CN102158945A - 一种数字用户线通信系统中时间同步的方法、装置和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例涉及一种通信系统及在该系统中时间同步方法和装置。该通信系统包括：第一、二数字用户线收发装置，第二数字用户线收发装置用于和所述第二数字用户线收发装置通过单线对高比特率数字用户线SHDSL链路交互消息从而获得第一、二数字用线收发装置之间的时间偏差，利用时间偏差调整本地时间以便和第一数字用户线收发装置保持时间同步；其中，所述第一、二数字用户线路收发装置利用SHDSL帧同步时钟在传输汇聚层和/或SHDSL符号时钟在物理媒介相关层获得发送时间和接收时间。采用本发明实施例提供的方法可以满足移动承载时间同步的需求。
Description
技术领域
本发明涉及网络通信技术领域，尤其涉及一种通信系统中时间同步的方法、装置和系统。
背景技术
由于第三代移动通信(3G)以及更先进的数字移动技术的出现，无线接入的速率越来越高，接入的距离也越来越短，甚至出现了基站到家庭的演进趋势。在实现移动回传(Mobile Backhaul)的手段方面，传统的移动回传的技术包括：光纤，E1/T1，微波等。近年来，一些新型的移动回传(MobileBackhaul)技术不断出现，如采用同步以太网、数字用户线(DigitalSubscriber Line，DSL)技术等。在基站向家庭演进的趋势下，移动回传对成本越来越敏感(特别是家庭基站)，因此，利用成熟且应用广泛的DSL技术实现移动回传成为运营商的首选。
在众多DSL技术中，单线对高比特率数字用户线(Single-pair High bitrate Digital Subscriber Line，SHDSL)技术采用基带传输技术，选择网格编码脉冲幅度调制(Trellis Coded Pulse Amplitude Modulation，TC-PAM)，支持自适应可变速率，其算法复杂程度较低、对话音通信的延迟时间要求较低。网格编码的使用提供了额外的″编码增益″，改进了存在干扰或串音时数字信号的性能。相对ADSL/VDSL等采用频分复用的多载波传输的DSL技术，SHDSL技术具有明显的传输距离优势。
时间同步是DSL实现移动回传的面临的首要问题。基于SHDSL技术的系统中，高精度时间同步的实现要解决很多问题，有一定难度。而且，在基站不断小型化的趋势下，对成本要求越来越敏感。
发明内容
本发明实施例提供一种数字用户线系统中时间同步的方法、装置和系统，提供了高精度时间同步的解决方案。
本发明实施例提供了一种通信系统，包括；通过数字用户线连接的第一数字用户线收发装置和第二数字用户线收发装置，
所述第一数字用户线收发装置和第二数字用户线收发装置中每一个数字用户线收发装置用于在传输汇聚层发送和接收SHDSL帧，在物理媒介相关层发送和接收SHDSL符号；所述第二数字用户线收发装置用于在接收所述第一SHDSL帧时利用SHDSL帧同步时钟在所述第一SHDSL帧的所述特定比特或在接收所述第一SHDSL符号时利用SHDSL符号时钟在所述第一SHDSL符号的所述特定位置上标记第一接收时间；
所述第二数字用户线收发装置用于在发送第二SHDSL符号时利用SHDSL符号时钟在所述第二SHDSL符号的特定位置或在发送第二SHDSL帧时利用SHDSL帧同步时钟在所述第二SHDSL帧的特定比特上标记第二发送时间；
所述第一数字用户线收发装置用于在接收所述第二SHDSL符号时利用SHDSL符号时钟在所述第二SHDSL符号的所述特定位置或在接收所述第二SHDSL帧时在所述第二SHDSL帧的特定比特上标记第二接收时间；
第一数字用户线收发装置将第一发送时间、第二接收时间传给第二数字用户线收发装置；第二数字用户线收发装置根据第一发送时间、第一接收时间、第二发送时间和第二接收时间计算时间偏差，并根据时间偏差整本地时间，实现时间同步。
本发明实施例还提供了一种数字用户线收发装置，所述数字用户线收发装置在传输汇聚层发送和接收单线对高比特率数字用户线SHDSL帧，在物理媒介相关层发送和接收SHDSL符号，所述数字用户线收发装置包括：
时间同步控制器，用于利用SHDSL帧同步时钟在传输汇聚层接收第一SHDSL帧的特定比特或利用SHDSL符号时钟在物理媒介相关层接收第一SHDSL符号的特定位置触发读取本地时间获得第一接收时间，以及利用SHDSL帧同步时钟在传输汇聚层发送第二SHDSL帧的特定比特或利用SHDSL符号时钟在物理媒介相关层发送第二SHDSL符号的特定位置触发读取本地时间触发读取本地时间获得获得第二发送时间，并从来自对端的数字用户线收发装置获得第一发送时间和第二接收时间，利用所述第一发送时间、第一接收时间、第二发送时间和第二接收时间计算所述数字用户线收发装置和对端数字用户线收发装置之间的时间偏差，并利用时间偏差调整本地时间，以便和所述对端数字用户线保持时间同步，其中，其中，所述第一发送时间表示所述第一数字用户线收发装置发送所述第一SHDSL帧的特定比特或所述第一SHDSL符号的特定位置的发送时间，所述第二接收时间表示所述第一数字用户线收发装置接收所述第二SHDSL帧的特定比特或所述第二SHDSL符号的特定位置的接收时间。
本发明实施例进一步提供了一种数字用户线收发装置，所述数字用户线收发装置在传输汇聚层发送和接收单线对高比特率数字用户线SHDSL帧，在物理媒介相关层发送和接收SHDSL符号，所述数字用户线收发装置包括：
