CN106712882A - 一种t1数据信号的最大时间间隔误差的估计方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种通过处理相关伪线分组流中的定时信息来估计T1定时误差和时钟恢复误差的系统和方法，其中T1从伪线分组流中提取。定时误差以MTIE测量值的形式提出，可用于在网络运行中心发出告警，并可用于精确地在恢复或提取的T1信号不能满足MTIE或时钟精度误差的情况下发出误差情况告警。这种告警用于检测分组数据网中可能存在过度的分组抖动、漂移或相变的情况，其中伪线流通过分组数据网传输，另一方面，这些误差用于控制T1时钟信息的恢复。

Description

一种T1数据信号的最大时间间隔误差的估计方法

技术领域

本发明涉及分组数据网定时误差的估计和监控。更具体地说，本发明涉及一种用于估计定时/相位漂移，以及利用从定时伪线或分组数据流中提取的信息恢复T1/DS1时钟的系统和方法。

背景技术

本领域技术人员意识到：目前用于无线网络的时分复用(TDM，TimeDivision Multiplexing)定时恢复技术还存在一些问题，TDM技术使用从伪线分组数据流中恢复的TDM时钟。许多网络依赖于所恢复的TDM信号的定时精度，因此需要一种方法来判断定时是否正确。

历史上，蜂窝网络和其他利用T1/DS1信号来进行数据传输和网络可跟踪定时恢复的通信设备，使用的都是有线T1/DS1电路。这些有线电路或者以T1电路形式直接被承载，或者从有线T3/DS3电路或者SDH/SONET光路中提取，这些都是TDM电路。例如，T1或DS1电路可以由T3或DS3电路产生，能够承载28个T1。DS3电路能以STS-1电路形式在光网络中传输，其中，一个OC-3可以承载3个STS-1电路。相同的STS-1电路可以在更高速率的TDM光路中被承载，例如OC-12，OC-48，OC-192或OC-768。另外，其他技术，比如说异步传输模式(ATM，Asynchronous Transfer Mode)也可以用于承载T1电路。在目的端，利用反向映射获取定时恢复信号。硬线TDM电路，也即非蜂窝系统，已经在美国国家标准电信协会-网络和用户安装接口-DS1电接口(American National Standard Institute forTelecommunications-Network and CustomerInstallation Interfaces-DS1ElectricalInterface)ANSI T1.403-1999中充分地定义和规范。T1电信标准委员会(StandardsCommittee T1Telecommunications)负责这个文献，在该文献的6.3章节规定了影响接收器恢复数据位和跟踪T1信号恢复时钟能力的抖动、漂移和相变的关键点。关键规范如下：5UIpp(或单位间隔峰-峰值)和0.1UIpp的最大抖动依赖于抖动带宽；24小时周期内28UI和15分钟间隔内13UI的最大网络信号漂移；以及1.5UI的最大相变或61ppm的瞬时频移。在同步通信传输中，单位间隔是最长间隔，理论上信号的有效间隔持续时间都是这个间隔的整数倍。这些关键规范使得电信设备制造商开发的设备能够保证互相兼容。对于漂移的规范，包括长期(24小时)和短期(15分钟)的漂移，均定义为相对于主参考源(PRS，Primary Reference Source)测量的漂移，这在ANSIT1.101中有详细定义。这些规范使得电信工程师能够开发过滤T1网络接口的抖动、相变以及漂移的同步算法，从而能够提取满足全球移动通信系统(GSM，Global System forMobile communications)定时需要的时钟。

正如以上所讨论的，在T1.403(§6.3.1.2)中规定的针对T1通信接口的T1漂移的重要规范为：15分钟内＜13UIpp；24小时内＜28UIpp。世界其他地区包括欧洲所使用的E1(2.048Mbps)电路也被采用类似的标准规定。ETSI规范G.823在表2(E1通信接口)中详细列出这些值--1000秒内18微秒(μs)。

一个硬线通信网和无线通信网的组合，相对于主参考源规定了T1漂移的标准。主参考源(PRS)2，是公共交换电话网(PSTN，Public Switch TelephoneNetwork)4a的一部分，通过T1线路6a传输，经过移动交换中心(MSC，Mobile Switching Center)8，基站控制器(BSC，Base StationController)10，第T1线路6b，再通过交互作用功能(IWF，InterWorkingFunction)网关12a，经过PSTN 4b和IWF网关12b。其中，最大端到端漂移，PRS 2的峰-峰值必须少于28个单位间隔(UI，Unit Interval)。

