CN104012099A - 优化时钟脉冲的短期稳定性的方法和系统 - Google Patents

优化时钟脉冲的短期稳定性的方法和系统 Download PDF

Info

Publication number
CN104012099A
CN104012099A CN201280064131.5A CN201280064131A CN104012099A CN 104012099 A CN104012099 A CN 104012099A CN 201280064131 A CN201280064131 A CN 201280064131A CN 104012099 A CN104012099 A CN 104012099A
Authority
CN
China
Prior art keywords
clock
reference clock
source
clock source
time
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201280064131.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104012099B (zh
Inventor
诺曼·赫尔佐格
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rohde and Schwarz GmbH and Co KG
Original Assignee
Rohde and Schwarz GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rohde and Schwarz GmbH and Co KG filed Critical Rohde and Schwarz GmbH and Co KG
Publication of CN104012099A publication Critical patent/CN104012099A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104012099B publication Critical patent/CN104012099B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J3/00—Time-division multiplex systems
    • H04J3/02—Details
    • H04J3/06—Synchronising arrangements
    • H04J3/0635—Clock or time synchronisation in a network
    • H04J3/0685—Clock or time synchronisation in a node; Intranode synchronisation
    • H04J3/0697—Synchronisation in a packet node
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J3/00—Time-division multiplex systems
    • H04J3/02—Details
    • H04J3/06—Synchronising arrangements
    • H04J3/0635—Clock or time synchronisation in a network
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J3/00—Time-division multiplex systems
    • H04J3/02—Details
    • H04J3/06—Synchronising arrangements
    • H04J3/0635—Clock or time synchronisation in a network
    • H04J3/0638—Clock or time synchronisation among nodes; Internode synchronisation
    • H04J3/0658—Clock or time synchronisation among packet nodes
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N21/00—Selective content distribution, e.g. interactive television or video on demand [VOD]
    • H04N21/20—Servers specifically adapted for the distribution of content, e.g. VOD servers; Operations thereof
    • H04N21/23—Processing of content or additional data; Elementary server operations; Server middleware
    • H04N21/242—Synchronization processes, e.g. processing of PCR [Program Clock References]
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J3/00—Time-division multiplex systems
    • H04J3/02—Details
    • H04J3/06—Synchronising arrangements
    • H04J3/0635—Clock or time synchronisation in a network
    • H04J3/0638—Clock or time synchronisation among nodes; Internode synchronisation
    • H04J3/0658—Clock or time synchronisation among packet nodes
    • H04J3/0661—Clock or time synchronisation among packet nodes using timestamps
    • H04J3/0667—Bidirectional timestamps, e.g. NTP or PTP for compensation of clock drift and for compensation of propagation delays

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Synchronisation In Digital Transmission Systems (AREA)

Abstract

一种用于优化与具有长期稳定性的第一基准时钟源同步的时钟源的时钟脉冲的短期稳定性的系统，在各种情况下在初始时间和多个时间之间，通过面向数据包的网络(9)将第一基准时钟的时钟数从第一基准时钟源(21，22，23，24)发送给时钟源(8)。通过校正在时钟源(8)中接收的第一基准时钟的时钟数和在初始时间和第一基准时钟的时钟数被接收的各个时间之间的第一基准时钟的时钟数的差异，来调节时钟源(8)的时钟脉冲。另外，第二基准时钟的用于数据包的时钟数在单个时间与至少一个自由运行的第二基准时钟源(111，112)的时钟数一起被发送给时钟源(8)。已知时钟源(8)的第一基准时钟和第二基准时钟之间的最大差异。时钟源(8)的时钟和每个第二基准时钟之间的差异限制于第一可调节阈值。