时间同步控制器，用于利用SHDSL帧同步时钟在传输汇聚层接收第一SHDSL帧的特定比特或利用SHDSL符号时钟在物理媒介相关层接收第一SHDSL符号的特定位置触发读取本地时间获得第一发送时间，利用SHDSL帧同步时钟在传输汇聚层发送第二SHDSL帧的特定比特或利用SHDSL符号时钟在物理媒介相关层发送第二SHDSL符号的特定位置触发读取本地时间获得第二接收时间，并将所述第一发送时间和所述第二接收时间通过SHDSL链路发送给对端数字用户线收发装置，以便所述对端数字用户线收发装置利用所述第一发送时间和所述第二接收时间进行时间同步处理。
本发明实施例提供了一种数字用户线系统中时间同步方法，包括：
在传输汇聚层接收第一SHDSL帧时，利用SHDSL帧同步时钟，在第一SHDSL帧的特定比特触发读取本地时间获得第一接收时间；
在传输汇聚层发送第二SHDSL帧时，利用SHDSL帧同步时钟，在所述第二SHDSL帧的特定比特触发读取本地时间获得第二发送时间；
接收第一数字用户线收发装置发送给所述第二数字用户线收发装置的所述第一发送时间和所述第二接收时间，利用所述第一发送时间、第一接收时间、所述第二发送时间和第二接收时间计算所述第一数字用户线收发装置和所述第二数字用户线收发装置之间的时间偏差，并利用所述时间偏差调整本地时间，以使所述第二数字用户线收发装置和所述第一数字用户线收发装置保持时间同步。
本发明是实施例提供了一种数字用户线系统中时间同步方法，包括：
在物理媒介相关层接收第一数字用户线收发装置到第二数字用户线收发装置的第一SHDSL符号时，利用SHDSL符号时钟在物理媒介相关层接收所述第一SHDSL符号的特定位置读取本地时间获得第一接收时间；
在物理媒介相关层发送第二数字用户线收发装置到第一数字用户线的第二SHDSL符号时，利用SHDSL符号时钟在物理媒介相关层发送所述第二SHDSL符号的特定位置读取本地时间获得第二发送时间；
接收第一数字用户线收发装置发送给所述第二数字用户线收发装置的第一发送时间和第二接收时间，利用所述第一发送时间、第一接收时间、所述第二发送时间和第二接收时间计算所述第一数字用户线收发装置和所述第二数字用户线收发装置之间的时间偏差，并利用所述时间偏差调整本地时间，以使所述第二数字用户线收发装置和所述第一数字用户线收发装置保持时间同步，其中，所述第一发送时间表示所述第一数字用户线收发装置发送所述第一SHDSL帧的特定比特或所述第一SHDSL符号的特定位置的发送时间，所述第二接收时间表示所述第一数字用户线收发装置接收所述第二SHDSL帧的特定比特或所述第二SHDSL符号的特定位置的接收时间。
因此，本发明实施例提供的方案利用SHDSL的帧同步时钟和/或SHDSL符号同步时钟触发读取本地时间，即保证了时间精度的要求不需要增加复杂的同步电路，实现能够使用比较低的成本，最大限度满足时间同步的要求。
附图说明
图1为本发明实施例提供的精确时间同步实现的原理图；
图2为本发明实施例提供的通信系统示意图；
图3为本发明实施例提供的CPE和CO时间进行时间同步的流程示意图；
图4为本发明实施例提供的基于SHDSL帧同步时钟方式的处理流程图；
图5为本发明实施例提供的基于SHDSL符号时钟方式的处理流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供了一种DSL系统中时间同步的方法、装置和系统。
图1所示为本发明实施例精确时间同步实现的原理图，其中，局端(Center Office，CO)设备对应局端SHDSL收发器单元(SHDSL TransceiverUnit at Center Office，STU-C)，包含主时钟；客户端(Customer PremiseEquipment，CPE)设备对应远端SHDSL收发器单元STU(STU at RemoteEnd，STU-R)，包含从时钟。Offset为从时钟和主时钟的偏差，Delay1为主时钟到从时钟的路径延时，Delay2为从时钟到主时钟的路径延时，根据图1可知：
Ts0＝Tm1+Offset
Ts1-Ts0＝Delay1
于是：Offset＝Ts1-Tm1-Delay1
同理，Tm2＝Ts2-Offset+Delay2
得出Offset＝Ts2-Tm2+Delay2
如果两个方向的延时相等，Delay1＝Delay2，那么
Offset＝(Ts1+Ts2-Tm1-Tm2)/2 (1)
这样从时钟和主时钟的偏差就得到了，就可以精确地把从时钟同步到主时钟上。
图2所示为本发明实施例提供的通信系统示意图。包括通过数字用户线连接的第一数字用户线收发装置和第二数字用户线收发装置。第二数字用户线收发装置，用于和所述第二数字用户线收发装置通过单线对高比特率数字用户线SHDSL链路交互消息，交互的消息包括第一数字用户线收发装置到第二数字用户线收发装置的第一消息和第二数字用户线收发装置到所述第一数字用户线收发装置的第二消息；第一数字用户线路收发装置，用于利用SHDSL帧同步时钟在传输汇聚层的SHDSL帧的特定比特和/或利用SHDSL符号时钟在物理媒介相关层的SHDSL符号的特定位置触发读取本地时间获得第一消息的发送时间和第二消息的接收时间，并将第一消息的发送时间和第二消息的接收时间通过SHDSL链路发送给所述第二数字用户线收发装置；第二数字用户线收发装置，用于利用第二数字用户线收发装置的SHDSL帧同步时钟在传输汇聚层的SHDSL帧的特定比特和/或利用SHDSL符号时钟在物理媒介相关层的SHDSL符号的特定位置触发读取本地时间获得第一消息的接收时间和第二消息的发送时间，并根据第一消息的发送时间和接收时间、第二消息的发送时间和接收时间计算所述第二数字用户线收发装置和第一数字用户线收发装置之间的时间偏差，利用时间偏差调整本地时间，以便和第二数字用户线收发装置保持时间同步。
本发明上述通信系统提供的时间同步方法中，为了实现第二数字用户线收发装置和第一数字用户线收发装置保持时间同步，可以采用如下两种方式进行时间同步处理：