针对定时T1和E1电路的附加标准已经公布。T1.101，7.2.1节定义了定时T1参考输入，规定漂移为30分钟(大约2000秒)内1微秒，以及72小时(大约100,000秒)内2微秒。ETSI规范G.823，表12，定义的准同步数字序列(PDH，PlesiochronousDigital Hierarchy)同步接口具有类似的漂移要求：2000秒内2微秒和100,000秒内5.33微秒。以上所述T1和E1定时电路标准很大程度上是为由大楼综合定时供给(BITS，Building Integrated Timing Supply)单元所产生的T1的定时电路而定义的，事实上这些单元可以在所有中心办公室中发现。BITS被用来产生非常高品质的时钟，以将时钟提供给在中心办公室内所有需要定时的通信设备。这些定时T1电路成本高，因此不会用于中心办公室外，也不会用于GSM基站的定时应用。

GSM网络严格规定了基站收发台(BTS，Base Transceiver Station)的定时要求，BTS是用于连接移动站点或者更典型的移动电话的无线点。在GSM基站中使用的时钟必须为基站控制器(BSC，Base Station Controller)/移动交换中心(MSC，Mobile Switching Centre)可跟踪时钟，时钟的绝对精度最好高于十亿分之±50(PPB，Parts PerBillion)。BTS使用已恢复的T1生成一个恢复时钟，此时钟要满足±50ppb的标准，从该时钟里提取出蜂窝式无线频率载波定时和GSM用于传送比特流的比特定时。

时钟误差的影响是非常显著的。±50ppb的误差就会导致将近±100Hz的频率偏移，这对于一个200kHz RF载波来说影响不大。但是，±1000ppb的误差(或者±百万分之几(ppm，parts per billion))将会在RF信道中产生2kHz或者1％的误差，这将会导致相邻信道干扰和可能的无线频谱模板不兼容(non-compliance)。

但是在RF载波上的定时误差可以导致干扰增加和无线电波不兼容，GSM比特流中的定时误差可以导致网络故障。GSM利用恢复的±50ppb时钟来产生时分多址接入(TDMA，Time Division MultipleAccess)帧，允许使用多达8个移动台(MS，Mobile Station)全速编码或者使用16个MS半速编码以保证手机通话。GSM 05.01v5.4.0，第5节中规定，提取的±50ppb T1时钟，用于生成3.69微秒位周期，0.577毫秒(ms)时隙，4.515毫秒TDMA帧，120毫秒多帧(26个TDMA帧)，6.12秒超帧(51个多帧)，以及3小时、28分钟、53秒超高帧(2048个超帧)。移动切换依赖于这条定时链路的同步，这些定时都是从恢复的T1时钟里提取的。这些定时误差中包含MS的多普勒效应，多普勒效应可以解释高速的交通工具运动，并转变为MS显著的定时误差。1.9GHz时，RF波长是15厘米，交通工具以120千米/小时的速度运动，这时由于多普勒效应可以看到明显的±117ppb的时钟误差。这种误差，加上GSM必有的±50ppb误差，达到了±167ppb。标准定义在高至±300ppb的有效定时误差范围内工作，此误差包括切换开始失败之前的多普勒效应所引起的误差。GSM标准已被规定为，假定T1定时接口已经达到±50ppb时，支持交通工具以高达250千米/小时的速度切换。GSM试图规定所有的陆地交通工具切换的情况；但是，它没有包括遍及欧洲大陆的时速达到350千米/小时的超级列车，这种情况下需要GSM的另一版本，称为GSM-R，以专门规定这些独特需求。

GSM是一个令人印象深刻的移动蜂窝网络解决方案，但是它的运行情况视从PSTN提取的T1时钟质量而定。只要T1接口满足用于通信T1电路的规定的漂移和定时规范，网路就能够良好地运行。然而，如果T1电路偏离定时规范，就会产生不良后果。比如说，如果T1电路在大约15分钟的短周期内出现了±200ppb的定时误差，那么在交通工具以超过100千米/小时(大约60英里每小时)速度运行时，MS切换失败率就会增加。如果同样周期内定时误差超过±250ppb，那么交通工具运动速度超过50千米/小时的情况下，就会遇到切换失败情况。最终，如果定时误差超过±300ppb，那么所有的交通工具通信都会遇到移动切换失败，最终使得网络只能用于徒步交通的情况。