Description

优化时钟脉冲的短期稳定性的方法和系统
技术领域
本发明涉及一种优化时钟脉冲的短期稳定性的方法和系统。
背景技术
在网络、特别是具有高的实时需求的网络中，例如，在总站(所谓的头端)中，生成具有与在每种情况下不同的程序关联的视频数据和音频数据的数字数据流以在数字无线电系统中传输，所使用的时钟源与基准-时钟源同步。在该背景下，全球定位系统(GPS)时间，其通过GPS卫星以一秒脉冲(每秒一个脉冲(PPS))的形式或者10MHz基准时钟的形式作为高精度时间信号被播送；或者网络时间协议(NTP)，其通过面向数据包的网络、优选地通过针对发送请求的客户端的需求的因特网传输来自NTP服务器的协调世界时(UTC)时间的基准时间信息，它们被用作基准时钟源。
如图1所示，根据次服务器31、32、33和34的需求，从主时间服务器11、12、13和14(所谓的NTP服务器)以数据包的形式发送基于基准时间的时间戳信息，该主时间服务器11、12、13和14与高精度基准时间源21、22、23和24(UTC基准时间源)相联接。基于从发请求的次服务器到NTP服务器以及从NTP服务器到发请求的次服务器的传输时间，该传输时间取决于因特网中数据流量的级别，则发请求的次服务器接收所请求的时间，该请求的时间具有统计时延。该统计时延引起发请求的次服务器中的时间不准确，必须通过合适的算法尽可能最小化。
在多个NTP服务器的情况下，针对来自次服务器3的发请求的时钟滤波器41，42和43的需求，根据图2实施一种用于最小化所请求的时间的不准确性的可行方案。在次服务器3的子计算机5中，利用NTP-算法从所有接收的时间中选择对应于最小传输延迟的最小时间。最后，排除这样的NTP服务器：在所述NTP服务器中，从时间请求到接收时间信息的传输时间有较大的统计波动和/或时间信息基本上错误。
通过集成在次服务器3内的锁相回路6(所谓的锁相回路(PLL))实现该统计时延的进一步最小化，其中，所接收的时间，其代表从初始化时间到各自的传输时间计入NTP-服务器内的关联的基准时间源的时钟脉冲且因此代表相位，与在次服务器3的单独的时间戳信息的接收时间处的关联的基准时间源的所计算的时钟脉冲进行比较和校正，该所计算的时钟脉冲也代表相位。在锁相回路中，最小化该相位抖动或者相位噪声通过在平均滤波器中对多个相位差求平均值来实施。在单独的时间戳信息的接收时间时在次服务器中计算的相关联的基准时间源的时钟数，通过添加在主服务器的传输时间和次服务器的接收时间之间的时间间隔中计算的相关的基准时间源的时钟脉冲从接收的时钟数得到。在主服务器中的传输时间，被选择近似作为被次服务器所请求的时间的时间和在次服务器中关联的时间戳信息的接收时间之间的平均值。
从DE 10 2009 057 362 A1得知头端的时钟源，其中，头端的时钟脉冲也与NTP-服务器的长期稳定的基准时钟同步。为了时钟源的时钟脉冲的短期稳定性的同时增加，NTP-服务器的长期稳定的基准时钟内插有其他基准时钟源的短期稳定的基准时钟。
进行平均和内插都需要一定的处理时间，在一定的处理时间之内，在次服务器内发生时钟源的时钟脉冲的漂移，这引起时钟源的通常在一个小时的延迟时间内的累积的几十毫秒的时间偏移。在该背景下，环境温度的变化引起时钟源的相对快速的频率改变，该改变通过只经历延迟的求平均值被识别和校正。在头端的实时应用的情况下，这会引起缓冲区的溢出或者零负载，其中待被传输的数字传输数据流的单个数据包被缓存，相应地，待被传输的数据包的损失或者传输间隙在不同情况下代表不可接受的操作条件。
因此，本发明的目标是提供用于时钟源的时钟脉冲的短期稳定性的快速响应优化的方法和系统，该时钟源的时钟脉冲与长期稳定的基准时钟同步。
发明内容
通过根据本发明的具有权利要求1特征的用于优化时钟脉冲的短期稳定性的方法、以及通过根据本发明的具有权利要求12的特征的用于优化时钟脉冲的短期稳定性的系统，来实现本发明。在各个的从属权利要求中列出了有利的技术发展。
在根据本发明的方法中以及根据本发明的系统中，除了来自第一基准时钟源的第一基准时钟的时钟数(所述时钟数分别是在第一基准时钟源中在初始时间和各个时间之间所计数的)借助面向数据包的网络被发送给时钟源以及通过利用在初始时间和相应地发送的时钟数在时钟源中的接收时间之间在基准时钟源中计数的时钟脉冲来校正相应的所发送的时钟数而在时钟源中生成时钟之外，第二基准时钟源的第二基准时钟的时钟数被发送给所述时钟源。
与第一基准时钟源比较，第二基准时钟源优选地是自由运行的，使得在各个时间分别计数的第二基准时钟源的时钟脉冲与第一基准时钟源的时间校正的时钟数无关。第二基准时钟与时间校正的第一基准时钟的最大偏差优选地是已知的和恒定的。因此，第二基准时钟代表用于在时钟源中根据第一基准时钟的时钟数所确定的第一基准时钟(其由于发送而有时间延迟且因此是带有误差的)与在第一基准时钟源中所产生的第一基准时钟的最大偏差的通道。以这样方式，在本发明的第一种实施方式中，通过以(使得满足该条件的)高级的频率控制或者时钟脉冲控制方式控制时钟源生成的时钟脉冲，时钟源生成的时钟脉冲与第二基准时钟脉冲之间的差，被限制为已知的第一基准时钟或者第二基准时钟之间的最大差值。