方式一：在第二数字用户线收发装置上基于SHDSL帧同步时钟方式：
在接收通过SHDSL链路传输的第一数字用户线收发装置到第二数字用户线的第一消息时，利用SHDSL帧同步时钟，在承载了所述第一消息的第一SHDSL帧的特定比特触发读取本地时间获得所述第一消息的第一接收时间；也就是说，第二数字用户线收发装置在接收来自第一数字用户线收发装置的第一SHDSL帧时，利用SHDSL帧同步时间在第一SHDSL帧的特定比特标记第一接收时间。
在发送通过SHDSL链路传输的第二数字用户线收发装置到第一数字用户线的第二消息时，利用SHDSL帧同步时钟，在承载有所述第二消息的第二SHDSL帧的特定比特触发读取本地时间获得所述第二消息的第二发送时间；也就是说，第二数字用户线收发装置在给第一数字用户线收发装置发送第二SHDSL帧时，利用SHDSL帧同步时间在第二SHDSL帧的特定比特标记第二发送时间。
接收第一数字用户线收发装置发送给所述第二数字用户线收发装置的所述第一消息的第一发送时间和所述第二消息的第二接收时间，利用所述第一消息的第一发送时间和第一接收时间、所述第二消息的第二发送时间和第二接收时间计算所述第一数字用户线收发装置和所述第二数字用户线收发装置之间的时间偏差，并利用所述时间偏差调整本地时间，以使所述第二数字用户线收发装置和所述第一数字用户线收发装置保持时间同步。
方式二：在第二数字用户线收发装置上基于SHDSL符号时钟方式：
在接收通过SHDSL链路传输的第一数字用户线收发装置到第二数字用户线收发装置的第一消息时，利用SHDSL符号时钟在物理媒介相关层接收承载所述第一消息的第一SHDSL符号的特定位置读取本地时间获得所述第一消息的第一接收时间；换句话说，第二数字用户线收发装置在接收来自第一数字用户线收发装置的第一SHDSL符号时，利用SHDSL符号时钟在第一SHDSL符号的特定位置标记第一接收时间。
在发送通过SHDSL链路传输的第二数字用户线收发装置到第一数字用户线的第二消息时，利用SHDSL符号时钟在物理媒介相关层发送承载有所述第二消息的第二SHDSL符号的特定位置读取本地时间获得所述第二消息的第二发送时间；换句话说，第二数字用户线收发装置在给第一数字用户线收发装置发送第二SHDSL符号时，利用SHDSL符号时钟在第二SHDSL符号的特定位置标记第二发送时间。
接收第一数字用户线收发装置发送给所述第二数字用户线收发装置的所述第一消息的第一发送时间和所述第二消息的第二接收时间，利用所述第一消息的第一发送时间和第一接收时间、所述第二消息的第二发送时间和第二接收时间计算所述第一数字用户线收发装置和所述第二数字用户线收发装置之间的时间偏差，并利用所述时间偏差调整本地时间，以使所述第二数字用户线收发装置和所述第一数字用户线收发装置保持时间同步。
在下文中，以第一数字用户线收发装置为STU-C，第二数字用户线收发装置为STU-R进行描述。如果要求STU-C和STU-R同步，原理相同。
STU的参考模型可分成物理媒介相关(Physical Media Dependent，PMD)层、物理媒质相关传输汇聚层(Physical Medium-Specific TransmissionConvergence，PMS-TC)层和传输协议相关传输汇聚(Transmission Protocol-Specific Transmission Convergence，TPS-TC)层。其中，传输汇聚层包括PMS-TC层和TPS-TC。
TPS-TC层是与应用相关的子层，主要完成各种应用层数据与SHDSL数据帧的转换，可以包括映射和封装，还可以包括复用、解复用和多个应用层数据信道的定时校准等功能。
PMS-TC层主要完成定帧和帧同步，扰码和解扰等功能。扰码器205和扰码器225功能相同，属于PMS-TC层。扰码器205用于根据多项式对SHDSL帧的比特流进行加扰。
PMD层主要完成符号定时生成和恢复，编码和解码，调制和解调，回波抵消，线路抵消，链路启动等功能。PMD层对应PMD模块204、224。PMD层模块204包括网格编码调制(Trellis Coded Modulation，TCM)编码器203，预编码器202和频谱整形器201。TCM编码器203耦合到扰码器205，用于对来自扰码器的比特流进行串并转换、卷积编码和电平映射，输出PAM信号电平。预编码器202根据预先确定的预编码滤波器系数，对输入的PAM信号电平进行预编码滤波。频谱整形器201则是根据频谱管理的要求，对滤波后的PAM信号进行频谱整形，最终输出到线路，其中，频谱管理的要求可以根据不同地区的频谱管理的要求设定。在STU-C的接收方向的处理是上述发送方向处理的逆过程，在此不再赘述。STU-R上频谱整形器221、预编码器222、TCM编码器225、SHDSL成帧器226分别对应STU-C上频谱整形器201、预编码器202、TCM编码器205、SHDSL成帧器206，具有对应关系的模块功能相同，不再赘述。SHDSL成帧和TC-PAM编码的具体的实现可参考ITU-T G.991.2标准。
图2中，STU-C和STU-R上分别提供了时间同步控制器207和227以实现STU-C和STU-R之间的时间同步。在本发明的实施例中，时间同步控制器207和227分别控制STU-C和STU-R之间第一、二消息S1、S2的交互，时间同步控制器207以时间戳的编码格式记录第一消息S1的第一发送时间Tm1和第二消息S2的第二接收时间Tm2，时间同步控制器227记录第一消息S1的第一接收时间Ts1和第二消息S2的第二发送时间Ts2。时间同步控制器207可以通过STU-C和STU-R之间的SHDSL链路将获得的第一消息S1的第一发送时间Tm1和第二消息S2的第二接收时间Tm2发送给时间同步控制器227，其中，消息采用SHDSL帧封装和TC-PAM调制方式。时间同步控制器227根据第一消息S1的第一发送时间Tm1和第一接收时间Ts1，第二消息S2的第二发送时间Ts2和第二接收时间Tm2计算STU-C和STU-R之间的时间偏差，利用计算得到时间偏差Offset调整STU-R的本地时间，以便和STU-C保持时间同步。时间同步控制器207和227分别根据SHDSL符号时钟和/或SHDSL帧同步时钟生成时间戳触发信号，该时间戳触发信号用于触发时间戳的生成。