多年以来，网络运行中心(NOC，Network Operations Center)开发出监控切换失败和掉线的工具，用于网络或BTS正确运行的全面衡量。通常情况下，NOC采用3％掉线率来告警移动切换和呼叫建立问题，这些问题可能是由多种因素引起的。掉线告警提醒NOC工作人员开始进行时间危急检查来诊断根本原因，此原因可能是与流量相关，也可能与网络相关。例如，暂时性的掉线增长可能暗示流量负载超过BTS站点的设计参数。天线故障或未对准能够引起掉线增加。邻近BTS站点的故障，即停电或平均无故障时间(MTBF，MeanTimeBetween Failure)误差能够不经意地通过把呼叫业务从一个站点切换到另一个站点影响通信量。PSTN问题，比如配置错误导致的T1损失，能够降低通信能力和引起掉线增加。最终，层级溯源(stratum traceability)的损失可能导致切换失败，在这里多个交换机或传输设备中的任一个用于将T1从中心办公室(CO，Central Office)传送到已进入到切换状态的BTS站点。蜂窝运营商已经开发出所有这些情况的告警，能够使网络级超额掉线率恢复到合理值并且被快速诊断，从而保持较低的平均修复时间(MTTR，Mean Time To Repair)。蜂窝回程的伪线解决方案的引入带来一系列新的网络问题需要诊断。传统的TDM网络直接将T1比特流从MSC/BSC传送到CO，很好地满足了规范定时和数据完整性要求，伪线解决方案则不同，它依靠以太网(Ethernet)/IP分组传送和BTS站点处时钟恢复技术。但是规定T1TDM网络的误差率要优于10-9以达到72小时无错运行的最小值，而分组网络则建立的前提是通过网络通道交换实现网络弹性，基本上不考虑由于网络拓扑变化而引起的延迟变化或者在这些切换中造成的分组丢失。如上所述，T1TDM网络通常为T1电路校验3天零比特错误率。实际标准在ITU-T建议G.826“Error performance parameters and objectivesforinternational，constant bit rate digital paths at or above the primary rate(一次群速率或一次群速率以上国际恒定比特率数字通道的差错性能参数和指标)”中给出，标准中提出27,000千米通道内2×10-4或者1％每500千米的块误码率(BBER，block BER)，其中块大小为4632比特(24帧)，相当于4.31×10-8的BER。因此对于T1TDM电路来说，10-9的目标被认为是可以被接受的性能。

发明内容

根据本发明的实施例，提供一种通过过滤和处理相关的伪线分组流的定时误差来估计T1定时误差的系统和方法，其中T1电路是从伪线分组流中提取的。因此，一方面，本发明提供了一种方法，用于检测分组抖动，分组相变和分组漂移的情况，以及利用这些检测结果精确地告警在恢复或者提取的T1中的并存错误条件。

根据本发明另一个实施例，伪线分组数据网的定时误差的估计和监控是由本发明提供的系统和方法完成的。本发明的实施例提供了一种用于估计分组漂移和确定伪线分组流最大时间间隔误差(MTIE，Maximum Time Interval Error)的系统和方法。本领域技术人员能够理解时间间隔误差(TIE，Time IntervalError)被定义为测量信号和参考信号之间的相位差。MTIE被定义为在一定观察时间t内的最大TIE峰-峰值。另一方面，本发明还详细描述了分组抖动和相变测量，及转换为T1信号的比特或定时误差的方式。进一步地，本发明还提供了一种用于检测恢复伪线流的定时误差的系统和方法。

相应地，本发明的实施例提供了一种用于为一个或多个伪线流估计分组基本参数的系统和方法，这些参数包括：抖动，相变和漂移。另外，本发明的实施例还提出一种基于这些参数告警的系统和方法。这些告警用于指示和诊断网络分组传输问题，这些问题导致从伪线流中提取的T1信号的定时恢复误差。

根据本发明的另一方面，提出一种分组MTIE规范。该规范指出提取的T1时钟会超出为T1通信接口制定的T1.403(§6.3.1.2)漂移规范，在15分钟间隔内或24小时间隔内。使用修正参数，本发明的这个方面可以用于为E1(2.048Mbps)伪线流以及提取的E1流获得分组MTIE。

根据本发明的另一方面，提供一种对提取的T1信号具有破坏性影响的分组抖动和相变的分析方法。本发明进一步提供分析和提出分组抖动和相变的系统和方法，通过此方法能够指示和诊断网络定时问题，这些问题会不经意地影响提取的T1定时。抖动效应，例如那些由从全双工到半双工的网络路径切换引起的抖动，可以对分组接收抖动产生显著影响，从而导致边缘分组缓冲。

根据本发明更进一步的方面，提供一种用于分析伪线分组流相变的系统和方法，该方法指出存在一种半同步因素能够不经意地影响到伪线分组流，比如引起微振的共享同步分组流，或可以使用近同步(比如WiMAX)无线跳频的回程因素。

相应地，本发明提出一系列新的告警和故障状况，可以将其结合到网络管理系统中以辅助网络状况的检测和诊断。这些告警能够检测如上所述的故障状况，这些状况能够在恢复的数据流中引起过大的MTIE和定时误差。

正如本领域技术人员所理解的，尽管本发明主要使用从伪线分组流中提取的定时，但是也普遍适用于其他任何提取的定时信号，比如IEEE 1588精确时钟协议(PTP，PrecisionTime Protocol)[无论版本1，2或以后的版本](等同于IEC 61588)，此协议使用IP分组流提取差分定时信号以获得高性能的时钟精度。使用伪线数据流，或者根据IEEE1588使用定时分组流，这两种情况下分组流都能够被处理以估计分组MTIE，从而估计恢复的T1的MTIE和时钟误差。

