CN104168104B - 一种用于时间和频率同步的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种用于时间和频率同步的装置，用于直接为网络末端设备提供时间和频率同步信号，以解决现有技术中网络末端设备获取的BITS同步信号降级不能适用或者无法获取到BITS同步信号，以至于无法实现时间和频率同步的技术问题。本发明实施例还提供用于时间和频率同步的方法。本发明实施例装置包括：信号源接口，信号处理器，设备接口，所述信号源接口，用于从信号源获取时间信号并将所述时间信号发送给所述信号处理器；所述信号处理器，用于从所述信号源接口获取所述时间信号，根据所述时间信号生成携带有时间戳信息的报文，将所述报文发送给与所述设备接口连接的设备，以使所述设备实现与所述装置的时间和频率同步。

Description

一种用于时间和频率同步的装置和方法

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种用于时间和频率同步的装置和方法。

背景技术

在通信网络中，随着承载网络网际互连的协议(Internet Protocol，IP)化和无线网络的发展，在网络末端出现了大量的设备同步需求，比如：全球移动通信系统(GlobalSystem for Mobile Communications，GSM)基站需要频率同步，时分同步码分多址(TimeDivision-Synchronous Code Division Mul tiple Access，TD-SCDMA)基站需要高精度时间同步等。

常规的运营商同步网一般采用同步数字体系(Synchronous Digital Hierarchy，SDH)同步网络，来满足网络末端设备的同步需求，但SDH只支持频率同步。IP化网络中，例如可采用通信楼综合定时供给系统(Building Integrate d Timing(Supply)System，BITS)，来满足网络末端设备的同步需求。

BITS部署在核心网节点，从卫星获取信号生成时间和频率同步信号，生成的时间和频率同步信号通过支持G.8275.1协议和同步以太的承载网设备，利用光缆逐跳向下级设备传递，支持G.8275.1协议和同步以太的每一级设备都可以获取时间和频率同步信号，实现高精度的时间同步和频率同步。通过采用上述技术方案，网络末端支持G.8275.1协议和同步以太的基站设备可以获取到满足要求的频率和时间同步信号，从而实现时间和频率的同步。

实践发现，BITS技术具有如下缺陷：

一方面，BITS必须部署在核心网节点，相对于网络末端的基站设备来说，BITS部署的层次比较高，若两者的中间层次过多，BITS发出的时间和频率同步信号经承载网设备逐级传递到网络末端后，会降级到甚至不能使用，以至于网络末端的基站设备可能无法实现时间和频率同步。

另一方面，采用BITS的现有技术要求从核心网节点到基站设备的传输路径上的所有承载网设备都必须支持G.8275.1和同步以太，否则就无法传递BITS生成的时间和频率同步信号；但是，现有的承载网络中，存在大量不支持G.8275.1和同步以太的设备，这就导致，网络末端的基站设备可能无法获得BITS生成的时间和频率同步信号，无法实现时间和频率同步。

发明内容

本发明实施例提供了一种用于时间和频率同步的装置和方法，用于直接为网络末端设备提供时间和频率同步信号，以解决现有技术中网络末端设备获取的BITS同步信号降级不能适用或者无法获取到BITS同步信号，以至于无法实现时间和频率同步的技术问题。

本发明第一方面提供一种用于时间和频率同步的装置，所述装置包括信号源接口，与所述信号源接口连接的信号处理器，与所述信号处理器连接的设备接口，其中，

所述信号源接口，用于从信号源获取时间信号并将所述时间信号发送给所述信号处理器；

所述设备接口，用于与外部的设备连接；

所述信号处理器，用于从所述信号源接口获取所述时间信号，根据所述时间信号生成携带有时间戳信息的报文，将所述报文发送给与所述设备接口连接的设备，以使所述设备实现与所述装置的时间和频率同步。

结合第一方面，在第一种可能的实现方式中，所述信号处理器包括：

接收器，锁相环，芯片；

所述接收器，用于从所述信号源接口接收所述时间信号，生成时间信息和秒脉冲信号，将所述时间信息和秒脉冲信号发送给所述芯片，将所述秒脉冲信号发送给所述锁相环，所述时间信息用于提供时间时刻，所述秒脉冲信号用于提供整秒的时刻作为基准参考；

所述锁相环，用于从所述接收器获取所述秒脉冲信号，将所述秒脉冲信号倍频为高频率时钟信号，将所述高频率时钟信号发送给所述芯片；

所述芯片，用于从所述接收器获取所述时间信息和秒脉冲信号，从所述锁相环获取所述高频率时钟信号，并以所述高频率时钟信号为基准，根据所述时间信息和所述秒脉冲信号生成时间戳信息，生成携带有所述时间戳信息的报文。

结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述芯片包括：

实时时钟，处理器，收发器；

所述实时时钟，用于从所述接收器获取所述时间信息和秒脉冲信号，从所述锁相环获取所述高频率时钟信号，以所述高频率时钟信号为基准，根据所述时间信息和秒脉冲信号生成时间戳信息，向所述处理器发送所述时间戳信息；