在图2的一种情况，时间同步控制器207耦合到预编码器202和频谱整形器201之间，在PMD层发送承载了第一消息S1的第一SHDSL符号和接收承载了第二消息S2的第二SHDSL符号时，利用STU-C的SHDSL符号时钟，在第二SHDSL符号的特定位置(如SHDSL符号的起始边界)触发读取本地时间，作为发送第一消息S1的第一发送时间Tm1和接收第二消息S2的第二接收时间Tm2，第一发送时间Tm1和第二接收时间Tm2以时间戳的格式编码。同样的，时间同步控制器227耦合到预编码器222和频谱整形器221之间，在PMD层接收承载了第一消息S1的第一SHDSL符号和发送承载了第二消息S2的第二SHDSL符号时，利用STU-R的SHDSL符号时钟，在第一、第二SHDSL符号的特定位置(如SHDSL符号的起始边界)触发读取本地时间，第一接收时间Ts1和第二发送时间Ts2以时间戳的格式编码。
在图2的另一种情况，时间同步控制器207耦合到成帧器206和扰码器205之间，利用STU-C的SHDSL帧同步时钟，在发送承载了第一消息S1的第一SHDSL帧和接收承载了第二消息S2的第二SHDSL帧时，在第一、第二SHDSL帧的特定比特(这里的特定比特可以是一个或多个比特，如SHDSL帧的第一比特或SHDSL帧的同步字)触发读取本地时间，以时间戳的编码格式记录第一消息S1的第一发送时间Tm1和第二消息S2的第二接收时间Tm2。时间同步控制器227耦合到SHDSL成帧器226和扰码器225之间，在接收承载了第一消息S1的第一SHDSL帧和发送承载了第二消息S2的第二SHDSL帧时，利用STU-R的SHDSL帧同步时钟，在第一、第二SHDSL帧的特定比特(如SHDSL帧的第一比特或SHDSL帧的同步字)触发读取本地时间，以时间戳的编码格式记录消息S1的接收时间Ts1和消息S2的发送时间Ts2。具体的，可以利用SHDSL帧同步时钟的上升沿出发读取本地时钟。
图2中，时间同步控制器207、227可以支持基于SHDSL符号时钟和SHDSL帧同步时钟两种方式，采用哪种方式可以通过STU-C和STU-R之间协商确定，例如STU-C和STU-R在训练阶段协商确定采用SHDSL符号时钟方式或采用SHDSL帧同步时钟方式。进一步的，在SHDSL符号时钟方式的情况，STU-C和STU-R在训练阶段可以获得信道的实际传输性能，选取幅度满足要求的SHDSL符号位置作为触发读取本地时间的位置。上述协商功能由协商处理器208和228协同完成，时间同步控制器207和227获得协商结果，并按协商结果执行时间同步处理。如果协商结果是基于SHDSL符号时钟方式，时间同步控制器207、227可以设置指示SHDSL符号时钟方式的属性，触发读取本地时间的SHDSL符号的位置属性。如果协商结果是基于SHDSL帧同步时钟方式，时间同步控制器207、227可以设置指示SHDSL帧同步时钟方式的属性，触发读取本地时间的SHDSL帧的特定比特属性。
本发明的实施例中可以忽略STU-C和STU-R上模拟前端电路和数字成帧处理部分的时延，仅需获得承载了第一消息S1的第一SHDSL帧或SHDSL符号的第一发送时间Tm1和第一接收时间Ts1，承载了第二消息S2的第二SHDSL帧或第二SHDSL符号的第二发送时间Ts2和第二接收时间Tm2这四个参数，按照公式(1)计算时间偏差Offset就可计算得到精度满足要求的时间偏差。即利用第一SHDSL帧或第一SHDSL符号的第一发送时间Tm1、第一接收时间Ts1，第二SHDSL帧或第二SHDSL符号的第二发送时间Ts2和第二接收时间Tm1，按照公式(1)计算时间偏差Offset就可计算得到精度满足要求的时间偏差。本发明实施例中，忽略模拟前端电路和数字成帧处理部分的时延还能保证精度的原因包括如下几个方面：一方面，由于SHDSL帧时钟同步和/或SHDSL符号时钟的同步精度较高；另一方面，SHDSL采用TC-PAM调制，属于基带调制，具有如下特点：接收和发送使用同一频带，上下行的频段相同，在双绞线上的上下行延时相等；采用回波抵消技术实现双工通信，局端和用户端模拟前端电路相同，模拟电路的上下行的延时相等；数字成帧处理部分相同，数字部分延时也相等；而且SHDSL属于专线业务。一般情况下，STU-C和STU-R都是属于同一个设备厂家，因此上下行的对称性更加趋向于一致。采用这种方式可以简化计算复杂度。
图1示出了时间传送的一个示例，即时间同步控制器207和227分别控制STU-C和STU-R之间第三、四消息S3、S4的交互，其中，S3中承载了第一消息S1的第一SHDSL帧或第一SHDSL符号的第一发送时间Tm1，承载了第二消息S2的第二SHDSL帧或第二SHDSL符号的第二接收时间。特别的，第一发送时间Tm1和第二接收时间Tm2可以在同一个消息中发送。
图3所示为本发明实施例提供DSL系统中的CPE和CO时间进行时间同步方法的流程示意图。
步骤301：CPE启动激活流程，和CO之间在训练阶段进行协商，确定在工作状态(showtime)阶段支持时间同步；
本步骤可选，CPE可以默认在工作状态支持时间同步。