更进一步地，本领域技术人员能够理解，目前还没有一种经济有效的定时源提供给BTS系统，以达到或超过GSM所需的±50ppb的定时规范。因此，所有的时钟源，不管是晶体振荡器、温度补偿晶体振荡器，压控振荡器或温控振荡器以及其他类型，在CO中都需要锁定MSC时钟以达到±50ppb的标准。因此，根据本发明更进一步的方面，提出了一种用于检测提取的时钟源没有达到其要求时的系统和方法。

因此本发明总体的方面就是提供一种通过过滤和处理相关伪线分组流的定时误差来估计T1定时误差的系统和方法，其中，T1电路是从伪线分组流中提取的。该方法将能消除或减小以上所提到的各种问题。

根据本发明的第一方面，提供了一种T1数据信号的最大时间间隔误差的估计方法，该T1数据信号从伪线数据流中提取，该方法包括以下步骤：(a)建立伪线分组到达时间tN的初始相对延迟；(b)监控相对延迟tN的变化；及(c)根据监控的相对延迟的变化得到最大时间间隔误差(MTIE)。根据本发明的第一方面，所述建立伪线分组到达时间的初始相对延迟tN的步骤包括使用伪线数据流中的多个最快速分组，所述监控相对延迟tN的变化的步骤包括：估计伪线分组到达时间tN的后续的相对延迟tN+1；及从所述多个最快速分组的tN+1中减去tN。

进一步根据第一方面，监控相对延迟tN的变化的步骤包括：计算后续相对延迟间的差值，以指出分组数据网的最大时间间隔误差，其中，所述得到最大时间间隔误差的步骤包括在15分钟或24小时的最大时间间隔内估计最大时间间隔误差。本发明的第一方面进一步包括：如果tN-tN-1的绝对值超过至少一个预定的阈值，则发出告警，其中，所述至少一个预定的阈值能够表示为比特周期、微秒或者大体上的任何时间周期。根据本发明的第一方面，所述至少一个预定的阈值进一步包括T1.101中的规范阈值，所述至少一个预定的阈值进一步包括T1抖动缓冲区阈值，所述T1抖动缓冲区阈值包括大约±128个微间隔(UI)。本发明的第一方面进一步包括只有当tN-tN-1的绝对值在预定时间周期内超过至少一个预定的阈值预定的次数时才会发出告警，其中，所述相对延迟tN从伪线分组时间戳中得到。根据本发明的第一方面，所述相对延迟tN从伪线分组到达时间中得到，或所述相对延迟tN或者从最快速伪线分组到达时间中得到，或者从伪线分组到达时间的平均延迟中得到。进一步地，在第一方面中，所述MTIE以单位间隔、微秒或者大体上的任何其他的时间单位形式定义。

根据本发明的第二方面，提供一种T1数据信号的T1时钟误差的估计方法，该T1数据信号从伪线数据流中提取，该方法包括以下步骤：(a)建立伪线分组到达时间tN的初始相对延迟；(b)监控相对延迟tN的变化；及(c)通过估计相对延迟tN的变化率估计T1时钟误差。根据第二方面，所述相对延迟tN从伪线分组时间戳中得到，所述相对延迟tN从伪线分组到达时间中得到，或者所述相对延迟tN或者从最快速伪线分组到达时间中得到，或者从伪线分组到达时间的平均延迟中得到。

根据第二方面，所述估计T1时钟误差的步骤包括：计算后续相对延迟间的差值，以指出分组数据网的最大时间间隔误差；及计算后续MTIE值的差值。更进一步根据第二方面，所述T1时钟误差以十亿分之几或者百万分之几的形式定义。

根据本发明的第三方面，提供一种分组数据网中伪线分组当前时钟的估计误差的估计方法，该方法包括：(a)确定初始最大时间间隔误差估计值MTIE[n]，和后续的最大时间间隔误差估计值MTIE[n+1]；(b)通过计算MTIE[n]与MTIE[n+1]的差值在预定时间周期内的导数，确定当前时钟估计误差；及(c)通过重复步骤(a)和(b)不断地更新当前时钟估计误差，直至n达到预定数值。

根据本发明的第三方面，最大时间间隔误差估计值在15分钟或24小时的最大时间间隔内确定，该方法进一步包括：如果MTIE[n+1]-MTIE[n]的绝对值超过至少一个预定的阈值，则发出告警。根据第三方面，所述至少一个预定的阈值能够表示为单位间隔的十亿分之几、单位间隔的百万分之几、或者大体上的任何时间周期；所述至少一个预定的阈值包括全球移动通信系统(GSM)微基站收发台(BTS)的规范阈值。

根据本发明的第三方面，所述GSM微基站收发台的规范阈值大约为十亿分之+/-50，其中GSM微微(pico)BTS的规范阈值大约为十亿分之+/-100。本发明的第三方面进一步包括只有当MTIE[n+1]-MTIE[n]的绝对值在预定时间周期内超过至少一个预定的阈值预定的次数时才会发出告警，其中所述确定当前时钟估计误差的步骤包括：计算MTIE[n]和MTIE[n+1]的差值在预定时间周期内的积分。