所述处理器，用于从所述实时时钟获取所述时间戳信息，产生携带有所述时间戳信息的报文，将所述报文发送给所述收发器；

所述收发器，用于从所述处理器获取所述报文，向所述设备传输所述报文，从所述锁相环获取所述高频率时钟信号，向所述设备发送所述高频率时钟信号，以使所述设备以所述高频率时钟信号为基准，实现与所述装置的时间和频率同步。

结合第一方面或者第一方面的第一种至第二种可能的实现方式中的任意一种，在第三种可能的实现方式中，所述装置还包括：与所述信号处理器连接的管理接口；

所述管理接口用于与外部管理系统通信连接；

所述信号处理器，还用于通过所述管理接口接收和执行所述外部管理系统发送的管理指令。

结合第一方面的第一种至第二种可能的实现方式中的任意一种，在第四种可能的实现方式中，所述时间信息包括世界标准时间UTC时间和全球定位系统GPS时间。

结合第一方面的第二种可能的实现方式，在第五种可能的实现方式中，

所述处理器，具体用于从所述实时时钟获取所述时间戳信息，产生携带有时间戳信息的G.8275.1报文，将所述G.8275.1报文发送给所述收发器；从所述实时时钟获取所述时间戳信息，产生携带有时间戳信息的NTP报文，将所述NTP报文发送给所述收发器。

结合第一方面的第二种可能的实现方式，在第六种可能的实现方式中，所述收发器包括：

媒体访问层MAC和物理层PHY；

所述媒体访问层MAC，用于从所述处理器获取所述报文，将所述报文发送给所述物理层PHY；

所述物理层PHY，用于从所述媒体访问层MAC获取所述报文，向所述设备传输所述报文，从所述锁相环获取所述高频率时钟信号，向所述设备发送所述高频率时钟信号，以使所述设备以所述高频率时钟信号为基准，实现与所述装置的时间和频率同步。

结合第一方面或者第一方面第一种至第六种可能的实现方式中的任意一种，在第七种可能的实现方式中，所述设备接口包括标准的小型可插拔式SFP接口。

本发明第二方面提供一种用于时间和频率同步的方法，所述方法用于如第一方面所述的装置，所述装置包括信号源接口，与所述信号源接口连接的信号处理器，与所述信号处理器连接的设备接口；所述方法包括：

所述信号源接口，从信号源获取时间信号并将所述时间信号发送给所述信号处理器；

所述信号处理器从所述信号源接口获取所述时间信号，根据所述时间信号生成携带有时间戳信息的报文，将所述报文发送给与所述设备接口连接的设备，以使所述设备实现与所述装置的时间和频率同步，所述设备接口与外部的设备连接。

结合第二方面，在第一种可能的实现方式中，所述信号处理模块包括：

接收器，锁相环，芯片；

所述信号处理器从所述信号源接口获取所述时间信号，根据所述时间信号生成携带有时间戳信息的报文，将所述报文发送给与所述设备接口连接的设备包括：

所述接收器从所述信号源接口接收所述时间信号，生成时间信息和秒脉冲信号，将所述时间信息和秒脉冲信号发送给所述芯片，将所述秒脉冲信号发送给所述锁相环，所述时间信息用于提供时间时刻，所述秒脉冲信号用于提供整秒时刻作为基准参考；

所述锁相环从所述接收器获取所述秒脉冲信号，将所述秒脉冲信号倍频为高频率时钟信号，将所述高频率时钟信号发送给所述芯片；

所述芯片从所述接收器获取所述时间信息和秒脉冲信号，从所述锁相环获取所述高频率时钟信号，并以所述高频率时钟信号为基准，根据所述时间信息和所述秒脉冲信号生成时间戳信息，生成携带有所述时间戳信息的报文。

结合第二方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述芯片包括：

实时时钟，处理器，收发器；

所述芯片从所述接收器获取所述时间信息和秒脉冲信号，从所述锁相环获取所述高频率时钟信号，并以所述高频率时钟信号为基准，根据所述时间信息和所述秒脉冲信号生成时间戳信息，生成携带有所述时间戳信息的报文包括：

所述实时时钟从所述接收器获取所述时间信息和秒脉冲信号，从所述锁相环获取所述高频率时钟信号，以所述高频率时钟信号为基准，根据所述时间信息和秒脉冲信号生成时间戳信息，向所述处理器发送所述时间戳信息；

所述处理器从所述实时时钟获取所述时间戳信息，产生携带有所述时间戳信息的报文，将所述报文发送给所述收发器；

所述收发器从所述处理器获取所述报文，向所述设备传输所述报文，从所述锁相环获取所述高频率时钟信号，向所述设备发送所述高频率时钟信号，以使所述设备以所述高频率时钟信号为基准，实现与所述装置的时间和频率同步。

结合第二方面，在第三种可能的实现方式中，所述装置还包括：与所述信号处理器连接的管理接口；所述管理接口与外部管理系统通信连接；所述方法还包括：

所述信号处理器还通过所述管理接口接收和执行所述外部管理系统发送的管理指令。

结合第二方面的第二种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，所述处理器从所述实时时钟获取所述时间戳信息，产生携带有所述时间戳信息的报文，将所述报文发送给所述收发器包括：

所述处理器从所述实时时钟获取所述时间戳信息，产生携带有时间戳信息的G.8275.1报文，将所述G.8275.1报文发送给所述收发器；从所述实时时钟获取所述时间戳信息，产生携带有时间戳信息的NTP报文，将所述NTP报文发送给所述收发器。