进一步的，CPE和CO之间还可以在训练阶段确定采用SHDSL帧同步时钟方式进行时间同步或采用SHDSL符号时钟方式进行时间同步。CPE和CO之间还可以在训练阶段确定打时间戳的位置。例如，在SHDSL帧同步时钟方式，确定SHDSL帧的特定比特的位置(例如第一个比特或帧同步字)作为打时间戳的位置；在SHDSL符号时钟方式，确定SHDSL符号的特定位置(例如符号起始边界)作为打时间戳的位置。
步骤303：CPE和CO之间通过SHDSL链路交互消息，消息包括从CO到CPE的第一消息S1和从CPE到CO的第二消息S2；
第一消息S1和第二消息S2可以是通过DSL中嵌入式操作通道(Embedded Operations Channel，EOC)通道传输的EOC消息，在下文中将会详细描述。第一消息S1和第二消息S2也可以是填充在SHDSL帧的净负荷数据块中的基于IEEE 1588协议传输的消息，采用这种方式，需要CPE和CO支持IEEE 1588协议功能，例如在图2所示的时间同步控制器中增加IEEE1588协议功能模块。
第二消息S2通常为第一消息S1的响应消息，需要合理设定第二消息S2和第一消息S1的发送间隔以保证时间纠正周期满足时间精度要求。优选的，可以在收到第一消息S1后的邻近SHDSL帧(如收到第一消息S1后的下一SHDSL帧)返回第二消息S2。
进一步的，由于SHDSL系统是以6ms定时发送SHDSL帧，可以把shwotime阶段发送的每一个帧或符号承载的内容的整体作为一个消息，这样，CPE和CO仅需利用SHDSL帧同步时钟或SHDSL符号时钟，对预定间隔的第一、二SHDSL帧或SHDSL符号进行时间标记，该预定间隔可以是预定时间间隔，也可以是预定帧间隔或符号间隔。
步骤S305：CPE接收CO发送的第一发送时间Tm1和第二接收时间Tm2，并利用CPE的SHDSL帧同步时钟和/或SHDSL符号时钟触发读取本地时间获得第一消息S1的第一接收时间Ts1和第二消息S2的第二发送时间Ts2；即CPE利用SHDSL帧同步时钟在第一SHDSL帧的特定比特或第一SHDSL符号的特定位置触发读取本地时间获得第一接收时间Ts1，并利用SHDSL帧同步时钟在第二SHDSL帧的特定比特或第二SHDSL符号的特定位置触发读取本地时间获得第二发送时间Ts2。
第一消息S1的第一发送时间Tm1和第二消息S2的第二接收时间Tm2的传送可根据图1的方式，利用两个不同的消息传送。采用EOC通道消息传输的方式统一在下文描述。如果采用IEEE 1588协议传送，则第一发送时间Tm1用跟随第一消息S1的第三消息S3携带，第二接收时间Tm2用响应第二消息S2的第四消息S4携带。这里，消息S1-S4皆为的填充在SHDSL帧的净负荷数据块的基于IEEE 1588协议消息。
步骤S307：CPE根据Tm1、Tm2、Ts1和Ts2计算CPE和CO之间的时间偏差Offset，利用计算的时间偏差Offset调整本地时间，以便和CO保持时间同步。计算时间偏差Offset参照公式(1)。
图4所示为本发明实施例提供的基于SHDSL帧同步时钟方式的时间同步方法流程图。
步骤401：CPE和CO交互，执行SHDSL激活、训练过程
CPE和CO按照标准规定的正常流程激活，并训练阶段确定双方在showtime阶段支持时间同步。具体的，如果CPE和CO支持SHDSL帧同步时钟方式和SHDSL符号时钟方式，则在训练阶段确定在showtime阶段选择SHDSL帧同步时钟方式进行时间同步。
步骤S402：CO和CPE进入showtime阶段，CO生成第一消息S1，并利用SHDSL帧同步时钟，在TC层发送承载有第一消息S1的第一SHDSL帧时读取本地时间获得第一发送时间Tm1；可以在发送第一SHDSL帧的第一个比特或协商确定的比特位置时读取本地时间获得第一发送时间Tm1，作为第一消息S1的发送时间Tm1。
步骤403：CO通过SHDSL链路将第一消息S1发送给CPE；
步骤404：CPE接收承载有第一消息S1的第一SHDSL帧，并利用SHDSL帧同步时钟，在TC层接收承载有第一消息S1的第一SHDSL帧时读取本地时间获得第一接收时间Ts1，作为第一消息S1的接收时间；
步骤405：CO通过SHDSL链路将Tm1发送给CPE，CPE接收并记录Tm1；
步骤406：CPE生成第二消息S2，并利用SHDSL帧同步时钟，在TC层发送承载有第二消息S2的第二SHDSL帧时读取本地时间作为第二消息S2的第二发送时间Ts2；可以在发送第二SHDSL帧的第一个比特或同步字或是在协商确定的比特位置时读取本地时间获得第二发送时间Ts2，作为第二消息S2的发送时间Ts2。
步骤407：CPE通过SHDSL链路将第二消息S2发送给CO；
步骤408：CO接收承载有第二消息S2的第二SHDSL帧，并利用SHDSL帧同步时钟，在TC层接收承载有第二消息S2的第二SHDSL帧时读取本地时间获得第二接收时间Tm2，作为第二消息的接收时间Tm2；可以在接收第二SHDSL帧第一比特或协商确定的比特位置时读取本地时间获得第二接收时间Tm2，作为第二消息S2的接收时间Tm2。
步骤409：CO通过SHDSL链路将Tm2发送给CPE，CPE接收并记录Tm2；
步骤410：CPE根据Tm1、Tm2、Ts1和Ts2计算CPE和CO之间的时间偏差Offset，并利用时间偏差Offset调整本地时间，以便和CO保持时间同步。