根据本发明的第四方面，提供一种分组数据网中伪线分组最大时间间隔误差的估计方法，该方法包括：(a)估计伪线数据流中的多个最快速分组的初始相对延迟tN，其中n的初始值设为零；(b)监控从IEEE 1588精确定时源提取的T1数据信号的定时；(c)通过采用初始相对延迟tN作为零基准最大时间间隔误差参考值，校验从IEEE 1588精确定时源提取的T1数据信号的定时，并且估计所述多个最快速分组后续的相对延迟tN+1，从tN+1中减去tN，然后利用相邻的相对延迟的差值进一步校验T1数据信号的定时，如果相邻的相对延迟的差值超过预定的阈值，则校验从IEEE 1588精确定时源中提取的T1数据信号的定时错误。

根据本发明的第四方面，所述估计伪线数据流中的多个最快速分组的相对延迟tN的步骤包括：利用IEEE 1588精确定时源估计相对延迟，且进一步包括如果tN+1-tN的绝对值超过至少一个预定的阈值，则发出告警。

根据本发明的第四方面，所述至少一个预定的阈值为比特周期或微秒，所述至少一个预定的阈值包括T1.101的规范阈值，或者所述至少一个预定的阈值包括T1抖动缓冲区阈值。

进一步根据本发明的第四方面，所述T1抖动缓冲区阈值包括大约±128个微间隔(UI)，且进一步包括只有当tN+1-tN的绝对值在预定时间周期内超过至少一个预定的阈值预定的次数时才会发出告警。

根据本发明的第五方面，提供一种用于估计T1数据信号的最大时间间隔误差的系统，该T1数据信号从伪线数据流中提取，该系统包括：被配置为接收伪线数据流的T1数据信号接收器，其中T1数据信号接收器包括T1数据信号处理器，其中T1数据信号处理器被配置为(a)建立伪线分组到达时间tN的初始相对延迟，(b)监控相对延迟tN的变化，及(c)根据监控的相对延迟的变化，得到最大时间间隔误差(MTIE)。

根据本发明的第五方面，所述T1数据信号处理器进一步被配置为使用伪线数据流中的多个最快速分组建立伪线分组到达时间的初始相对延迟tN，其中，T1数据信号处理器进一步被配置为估计伪线分组到达时间tN的后续的相对延迟tN+1，从所述多个最快速分组的tN+1中减去tN，以监控相对延迟tN的变化。

根据本发明的第五方面，如果抖动、漂移和相变中的至少一个值保持在或低于ANSIT1.403-1999中对应的抖动、漂移或相变的规范值，则相对延迟tN大体恒定，其中T1数据信号处理器进一步被配置为在15分钟或24小时的最大时间间隔内估计最大时间间隔误差。

更进一步根据本发明的第五方面，T1数据信号处理器进一步被配置为如果tN-tN-1的绝对值超过至少一个预定的阈值，则发出告警。根据第五方面，所述至少一个预定的阈值能够表示为比特周期，微秒或大体上的任何时间周期，至少一个预定的阈值包含T1.101中的规范阈值，或者至少一个预定的阈值包含T1抖动缓冲区阈值，其中T1抖动缓冲区阈值包含大约±128个微间隔(UI)。

根据本发明的第五方面，T1数据信号处理器进一步被配置为只有当tN-tN-1的绝对值在预定时间周期内超过至少一个预定的阈值预定的次数时，才会发出告警，所述相对延迟tN从伪线分组时间戳中得到。

根据本发明的第五方面，所述相对延迟tN从伪线分组到达时间中得到，或者所述相对延迟tN或者从最快速伪线分组的到达时间中得到或从伪线分组到达时间的平均延迟中得到，其中所述MTIE以单位间隔、微秒或大体上的任何其他时间单位形式定义。

根据本发明的第六方面，提供一种用于估计T1数据信号的T1时钟误差的系统，该T1数据信号从伪线数据流中提取。该系统包括：被配置为接收伪线数据流的T1数据信号接收器，其中该T1数据信号接收器包括T1数据信号处理器，其中的T1数据信号处理器被配置为：(a)建立伪线分组到达时间tN的初始相对延迟，(b)监控相对延迟tN的变化，(c)通过估计相对延迟tN的变化率估计T1时钟误差。

根据本发明的第六方面，所述相对延迟tN从伪线分组时间戳中得到，或者所述相对延迟tN从伪线分组到达时间中得到。进一步根据第六方面，所述相对延迟tN或者从最快速伪线分组到达时间中得到，或从伪线分组到达时间的平均延迟中得到。