为了重建时钟源中的第二基准时钟，在第二基准时钟源中的第二基准时钟的各个计数的时钟数被通过第二网络以恒定周期性发送给时钟源，所述第二网络优选地是具有短传输时间的本地高速网络。由于在时钟源中的第二基准时钟是根据分别从第二基准时钟源接收的第二基准时钟的各个时钟源确定的，该各个时钟源相对于在相关的发送时间的第二基准时钟的时钟数在统计上略微时间移位，故在时钟源中确定的第二基准时钟和在第二基准时钟源中正确生成的第二基准时钟之间得到轻微的偏差。由于时钟源生成的时钟脉冲和在时钟源中确定的第二基准时钟之间的差异限于在第一基准时钟和增加第一可调节阈值的第二基准时钟之间的最大差值，故考虑第二基准时钟的这种偏差。
通过相位控制和/或频率控制，来实施从所接收的第一基准时钟的时钟数生成时钟源中的时钟脉冲。在相位控制的情况下，接收的第一基准时钟的时钟数受到在时钟源中确定的第一基准时钟的时钟数的控制，所确定的第一基准时钟的时钟数是在待被发送的第一基准时钟的时钟数的接收时间时在第一基准时钟源中所计数的。如图3所示的集成在用于匹配第一基准时钟的时钟数所需的相位控制中的频率振荡器的频率，表示至少在校正的时间间隔内需要的在时钟源中的时钟脉冲的改变，并且从而表示在校正的时间间隔范围内出现的时钟源中目前生成的时钟脉冲与校正后的第一基准时钟脉冲之间的偏差。与此同时，第二基准时钟代表在时钟源中生成的当前时钟脉冲与校正的第一基准时钟脉冲之间的偏差的通道，因此，在本发明的第二中实施方式中，在时钟源中生成的时钟与和第二基准时钟之间的差值被限制于第二可调节阈值。
在本发明的第一变型中，第二基准时钟在单独的第二基准时钟源中生成并且被传输给时钟源。
在本发明的第二变型中，在一些第二基准时钟源中，在各种情况下第二基准时钟被生成并被传输给时钟源。在时钟源中，通过求所有接收到的第二基准时钟的平均值确定第二基准时钟。如果各个的第二基准时钟源分别提供用于生成单个的第二基准时钟的非温度补偿型频率振荡器，则在温度改变的情况下单个的第二基准时钟向同样的方向漂移、并且通过第二基准时钟源的多重设计对时钟源中第二基准时钟的精度未实现改进。与此相比，如果在各个的第二基准时钟源中的频率振荡器都是温度补偿型的，则各个的第二基准时钟的偏移仅仅受限于各个频率振荡器的相当不明显的制造公差和补偿精度，且在时钟源中平均的第二基准时钟提供显著的较高的精度。
在面向数据包的网络故障的情况下，即例如，从第一基准时钟源到时钟源的网络的故障的情况下，通过给定数目的所接收的时钟数的线性回归，时钟源中的第二基准时钟从第二基准时钟的接收的时钟数被连续确定，并且通过将所确定的第二基准时钟作为目标基准值，在频率控制的框架内确定时钟源的时钟脉冲。
作为替选方案，在从第一基准时钟源到时钟源的面向数据包的网络存在故障的情况下，第一基准时钟源通过直到面向数据包的网络发生故障时为止所接收的第一基准时钟光源的时钟数的线性回归来确定，该第一基准时钟作为在故障期间控制时钟源的时钟脉冲的频率控制的目标频率值。由于缺乏第一基准时钟的短期稳定性和缺乏第一基准时钟在面向数据包的网络故障期间的时钟数，故以这种方式生成的时钟脉冲的精度与利用第二基准时钟以频率控制方式生成的作为目标频率值时钟脉冲相比明显较低。
如果时钟源的时钟脉冲和第二基准时钟的时钟脉冲之间的间隔变得大于第三可调节阈值，即，如果明显的间隔出现在时钟源生成的时钟脉冲(通常偏离第一基准时钟)和在第一基准时钟源中正确生成的第一基准时钟脉冲之间，则在本发明的第三种实施方式中，第一基准时钟的时钟数从第一基准时钟源传给时钟源所采用的速率增加。通过这种方式，在时钟源中的第一基准时钟在相对短期间隔内被重建，并且因此，在时钟源中生成的时钟脉冲与正确的第一基准时钟的漂移最小化。
附图说明
根据本发明的用于优化时钟脉冲的短期稳定性的方法和系统的各个实施方式和变型，在下面参考附图进行详细的描述。附图中的图示出：
图1为通过网络时间协议用于多个数据处理单元的时钟同步的系统的电路框图；
图2为通过网络时间协议用于一个数据处理单元的时钟同步的系统的电路框图；
图3为在锁相环路中的相位和频率随着时间的变化图；
图4为在本发明的示例性实施方式中描述的用于优化时钟脉冲的短期稳定性的系统的电路框图；
图5为示出如根据本发明示例性实施方式中描述的石英振荡器基于温度和石英的转角的频率改变的图；
图6为示出如根据本发明示例性实施方式中描述的在多个温度补偿型石英振荡器生成的时钟脉冲的平均值的情况下，时钟脉冲的相对变化的图；
图7为示出如根据本发明示例性实施方式中描述的来自多个时钟的分别具有不同的频率漂移的累计的时钟脉冲随着时间的变化图；
图8A为本发明的用于优化时钟脉冲的短期稳定性的方法的第一示例性实施方式的流程图；
图8B为本发明的用于优化时钟脉冲的短期稳定性的方法的第二示例性实施方式的流程图；以及
图8C为本发明的用于优化时钟脉冲的短期稳定性的方法的第三示例性实施方式的流程图。
具体实施方式
在图4中示出了根据本发明的用于优化关于在过程计算机、优选地在无线电台的头端中的时钟源的时钟脉冲的短期稳定性的系统的示例性实施方式。
通常通过过程计算机实现，即通过具有用于实时实现信号处理功能的足够大的计算能力的服务器实现无线广播电台的总站(头端)7，在该总站中，多个视频数据流和音频数据流被加密且组合形成单个数字的、加密的传输数据流。
