.如权利要求8所述的网络设备，其特征在于，所述时钟同步模块还包括IEEE1588单元时，该网络设备还包括MCU；

鉴相器还用于在确定IEEE1588单元出现异常后指示MCU对IEEE1588单元的时钟相位进行调整或指示时钟同步模块中的本地时钟对时钟同步模块中的同步以太单元进行检测。