根据本发明的第六方面，所述T1数据信号处理器进一步被配置为计算后续相对延迟间的差值，以得出分组数据网的最大时间间隔误差，及计算后续MTIE值的差值以估计T1时钟误差。根据第六方面，所述T1时钟误差以十亿分之几、或百万分之几的形式定义。根据本发明的第七方面，提供一种用于估计分组数据网中伪线分组当前时钟估计误差的系统，该系统包括：被配置为接收伪线数据流的T1数据信号接收器，其中T1数据信号接收器包括T1数据信号处理器，而T1数据信号处理器被配置为：(a)确定初始最大时间间隔误差估计值MTIE[n]，和后续的最大时间间隔误差估计值MTIE[n+1]，(b)通过计算MTIE[n]和MTIE[n+1]的差值在预定时间周期内的导数，确定当前时钟估计误差，(c)通过重复步骤(a)和(b)中的确定过程，不断地更新当前时钟估计误差，直至n达到预定数值。根据本发明的第七方面，所述最大时间间隔误差估计值在15分钟或24小时的最大时间间隔内确定，T1数据信号处理器进一步被配置为如果MTIE[n+1]-MTIE[n]的绝对值超过至少一个预定的阈值，则发出告警。根据本发明的第七方面，所述至少一个预定的阈值能够表示为单位间隔的十亿分之几、单位间隔的百万分之几、或者大体上的任何时间周期。根据本发明的第七方面，所述至少一个预定的阈值包括全球移动通信系统(GSM)微基站收发台(BTS)的规范阈值，其中所述GSM微基站收发台的规范阈值大约为十亿分之+/-50，更进一步地，所述GSM微微(pico)BTS的规范阈值大约为十亿分之+/-100。

根据本发明的第七方面，所述T1数据信号处理器进一步被配置为只有当MTIE[n+1]-MTIE[n]的绝对值在预定时间周期内超过至少一个预定的阈值预定的次数时才会发出告警，所述T1数据信号处理器进一步被配置为计算MTIE[n]和MTIE[n+1]的差值在预定时间周期内的积分，以确定当前时钟的估计误差。

根据本发明的第八方面，提供一种估计分组数据网中伪线分组最大时间间隔误差的系统，该系统包括：被配置为接收伪数据流的T1数据信号接收器，其中该T1数据信号接收器包含T1数据信号处理器。其中该T1数据信号处理器被配置为(a)估计伪线数据流中多个最快速分组的初始相对延迟tN，n的初始值设为零，(b)监控从IEEE 1588精确定时源提取的T1数据信号的定时，及(c)通过采用初始相对延迟tN作为零基准最大时间间隔误差，校验从IEEE 1588精确定时源提取的T1数据信号的定时，并估计所述多个最快速分组后续的相对延迟tN+1，从tN+1中减去tN，并利用相邻的相对延迟的差值进一步校验T1数据信号的定时，如果相邻的相对延迟的差值超过预定的阈值，则校验从IEEE1588精确定时源中提取的T1数据信号的定时错误。

根据本发明的第八方面，所述T1数据信号处理器进一步被配置为采用IEEE 1588精确定时源估计伪线数据流中的多个最快速分组的相对延迟tN，所述T1数据信号处理器进一步被配置为如果tN+1-tN的绝对值超过至少一个预定的阈值，则发出告警。

根据本发明的第八方面，所述至少一个预定的阈值可以为比特周期或微秒，所述至少一个预定的阈值包括T1.101中的规范阈值，或者所述至少一个预定的阈值包含T1抖动缓冲区阈值。根据本发明的第八方面，所述T1抖动缓冲区阈值包括大约±128个微间隔(UI)。

