CN1859042A - 多业务传输平台组网方式下基站时钟同步的系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种MSTP组网方式下基站时钟同步的系统和方法。该系统连在MSTP接入传送设备和基站的本地时钟模块之间，包括：同步定时包生成模块，用于生成专用于基站时钟同步的同步定时包，并按照STM－N线路时钟以固定的时间间隔输出同步定时包；时钟处理模块，用于跟踪同步定时包生成模块输出的代表STM－N线路时钟的同步定时包，生成控制基站本地时钟的控制信号。该方法包括：基站接收代表STM－N线路时钟的同步定时包；对同步定时包进行跟踪和处理，生成控制基站本地时钟的控制信号。本发明提供的系统和方法可以不受拉远距离和基站设备的限制，低成本、快速地实现基站的时钟同步。
Description
技术领域
本发明涉及无线网络的时钟同步技术，尤其涉及在多业务传输平台(MSTP，MultiServer Transport Platform)的组网方式下，基站时钟同步的系统和方法。
背景技术
在无线网络中，网络同步问题尤为重要，网络的同步性能不好往往会带来一系列的问题，例如语音质量差、掉话率高、切换成功率低、无法接入等。
从实际组网来看，由于无线基站设备处于无线网络的末端，具体的接入方式千差万别，加上基站的数量相对较多，因此考虑到实现同步的成本限制，不宜采用成本相对较高的全球定位系统(GPS，Global Position System)或综合楼定时供给系统(BITS，Building Integrated Timing Supply System)作为时钟参考源，然而根据协议的规定，无线基站设备的空口载波对于时钟的稳定度要求较高，需要达到0.05ppm的精度，所以相对来说，基站的时钟同步是整个无线网络同步系统中最不容易解决的部分。
另外，经过近几年的不断发展，源于同步数字序列(SDH，SynchronousDigital Hierarchy)的MSTP已经囊括了准同步数字序列(PDH，Pseudo-SDH)、弹性分组环技术(RPR，Resilient Packet Ring)、对称高速率数字用户线技术(SHDSL，Symmetrical High-Speed Digital Subscriber Line)、数字数据网(DDN，Digital Data Network)、异步传输模式(ATM，Asynchronous TransferMode)、以太网等技术，它既可以通过多业务汇聚方式实现业务的综合传送，又可以通过自身对多类型业务的适配性实现业务的接入和处理，非常适应多种技术相融合的发展趋势。从目前的形式看，无线基站的接入网采用MSTP组网的方式是个不错的选择。
在采用MSTP组网作为无线基站接入网的方式下，MSTP接入传送设备与基站设备采用点对点直连的方式，基于时分复用(TDM，Time DivisionMultiplex)、ATM等业务的MSTP接入传送设备可以在为基站设备传送业务数据的同时在业务码流中封装同步时钟信号，基站设备从业务码流中提取同步时钟信息。然而，随着以太网技术的发展，MSTP接入传送设备和基站设备都有完全基于以太网业务的趋势，于是，MSTP接入传送设备通过以太网接口板以数据包的方式为基站设备传送数据，无法像基于TDM等业务一样在数据帧中封装同步时钟信号，为基站设备传送同步时钟参考。所以，传统的MSTP接入传送设备为基站设备传送同步时钟参考的方式已经无法适应以太网技术的发展。
另外，在采用MSTP组网作为无线基站接入网的方式下，还可以利用MSTP接入传送设备提供的2048kHz外同步端口为基站提供时钟参考，然而，在这种情况下，基站设备需要提供有与2048kHz外同步端口匹配的接口，而且由于2048kHz外同步端口的拉远距离有限，不适合基站通过光纤接入的环境。另外，在有限的拉远距离之内，还需要做防雷、防护等工作，工程的复杂度和成本相对较高。