头端7的服务器通过内部时钟源8进行时钟控制，与基准时钟源(例如NTP-服务器使用的GPS-时间或者UTC-时间)相比，内部时钟源8提供比较低的精确度。采用市售服务器，这通常在±100ppm的数量级内。时钟源的这种低精确度导致由时钟源生成的时钟脉冲的漂移，即时钟变化，这引起：与基准时钟源的基准时钟时间相比，在一个小时的运行时间内，时钟源的时钟时间发生几十毫秒的数量级的不精确性。时钟源的绝对时钟时间的这种不精确性，对于头端的实时运行而言是不可接受的，因为具有来自时钟源的时间戳的被加密的传输数据流的数据包在各个发射器的缓存器内被缓存太长时间因而导致缓存器的溢出、或者在各个发射器的缓存器内被缓存得太短时间因而导致缓存器的零负载。这两种情况都引起不期望的操作干扰。
为了增大内部时钟源8的精确度，使该时钟源8的时钟脉冲与基准时钟源的基准时钟同步。如上面已经提到的，为此目的，从初试化时间开始在给定的呼叫时间，分别在单独的NTP-服务器11或NTP-服务器12中计数的基准时间源21或者基准时间源22的时钟周期数，使用来自多个NTP-服务器11或者NTP-服务器12的网络时间协议(NTP)的方法，通过面向数据包的网络9、优选通过因特网被传输给头端7，该多个NTP-服务器11或者NTP-服务器12分别与高精度基准时间源21或者高精度基准时间源22(用于UTC基准时间)联接。关于网络时间协议(NTP)的方法的细节，参考David L.Mills的“Internet Time protocol：The Network Time Protocol”(IEEE Transactions on Communications，第39卷，第10期，1991年10月，第1482页到第1493页)，其内容相应地成为本专利申请的一部分。
与在一个或多个演播室内生成的每个节目分别相关联的各个视频数据流和音频数据流，以不同的数据格式(例如，用于未压缩的数字视频数据的串行数字接口(SDI)、用于预压缩的数字视频数据的异步串行接口(ASI)、以及用于数字音频数据的音频工程协会3(AES3))从各个演播室传输到头端7。则这些数据流填入在关联的输入适配器101或输入适配器102中形成数据包，输入适配器被定位成靠近头端7并且与以±1ppm数量级的相对高精度的时钟源111或时钟源112联接，该数据包通过本地高速网络12、优选地通过内联网传输给头端7。
以相似的方式，头端7生成的传输数据流利用其各个数据包通过本地高速网络13、优选地通过内联网被传输给定位成靠近头端7的输出适配器14，该输出适配器14具有±1ppm数量级的高频率稳定性的时钟源15，在输出适配器14中，输入的传输数据流的数据包从因特网协议(IP)数据格式被转换为合适的数据格式(例如，异步串行接口(ASI))，以传输给各个发射器。
在下面的部分，根据本发明的用于优化在过程计算机、优选地在无线电台的头端中的时钟源的时钟脉冲的短期稳定性的方法的第一实施方式，将会基于图8A中的流程图并且参照根据本发明的对应的图4的电路框图的系统而呈现。
在第一方法步骤S10，在至少一个第一基准时钟源中，优选地根据图4，在NTP-服务器11或NTP-服务器12内，时钟生成器21或者时钟生成器22的时钟脉冲、即UTC时间的时钟脉冲，从确定的初始时间或者约定的初试化时间开始在各种情况下以图4未示出的计数器计数。如果单个的NTP-服务器11或者NTP-服务器12在给定的时间接收来自关联的集成在头端7内的时钟滤波器31或者时钟滤波器32的时间请求，则此时与相应的NTP-服务器11或NTP-服务器12相关联的计数器的计数状态被读出，并且以数据包形式作为时间戳信息被发送以用于通过面向数据包的网络9发送。
具有时间戳信息的每个数据包接收在关联的时钟滤波器31或时钟滤波器32中之后，关联的时钟滤波器31或时钟滤波器32确定每个数据包的发送时间，该每个数据包包括作为时间戳信息的在发送时间时的相关联的第一基准时钟源11或者12的时钟数，该发送时间作为包含时钟数的数据包的接收时间与通过关联的时钟滤波器31或者时钟滤波器32的关联的时间请求的发送时间的平均值。均值形成仅仅表示近似值。发送时间的更精确的结果通过以下获得：(以相当短的时间间隔)从关联的时钟滤波器31或者时钟滤波器32对相关联的基准时钟源11或者基准时钟源12实施多次时间请求以及在适当选择的平均函数中考虑这些时间请求。
附加地，通过NTP-算法，例如已经提到的NTP-算法，在关联的发送时间时第一基准时钟源11或者12的最正确时钟数，选自在各种情况下在相关联的发送时间时从各自的时钟滤波器31或时钟滤波器32接收的相关联的第一基准时钟源11或者12的时钟周期数。此外，在时钟滤波器31或时钟滤波器32或者在NTP-算法中，在包括时钟周期数的数据包的接收时间时的关联的第一基准时钟源11或者12的时钟周期数通过以下而在头端7中进行确定：通过确定在关联的传输时间时在头端7内接收的关联的第一基准时钟源11或者12的时钟周期数，在NTP-服务器11或NTP-服务器12中具有时钟周期数的数据包的每一传输时间和在头端7中具有时钟周期数的数据包的接收时间之间的第一基准时钟的可确定的时钟周期数的周围。
在下一个方法步骤S20，在至少一个输入适配器121或者输入适配器122中，在每种情况下将第二基准时钟源111或112分配至至少一个输入适配器121或者输入适配器122，在计数器中计数由第二基准时钟源111或112生成的第二基准时钟的时钟周期，计数器与各个输入适配器121或122相关联且在图4中未示出。在循环时间，所计数的通过各个第二基准时钟源111或112生成的第二基准时钟的时钟周期数，通过第二网络12(优选地快速的高速网络)被传输给头端7。通过与方法步骤S10类似，在头端7中确定包括各个第二基准时钟源111或第二基准时钟源112的时钟周期数的各个数据包的发送时间。