根据本发明的第八方面，所述T1数据信号处理器进一步被配置为只有当tN+1-tN的绝对值在预定时间周期内超过至少一个预定的阈值预定的次数时才会发出告警。

具体实施方式

以下关于本发明预期的最佳实施方式的描述并非用于限制本发明，而仅仅是为了描述本发明的一般原理。

依据本发明的优选实施例，提供的伪线分组MTIE和PPB估计器，可被用来指示提取的T1时钟可能会超出T1通信接口的漂移规范，如T1.403(§6.3.1.2)中在一个或多个15分钟的间隔或24小时间隔内的漂移规范。本发明的优选实施例中的分组MTIE估计器假设在网络运行的静态时期内的最快速分组具有恒定的网络传播延迟。本发明的优选实施例中的分组MTIE估计器选择性地处理在RTP分组时间戳之间的时间差，该时间戳在T1线路时间节点(timed node)产生分组的时候被标记。被标记的时间戳指示出分组被各自的伪线时间节点接收的时间。时钟用来在生成数据分组时生成T1信号时间戳数据分组。如果一个时钟或其它时钟比另外一个时钟运行的更快(反之更慢)，则MTIE将会显示这些误差。本发明的实施例中，目标是将两个时钟锁定，这样两个时钟间的定时差异就会显著的减少或者优选的消除。当两个节点的时钟同步时，时间戳间的差值恒定。如果时钟没被锁定，时间差就会依据差分时钟误差而增加或减少。T1MTIE是给定周期内差值的峰值。MTIE的导数被用来估计T1时钟误差。如上所述，本发明的实施例和此处的讨论直接针对T1伪线数据信号；但是，本领域技术人能够理解，此处讨论的实施例也可用于E1伪线数据信号，和/或用于捆绑/分拆的T1伪线数据流。不正确配置的交换机的影响，该交换机无意中被编程为半双工运行而非全双工运行。不正确配置的交换机的影响，该交换机无意中被编程为100Mbps半双工运行而不是全双工运行。纵轴表示的是以UI为单位测量的通过交换机的相对分组延迟(抖动)，横轴代表的是时间(数百微秒)。每一个点表明伪线分组的到达。将编程链路速度从全双工变到半双工时所引起的异常链路行为。部分异常行为是慢分组，标注为为i、ii、iii和iv，虽然其性质是周期性的，但是这些慢分组可被使用最快速分组定时测定软件过滤出来。同样被显示出来的还有由于从全双工变为半双工时引起的有关快速分组的突发“v”和“vi”的异常行为。这些分组的快速突发能影响定时恢复并引起变化，这些变化只能通过本发明实施例中的MTIE估计器看出来。因此，在本实施例中，接口由全双工变为半双工的网络变化会引起分组延迟的变化，从而导致MTIE发出告警。MTIE告警与网络变化同时产生，使得网络工程师能迅速通告安装人员他们修改了影响时钟恢复的参数。相应地，在控制回路不能保证T1MTIE需要的条件下能够检测时钟故障报警条件并发出告警，是本发明中所陈述的各种实施例展现的另外一种能力。

因此，本发明第一个方面是提供了最快速分组的选择性使用，或者更具体地说，那些具有最低的网络传输延迟的分组。本领域技术人员熟知，网络延迟会随着网络负载的变化而改变，如较高的网络负载会引起较明显的数据分组延迟。同样本领域技术人员熟知，分组延迟的平均值和最大值也会随着网络负载的增加而增大。当网络负载接近100％时，平均和最大的分组传输时间延迟将会呈指数形式增加。尽管如此，最小的分组传输时间在大多数网络负载条件下基本保持不变，除了接近100％负载的特殊情况。

根据本发明中的优选实施例，t0的静态值作为在给定的网络拓扑结构中对零分组延迟的最大时间间隔(MTIE)误差的一个绝对参考点。当网络的拓扑结构发生变化时，新的t0值将被重新计算并作为新的零分组MTIE的参考点。

零分组MTIE-t0是一个统计参数，通过处理必需的尽可能多的分组延迟样本以求得最小分组延迟的精确估计值而计算得来。一旦静态网络拓扑的t0被确定，控制算法会调整恢复的T1时钟以保持t0恒定，代表基本的零分组MTIE。因此，根据本发明实施例的系统和方法会不断地重新估计t0。t0的重新估计被记录下作为对MTIE的持续测量，并被用来调整受控设备(如BTS)的时钟。

正如本领域技术人员所能理解的，可用不同的算法来估计t0。其中一个这种算法的例子是通过操作比例/积分/微分(PID)控制回路以优化时钟。本发明的实施例中，MTIE估计器显示了PID或其他控制算法依据分组到达时间戳最远可有多少T1位时间的摆动。设计不同的算法是为了保持接收到的数据流的相对时间差与t0相比较小，限定MTIE每24小时28UI。根据本发明，如果有任何超出这一界限的偏移暗示，则可以断定数据被反馈到PID或其他控制回路是不当的。

正如本领域技术人员所能理解的，基本上所有控制算法都采用模型来控制系统，这些模型用于被控制系统和接收到的用于控制系统的数据。这些模型是线性或非线性的。一个线性控制系统可以是一个PID控制器，其中的反馈控制信号或者与常数KP和(tN-t0)的误差的乘积成比例，或者与(tN-t0)的误差关于时间的微分和另一个不同的常数Kd的乘积成比例，或者与(tN-t0)的误差的积分和常数Ki的乘积成比例。非线性控制系统类似于线性控制系统，不同的是，例如控制回路的增益是基于误差(tN-t0)呈指数形式增长，所以对于例子中误差信号(tN-t0)＜10的时候比例增益为KP，当(tN-t0)误差信号≥10的时候比例增益增长为2*KP。例如，晶体(即用于产生接收时钟)的模型可以以十亿分之几的形式定义数字控制值以及相应的相对频率变化的允许范围。定时分组延迟样本的非线性模型假设网络拓扑结构变化能够引起网络延迟的逐步改变。其它的非线性方面可解决定时分组及其它类似时控分组的微振问题。如果模型正确，控制系统将如期工作并将t0维持在流量T1的规范内。控制回路良好的工作于T1电路所需的规定的MTIE和PPB范围内的正常工作情况。本发明的优选实施例中的控制回路是一个锁相环控制系统，发明中的一个实施例的特定电路在第一个时间周期内的当前分组的最大时间间隔误差。

