CN102769905B - 一种异构网络系统的动态同步方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于动态软切换机制的异构网络同步方法，该方法通过对异构网络状态的监测动态调整网络的同步方式,实现异构网络的高精准度动态同步。本发明的显著效果是：满足了不同体制网络动态组网和共存时对同步时钟信号精准度的要求，实现了异构网络中业务的稳定传输。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术领域，特别是涉及无线网络以及现代控制理论。
背景技术
随着通信网的不断发展扩大，业务对网络系统的同步要求日益提高，现正由单一通信网络向异构网络过渡。由于存在大量数据业务的传输,因此对同步的性能提出了更高的要求。如仍然采用传统的同步方式，将无法保证异构网络同步质量及可靠性。
网络同步技术的基本功能是准确地将同步信息从基准时钟向同步网各同步节点传递，从而调节网中的时钟以建立并保持同步，满足传递业务信息所需的传输和交换性能要求。异构网络是面向应用的无线系统，各种不同类型的应用业务对同步性能的要求不尽相同。异构网络的时间同步机制的主要性能参数如下：
1)精确度：同步精确度或同步误差，其依赖于不同的应用和时间同步的目的，对于某些应用，只需获取时间和消息的先后顺序就行了，而某些应用则要求同步精确到微秒。常用的精确度指标有平均同步误差、最大同步误差、同步误差的方差，以及其它同步误差的相关统计量。
2)同步范围：时间同步方案可以给网络内所有的节点提供时间，也可以给局部区域内的部分节点提供时间。
3)可扩展性：由于异构网络存在临时加入和离开的子网络，时间同步方案应该考虑网络的可扩展性要求。
4)收敛时间：异构网络从开始启动同步算法到获得所需的同步精度所需的时间称为收敛时间。
异构网络同步的方式主要分为以下几种：
1.内同步与外同步
按照同步时间基准的不同，同步可分为内同步和外同步。
外部同步采取的是主从方式。指由网络外部提供一个时间基准，网内所有节点都同步到这个时间基准上。在异构网络中，如果节点根据主节点提供的基准信息进行同步则也属于外同步的类型。主要策略是在系统中建立一个或若干个具有高可信度与有效度的时间服务器，而系统中其他节点则通过通信网络与服务器直接地撷取正确的时间来修正各自的时间，进而达到整个系统中各节点时间上的同步。
内部同步是指网内的节点不依靠预先确定的时钟基准的同步，一般基于对称式算法，每个节点起到相同的作用。内同步的最终目标是全网所有节点的时钟达到并保持一致。
2.全网同步与子网同步
按照同步策略的作用范围可以分为全网同步和子网同步。根据不同的应用需求，同步范围可以包含全网所有节点也可以仅仅同步网络中的一部分节点。全网同步能够实现与网络外部时间的同步。
3.连续同步与按需同步
连续同步是指异构网络中所有节点的时间总是保持同步，因此在这种同步方式下，维护同步的通信量很大。按需同步是指异构网络中所有节点平时并不保持同步，只有在相关事件发生前或发生后才进行同步，因此按需同步方式不需要大量的维护同步的通信量，节省了通信带宽。
4.时钟频率同步和相位偏移同步
由于网络中的所有节点是在不同时间开启的，实质上是随机的开启。如果没有校正，它们的初始相位也应该是随机的。因此相位偏移同步(offsetsynchronization)就是通过某种策略消除节点间的时间相位偏差，使节点对时间点的测量达到一致。综上所述：现有网络同步技术仅考虑单个独立的网络同步问题，极少考虑对异构网络中多个子网络的整体同步问题，因此有必要考虑异构网络系统同步问题，实现业务的稳定传输。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：解决异构网络系统动态同步问题。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案为：提供一种基于动态软切换机制的异构网络同步方法，该方法通过对异构网络状态的监测动态调整网络的同步方式,实现异构网络的高精准度动态同步；其特征在于：通过发明一种针对异构网络中子网络动态加入和离开的同步机制，实现异构网络的动态同步，包括以下步骤：
A、运用软切换控制器实现时钟触发器1和时钟触发器2的转换，实现异构网络的动态同步；
B、运用恒温压控晶体振荡器与温补压控晶体振荡器相结合的方法提高网络时钟同步系统的频率稳定度。
所述步骤A中，在异构网络初始运行阶段，软切换控制器控制时钟触发器2，采用参考时钟作为网络系统的同步时钟信号。