综上所述可知，在采用MSTP组网作为无线基站接入网的方式下，当前并没有很好的方法能基于以太网业务由MSTP接入传送设备为基站设备传送同步时钟信号。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种MSTP组网方式下基站时钟同步的系统，利用本发明提供的系统可以不受拉远距离和基站设备的限制，低成本、快速地实现基站的时钟同步。
本发明的另一目的在于提供一种MSTP组网方式下基站时钟同步的方法，使用该方法可以不受拉远距离和基站设备的限制，低成本、快速地实现基站的时钟同步。
为了实现发明目的，本发明提供一种多业务传输平台MSTP组网方式下基站时钟同步的系统，连在MSTP接入传送设备和基站的本地时钟模块之间，至少包括：
同步定时包生成模块，用于生成专用于基站时钟同步的同步定时包，并按照STM-N线路时钟以固定的时间间隔输出同步定时包；
时钟处理模块，用于接收同步定时包生成模块输出的同步定时包，跟踪代表STM-N线路时钟的同步定时包，生成控制基站本地时钟的控制信号。
所述时钟处理模块包括：
同步定时包提取模块，用于接收同步定时包生成模块输出的同步定时包，并根据所接收到的同步定时包输出时钟脉冲；
鉴相模块，用于对同步定时包提取模块输出的时钟脉冲与基站的本地时钟进行鉴相处理，输出鉴相结果；
滤波模块，用于对鉴相模块的输出进行滤波，产生用于控制基站本地时钟的控制信号。
在所述同步定时包提取模块和鉴相模块之间，该系统进一步包括：异常处理模块，用于使同步定时包提取模块输出的时钟脉冲保持在一定范围内。
在所述MSTP接入传送设备的媒体接入控制MAC层和物理层之间，进一步包括：同步定时包处理模块，用于当同步定时包生成模块在STM-N线路时钟控制下发送同步定时包时，缓存MAC层处理的相关信息，在同步定时包处理完之后再将MAC层处理的相关信息发送到物理层处理。
在所述基站的物理层和MAC层之间，进一步包括：逻辑模块，用于当物理层所接收的数据是业务数据时，将所述业务数据直接传输到MAC层；当物理层所接收的数据是同步定时包生成模块输出的同步定时包时，将同步定时包传输至所述时钟处理模块。
本发明还提供一种MSTP组网方式下基站时钟同步的方法，包括：
A、基站接收MSTP接入传送设备侧发送的代表STM-N线路时钟的同步定时包；
B、对同步定时包进行跟踪和处理，生成控制基站本地时钟的控制信号。
在所述步骤A之前，该方法进一步包括：在STM-N线路时钟的控制下发送同步定时包时，缓存MAC层处理的相关信息，在同步定时包处理完之后再处理MAC层处理的相关信息。
步骤A包括：基站的物理层接收发送至基站的数据，并对数据进行判断，如果是同步定时包，则执行步骤B；否则，直接将数据输入到MAC层处理。
步骤B中所述对同步定时包进行跟踪和处理，包括：
B1、提取同步定时包，根据所提取的同步定时包的频率输出时钟脉冲；
B2、对所输出的时钟脉冲进行鉴相处理；
B3、对鉴相结果进行滤波。
在所述步骤B1和B2之间，进一步包括：缓冲时钟脉冲，使时钟脉冲保持在一定范围内。
从以上技术方案可以看到，本发明所提供的MSTP组网方式下基站时钟同步的系统和方法具有以下有益效果：
1、相对于在基站侧采用GPS或BITS等时钟参考源的设计方法，本发明通过采用简单且易于获得的处理器和处理模块低成本地实现无线基站设备对于时钟的高精度要求；
2、本发明充分利用了MSTP组网的特点，以同步传递模块(STM-N，Synchronous Transport Module-N)线路时钟作为基站的同步时钟参考源，并且利用与基站采用点对点连接方式的MSTP接入传送设备发送同步定时包，大大降低了线路传输带来的时延抖动；
3、本发明不采用MSTP设备提供的2048kHz外同步端口，不受拉远距离和基站设备的限制，降低了工程的复杂度和成本。
附图说明
图1是根据本发明实施例一的基站时钟同步系统的原理框图；
图2是根据本发明实施例二的发送端MSTP接入传送设备的时延抖动抑制处理系统的原理框图；
图3是根据本发明实施例三的接收端基站的时延抖动抑制处理系统的原理框图。
具体实施方式
为了使本发明的特征和优点更加清楚明白，下面参照附图结合具体实施例对本发明作进一步的描述。