如果是将每一SHDSL帧承载的内容整体作为一个消息，步骤402中，第一SHDSL帧可以是showtime阶段的任一SHDSL帧，在本发明的一个实施例中可以是周期性选定的一个SHDSL帧，该周期可以是根据系统同步精度的需要、时间信息传递周期中一个或多个确定的时间纠正周期，例如下文中描述的120ms-20s间的某个值。相应的，步骤406中第二SHDSL帧可以是showtime阶段与第一SHDSL帧具有预定间隔的SHDSL帧，即CPE在接收到第一SHDSL帧的预定间隔后发送的SHDSL帧作为第二SHDSL帧。因此，CPE和CO在协商阶段可以确定第一SHDSL帧和第二SHDSL帧的时间间隔或帧间隔；还可以设定时间纠正周期，例如相邻的第一SHDSL帧的时间间隔或帧间隔。
图5所示为基于SHDSL符号时钟方式的时间同步方法流程图。
步骤501：CPE和CO交互，执行SHDSL激活、训练过程
CPE和CO按照标准规定的正常流程激活，并训练阶段确定双方在showtime阶段支持时间同步。具体的，如果CPE和CO支持SHDSL帧同步时钟方式和SHDSL符号时钟方式，则在训练阶段确定在showtime阶段选择SHDSL符号时钟方式进行时间同步。
步骤502：CO和CPE进入showtime阶段，CO生成第一消息S1，并利用SHDSL符号时钟，在PMD层发送承载有第一消息S1的第一SHDSL符号时读取本地时间获得第一发送时间Tm1，作为第一消息S1的发送时间Tm1；可以在发送第一SHDSL符号的起始边界或协商确定的符号位置时读取本地时间获得第一发送时间Tm1，作为第一消息S1的发送时间Tm1。
步骤503：CO通过SHDSL链路将第一消息S1发送给CPE；
步骤504：CPE在PMD层接收承载有第一消息S1的SHDSL符号，并利用SHDSL符号时钟，在PMD层接收承载有第一消息S1的第一SHDSL符号时读取本地时间获得第一接收时间Ts1，作为第一消息S1的接收时间Ts1；可以在接收第一SHDSL符号起始边界或协商确定的符号位置时读取本地时间获得第一接收时间Ts1，作为第一消息S1的接收时间Ts1。
步骤505：CO通过SHDSL链路将Tm1发送给CPE，CPE接收并记录Tm1；
步骤506：CPE生成第二消息S2，并利用SHDSL符号时钟，在PMD层发送承载有第二消息S2的第二SHDSL符号时读取本地时间获得第二发送时间Ts2，作为第二消息S2的发送时间Ts2；可以在PMD层发送第二SHDSL符号的起始边界或是在协商确定的符号位置时读取本地时间获得第二发送时间Ts2，作为第二消息S2的发送时间。
步骤507：CPE通过SHDSL链路将第二消息S2发送给CO；
步骤508：CO在PMD层接收承载有第二消息S2的第二SHDSL符号，并利用SHDSL符号时钟，在PMD层接收承载有第二消息S2的第二SHDSL符号时读取本地时间获得第二接收时间Tm2，作为第二消息的接收时间Tm2；可以在接收第二SHDSL符号的起始边界或协商确定的符号位置时读取本地时间获得第二接收时间Tm2，作为第二消息S2的接收时间。
步骤509：CO通过SHDSL链路将Tm2发送给CPE，CPE接收并记录Tm2；
步骤510：CPE根据Tm1、Tm2、Ts1和Ts2计算CPE和CO之间的时间偏差Offset，并利用时间偏差Offset调整本地时间，以便和CO保持时间同步。
如果是将每一SHDSL符号承载的内容整体作为一个消息，步骤502中，第一SHDSL符号可以是showtime阶段的任一SHDSL符号，在本发明的一个实施例中可以是周期性选定的一个SHDSL符号，该周期可以是根据系统同步精度的需要、时间信息传递周期中一个或多个确定的时间纠正周期，例如下文中描述的120ms-20s间的某个值。相应的，步骤506中第二SHDSL符号可以是showtime阶段与第一SHDSL符号具有预定间隔的SHDSL符号，即CPE在接收到第一SHDSL符号的预定间隔后发送的SHDSL符号作为第二SHDSL符号。因此，CPE和CO在协商阶段可以确定第一SHDSL符号和第二SHDSL符号的时间间隔或符号间隔；还可以设定时间纠正周期，例如相邻的第一SHDSL符号的时间间隔或符号间隔。
第一发送时间Tm1和第二接收时间Tm2可以通过EOC通道传送。下面结合表2和表3对时间传送方式进一步描述。表2为SHDSL帧结构描述。STU以6ms定时发送SHDSL帧，每个SHDSL帧包括帧同步字，用于使SHDSL收发器能够获得帧校准。帧同步时钟为1000/6Hz，约166.7Hz。符号时钟和线路速率有关。表3为承载时间信息的EOC帧的示例，以字节(byte)为单位，其中，位于EOC帧首的同步字1字节，地址1字节，消息标识(identifier，ID)1字节，帧校验序列(frame check sequence，FCS)2字节，位于EOC帧尾的同步字节1字节。在本发明的一个示例中，采用16字节(128比特)表示时间，则传送时间的EOC帧的长度为22字节。2个SHDSL帧传送5字节，一次时间戳(如消息S1的发送时间Tm1或消息S2的接收时间Tm2)传送需要10个SHDSL帧才能传完，而一次时间纠正周期需要两次时间戳(Tm1和Tm2)传送，因此时间纠正周期最小为：10＊6＊2＝120ms。假设在CO侧时间精度为50ppb(part per billion)，而在CPE侧需要恢复的时间精度为1ppm(part per million)，则时间纠正周期上限为：1ppm÷50ppb＝20s。因此，利用EOC通道传送时间戳的时间周期比时间纠正周期上限小得多，EOC通道能力完全可以满足时间戳传送的能力要求。
表2SHDSL帧结构描述
| 时间 | 帧比特编号 | 开销比特编号 | 名称 | 描述 | 注释 |
| 0ms | 1～14 | 1-14 | sw1-sw14 | 帧同步字 | |
| 15 | 15 | fbit1/osd | 固定指示比特1(信号丢失比特) | ||
| 16 | 16 | fbit2/sega | 固定指示比特2 | ||
