CN1428965A - 一种校正电信设备时钟老化的方法 - Google Patents

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钟爽莉
宗柏青
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Abstract

本发明涉及一种校正电信设备时钟老化的方法，在网元设备初始安装时，用频率计测量时钟板输出的主频率，如果输出主频率与标称频率之间的频率偏差大于预定值，则通过LMT发出命令调节振荡器中D/A器件的LSB，振荡器根据D/A器件的输出电压调节输出频率，直到频率偏差小于或等于预定值。在长期运行后，定期通过网络控制或维护中心向网元设备广播GPS标准时间；根据网元设备本地时钟的时间与标准时间之间的时间差计算出网元设备的时钟频率与标称频率之间的偏差；如果所计算出的频率偏差大于预定值，则按上述过程对网元设备的时钟频率进行调整，直到频率偏差小于或等于所述预定值。

Description

一种校正电信设备时钟老化的方法
技术领域
本发明涉及电信设备时钟中的OCXO(Oven Control Crystal Oscillator，恒温晶体振荡器)老化的自动校正方法，尤其是涉及电信领域的电信网同步和电信网元设备时钟子系统。
背景技术
为了保证电信网络的滑码和滑帧性能，电信设备一般都工作在同步方式。但是，随着网络规模越来越大和网络环境越来越复杂，尤其对于有线接入网和无线接入网等各种边际网络，网络环境更为复杂，比如所依托的传输网有SDH(Synchronous Digital Hierarchy，同步数字体制)、PDH(Pseudo-synchronous Digital Hierarchy，准同步数字体制)、数字微波甚至SDH/PDH混合网络。特别是SDH由于指针调整会引起2M支路的定时抖动和漂动，因此，ITU(International Telecommunication Union，国际电信联盟)规定SDH的2M支路信号不能作为定时链路，而只能用STM-N等级的信号。但在上述边际网络和GSM(Global System of MobileCommunication)网络中，各网元设备之间只有定时质量劣化的2M链路，而且一般的网元设备时钟对抖动/漂动的容忍和平滑能力有限，所以这些网络一般很难实现网同步。即使勉强实现同步，对于GSM和无线接入网的情况，BTS(Base Transceiver Station，基站收发信台)设备时钟有限的抖动和漂动平滑能力会劣化无线口上的性能，最终往往会引起GSM网络性能劣化(如掉话严重等)。所以，在现有的如无线接入网和GSM网络的BTS子系统等各种边际网络中，有的就工作在非网同步方式以保证无线口上的性能。但是这样一方面网元设备时钟由于OCXO老化往往在一定的时间后需要人工校正(维护工作量大，且影响网络运行)，另一方面由于网元设备时钟各自的频率的离散性也往往给移动通信相关的小区切换带来一定的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种能使各种边际网络工作在准同步方式的方法，一方面保证各网元设备时钟长期在一定的准确度内，另一方面保证时钟的抖动/漂动性能。
本发明的技术方案如下，首先，在网元设备初始安装时，通过以下步骤对其时钟初始频率定标：用频率计测量CKU(Clock Unit，时钟板)输出的主频率；将所测得的输出主频率与标称频率进行比对，计算两者之间的频率偏差；如果所计算出的频率偏差大于预定值，则通过LMT(LocalMaintain Terminals，本地操作维护终端)向OMU(Operation and MaintainUnit，操作维护单元板)发出调节LSB(Less Significant Bit，8位字节的低4位)的命令；操作维护单元板将收到的命令转发给时钟板；时钟板根据所述命令调节振荡器中D/A器件的LSB；振荡器根据D/A器件的输出电压调节输出频率，直到网元设备的时钟频率与标称频率之间的偏差小于或等于预定值；时钟板将定标后的LSB保存在非易失性存储器中。
在长期运行后，按以下步骤对网元设备的时钟频率进行老化校正：定期通过网络控制或维护中心OMC(Operation and Maintain Center)向网元设备广播GPS(Global Positioning Systems，全球定位系统)标准时间；将网元设备本地时钟的时间与接收到的所述标准时间进行比对，计算出两者之间的时间差；根据所述时间差计算出网元设备的时钟频率与标称频率之间的偏差；如果所计算出的频率偏差大于预定值，则对网元设备的时钟频率进行调整，直到频率偏差小于或等于所述预定值。
在上述校正过程中，对网元设备的时钟频率进行调整的方法，与对网元设备时钟的初始频率定标过程中所有用的调整方法相同。
采用本发明所述方法，与现有技术相比，使各种边际网络毋须网同步就能长期保证网元设备时钟一定的准确度，达到了准同步工作的效果，避免了上述实现边际网络网同步的困难和带来的问题。同时OCXO老化校正毋须人工到各个网元设备现场操作，大大减少了维护工作量和成本，而且具有校正精度高，操作简单，不影响系统运行等特点。
附图说明
图1是网元设备时钟的初始频率定标安排图；
图2是图1中所示的时钟板CKU的原理框图；
图3是网元设备时钟初始频率定标流程图；
图4是网元设备时钟老化自动校正安排图；