在下一方法步骤S30，在相位控制6的框架内，基于在各种情况下在相应的接收时间所接收的所选择的第一基准时钟源11或者12的时钟周期数以及在数据包(该数据包具有在所选择的第一基准时钟源11或者12中的第一基准时钟的时钟周期数)的关联的相应接收时间时当前所计数的时钟周期数，通过将相应的所接收到的所选择的第一基准时钟源11或者第一基准时钟源12的时钟周期数与在包含相关联的时钟周期数的数据包的接收时间时所确定的所选择的第一基准时钟源11或者第一基准时钟源12的时钟周期数之间的差值控制为零，而生成时钟源8的时钟脉冲。
在下一个方法步骤S40，从接收到的来自第二基准时钟源111或者第二基准时钟源112的时钟周期数以及包括每个基准时钟源111或者基准时钟源112各自的时钟周期数的数据包的所确定的发送时间，来确定第二基准时钟。如果所确定的第二基准时钟不是恒定的，则在各种情况下通过相对大数量的所接收的时钟数的优选地线性回归来确定线性化的第二基准时钟。然而，在本发明的第一变型中在各种情况下仅仅使用一个基准时钟源，在本发明的第二变型中使用多个基准时钟源111或者基准时钟源112。已经非常接近图7中描述的正确的第二基准时钟的具有较高的频率精度的第二基准时钟，通过各个线性化或非线性的第二基准时钟的平均化而实现。
各个基准时钟源111或者112的频率振荡器优选是温度补偿型的。因此，未呈现出基于对应于图5的环境温度的非温度补偿型频率振荡器的相对频率相关性之间的相关性。相反，各个温度补偿型频率振荡器的根据温度的相关频率波动明显地不是很显著，并且根据图6，基于不精确性、制造公差和温度补偿的补偿不精确性其波动明显较小。由温度补偿型频率振荡器生成的各个第二基准时钟的平均化，导致相应平均化的第二基准时钟的显著地减小的频率不精确性。
在下一个方法步骤S50中，由锁相环路6生成的时钟脉冲与时钟脉冲通道相匹配，时钟脉冲通道对应于在前一方法步骤S40中确定的第二基准时钟加上或者减去适当调整的第一阈值。如果由锁相环路6生成的时钟脉冲位于该时钟脉冲通道外，则所生成的时钟脉冲通过上级的锁频环路被引导到时钟脉冲通道的位于最接近于所生成的时钟脉冲的时钟脉冲极限。
在头端7中以与方法步骤S40中确定第二基准时钟等同的方式而选择性实施的下一个方法步骤S60中，通过对在头端7中接收的第一基准时钟的相应时钟数以及在相应数据包的接收时间时第一基准时钟的实际积累的时钟数的优选地线性回归而确定第一基准时钟，该相应数据包包括第一基准时钟的时钟周期数。
在最后的方法步骤S70中，在面向数据包的网络9发生故障的情况下，采用在截止到面向数据包的网络9发生故障为止时使用线性回归确定的第一基准时钟，通过频率控制，生产时钟源8的时钟脉冲被生成作为目标频率值。通过使用方法步骤S40中确定的第二基准时钟作为频率控制的目标频率值，实现时钟源8的相对较高精度的时钟脉冲，这是因为在面向数据包的网络9发生故障期间，第二基准时钟也可以在头端7中确定。一旦面向数据包的网络9的正确操作已经被恢复，则可以从频率控制切换回相位控制以生成时钟源8的时钟脉冲。
在下面的部分，根据本发明的用于优化在过程计算机、优选地在无线电台的头端中的时钟源的时钟脉冲的短期稳定性的第二实施方式，参照根据本发明的对应的图4中的电路框图的系统，通过图8B中的流程图被呈现。
第二实施方式的第一方法步骤S100、S110和S120对应于第一实施方式中的方法步骤S10、S20和S40，因此在这方面将不进行更详细地解释。
在下一个方法步骤S130中，时钟源8的时钟脉冲在锁相环路中被确定，其中，所接收的第一基准时钟的各个时钟数与在各个数据包的接收时间时在头端7中所确定的第一基准时钟的时钟数之间的相位差在头端7中被校正，该各个数据包在各种情况下包含第一基准时钟的时钟数。
在与方法步骤S130并行实施的最后方法步骤S140中，在相位控制中，将电压控制型频率振荡器的频率限制于频率通道，利用该频率，在接收具有第一基准时钟的时钟数的数据包时，第一基准时钟的所确定的第一基准时钟的时钟数中的各个接收到的时钟数且因而在时钟源8中生成的时钟脉冲被控制到第一基准时钟；该频率通道通过对所确定的第二基准时钟添加或者减去可调节的第二阈值而进行调节。
可选的，在第一实施方式中提供的方法步骤S60和S70可以在第二实施方式的方法步骤S140之后实施。
在下面的部分，根据本发明的用于优化在过程计算机、优选地在无线电台的头端中的时钟源的时钟脉冲的短期稳定性的方法的第三实施方式，参照根据本发明的相对应的图4中的电路框图的系统，通过图8C中的流程图给出。
第三实施方式的方法步骤S200、S210、S220和S230对应第一实施方式中的方法步骤S10、S20、S30和S40。
在最后的方法步骤S240中，当时钟源8的所生成的时钟脉冲与所确定的第二基准时钟之间的差异超过可调节的第三阈值时，增加速率，该速率为第一基准时钟的各个时钟数从头端7通过单个的NTP-服务器11或者NTP-服务器12以及它们相关的第一基准时钟源21或者第一基准时钟源22调用的速率。
本发明不局限于给出的实施方式。在权利要求中所提出的特征、说明书中公开的特征、和附图中描述的特征的所有的组合，也被本发明所涵盖。