| 17-＞K+16 | ------ | b1 | 净负荷数据块1 | ||
| K+17 | 17 | eoc01 | EOC比特1 | ||
| K+18 | 18 | eoc02 | EOC比特2 | ||
| K+19 | 19 | eoc03 | EOC比特3 | ||
| K+20 | 20 | eoc04 | EOC比特4 | ||
| K+21 | 21 | crc1 | 循环冗余校验码1 | CRC-6 | |
| K+22 | 22 | crc2 | 循环冗余校验码1 | CRC-6 |
| K+23 | 23 | fbit3/ps | 固定指示比特(供电状态) | ||
| K+24 | 24 | sbid1 | 填充比特ID1 | 在同步模式下空闲 | |
| K+25 | 25 | eoc05 | EOC比特5 | ||
| K+26 | 26 | eoc06 | EOC比特6 | ||
| K+27-＞2K+26 | ------ | b2 | 净负荷数据块2 | ||
| 2K+27 | 27 | eoc07 | EOC比特7 | ||
| 2K+28 | 28 | eoc08 | EOC比特8 | ||
| 2K+29 | 29 | eoc09 | EOC比特9 | ||
| 2K+30 | 30 | eoc10 | EOC比特10 | ||
| 2K+31 | 31 | crc3 | 循环冗余校验码3 | CRC-6 | |
| 2K+32 | 32 | crc4 | 循环冗余校验码4 | CRC-6 | |
| 2K+33 | 33 | fbit4/segd | 固定指示比特4(段检测) | ||
| 2K+34 | 34 | eoc11 | EOC比特11 |
| 2K+35 | 35 | eoc12 | EOC比特12 | ||
| 2K+36 | 36 | sbid2 | 填充比特ID2 | 在同步模式下空闲 | |
| 2K+37-＞3K+36 | ------ | b3 | 净负荷数据块3 | ||
| 3K+37 | 37 | eoc13 | EOC比特13 | ||
| 3K+38 | 38 | eoc14 | EOC比特14 | ||
| 3K+39 | 39 | eoc15 | EOC比特15 | ||
| 3K+40 | 40 | eoc16 | EOC比特16 | ||
| 3K+41 | 41 | crc5 | 循环冗余校验码5 | CRC-6 | |
| 3K+42 | 42 | crc6 | 循环冗余校验码6 | CRC-6 | |
| 3K+43 | 43 | eoc17 | EOC比特17 | ||
| 3K+44 | 44 | eoc18 | EOC比特18 | ||
| 3K+45 | 45 | eoc19 | EOC比特19 | ||
| 3K+46 | 46 | eoc20 | EOC比特20 |
| 6-3/(K+12)ms | 3K+47-＞4K+46 | ------ | b4 | 净负荷数据块4 | |
| 4K+47 | 47 | stb1 | 填充比特1 | 同步模式下，是和厂 | |
| 标称为6ms | 4K+48 | 48 | stb2 | 填充比特2 | 同步模式下，是和厂商相关的 |
| 4K+49 | 49 | stb3 | 填充比特3 | 同步模式下，是和厂商相关的 | |
| 6+3/(K+12)ms | 4K+50 | 50 | stb4 | 填充比特4 | 同步模式下，是和厂商相关的 |
表3承载时间信息的EOC消息
SHDSL EOC消息格式
高位 低位
字节# 内容
本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (11)
1.一种通信系统，包括通过数字用户线连接的第一数字用户线收发装置和第二数字用户线收发装置，其特征在于，所述第一数字用户线收发装置和第二数字用户线收发装置中每一个数字用户线收发装置用于在传输汇聚层发送和接收SHDSL帧，在物理媒介相关层发送和接收SHDSL符号；
所述第一数字用户线收发装置，用于在发送第一SHDSL帧时利用SHDSL帧同步时钟在所述第一SHDSL帧的特定比特或在发送第一SHDSL符号时利用SHDSL符号时钟在所述第一SHDSL符号的特定位置上标记第一发送时间；
所述第二数字用户线收发装置用于在接收所述第一SHDSL帧时利用SHDSL帧同步时钟在所述第一SHDSL帧的所述特定比特或在接收所述第一SHDSL符号时利用SHDSL符号时钟在所述第一SHDSL符号的所述特定位置上标记第一接收时间；
所述第二数字用户线收发装置用于在发送第二SHDSL符号时利用SHDSL符号时钟在所述第二SHDSL符号的特定位置或在发送第二SHDSL帧时利用SHDSL帧同步时钟在所述第二SHDSL帧的特定比特上标记第二发送时间；
所述第一数字用户线收发装置用于在接收所述第二SHDSL符号时利用SHDSL符号时钟在所述第二SHDSL符号的所述特定位置或在接收所述第二SHDSL帧时在所述第二SHDSL帧的特定比特上标记第二接收时间；
第一数字用户线收发装置将第一发送时间、第二接收时间传给第二数字用户线收发装置；第二数字用户线收发装置根据第一发送时间、第一接收时间、第二发送时间和第二接收时间计算时间偏差，并根据时间偏差整本地时间，实现时间同步。
2.根据权利要求1所述的通信系统，其特征在于，所述第二数字用户线收发装置和所述第一数字用户线收发装置在训练阶段确定双方在工作状态阶段支持时间同步。
3.根据权利要求1或2所述的通信系统，其特征在于，所述第二数字用户线收发装置和所述第一数字用户线收发装置在训练阶段确定触发读取本地时间的SHDSL符号的位置属性或SHDSL帧的位置属性。