图5是时间比对法原理说明图；
图6是网元设备时钟老化自动校正流程图。
具体实施例
本发明是一种使边际网络工作在准同步方式的方法，首先利用LMT对网元设备时钟进行定标，然后利用操作维护信令对其老化进行远端自动校正。
如图1和图2所示，一般地，每个电信设备都有一个操作维护单元板OMU，它与本系统中的所有单板通信，采集各单板的工作状态、告警及其它一些信息。一方面可通过串口传到LMT，另一方面可通过网络的数据链路传到操作维护中心OMC。这样一来，可以用LMT通过OMU对网元设备时钟的初始频率进行定标以及OMC通过OMU对网元设备时钟的老化进行校正。
网元设备时钟初始频率定标流程图如图3所示，在网元设备初始安装时，在现场用高精度和高准确度的频率计测量OCXO的输出频率；当设备上电后，CKU与OMU进行通信，上报工作状态；当发现输出频率偏离了标称频率时，可通过LMT的操作维护界面，利用串口向OMU发命令，增减LSB，OMU收到命令后向CKU转发；CKU则依此命令调节控制OCXO的D/A器件的LSB，D/A器件的输出电压再去控制晶振的电调端，从而调整了输出的频率。重复上述步骤，直到输出频率满足一定的准确度，例如准确度达到或优于1×10-8后，CKU可根据OMU的命令将定标后的LSB保存在非易失性存储器中(如E2ROM或Flash)，以便CKU上电运行后调用。此方法调校的精度很高，可以达到或优于0.01ppm。
OCXO在运行后随着时间的推移频率都会发生老化偏移，例如二级钟的年老化率一般为1×10-7，而三级钟达1×10-6，且老化有正偏移，也有负偏移，不同OCXO差异性很大。为了保证网络长期保持在准同步状态，必须对网元设备时钟进行老化校正。本发明老化校正方法的核心是时间比对法，即定期通过网络控制或维护中心OMC向各个网元设备广播GPS标准时间，然后各网元设备本地时钟所计得的时间与GPS标准时间进行比对。
如图5和图6所示，OMC-R(Operation and Maintain Center-Radio，无线操作维护中心)通过操作维护链路向BTS发送T0时刻，一般地，当BTS与BSC(Base Station Controller，基站控制器)的位置固定不变时，则传输延时基本上是固定的，由于传输及处理时延，经过时间t，才被CKU接收。此时的时刻为T0+t。CKU以T0时刻为标准开始计时。经过一定时间运行后，OMC-R发送的标准时刻为T1，则到达CKU的时刻则为T1+t。则两次发布的间隔时间为K0＝T1-T0。而此时CKU本地所计的时刻为T2，它的两次间隔时间为K1＝T2-T0。由于OCXO的老化，K1不等于K0。其老化引起的时间偏移为K1-K0，此差可正可负，分别反映频率正向或负向漂移。
根据比对得到的时间差可由下式计算得到本地OCXO老化后与标称频率的频差，
         Δf/f0＝(K1-K0)/K0    (1)其中，Δf为OCXO老化后与标称频率的频差，f0为标称频率，K0为GPS标准时间，K1为网元设备本地时钟所计得的时间。由于GPS接收机给出的秒脉冲精度一般在40-300纳秒，因此为了保证网元设备时钟老化校正的精度，要求网络控制或维护中心向各个网元设备广播的GPS标准时间精确到毫秒。最后，本地OCXO老化后与标称频率的频差得到后，网元设备根据OCXO的压控增益G和D/A器件的转换增益g由式
       LSB＝(K1-K0)/gK0G    (2)得到调节OCXO的D/A器件的LSB，并保存在网元设备时钟上的非易失性存储器中。即使有断电，开电后仍能保证时钟输出的精度。
本发明中，CKU根据频差和OCXO压控增益确定调节控制OCXO的D/A器件的LSB，这样各个BTS就可根据各自所得到的LSB对本地的OCXO进行老化校正。为了防止传输上抖动带来的误差，BTS可以在OCXO老化可以忽略不计的很短的时间间隔内对K1-K0多次采样平均。
如图4所示为网元设备时钟老化自动校准安排图，以GSM网络为例，由于每个站点的BTS在正常工作后，都会通过传输设备与BSC以及OMC-R通信，实现传输业务、信令和操作维护信息等功能。故BSC可通过操作维护时隙每隔一段时间向各BTS广播当前GPS标准时间。GPS标准时间作为消息字节，通过BSC与BTS之间的操作维护链路向BTS发送。设备开始运行时，BTS的CKU在接收到GPS标准时间后，则以此时间为标准开始计时。经过较长一段时间运行后，BTS的CKU频率由于老化发生变化，其所计得的时间则与OMC-R送来的GPS标准时间不符。根据这个时间差可由上述方法实现对BTS本地OCXO的老化校正。
由于校正时钟是从后台OMC发出的命令，从OMC广播的GPS时钟要经过传输延时及软件处理延时，才到达时钟板。其中传输延时是固定的，而软件处理延时则差别较大，为了确保调节的精度，一方面可以在软件处理上将此任务作为优先级最高的，则每次的处理延时是固定的。另外一方面在时钟板上对广播来的时钟进行多次采样平均，也可以滤去异常延时。校正后，时钟板可以将目前OCXO输出频率所对应的晶振压控端的 D/A数字值，上报给后台，操作人员比较各个站点上报的 D/A值，看其是否有异常。
可见，本发明实现了边际网络毋须网同步就能长期保证网元设备时钟一定的准确度，达到了准同步工作的效果，避免了上述实现边际网络网同步的困难和带来的问题。同时网元设备时钟的OCXO老化校正毋须人工到各个网元设备现场操作，大大减少了维护工作量和成本，而且具有校正精度高，操作简单，不影响系统运行等特点。