Claims (15)

1.一种用于优化与长期稳定的第一基准时钟源同步的时钟源的时钟脉冲的短期稳定性的方法，所述方法包括如下的方法步骤：
在各种情况下，在面向数据包的网络(9)内，将在初始时间和多个时间之间的第一基准时钟源(21，22，23，24)的第一基准时钟的时钟周期数发送给所述时钟源(8)，
通过控制在所述时钟源(8)中接收到的所述第一基准时钟的时钟周期数与在所述初始时间和所述第一基准时钟的时钟周期数的各个接收时间之间的所述第一基准时钟的时钟周期数之间的差异，调整所述时钟源(8)的时钟脉冲，
将数据包的第二基准时钟的时钟周期数发送给所述时钟源(8)，所述数据包接收在各个时间的来自至少一个自由运行的第二基准时钟源(111，112)的时钟周期数，以及
将所述时钟源(8)的时钟脉冲与每个第二基准时钟之间的差限制于第一可调节阈值。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，叠加频率控制中的所述时钟源的时钟脉冲被控制成使得，所述时钟源(8)的时钟脉冲和所述第二基准时钟之间的差小于所述第一可调节阈值。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在锁相环路(6)内控制所述时钟源(8)的时钟脉冲与所述第一基准时钟之间的差所采用的频率与所述第二基准时钟之间的差被限制于第二阈值。
4.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，各个所述第二基准时钟源(111，112)的第二基准时钟的时钟周期数分别以周期性时间发送，并且各个第二基准时钟源(111，112)的第二基准时钟根据在所述时钟源(8)中接收到的各个第二基准时钟源(111，112)的第二基准时钟的时钟周期数确定。
5.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，在所述时钟源中确定单个的第二基准时钟源(111)的第二基准时钟。
6.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，通过对在所述时钟源(8)中的分别由多个第二基准时钟源(111，112)生成的第二基准时钟求平均值，来确定所述第二基准时钟。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第二基准时钟源(111，112)分别提供温度补偿型石英晶体振荡器。
8.如权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，在面向数据包的网络(9)发生故障的情况下，通过回归从接收到的所述第二基准时钟的时钟周期数连续确定所述第二基准时钟，并且在利用所确定的第二基准时钟作为目标频率值的频率控制内确定所述时钟源(8)的时钟脉冲。
9.如权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，在所述面向数据包的网络(9)发生故障的情况下，通过回归从直到所述故障为止所接收到的所述第一基准时钟的时钟周期数来确定所述第一基准时钟，并且在利用所确定的第一基准时钟作为目标频率值的频率控制内确定所述时钟源(8)的时钟脉冲。
10.如权利要求1至9中任一项所述的方法，其特征在于，当所述时钟源(8)的时钟脉冲和所述第二基准时钟之间的差超过第三可调节阈值时，所述第一基准时钟的时钟周期数被发送给所述时钟源(8)所采用的速率增大。
11.如权利要求1至10中任一项所述的方法，其特征在于，所述时钟源(8)的所述第一基准时钟和所述第二基准时钟之间的最大差是已知的或者是指定的。
12.一种用于优化与长期稳定的第一基准时钟源同步的时钟源的时钟脉冲的短期稳定性的系统，所述系统包括：
第一基准时钟源(21，22，23，24)，所述第一基准时钟源用于确定在各种情况下在初始时间和多个时间之间的第一基准时钟的时钟周期数，
面向数据包的网络(9)，所述面向数据包的网络用于发送从所述第一基准时钟源(21，22，23，24)确定的所述第一基准时钟的时钟周期数，
至少一个自由运行的第二基准时钟源(111，112)，所述至少一个自由运行的第二基准时钟源用于确定在初始时间和各个时间之间的第二基准时钟的时钟周期数，
第二网络(12)，所述第二网络用于发送分别从每个第二基准时钟源(111，112)确定的所述第二基准时钟的时钟周期数，以及
时钟源(8)，所述时钟源用于根据所接收的所述第一基准时钟的时钟周期数和所接收的每个第二基准时钟的时钟周期数确定所述时钟脉冲。
13.如权利要求12所述的系统，其特征在于，所述第二基准时钟源(111，112)分别提供温度补偿型石英晶体振荡器。
14.如权利要求12或13所述的系统，其特征在于，所述第二网络(12)是本地高速网络。
15.如权利要求1至14中任一项所述的系统，其特征在于，所述时钟源(8)的所述第一基准时钟和每个第二基准时钟之间的最大差是已知的或者是指定的。
CN201280064131.5A 2011-12-23 2012-12-20 优化时钟脉冲的短期稳定性的方法和系统 Active CN104012099B (zh)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102011089721 2011-12-23
DE102011089721.6 2011-12-23
DE201210204084 DE102012204084A1 (de) 2011-12-23 2012-03-15 Verfahren und System zur Optimierung einer Kurzzeitstabilität eines Taktes
DE102012204084.6 2012-03-15
PCT/EP2012/076370 WO2013092853A1 (de) 2011-12-23 2012-12-20 Verfahren und system zur optimierung einer kurzzeitstabilität eines taktes