4.一种数字用户线收发装置，其特征在于，所述数字用户线收发装置在传输汇聚层发送和接收单线对高比特率数字用户线SHDSL帧，在物理媒介相关层发送和接收SHDSL符号，所述数字用户线收发装置包括：
时间同步控制器，用于利用SHDSL帧同步时钟在传输汇聚层接收第一SHDSL帧的特定比特或利用SHDSL符号时钟在物理媒介相关层接收第一SHDSL符号的特定位置触发读取本地时间获得第一接收时间，以及利用SHDSL帧同步时钟在传输汇聚层发送第二SHDSL帧的特定比特或利用SHDSL符号时钟在物理媒介相关层发送第二SHDSL符号的特定位置触发读取本地时间触发读取本地时间获得获得第二发送时间，并从来自对端的数字用户线收发装置获得第一发送时间和第二接收时间，利用所述第一发送时间、第一接收时间、第二发送时间和第二接收时间计算所述数字用户线收发装置和对端数字用户线收发装置之间的时间偏差，并利用时间偏差调整本地时间，以便和所述对端数字用户线保持时间同步，其中，其中，所述第一发送时间表示所述第一数字用户线收发装置发送所述第一SHDSL帧的特定比特或所述第一SHDSL符号的特定位置的发送时间，所述第二接收时间表示所述第一数字用户线收发装置接收所述第二SHDSL帧的特定比特或所述第二SHDSL符号的特定位置的接收时间。
5.根据权利要求4所述的数字用户线收发装置，其特征在于，所述时间同步控制器耦合到SHDSL成帧器和扰码器之间，用于利用SHDSL帧同步时钟，在传输汇聚层接收第一SHDSL帧的特定比特时读取本地时间获得所述第一接收时间，以及发送第二SHDSL帧的特定比特时读取本地时间获得所述第二发送时间。
6.根据权利要求4所述的数字用户线收发装置，其特征在于，所述时间同步控制器耦合到预编码器和频谱整形器之间，用于利用SHDSL符号时钟，在物理媒介相关层接收第一SHDSL符号的特定位置时读取本地时间获得所述第一接收时间，以及发送第二SHDSL符号的特定位置时读取本地时间获得所述第二发送时间。
7.一种数字用户线收发装置，其特征在于，所述数字用户线收发装置在传输汇聚层发送和接收单线对高比特率数字用户线SHDSL帧，在物理媒介相关层发送和接收SHDSL符号，所述数字用户线收发装置包括：
时间同步控制器，用于利用SHDSL帧同步时钟在传输汇聚层接收第一SHDSL帧的特定比特或利用SHDSL符号时钟在物理媒介相关层接收第一SHDSL符号的特定位置触发读取本地时间获得第一发送时间，利用SHDSL帧同步时钟在传输汇聚层发送第二SHDSL帧的特定比特或利用SHDSL符号时钟在物理媒介相关层发送第二SHDSL符号的特定位置触发读取本地时间获得第二接收时间，并将所述第一发送时间和所述第二接收时间通过SHDSL链路发送给对端数字用户线收发装置，以便所述对端数字用户线收发装置利用所述第一发送时间和所述第二接收时间进行时间同步处理。
8.根据权利要求7所述的数字用户线收发装置，其特征在于，所述时间同步控制器耦合到SHDSL成帧器和扰码器之间，用于利用SHDSL帧同步时钟，在传输汇聚层发送第一SHDSL帧的特定比特时读取本地时间获得所述第一发送时间，以及接收第二SHDSL帧的特定比特时读取本地时间获得所述第二接收时间。
9.根据权利要求7所述的数字用户线收发装置，其特征在于，所述时间同步控制器耦合到预编码器和频谱整形器之间，用于利用SHDSL符号时钟，在物理媒介相关层发送承载有第一SHDSL符号的特定位置时读取本地时间获得所述第一发送时间，以及接收第二SHDSL符号的特定位置时读取本地时间获得所述第二接收时间。
10.一种数字用户线系统中时间同步方法，其特征在于，包括：
在传输汇聚层接收第一SHDSL帧时，利用SHDSL帧同步时钟，在第一SHDSL帧的特定比特触发读取本地时间获得第一接收时间；
在传输汇聚层发送第二SHDSL帧时，利用SHDSL帧同步时钟，在所述第二SHDSL帧的特定比特触发读取本地时间获得第二发送时间；
接收第一数字用户线收发装置发送给所述第二数字用户线收发装置的所述第一发送时间和所述第二接收时间，利用所述第一发送时间、第一接收时间、所述第二发送时间和第二接收时间计算所述第一数字用户线收发装置和所述第二数字用户线收发装置之间的时间偏差，并利用所述时间偏差调整本地时间，以使所述第二数字用户线收发装置和所述第一数字用户线收发装置保持时间同步。
11.一种数字用户线系统中时间同步方法，其特征在于，包括：
在物理媒介相关层接收第一数字用户线收发装置到第二数字用户线收发装置的第一SHDSL符号时，利用SHDSL符号时钟在物理媒介相关层接收所述第一SHDSL符号的特定位置读取本地时间获得第一接收时间；
在物理媒介相关层发送第二数字用户线收发装置到第一数字用户线的第二SHDSL符号时，利用SHDSL符号时钟在物理媒介相关层发送所述第二SHDSL符号的特定位置读取本地时间获得第二发送时间；
接收第一数字用户线收发装置发送给所述第二数字用户线收发装置的第一发送时间和第二接收时间，利用所述第一发送时间、第一接收时间、所述第二发送时间和第二接收时间计算所述第一数字用户线收发装置和所述第二数字用户线收发装置之间的时间偏差，并利用所述时间偏差调整本地时间，以使所述第二数字用户线收发装置和所述第一数字用户线收发装置保持时间同步，其中，所述第一发送时间表示所述第一数字用户线收发装置发送所述第一SHDSL帧的特定比特或所述第一SHDSL符号的特定位置的发送时间，所述第二接收时间表示所述第一数字用户线收发装置接收所述第二SHDSL帧的特定比特或所述第二SHDSL符号的特定位置的接收时间。
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