超过MTIE阈值或超过PPB估计值引起的告警并不会通知NOC时钟误差的原因，只是告知有时钟误差并且恢复的时钟并不满足规范要求。有一种告警情况可被NOC用于帮助确定故障原因。这是经常会有的情况，其根本原因是NOC干预或电路的改变直接导致的，如果有报警出现，这些变化能够被迅速地消除。

本发明的另一个实施例提供了一种根据数据分组MTIE估计器推断T1定时误差的系统和方法。本发明的实施例中用来推断的系统和方法利用控制算法中的传递函数同时结合经过计算的分组MTIE估计值来估计T1的MTIE值。然后，估计的T1的MTIE值就被用来设置告警阈值。

本发明的一个实施例的典型控制系统，其中用于伪线数据流恢复的定时从伪线数据流中提取。控制系统中的伪线数据流被用作定时源，且依据伪线单元4被定时，而伪线单元4又依据线路接口单元(LIU，Line Interface Unit)4进行本地定时。当数据进入LIU 2时，一个T1数据时钟给每个数据分组标记时间戳。然后T1数据经由网络6以数据分组的形式通过无线或有线网络进行传输。并在转换器8和LIU 10处进行恢复。LIU 10利用自身的T1数据时钟来为已恢复的数据分组标记时间戳，相对于发送T1数据时钟，LIU 10的T1数据时钟是自由运行的。两个时钟时间戳之间差值的变化率说明其中一个时钟是否快于另一个时钟。如果Δt增加，则意味着接收时钟运行较快，如果Δt减少，则意味着本地接收时钟运行较慢。还包含一个典型的比例积分微分(PID，Proportional Integral Derivative)控制器，构成PLL控制系统12。控制系统12的一部分为监控函数，其包括有两个分接头(tap)：第一限制器14，用于在MTIE情况过多时发出告警；及导数功能块16，其后连接第二限制器18，该第二限制器18用于在过多时钟误差的情况下会发出告警。本发明的优选实施例中，时钟误差超过约100ppb的阈限时会发出告警。

本发明的一个实施例的典型控制系统，其中用于伪线数据流恢复的定时从IEEE 1588定时本地时钟26中获得，恢复的T1定时是从IEEE 1588本地时钟26而不是从伪线流中获得。IEEE 1588本地时钟26依靠与在网络中的IEEE 1588定时源24来交换定时消息和控制。IEEE 1588定时源24采用和LIU 2相同的可追溯层(stratum traceable)定时参考，因此最终结果就是伪线箱20中恢复的IEEE1588时钟应该与网络拥有相同的定时。

本发明中的实施例可作为一个计算机程序来实现，可以体现在任何可使用计算机可读介质或与指令执行系统、装置或设备的连接，如基于计算机的系统、含处理器的系统、或其他可以从指令执行系统、装置或设备处获取和执行指令的系统。此处所用的“计算机可读介质”可以是任何可以容纳、存储、通信、传播或传输所用程序或与指令执行系统、装置或设备相连接的装置。计算机可读介质可以是电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的或半导体的系统、装置、设备或传播介质，以上只是举例说明但并不仅限于此。更多计算机可读介质的具体例子(非详尽清单)可包括以下内容：有一条或多条线的电连接器、便携式计算机软盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤和便携式只读光盘(CDROM)。

以上参考本发明的实施例对本发明进行了描述，然而熟悉本领域的技术人员容易想到，在不脱离本发明的精神和范围内，本发明还可以有其他具体的形式，而不限于以上实施例所描述的情况，本发明的实施例只是说明性的，而不是以任何方式对本发明的限制。本发明的范围通过所附的权利要求书及其等同替换所定义，而不是通过以上的描述所定义。

Claims (10)

1.一种T1数据信号的最大时间间隔误差的估计方法，该T1数据信号从伪线数据流中提取，其特征在于，该方法包括以下步骤：a、建立伪线分组到达时间tN的初始相对延迟；b、监控相对延迟tN的变化；及c、根据监控的相对延迟的变化得到最大时间间隔误差MTIE。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述建立伪线分组到达时间tN的初始相对延迟的步骤包括使用伪线数据流中的多个最快速分组。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述监控相对延迟tN的变化的步骤包括：估计伪线分组到达时间tN的后续相对延迟tN+1；及从所述多个最快速分组的tN+1中减去tN。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述监控相对延迟tN的变化的步骤包括：计算后续相对延迟间的差值，以得出分组数据网的最大时间间隔误差。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述得到最大时间间隔误差的步骤包括在15分钟或24小时的最大时间间隔内估计最大时间间隔误差。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：如果tN-tN-1的绝对值超过至少一个预定的阈值，则发出告警。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述至少一个预定的阈值能够表示为比特周期、微秒、或大体上的任何时间周期。

8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述至少一个预定的阈值包括T1.101中的规范阈值。

9.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述至少一个预定的阈值包括T1抖动缓冲区阈值。

10.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述T1抖动缓冲区阈值包括大约±128个微间隔UI。