所述步骤A中，在异构网络系统中，通过软切换控制器逐步切断时钟触发器2，并同时启用时钟触发器1，这既实现了异构网络系统的动态互同步策略，又满足了异构网络系统对时钟频率信号精准度的要求，如图1所示。
所述步骤A中，在异构网络运行时，网络状态观测器实时观测和获取各子网络时钟，如果在一段用户可自行设定的时间内网络系统不存在子网络的加入和离开,则计算此时系统互同步时钟和参考时钟与各子网络时钟之间方差的大小,若系统互同步时钟与各子网络时钟之间方差大于参考时钟与各子网络时钟之间方差,则通过软切换控制器逐步切断时钟触发器1，并同时启用时钟触发器2,若系统互同步时钟与各子网络时钟之间方差小于参考时钟与各子网络时钟之间方差,则继续使用网络互同步时钟作为异构网络同步时钟信号，如图2所示。
所述步骤B中，在异构网络运行时，网络状态监测单元实时获取网络状态信息，一旦发现有子网络动态加入或离开时，采用基于恒温压控晶体振荡器(OCXO)与温补压控晶体振荡器(TCXO)相结合的互同步策略，将时钟频率稳定度控制在±5Oppm的范围内，并将时钟选择器和计数器以及恒温压控晶体振荡器、温补压控晶体振荡器构成闭环回路实现异构网络的互同步。
本发明的有益效果为：提供一种基于动态切换机制的异构网络同步方法，通过对异构网络状态的监测动态调整网络的同步方式,实现业务的高效传输。
附图说明
图1为异构网络系统同步时钟信号产生示意图
图2为异构网络系统时钟切换流程示意图
具体实施方式
下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明:
1.运用软切换控制器方法实现时钟触发器1和时钟触发器2的转换，实现异构网络的动态同步。在异构网络初始运行阶段，软切换控制器控制时钟触发器2，采用参考时钟作为网络系统的同步时钟信号；在异构网络系统中，通过软切换控制器逐步切断时钟触发器2，并同时启用时钟触发器1，这既实现了异构网络系统的动态互同步策略，又满足了异构网络系统对时钟频率信号精准度的要求，如图1所示。
2.在异构网络运行时，网络状态观测器实时观测和获取各子网络时钟，如果在一段用户可自行设定的时间内网络系统不存在子网络的加入和离开,则计算此时系统互同步时钟和参考时钟与各子网络时钟之间方差的大小,若系统互同步时钟与各子网络时钟之间方差大于参考时钟与各子网络时钟之间方差,则通过软切换控制器逐步切断时钟触发器1，并同时启用时钟触发器2,若系统互同步时钟与各子网络时钟之间方差小于参考时钟与各子网络时钟之间方差,则继续使用网络互同步时钟作为异构网络同步时钟信号,如图2所示。
3.在异构网络运行时，网络状态监测单元实时获取网络状态信息，一旦发现有子网络动态加入或离开时，采用基于恒温压控晶体振荡器(OCXO)与温补压控晶体振荡器(TCXO)相结合的互同步策略，将时钟频率稳定度控制在±5Oppm的范围内，并将时钟选择器和计数器以及恒温压控晶体振荡器、温补压控晶体振荡器构成闭环回路实现异构网络的互同步。
Claims (1)
1.一种异构网络动态同步方法，采用对异构网络状态的监测动态调整网络的同步方式实现异构网络动态同步，实现了业务的稳定传输，包括如下步骤：
A、运用软切换控制器实现时钟触发器1和时钟触发器2的转换，实现异构网络的动态同步，具体为在异构网络初始运行阶段，软切换控制器控制时钟触发器2，采用参考时钟作为网络系统的同步时钟信号，在异构网络系统中，通过软切换控制器逐步切断时钟触发器2，并同时启用时钟触发器1，这既实现了异构网络系统的动态互同步策略，又满足了异构网络系统对时钟频率信号精准度的要求，在异构网络运行时，网络状态观测器实时观测和获取各子网络时钟，如果在一段用户可自行设定的时间内网络系统不存在子网络的加入和离开，则计算此时系统互同步时钟和参考时钟与各子网络时钟之间方差的大小，若系统互同步时钟与各子网络时钟之间方差大于参考时钟与各子网络时钟之间方差，则通过软切换控制器逐步切断时钟触发器1，并同时启用时钟触发器2，若系统互同步时钟与各子网络时钟之间方差小于参考时钟与各子网络时钟之间方差，则继续使用网络互同步时钟作为异构网络同步时钟信号；
B、运用恒温压控晶体振荡器与温补压控晶体振荡器相结合的方法提高网络时钟同步系统的频率稳定度，在异构网络运行时，网络状态监测单元实时获取网络状态信息，一旦发现有子网络动态加入或离开时，采用基于恒温压控晶体振荡器与温补压控晶体振荡器相结合的互同步策略，将时钟频率稳定度控制在±50ppm的范围内，并将时钟选择器和计数器以及恒温压控晶体振荡器、温补压控晶体振荡器构成闭环回路实现异构网络的互同步。
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