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104012099A true CN104012099A (zh) 2014-08-27
CN104012099B CN104012099B (zh) 2017-07-11

Family

ID=48575796

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201280064131.5A Active CN104012099B (zh) 2011-12-23 2012-12-20 优化时钟脉冲的短期稳定性的方法和系统

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9544078B2 (zh)
EP (1) EP2795910B8 (zh)
CN (1) CN104012099B (zh)
BR (1) BR112014011757B1 (zh)
DE (1) DE102012204084A1 (zh)
WO (1) WO2013092853A1 (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105634717A (zh) * 2014-11-20 2016-06-01 精工爱普生株式会社 时刻同步系统
CN107769906A (zh) * 2016-08-18 2018-03-06 辛纳普蒂克斯日本合同会社 半导体装置、数据传输系统以及半导体装置的工作方法
CN110933253A (zh) * 2019-11-25 2020-03-27 广州市奥威亚电子科技有限公司 一种数据帧同步的信源端、主机端、同步装置及方法

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9488964B2 (en) * 2014-06-27 2016-11-08 Apple Inc. Methods for maintaining accurate timing information on portable electronic devices
FR3032585B1 (fr) * 2015-02-10 2018-07-06 Devialet Procede de synchronisation et de restitution de flux multimedia
US11429133B2 (en) * 2017-03-24 2022-08-30 Huawei Technologies Co., Ltd. Mobile terminal
US11063738B1 (en) * 2020-04-27 2021-07-13 Equinix, Inc. Time synchronization using a weighted regression analysis
CN112637444A (zh) * 2020-11-19 2021-04-09 合肥市卓迩无人机科技服务有限责任公司 多路4k拼接系统NTP毫秒时钟同步算法
CN114884602B (zh) * 2022-03-22 2023-05-30 广州汽车集团股份有限公司 时钟同步控制方法及系统