Claims (4)

1、一种校正电信设备时钟老化的方法，其特征在于，按以下步骤对网元设备的时钟频率进行老化校正：
定期通过网络控制或维护中心(OMC)向网元设备广播全球定位系统标准时间；
将网元设备本地时钟的时间与接收到的所述标准时间进行比对，计算出两者之间的时间差；
根据所述时间差计算出网元设备的时钟频率与标称频率之间的偏差；
如果所计算出的频率偏差大于预定值，则对网元设备的时钟频率进行调整，直到频率偏差小于或等于所述预定值。
2、根据权利要求1所述的校正电信设备时钟老化的方法，其特征在于，按以下步骤对网元设备的时钟频率进行调整：
通过本地操作维护终端(LMT)向操作维护单元板(OMU)发出调节LSB的命令；
操作维护单元板(OMU)将收到的命令转发给时钟板(CKU)；
时钟板(CKU)根据所述命令调节振荡器中D/A器件的LSB；
振荡器根据D/A器件的输出电压调节输出频率，直到网元设备的时钟频率与标称频率之间的偏差小于或等于预定值；
时钟板(CKU)将定标后的LSB保存在非易失性存储器中。
3、根据权利要求1所述的校正电信设备时钟老化的方法，其特征在于，还包括以下在网元设备初始安装时对其时钟初始频率定标的步骤：
用频率计测量时钟板(CKU)输出的主频率；
将所测得的输出主频率与标称频率进行比对，计算两者之间的频率偏差；
如果所计算出的频率偏差大于预定值，则通过本地操作维护终端(LMT)向操作维护单元板(OMU)发出调节LSB的命令；
操作维护单元板(OMU)将收到的命令转发给时钟板(CKU)；
时钟板(CKU)根据所述命令调节振荡器中D/A器件的LSB；
振荡器根据D/A器件的输出电压调节输出频率，直到网元设备的时钟频率与标称频率之间的偏差小于或等于预定值；
时钟板(CKU)将定标后的LSB保存在非易失性存储器中。
4、根据权利要求1-3中任一项所述的校正电信设备时钟老化的方法，其特征在于，所述频率偏差的预定值可设为1×10-8。
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