结合第二方面的第二种可能的实现方式，在第五种可能的实现方式中，所述收发器包括：

媒体访问层MAC和物理层PHY；

所述收发器从所述处理器获取所述报文，向所述设备传输所述报文，从所述锁相环获取所述高频率时钟信号，向所述设备发送所述高频率时钟信号包括：

所述媒体访问层MAC从所述处理器获取所述报文，将所述报文发送给所述物理层PHY；

所述物理层PHY从所述媒体访问层MAC获取所述报文，向所述设备传输所述报文，从所述锁相环获取所述高频率时钟信号，向所述设备发送所述高频率时钟信号，以使所述设备以所述高频率时钟信号为基准，实现与所述装置的时间和频率同步。

从以上技术方案可以看出，本发明实施例取得了以下技术效果：

本发明实施例提供一种用于时间和频率同步的装置，该装置分别连接信号源和设备，能够从信号源获取时间信号，生成携带有时间戳信息的报文，将报文发给设备用于实现时间和频率同步。与现有技术相比，该装置无需部署在核心网节点，而是直接连接设备，直接提供携带有时间戳信息的报文给设备，使得设备可直接通过该装置提供的携带有时间戳信息的报文实现时间和频率同步，从而解决了现有技术中网络末端设备获取的BITS同步信号降级不能适用或者无法获取到BITS同步信号，以至于无法实现时间和频率同步的技术问题。而且，该装置与现有的BITS相比，体积小型化，结构简单化，更方便部署，且部署位置没有限制，更便于在时间和频率同步中应用。

附图说明

图1是本发明实施例中用于时间和频率同步的装置的一个实施例示意图；

图2是本发明实施例中用于时间和频率同步的装置的另一个实施例示意图；

图3是本发明实施例中用于时间和频率同步的方法的一个实施例示意图；

图4是本发明实施例中用于时间和频率同步的方法的另一个实施例示意图；

图5是本发明实施例中用于时间和频率同步的方法的另一个实施例示意图；

图6是本发明实施例中用于时间和频率同步的方法的另一个实施例示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种用于时间和频率同步的装置和方法，用于解决现有时间和频率同步技术中同步设备实现网络末端设备的同步所存在的问题。

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。

为了方便理解本发明实施例，首先在此介绍本发明实施例描述中会引入的几个要素；

协调世界时(Universal Time Chiming，UTC)：

UTC又称世界统一时间、世界标准时间、国际协调时间，是以原子时秒长为基础，在时刻上尽量接近于世界时的一种时间计量系统。

全球定位系统(Global Positioning System，GPS)：

GPS是一个中距离圆型轨道卫星导航系统，它可以为地球表面绝大部分地区(98％)提供准确的定位、测速和高精度的时间标准。

G.8275.1：

是网络测量和控制系统的精密时钟同步协议标准，此标准能够精确地将测量与控制系统中分散、独立运行的时钟同步。

网络时间协议(Network Time Protocol，NTP)：

是用来使计算机时间同步化的一种协议，它可以使计算机对其服务器或时钟源(如石英钟，GPS等)做同步化，它可以提供高精准度的时间校正(LAN上与标准间差小于1毫秒，WAN上几十毫秒)，且可介由加密确认的方式来防止恶毒的协议攻击。

媒体访问层(Media Access Layer，MAC)：

MAC主要负责控制与连接物理层的物理介质。在发送数据的时候，MAC协议可以事先判断是否可以发送数据，如果可以发送将给数据加上一些控制信息，最终将数据以及控制信息以规定的格式发送到物理层；在接收数据的时候，MAC协议首先判断输入的信息并是否发生传输错误，如果没有错误，则去掉控制信息发送至LLC(逻辑链路控制)层。

物理层(Physical Layer，PHY)：

PHY是开放系统互连(Open System Interconnection，OSI)的第一层，它虽然处于最底层，却是整个开放系统的基础，为设备之间的数据通信提供传输媒体及互连设备，为数据传输提供可靠的环境。

小型可插拔式(Small Form-Factor Pluggable，SFP)：

SFP是新一代光学模块收发器的一个规格。

请参考图1，本发明实施例中用于时间和频率同步的装置的一个实施例包括：

信号源接口101，与信号源接口101连接的信号处理器102，与信号处理器102连接的设备接口103；

该信号处理器的一端连接该信号源接口，信号处理器的另一端连接该设备接口。

需要说明的，该信号处理器与信号源接口和设备接口的连接方式可以是信号源接口和设备接口设置在该信号处理器上，接口设置方式有很多种，此处不做具体限定。

信号源接口101，用于从信号源获取时间信号并将时间信号发送给信号处理器102；

需要说明的是，信号源接口从信号源获取时间信号，并将该时间信号发送给信号处理器，该信号源可以是卫星，此处不做具体限定。

设备接口103，用于与外部的设备连接；

设备接口103，可与SFP接口相匹配，用于连接具有SFP接口的设备；

设备接口用于连接具有SFP接口的设备，通过设备接口，信号处理器与具有SFP接口的设备间接连接。该具有SFP接口的设备具体可以是指基站设备。

信号处理器102，用于从信号源接口101获取时间信号，根据时间信号生成携带有时间戳信息的报文，将报文发送给与设备接口103连接的设备，以使设备实现与装置的时间和频率同步。

该信号处理器，通过与信号源接口和设备接口连接，从信号源接口获取时间信号，并将时间信号生成携带有时间戳信息的报文，并将该报文发送给设备接口连接的设备，该时间戳信息中包含了报文发出的时间，以使设备实现和该装置的时间和频率同步。

本发明实施例中，通过信号处理器的一端连接信号源接口，信号源接口用于从信号源获取时间信号并将时间信号发送给信号处理器；通过信号处理器的另一端连接设备接口，设备接口用于与外部的设备连接；信号处理器用于从信号源接口获取时间信号，根据时间信号生成携带有时间戳信息的报文，将报文发送给与设备接口连接的设备，以使设备实现与装置的时间和频率同步，信号处理器通过连接信号源接口获取时间信号，将时间信号生成携带有时间戳信息的报文，信号处理器通过连接设备接口将报文发送给与设备接口连接的设备，以使设备实现与装置的时间和频率同步，因此，该装置与现有技术相比，只需通过连接信号源接口获取时间信号，通过连接设备接口将生成的报文发送给与设备接口连接的设备，只需设备与设备接口相匹配就可实现报文的发送，而且，该装置与现有技术的装置相比，小型化，结构简单，更方便了外部设备的时间和频率的同步，通过该装置以使外部的设备实现时间和频率的同步，而并不需要对现网设备进行软件升级和硬件改造。

在图1实施例的基础上，请参考图2，进一步说明本发明实施例，即本发明实施例用于时间和效率同步的装置的另一个实施例包括：

信号源接口201，与信号源接口201连接的信号处理器202，与信号处理器连接的设备接口203；

该信号处理器的一端连接该信号源接口，该信号处理器的另一端连接该设备接口。

可选的，信号处理器202包括接收器2021，锁相环2022，芯片2023；

接收器2021，用于从信号源接口201接收时间信号，生成时间信息和秒脉冲信号，将时间信息和秒脉冲信号发送给芯片2023，将秒脉冲信号发送给锁相环2022，该时间信息用于提供时间时刻，该秒脉冲信号用于提供整秒的时刻作为基准参考；

该接收器对时间信号进行处理后生成时间信息和秒脉冲信号，并提供给锁相环和芯片，其中，时间信息用于提供具体时间时刻，比如说10点08分，该秒脉冲信号用于提供整秒的时刻作为基准参考，精度可以达到纳秒级，而且没有累积误差。

锁相环2022，用于从接收器2021获取秒脉冲信号，将秒脉冲信号倍频为高频率时钟信号，将高频率时钟信号发送给芯片2023；

该锁相环可以是数字锁相环，将秒脉冲信号倍频为高频率时钟信号，高频率时钟信号的精度更准确。

芯片2023，用于从接收器2021获取时间信息和秒脉冲信号，从锁相环2022获取高频率时钟信号，并以高频率时钟信号为基准，根据时间信息和秒脉冲信号生成时间戳信息，生成携带有时间戳信息的报文。

该芯片根据时间信息和秒脉冲信号生成时间戳信息，生成携带有时间戳信息的报文，该时间戳信息中包含了报文发出的时间。

需要说明的是，该芯片可以是可编程逻辑器件(Programmable Logic Device，PLD)，此处不做具体限定，这种PLD芯片属于数字型态的电路芯片，而非模拟或混讯(同时具有数字电路与模拟电路)芯片，PLD与一般数字芯片不同的是：PLD内部的数字电路可以在出厂后才规划决定，有些类型的PLD也允许在规划决定后再次进行变更、改变，而一般数字芯片在出厂前就已经决定其内部电路，无法在出厂后再次改变，事实上一般的模拟芯片、混讯芯片也都一样，都是在出厂后就无法再对其内部电路进行调修。

可选的，处理器202还用于对报文进行配置。

其中，处理器获取报文后判断该报文是否需要配置，如需配置，则配置所需的报文后并将配置好的报文发送给收发器，配置可以是对不准确的报文进行修改，此外，处理器还可以用于跟踪卫星，获取卫星的跟踪信息并发送给外部设备，还有，该处理器还可以用于判断该锁相环是否被锁，并根据情况对锁相环进行相应的管理。

可选的，芯片2023包括：

实时时钟20231，处理器20232，收发器20233；

实时时钟20231，用于从接收器2021获取时间信息和秒脉冲信号，从锁相环2022获取高频率时钟信号，以高频率时钟信号为基准，根据时间信息和秒脉冲信号生成时间戳信息，向处理器20232发送时间戳信息；

其中，实时时钟用于产生时间戳信息，并将该时间戳信息发送给处理器，实时时钟是一种时钟，是由晶体控制精度的，该时间戳信息表示时间和日期。

处理器20232，用于从实时时钟20231获取时间戳信息，产生携带有时间戳信息的报文，将报文发送给收发器20233；

其中，处理器产生携带有时间戳信息的报文，该报文是网络中交换与传输的数据单元，包含了需要发送的完整的携带有时间戳信息的数据信息。

收发器20233，用于从处理器20232获取报文，向设备传输报文，从锁相环2022获取高频率时钟信号，向设备发送高频率时钟信号，以使设备以高频率时钟信号为基准，实现与装置的时间和频率同步。

其中，收发器，向设备传输报文，并向设备发送高频率时钟信号，以使设备获取报文后，根据高频率时钟信号，实现与装置的时间和频率同步，此外，收发器通过连接处理器，使得处理器判断该报文是否需要配置，如需配置，则配置所需的报文后并将配置好的报文发送给收发器，配置可以是对不准确的报文进行修改。

可选的，装置还包括：与信号处理器202连接的管理接口；

管理接口用于与外部管理系统通信连接；

信号处理器202，还用于通过管理接口接收和执行外部管理系统发送的管理指令。

其中，管理接口通过与外部管理系统连接，在网络连通的情况下，信号处理器通过管理接口接收和执行外部管理系统发送的管理指令，比如，外部管理系统检测到信号处理器需要校正时，将管理指令发送给信号处理器，信号处理器通过管理接口接收该管理指令后并进行相应的校正。

可选的，时间信息包括世界标准时间UTC时间和全球定位系统GPS时间。

其中，UTC是以原子时秒长为基础，在时刻上尽量接近于世界时的一种时间计量系统，GPS是一个中距离圆型轨道卫星导航系统，它可以为地球表面绝大部分地区提供准确的定位、测速和高精度的时间标准。

需要说明的是，该时间信息不限于世界标准时间UTC时间和全球定位系统GPS时间，也可以是北斗，格洛纳斯，伽利略等，此处不做具体限定。

可选的，处理器20232，具体用于从实时时钟获取时间戳信息，产生携带有时间戳信息的G.8275.1报文，将G.8275.1报文发送给收发器20233；从实时时钟获取时间戳信息，产生携带有时间戳信息的NTP报文，将NTP报文发送给收发器20233。

其中，G.8275.1是网络测量和控制系统的精密时钟同步协议标准，此标准能够精确地将测量与控制系统中分散、独立运行的时钟同步；NTP是用来使计算机时间同步化的一种协议，它可以使计算机对其服务器或时钟源(如石英钟，GPS等)做同步化，它可以提供高精准度的时间校正(LAN上与标准间差小于1毫秒，WAN上几十毫秒)，且可介由加密确认的方式来防止恶毒的协议攻击。

需要说明的是，G.8275.1报文只是报文处理单元的其中一种报文，还有其他报文，此处不做具体限定。

需要说明的是，NTP报文只是报文处理单元的其中一种报文，还有其他报文，此处不做具体限定。

可选的，收发器20233包括：

媒体访问层MAC和物理层PHY；

其中，MAC主要负责控制与连接物理层的物理介质，在发送数据的时候，MAC协议可以事先判断是否可以发送数据，如果可以发送将给数据加上一些控制信息，最终将数据以及控制信息以规定的格式发送到物理层；在接收数据的时候，MAC协议首先判断输入的信息并是否发生传输错误，如果没有错误，则去掉控制信息发送至逻辑链路控制层(LogicalLink Control，LLC)。

其中，PHY是开放系统互连的第一层，它虽然处于最底层，却是整个开放系统的基础，为设备之间的数据通信提供传输媒体及互连设备，为数据传输提供可靠的环境。

媒体访问层MAC，用于从处理器获取报文，将报文发送给物理层PHY；

其中，MAC获取报文后将报文发送给PHY，因此收发器将报文发送给设备的过程中，是先经过MAC，后经过PHY。

物理层PHY，用于从媒体访问层MAC获取报文，向设备传输报文，从锁相环获取高频率时钟信号，向设备发送高频率时钟信号，以使设备以高频率时钟信号为基准，实现与装置的时间和频率同步。

其中，物理层PHY从媒体访问层MAC获取报文，向设备传输报文，向设备发送高频率时钟信号，因此，最终由PHY向设备发送报文。

可选的，设备接口203包括标准的小型可插拔式SFP接口。

其中，SFP接口可以是FE，GE，10GE等通用的接口，此处不做具体限定。

本发明实施例提供一种用于时间和频率同步的装置，该装置分别连接信号源和设备，能够从信号源获取时间信号，生成携带有时间戳信息的报文，将报文发给设备用于实现时间和频率同步。与现有技术相比，该装置无需部署在核心网节点，而是直接连接设备，直接提供携带有时间戳信息的报文给设备，使得设备可直接通过该装置提供的携带有时间戳信息的报文实现时间和频率同步，从而解决了现有技术中网络末端设备获取的BITS同步信号降级不能适用或者无法获取到BITS同步信号，以至于无法实现时间和频率同步的技术问题。而且，该装置与现有的BITS相比，体积小型化，结构简单化，更方便部署，且部署位置没有限制，更便于在时间和频率同步中应用。

在图1和图2实施例对于用于时间和频率同步的装置描述的基础上，进一步描述用于时间和效率同步的方法的实施例，请参考图3，本发明实施例中用于时间和频率同步的方法的一个实施例包括：

301、信号源接口从信号源获取时间信号并将时间信号发送给信号处理器；

需要说明的是，信号源接口从信号源获取时间信号，并将该时间信号发送给信号处理器，该信号源可以是卫星，此处不做具体限定。

302、信号处理器从信号源接口获取时间信号，根据时间信号生成携带有时间戳信息的报文，将报文发送给与设备接口连接的设备，以使设备实现与装置的时间和频率同步。

该信号处理器，通过与信号源接口和设备接口连接，从信号源接口获取时间信号，并将时间信号生成携带有时间戳信息的报文，并将该报文发送给设备接口连接的设备，设备接口连接外部的设备，通过设备接口，信号处理器与外部的设备间接连接，该时间戳信息中包含了报文发出的时间，以使设备实现和该装置的时间和频率同步。

可选的，利用信号处理器通过管理接口接收和执行所述外部管理系统发送的管理指令。

该管理接口与外部管理系统通信连接，该信号处理器与管理接口连接，管理接口通过与外部管理系统连接，在网络连通的情况下，信号处理器通过管理接口接收和执行外部管理系统发送的管理指令，比如，外部管理系统检测到信号处理模块需要校正时，将管理指令发送给信号处理器，信号处理器通过管理接口接收该管理指令后并进行相应的校正。

本发明实施例提供一种用于时间和频率同步的装置，该装置分别连接信号源和设备，能够从信号源获取时间信号，生成携带有时间戳信息的报文，将报文发给设备用于实现时间和频率同步。与现有技术相比，该装置无需部署在核心网节点，而是直接连接设备，直接提供携带有时间戳信息的报文给设备，使得设备可直接通过该装置提供的携带有时间戳信息的报文实现时间和频率同步，从而解决了现有技术中网络末端设备获取的BITS同步信号降级不能适用或者无法获取到BITS同步信号，以至于无法实现时间和频率同步的技术问题。而且，该装置与现有的BITS相比，体积小型化，结构简单化，更方便部署，且部署位置没有限制，更便于在时间和频率同步中应用。

图3实施例只是用于时间和效率同步的方法的一个概括描述，在图3实施例的基础上，请参考图4，本发明实施例中用于时间和频率同步的方法的另一个实施例包括：

401、接收器从信号源接口接收时间信号，生成时间信息和秒脉冲信号，将时间信息和秒脉冲信号发送给芯片，将秒脉冲信号发送给锁相环；

该接收器对时间信号进行处理后生成时间信息和秒脉冲信号，并提供给锁相环和芯片，其中，时间信息用于提供具体时间时刻，比如说10点08分，该秒脉冲信号用于提供整秒的时刻作为基准参考，精度可以达到纳秒级，而且没有累积误差。

402、锁相环从接收器获取秒脉冲信号，将秒脉冲信号倍频为高频率时钟信号，将高频率时钟信号发送给芯片；

该锁相环可以是数字锁相环，将秒脉冲信号倍频为高频率时钟信号，高频率时钟信号的精度更准确。

403、芯片从接收器获取时间信息和秒脉冲信号，从锁相环获取高频率时钟信号，并以高频率时钟信号为基准，根据时间信息和所述秒脉冲信号生成时间戳信息，生成携带有时间戳信息的报文。

该芯片根据时间信息和秒脉冲信号生成时间戳信息，生成携带有时间戳信息的报文，该时间戳信息中包含了报文发出的时间。

需要说明的是，该芯片可以是可编程逻辑器件(Programmable Logic Device，PLD)，此处不做具体限定，这种PLD芯片属于数字型态的电路芯片，而非模拟或混讯(同时具有数字电路与模拟电路)芯片，PLD与一般数字芯片不同的是：PLD内部的数字电路可以在出厂后才规划决定，有些类型的PLD也允许在规划决定后再次进行变更、改变，而一般数字芯片在出厂前就已经决定其内部电路，无法在出厂后再次改变，事实上一般的模拟芯片、混讯芯片也都一样，都是在出厂后就无法再对其内部电路进行调修。

在图4的基础上，请参阅图5，进一步描述用于时间和频率同步的方法，所述方法包括：

501、实时时钟从接收器获取时间信息和秒脉冲信号，从锁相环获取高频率时钟信号，以高频率时钟信号为基准，根据时间信息和秒脉冲信号生成时间戳信息，向处理器发送时间戳信息；

实时时钟用于产生时间戳信息，并将该时间戳信息发送给处理器，实时时钟是一种时钟，是由晶体控制精度的，该时间戳信息表示时间和日期。

502、处理器从实时时钟获取时间戳信息，产生携带有时间戳信息的G.8275.1报文，将G.8275.1报文发送给媒体访问层；

处理器产生携带有时间戳信息的G.8275.1报文，该G.8275.1报文是网络中交换与传输的数据单元，包含了需要发送的完整的携带有时间戳信息的数据信息。

503、媒体访问层MAC从处理器获取G.8275.1报文，将G.8275.1报文发送给物理层PHY；

MAC主要负责控制与连接物理层的物理介质，在发送数据的时候，MAC协议可以事先判断是否可以发送数据，如果可以发送将给数据加上一些控制信息，最终将数据以及控制信息以规定的格式发送到物理层；在接收数据的时候，MAC协议首先判断输入的信息并是否发生传输错误，如果没有错误，则去掉控制信息发送至LLC层。

504、物理层PHY从媒体访问层MAC获取G.8275.1报文，向设备传输G.8275.1报文，从锁相环获取高频率时钟信号，向设备发送高频率时钟信号，以使设备以高频率时钟信号为基准，实现与装置的时间和频率同步。

物理层PHY从媒体访问层MAC获取G.8275.1报文，向设备传输G.8275.1报文，向设备发送高频率时钟信号，因此，最终由PHY向设备发送报文。

在图5的基础上，请参阅图6，进一步描述用于时间和频率同步的方法，所述方法包括：

601、实时时钟从接收器元获取时间信息和秒脉冲信号，从锁相环获取高频率时钟信号，以高频率时钟信号为基准，根据时间信息和秒脉冲信号生成时间戳信息，向处理器发送时间戳信息；

实时时钟用于产生时间戳信息，并将该时间戳信息发送给处理器，实时时钟是一种时钟，是由晶体控制精度的，该时间戳信息表示时间和日期。

602、处理器从实时时钟获取时间戳信息，产生携带有时间戳信息的NTP报文，将NTP报文发送给媒体访问层MAC；

处理器产生携带有时间戳信息的NTP报文，该NTP报文是网络中交换与传输的数据单元，包含了需要发送的完整的携带有时间戳信息的数据信息。

603、媒体访问层MAC从处理器获取NTP报文，将NTP报文发送给物理层PHY；

NTP是用来使计算机时间同步化的一种协议，它可以提供高精准度的时间校正(LAN上与标准间差小于1毫秒，WAN上几十毫秒)。

604、物理层PHY从媒体访问层MAC获取NTP报文，向设备传输NTP报文，从锁相环获取高频率时钟信号，向设备发送高频率时钟信号，以使设备以高频率时钟信号为基准，实现与装置的时间和频率同步。

PHY是开放系统互连的第一层，它虽然处于最底层，却是整个开放系统的基础，为设备之间的数据通信提供传输媒体及互连设备，为数据传输提供可靠的环境，PHY传输子单元从媒体访问层MAC传输子单元获取NTP报文，向设备传输NTP报文，向设备发送高频率时钟信号，因此，PHY传输子单元是直接向设备发送报文的传输子单元，并通过向向设备发送高频率时钟信号，以使设备以高频率时钟信号为基准，实现与装置的时间和频率同步。

本发明实施例提供一种用于时间和频率同步的装置，该装置分别连接信号源和设备，能够从信号源获取时间信号，生成携带有时间戳信息的报文，将报文发给设备用于实现时间和频率同步。与现有技术相比，该装置无需部署在核心网节点，而是直接连接设备，直接提供携带有时间戳信息的报文给设备，使得设备可直接通过该装置提供的携带有时间戳信息的报文实现时间和频率同步，从而解决了现有技术中网络末端设备获取的BITS同步信号降级不能适用或者无法获取到BITS同步信号，以至于无法实现时间和频率同步的技术问题。而且，该装置与现有的BITS相比，体积小型化，结构简单化，更方便部署，且部署位置没有限制，更便于在时间和频率同步中应用。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (12)

1.一种用于时间和频率同步的装置，其特征在于，所述装置包括信号源接口，与所述信号源接口连接的信号处理器，与所述信号处理器连接的设备接口，其中，

所述信号源接口，用于从信号源获取时间信号并将所述时间信号发送给所述信号处理器；

所述设备接口，用于与外部的设备连接；

所述信号处理器，用于从所述信号源接口获取所述时间信号，根据所述时间信号生成携带有时间戳信息的报文，将所述报文发送给与所述设备接口连接的设备，以使所述设备实现与所述装置的时间和频率同步；

其中，所述信号处理器包括：

接收器，锁相环，芯片；

所述接收器，用于从所述信号源接口接收所述时间信号，生成时间信息和秒脉冲信号，将所述时间信息和秒脉冲信号发送给所述芯片，将所述秒脉冲信号发送给所述锁相环，所述时间信息用于提供时间时刻，所述秒脉冲信号用于提供整秒的时刻作为基准参考；

所述锁相环，用于从所述接收器获取所述秒脉冲信号，将所述秒脉冲信号倍频为高频率时钟信号，将所述高频率时钟信号发送给所述芯片；

所述芯片，用于从所述接收器获取所述时间信息和秒脉冲信号，从所述锁相环获取所述高频率时钟信号，并以所述高频率时钟信号为基准，根据所述时间信息和所述秒脉冲信号生成时间戳信息，生成携带有所述时间戳信息的报文。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述芯片包括：

实时时钟，处理器，收发器；

所述实时时钟，用于从所述接收器获取所述时间信息和秒脉冲信号，从所述锁相环获取所述高频率时钟信号，以所述高频率时钟信号为基准，根据所述时间信息和秒脉冲信号生成时间戳信息，向所述处理器发送所述时间戳信息；

所述处理器，用于从所述实时时钟获取所述时间戳信息，产生携带有所述时间戳信息的报文，将所述报文发送给所述收发器；

所述收发器，用于从所述处理器获取所述报文，向所述设备传输所述报文，从所述锁相环获取所述高频率时钟信号，向所述设备发送所述高频率时钟信号，以使所述设备以所述高频率时钟信号为基准，实现与所述装置的时间和频率同步。

3.根据权利要求1至2任一权利要求所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：与所述信号处理器连接的管理接口；

所述管理接口用于与外部管理系统通信连接；

所述信号处理器，还用于通过所述管理接口接收和执行所述外部管理系统发送的管理指令。

4.根据权利要求1至2任一权利要求所述的装置，其特征在于，所述时间信息包括世界标准时间UTC时间和全球定位系统GPS时间。

5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，

所述处理器，具体用于从所述实时时钟获取所述时间戳信息，产生携带有时间戳信息的G.8275.1报文，将所述G.8275.1报文发送给所述收发器；从所述实时时钟获取所述时间戳信息，产生携带有时间戳信息的NTP报文，将所述NTP报文发送给所述收发器。

6.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述收发器包括：

媒体访问层MAC和物理层PHY；

所述媒体访问层MAC，用于从所述处理器获取所述报文，将所述报文发送给所述物理层PHY；

所述物理层PHY，用于从所述媒体访问层MAC获取所述报文，向所述设备传输所述报文，从所述锁相环获取所述高频率时钟信号，向所述设备发送所述高频率时钟信号，以使所述设备以所述高频率时钟信号为基准，实现与所述装置的时间和频率同步。

7.根据权利要求1、2、5或6所述的装置，其特征在于，所述设备接口包括标准的小型可插拔式SFP接口。

8.一种用于时间和频率同步的方法，其特征在于，所述方法用于如权利要求1所述的装置，所述装置包括信号源接口，与所述信号源接口连接的信号处理器，与所述信号处理器连接的设备接口；所述方法包括：

所述信号源接口从信号源获取时间信号并将所述时间信号发送给所述信号处理器；

所述信号处理器从所述信号源接口获取所述时间信号，根据所述时间信号生成携带有时间戳信息的报文，将所述报文发送给与所述设备接口连接的设备，以使所述设备实现与所述装置的时间和频率同步，所述设备接口与外部的设备连接；

其中，所述信号处理器包括：接收器，锁相环，芯片；

所述信号处理器从所述信号源接口获取所述时间信号，根据所述时间信号生成携带有时间戳信息的报文，将所述报文发送给与所述设备接口连接的设备包括：

所述接收器从所述信号源接口接收所述时间信号，生成时间信息和秒脉冲信号，将所述时间信息和秒脉冲信号发送给所述芯片，将所述秒脉冲信号发送给所述锁相环，所述时间信息用于提供时间时刻，所述秒脉冲信号用于提供整秒时刻作为基准参考；

所述锁相环从所述接收器获取所述秒脉冲信号，将所述秒脉冲信号倍频为高频率时钟信号，将所述高频率时钟信号发送给所述芯片；

所述芯片从所述接收器获取所述时间信息和秒脉冲信号，从所述锁相环获取所述高频率时钟信号，并以所述高频率时钟信号为基准，根据所述时间信息和所述秒脉冲信号生成时间戳信息，生成携带有所述时间戳信息的报文。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述芯片包括：

实时时钟，处理器，收发器；

所述芯片从所述接收器获取所述时间信息和秒脉冲信号，从所述锁相环获取所述高频率时钟信号，并以所述高频率时钟信号为基准，根据所述时间信息和所述秒脉冲信号生成时间戳信息，生成携带有所述时间戳信息的报文包括：

所述实时时钟从所述接收器获取所述时间信息和秒脉冲信号，从所述锁相环获取所述高频率时钟信号，以所述高频率时钟信号为基准，根据所述时间信息和秒脉冲信号生成时间戳信息，向所述处理器发送所述时间戳信息；

所述处理器从所述实时时钟获取所述时间戳信息，产生携带有所述时间戳信息的报文，将所述报文发送给所述收发器；

所述收发器从所述处理器获取所述报文，向所述设备传输所述报文，从所述锁相环获取所述高频率时钟信号，向所述设备发送所述高频率时钟信号，以使所述设备以所述高频率时钟信号为基准，实现与所述装置的时间和频率同步。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述装置还包括：

与所述信号处理器连接的管理接口；所述管理接口与外部管理系统通信连接；所述方法还包括：

所述信号处理器通过所述管理接口接收和执行所述外部管理系统发送的管理指令。

11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，

所述处理器从所述实时时钟获取所述时间戳信息，产生携带有所述时间戳信息的报文，将所述报文发送给所述收发器包括：

所述处理器从所述实时时钟获取所述时间戳信息，产生携带有时间戳信息的G.8275.1报文，将所述G.8275.1报文发送给所述收发器；从所述实时时钟获取所述时间戳信息，产生携带有时间戳信息的NTP报文，将所述NTP报文发送给所述收发器。

12.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述收发器包括：

媒体访问层MAC和物理层PHY；

所述收发器从所述处理器获取所述报文，向所述设备传输所述报文，从所述锁相环获取所述高频率时钟信号，向所述设备发送所述高频率时钟信号包括：

所述媒体访问层MAC从所述处理器获取所述报文，将所述报文发送给所述物理层PHY；

所述物理层PHY从所述媒体访问层MAC获取所述报文，向所述设备传输所述报文，从所述锁相环获取所述高频率时钟信号，向所述设备发送所述高频率时钟信号，以使所述设备以所述高频率时钟信号为基准，实现与所述装置的时间和频率同步。