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0575635A (ja) * 1991-09-12 1993-03-26 Hitachi Ltd ネツトワーク網同期管理システムおよび管理方式
US5790543A (en) * 1995-09-25 1998-08-04 Bell Atlantic Network Services, Inc. Apparatus and method for correcting jitter in data packets
US5751777A (en) 1996-05-03 1998-05-12 Symmetricom, Inc. Multiple input frequency locked loop
US6631483B1 (en) * 1999-06-08 2003-10-07 Cisco Technology, Inc. Clock synchronization and fault protection for a telecommunications device
EP1122622A1 (en) * 2000-02-01 2001-08-08 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Electronic device and method for adjusting an internal clock
US7587017B2 (en) * 2001-05-17 2009-09-08 Ut-Battelle, Llc Carrier phase synchronization system for improved amplitude modulation and television broadcast reception
US7283568B2 (en) * 2001-09-11 2007-10-16 Netiq Corporation Methods, systems and computer program products for synchronizing clocks of nodes on a computer network
US7372875B2 (en) 2002-09-30 2008-05-13 Lucent Technologies Inc. Systems and methods for synchronization in asynchronous transport networks
JP4212403B2 (ja) * 2003-04-15 2009-01-21 株式会社東芝 放送信号の送信時刻測定装置及びその測定方法、この送信時刻測定装置を用いた送信装置及び中継装置、及び遅延時間測定装置
US7613212B1 (en) * 2003-06-10 2009-11-03 Atrica Israel Ltd. Centralized clock synchronization for time division multiplexed traffic transported over Ethernet networks
US7336646B2 (en) * 2004-10-26 2008-02-26 Nokia Corporation System and method for synchronizing a transport stream in a single frequency network
US7421048B2 (en) * 2005-01-20 2008-09-02 Vixs Systems, Inc. System and method for multimedia delivery in a wireless environment
US7539889B2 (en) * 2005-12-30 2009-05-26 Avega Systems Pty Ltd Media data synchronization in a wireless network
US8064484B2 (en) * 2006-02-01 2011-11-22 Symmetricom, Inc. Enhanced clock control in packet networks
US7710944B1 (en) * 2006-09-15 2010-05-04 Itt Manufacturing Enterprises, Inc. Method and apparatus for time-of-day synchronization between network nodes
US7724612B2 (en) * 2007-04-20 2010-05-25 Sirf Technology, Inc. System and method for providing aiding information to a satellite positioning system receiver over short-range wireless connections
US7969891B2 (en) * 2007-04-24 2011-06-28 Microsoft Corporation Adjustment of clock approximations
US7920881B2 (en) * 2007-05-15 2011-04-05 2Wire, Inc. Clock synchronization for a wireless communications system
EP2023456A1 (en) * 2007-08-06 2009-02-11 Abb Research Ltd. Estimating a time offset between stationary clocks
US8473638B2 (en) * 2008-05-02 2013-06-25 James Aweya Method and apparatus for time and frequency transfer in communication networks
CN102144363B (zh) * 2008-09-02 2015-04-29 西门子企业通讯有限责任两合公司 用于使通信网络中的时钟同步的方法
US8254355B2 (en) * 2008-09-17 2012-08-28 Airhop Communications, Inc. Method and apparatus for utilizing a second receiver to establish time and frequency
DE102009057362B4 (de) 2009-10-16 2019-12-05 Rohde & Schwarz Gmbh & Co. Kg Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung eines Transportdatenstroms in einem System mit unterschiedlichen Taktgebern

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105634717A (zh) * 2014-11-20 2016-06-01 精工爱普生株式会社 时刻同步系统
CN107769906A (zh) * 2016-08-18 2018-03-06 辛纳普蒂克斯日本合同会社 半导体装置、数据传输系统以及半导体装置的工作方法
CN107769906B (zh) * 2016-08-18 2022-02-18 辛纳普蒂克斯日本合同会社 半导体装置、数据传输系统以及半导体装置的工作方法
CN110933253A (zh) * 2019-11-25 2020-03-27 广州市奥威亚电子科技有限公司 一种数据帧同步的信源端、主机端、同步装置及方法

Also Published As

Publication number Publication date
BR112014011757A2 (pt) 2017-05-09
BR112014011757B1 (pt) 2022-07-12
US20150016476A1 (en) 2015-01-15
EP2795910B1 (de) 2019-08-14
EP2795910B8 (de) 2019-09-18
US9544078B2 (en) 2017-01-10
WO2013092853A1 (de) 2013-06-27
DE102012204084A1 (de) 2013-06-27
EP2795910A1 (de) 2014-10-29
CN104012099B (zh) 2017-07-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104012099A (zh) 优化时钟脉冲的短期稳定性的方法和系统
KR101496108B1 (ko) 무선 네트워크에서의 시간 동기화를 위한 방법 및 장치
JP5497051B2 (ja) 信号の同期のための改善された方法、システム及び装置
EP2941892B1 (en) Live timing for dynamic adaptive streaming over http (dash)
EP2150062B1 (en) Improved method, system and apparatus for synchronizing signals
US7680153B2 (en) Method and device for stream synchronization of real-time multimedia transport over packet network
US7969891B2 (en) Adjustment of clock approximations
RU2529015C2 (ru) Узел и система для синхронной сети
US9143251B2 (en) Phase synchronizing nodes in a telecommunications network
TW200427271A (en) Method and device for multimedia streaming
JP4742836B2 (ja) 受信装置
KR102544034B1 (ko) 방송 제어 장치, 방송 제어 방법, 프로그램, 및 기록 매체
CN117560108A (zh) 基于时间戳的时钟恢复方法和装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant