CN104683056B - 一种高保持时钟自适应ptp流量的补偿方法及补偿系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种高保持时钟自适应PTP流量的补偿方法及高保持时钟自适应PTP流量的补偿系统，根据PTP网络数据包输入时刻的数据流量大小动态调节锁相环环路带宽，抑制外部噪声造成的时钟基准抖动，并采用从锁相环中提取的时钟的相位信息对本地时钟进行校正；通过实时流量监测，当流量大时采用更小的环路带宽，可以很好的滤掉流量带来的相位噪声，从源头上将噪声遏制，当流量小时采用更大的环路带宽，这样可以建立良好的晶振老化模型，保证了在丢失时钟基准时的高保持能力。本方案同时采用温度传感器对温度进行检测，在建立模型时做相应补偿，更好的保障了高保持能力。

Description

一种高保持时钟自适应PTP流量的补偿方法及补偿系统
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种高保持时钟自适应PTP流量的补偿方法及补偿系统。
背景技术
随着通信技术的发展，越来越多的通信设备要求具备1.5us/24H的本地时钟高保持能力，这个指标换算成本地时钟偏移量即24小时平均偏移量需小于1.74E-11，而一般高稳晶振的24小时老化偏移量也要在E-10量级，因此需要在锁定过程中对晶振的老化模型进行精准建模，在保持时进行相应的补偿。
高保持能力依赖于锁定时钟基准源时建立的晶振模型，在一般的锁定GPS1PPS或原子钟1PPS等时钟基准信号时，由于这些时钟基准晃动或抖动是固定的，在对本地时钟进行锁定校准时，PLL可以设定一个固定的值，建立的晶振老化模型可以达到较高的保持要求，但是在PTP授时应用中，如图1，时钟基准信号来自网络，这样就会不可避免地受到网络流量的影响，造成随机的时钟基准晃动或抖动，此时固定的PLL参数设定建立的模型很可能会畸变，并不能满足高保持指标，或者通过后期的复杂算法处理，才能将模型修正。
例如，中国专利文献CN 101645718B公开了一种一种时钟保持方法和装置，该方法包括：在参考时钟正常工作的情况下，计算晶体输出时钟与参考时钟的误差值，根据误差值利用预定控制方式获取晶体的压控电压，并以预定时间间隔保存压控电压；在参考时钟异常且保存的压控电压满足预定条件的情况下，控制系统进入时钟保持状态，根据保存的所述压控电压计算晶体的老化特性，利用根据所述晶体老化特性获得的保持算法控制晶体，对晶体输出时钟进行保持。通过上述技术方案，能够在一定程度上保持晶体输出频率提高时钟的稳定性能。但是其运算复杂，通过预留误差变化量调整精度不够高。
发明内容
本发明的一个目的在于：提供一种高保持时钟自适应PTP流量的补偿方法，根据流量变化实时调整锁相环环路带宽。
本发明的另一个目的在于：提供一种高保持时钟自适应PTP流量的补偿系统，用于自适应PTP流量调节锁相环环路带宽。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一方面，提供一种高保持时钟自适应PTP流量的补偿方法，根据PTP网络数据包输入时刻的数据流量大小动态调节锁相环环路带宽，抑制外部噪声造成的时钟基准抖动，并采用从锁相环中提取的时钟的相位信息对本地时钟进行校正。
作为高保持时钟自适应PTP流量的补偿方法的一种优选技术方案，包括以下步骤：
步骤S1：本地时钟与上级时钟建立通讯连接；
步骤S2：本地时钟通过PTP网络获取上级时钟授时信号；
步骤S3：对与获取授时信号时刻相对应的数据流量进行检测；
步骤S4：根据数据流量大小调整锁相环环路带宽；
步骤S5：采用从锁相环中提取的时钟的相位信息对本地时钟进行调节。
作为高保持时钟自适应PTP流量的补偿方法的一种优选技术方案，所述步骤S3、对获取授时信号时刻的数据流量进行检测，之后还包括步骤S31：
通过多次检测，获取数据流量与锁相环环路带宽最佳对应关系，建立数据流量与锁相环环路带宽对应关系式。
作为高保持时钟自适应PTP流量的补偿方法的一种优选技术方案，所述数据流量与锁相环环路带宽最佳对应关系为：在最短时间校正本地时钟状态下锁相环环路带宽与数据流量的对应关系。
作为高保持时钟自适应PTP流量的补偿方法的一种优选技术方案，所述步骤S5、采用从锁相环中提取的时钟的相位信息对本地时钟进行调节包括步骤S51：
频率合成：通过频率合成向锁相环环路提供高准确度和稳定度的频率输出信号。
作为高保持时钟自适应PTP流量的补偿方法的一种优选技术方案，还包括对本地时钟温度进行检测，根据数据流量自适应调整锁相环环路带宽，并根据晶振的温度特性做相应补偿。
另一方面，提供一种高保持时钟自适应PTP流量的补偿系统，其特征在于，包括控制模块、流量检测模块以及锁相环，所述流量检测模块检测PTP网络授时信号输入时刻的数据流量大小，并将流量值传输给所述控制模块，所述控制模块根据流量值实时调节锁相环环路带宽。
作为高保持时钟自适应PTP流量的补偿系统的一种优选技术方案，所述补偿系统还包括数据处理模块，所述数据处理模块用于解析网络包、对数据信息进行过滤获取时钟信号。
作为高保持时钟自适应PTP流量的补偿系统的一种优选技术方案，所述补偿系统还包括频率合成器，所述频率合成器用于向锁相环环路提供高准确度和稳定度的频率输出信号。
作为高保持时钟自适应PTP流量的补偿系统的一种优选技术方案，所述补偿系统还包括温度传感模块，所述温度传感模块检测本地时钟温度信号，将温度信息传输至控制模块，控制模块根据晶振的温度特性做相应补偿。
本发明的有益效果为：通过实时流量监测，当流量大时采用更小的环路带宽，可以很好的滤掉流量带来的相位噪声，从源头上将噪声遏制，当流量小时采用更大的环路带宽，这样可以建立良好的晶振老化模型，保证了在丢失时钟基准时的高保持能力。本方案同时采用温度传感器对温度进行检测，在建立模型时做相应补偿，更好的保障了高保持能力。
附图说明
下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
图1为本发明所述高保持时钟自适应PTP流量的补偿方法示意图。
图2为本发明所述高保持时钟自适应PTP流量的补偿系统结构示意图。
图中：
1、控制模块；2、流量检测模块；3、锁相环；4、数据处理模块；5、频率合成；6、温度传感模块；7、本地时钟。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
如图1所示，于本实施例中，本发明所述的一种高保持时钟自适应PTP流量的补偿方法，根据PTP网络数据包输入时刻的数据流量大小动态调节锁相环环路带宽，抑制外部噪声造成的时钟基准抖动，并采用从锁相环中提取的时钟的相位信息对本地时钟进行校正。
具体的，该方法包括以下步骤：
步骤S1：本地时钟与上级时钟建立通讯连接；
步骤S2：本地时钟通过PTP网络获取上级时钟授时信号；
步骤S3：对与获取授时信号时刻相对应的数据流量进行检测；
步骤S4：根据数据流量大小调整锁相环环路带宽；
步骤S5：采用从锁相环中提取的时钟的相位信息对本地时钟进行调节。
优选的，在所述步骤S3、对获取授时信号时刻的数据流量进行检测，之后还包括步骤S31：
通过多次检测，获取数据流量与锁相环环路带宽最佳对应关系，建立数据流量与锁相环环路带宽对应关系式。
所述数据流量与锁相环环路带宽最佳对应关系为：在最短时间校正本地时钟状态下锁相环环路带宽与数据流量的对应关系。
所述步骤S5、采用从锁相环中提取的时钟的相位信息对本地时钟进行调节包括步骤S51：
频率合成：通过频率合成向锁相环环路提供高准确度和稳定度的频率输出信号。
本方法还包括对本地时钟温度进行检测，根据晶振的温度特性做相应补偿。
如图2所示，提供一种高保持时钟自适应PTP流量的补偿系统，包括控制模块1、流量检测模块2以及锁相环3，所述流量检测模块2检测PTP网络授时信号输入时刻的数据流量大小，并将流量值传输给所述控制模块1，所述控制模块1根据流量值实时调节锁相环3环路带宽。
所述补偿系统还包括数据处理模块4，所述数据处理模块4用于解析网络包、对数据信息进行过滤获取时钟信号。
所述补偿系统还包括频率合成5，所述频率合成5用于向锁相环3环路提供高准确度和稳定度的频率输出信号。
所述补偿系统还包括温度传感模块6，所述温度传感模块6检测本地时钟7温度信号，将温度信息传输至控制模块1，控制模块1根据温度变化对本地时钟7做出相应补偿。
由于温度对于晶振的影响较大，本方案同时采用温度传感器对温度进行检测，在建立模型时做相应补偿，更好的保障了高保持能力。
具体的，通过流量检测模块，可以检测到上下行流量大小，通过多次实验找到流量与PLL的环路带宽最佳对应关系，自适应的调整环路带宽，从而避免模型失真，保证后续的高保持能力。
环路带宽是指开环传递函数幅度等于1时的频率，是PLL设计的关键指标。如果锁相环的抖动主要由外部信号噪声引起，那么环路带宽应该越窄越好，这样可以抑制外部信号噪声，尤其是参考信号中的噪声；如果需要有效抑制本地时钟的噪声，并且获得良好的跟踪和捕获性能，环路带宽应越宽越好。由此，我们设上行流量为X1，下行流量为X2，则环路带宽可通过公式BW＝a×X1+b×X2+c给出，其中c为常数，a、b分别对应上下行流量的自适应因子，需要根据晶振的特性进行调整。
应当注意的是，环路带宽计算公式包括但是并不限于上述公式，其可根据实际情况进行重新设定。
需要声明的是，上述具体实施方式仅仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理，在本发明所公开的技术范围内，任何熟悉本技术领域的技术人员所容易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种高保持时钟自适应PTP流量的补偿方法，其特征在于，包括：
对本地时钟温度进行检测；
根据PTP网络数据包输入时刻的数据流量大小动态调节锁相环环路带宽；
根据晶振的温度特性对本地时钟做相应补偿；
抑制外部噪声造成的时钟基准抖动；
采用从锁相环中提取的时钟的相位信息对本地时钟进行校正；
具体包括以下步骤：
步骤S1：本地时钟与上级时钟建立通讯连接；
步骤S2：本地时钟通过PTP网络获取上级时钟授时信号；
步骤S3：对与获取授时信号时刻相对应的数据流量进行检测；
步骤S4：根据数据流量大小调整锁相环环路带宽；
步骤S5：采用从锁相环中提取的时钟的相位信息对本地时钟进行调节；
所述步骤S3、对获取授时信号时刻的数据流量进行检测，之后还包括步骤S31：
通过多次检测，获取数据流量与锁相环环路带宽最佳对应关系，建立数据流量与锁相环环路带宽对应关系式：BW＝a×X1+b×X2+c，其中X1为上行流量，X2为下行流量，c为常数，a、b分别对应上下行流量的自适应因子；将该对应关系式用于控制锁相环的环路带宽。
2.根据权利要求1所述的高保持时钟自适应PTP流量的补偿方法，其特征在于，所述数据流量与锁相环环路带宽最佳对应关系为：在最短时间校正本地时钟状态下锁相环环路带宽与数据流量的对应关系。
3.根据权利要求2所述的高保持时钟自适应PTP流量的补偿方法，其特征在于，所述步骤S5、采用从锁相环中提取的时钟的相位信息对本地时钟进行调节包括步骤S51：
频率合成：通过频率合成向锁相环环路提供高准确度和稳定度的频率输出信号。
4.一种高保持时钟自适应PTP流量的补偿系统，其特征在于，包括控制模块、流量检测模块以及锁相环，所述流量检测模块检测PTP网络授时信号输入时刻的数据流量大小，并将流量值传输给所述控制模块，所述控制模块根据流量值实时调节锁相环环路带宽，所述补偿系统还包括温度传感模块，所述温度传感模块检测本地时钟温度信号，将温度信息传输至控制模块，控制模块根据晶振的温度特性对本地时钟做相应补偿，所述锁相环环路带宽根据关系式：BW＝a×X1+b×X2+c进行调节，其中X1为上行流量，X2为下行流量，c为常数，a、b分别对应上下行流量的自适应因子。
5.根据权利要求4所述的高保持时钟自适应PTP流量的补偿系统，其特征在于，所述补偿系统还包括数据处理模块，所述数据处理模块用于解析网络包、对数据信息进行过滤获取时钟信号。
6.根据权利要求5所述的高保持时钟自适应PTP流量的补偿系统，其特征在于，所述补偿系统还包括频率合成器，所述频率合成器用于向锁相环环路提供高准确度和稳定度的频率输出信号。
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