MSTP技术是在SDH技术的基础上发展起来的，源于SDH的MSTP网络一般都经过良好的同步规划，其中的STM-N线路时钟不受指针调整的影响，是作为时钟基准的良好选择，本发明的主要思想就是：以STM-N线路时钟作为基站时钟同步的基准，在MSTP接入传送设备侧通过以太网或其它包方式接口利用STM-N线路时钟按照固定速率发送专用于基站时钟同步的定时包，基站侧提取同步定时包后进行鉴相和滤波处理，生成控制信号，调节基站侧的本地时钟来跟踪STM-N线路时钟。
实施例一
首先，参见图1，图1是根据本发明实施例一的基站时钟同步系统的原理框图。
图1所示的基站时钟同步系统包括MSTP接入传送设备侧的同步定时包生成模块和基站侧的时钟处理模块。
MSTP接入传送设备侧的同步定时包生成模块，与MSTP接入传送设备相连，可以位于MSTP接入传送设备的IP层和/或MAC层中，用于生成专用于基站时钟同步的同步定时包，并以STM-N线路时钟作为发送同步定时包的时间基准，按照固定的时间间隔通过MSTP接入传送设备的以太网接口板或其它包方式接口板将同步定时包发送至基站侧。这里，固定的时间间隔不宜过长或过短，过长则增加后面将要描述的基站侧时钟处理模块的处理时间；过短则占用过多的带宽，一般可以选择1秒作为固定的时间间隔。
基站侧的时钟处理模块用于对MSTP接入传送设备发送来的代表STM-N线路时钟的同步定时包进行处理，生成控制基站本地时钟的控制信号。时钟处理模块包括同步定时包提取模块、鉴相模块和滤波模块。
同步定时包提取模块用于接收MSTP接入传送设备侧的同步定时包生成模块发送的同步定时包，并根据所接收的同步定时包的时间间隔输出时钟脉冲至鉴相模块。另外，在基站侧的同步定时包提取模块之后还可以增加异常处理模块，用于对同步定时包提取模块输出的时钟脉冲进行缓冲处理，保证输入到鉴相模块的时钟脉冲在一定的范围内。这里一定的范围可以根据网络的具体情况而定，总之是使时钟脉冲没有过于大的波动，这样可以减轻后续鉴相模块和滤波模块的负担，加快时钟同步的速度。
鉴相模块用于对同步定时包提取模块输出的时钟脉冲与基站的本地时钟进行比较，反映基站本地时钟与代表STM-N线路时钟的时钟脉冲的偏差情况，并输出鉴相结果到后级的滤波模块中进行滤波处理。
滤波模块用于对鉴相模块的输出结果进行滤波，产生用于控制本地时钟的控制信号，使本地时钟跟踪STM-N线路时钟，达到基站的时钟同步。滤波模块可以利用软件实现。
本地时钟模块可以是恒温晶振(OCXO，Oven Control CrystalOscillator)，也可以是温控晶振(TCXO，Temperature Control CrystalOscillator)，具体可以依据实际的系统来选择。本地时钟模块在滤波模块输出的控制信号的控制下调节自身的时钟频率，跟踪STM-N线路时钟，输出基站的时钟基准。
基于以上描述的系统，基站时钟同步的整个过程如下：MSTP接入传送设备侧的同步定时包生成模块以STM-N线路时钟为基准，以固定的时间间隔发送同步定时包，基站侧的时钟处理模块接收同步定时包，并对同步定时包进行跟踪和处理，生成控制基站本地时钟的控制信号。
具体地，基站侧的同步定时包提取模块接收同步定时包后，根据所接收的同步定时包的时间间隔输出时钟脉冲至鉴相模块，鉴相模块对同步定时包提取模块输出的时钟脉冲和基站的本地时钟进行比较，输出偏差至滤波模块，滤波模块对偏差进行滤波，产生用于控制基站本地时钟的控制信号，调节本地时钟跟踪STM-N线路时钟。
通常情况下，以上所描述的基站时钟同步的系统和过程可以分别在MSTP接入传送设备和基站设备的网际协议(IP，Internet Protocol)层和/或媒体接入控制(MAC，Media Access Control)层由软件和/或CPU进行调度处理，加以实现。例如，可以将同步定时包生成模块设置在MSTP接入传送设备的IP层或MAC层，然后由同步定时包生成模块生成同步定时包。类似地，在基站侧，鉴相、滤波等都可以在IP层和/或MAC层由CPU和/或软件进行调度处理。
由于在MSTP组网方式下，MSTP接入传送设备与基站采用点对点的直连方式，所以相对于通过复杂的传输网络传送同步时钟信号来说，这样引入的时延抖动很小，仅仅是发送端MSTP接入传送设备和接收端基站侧在处理同步定时包引入的，于是，利用本实施例所述的系统和方法可以很方便地通过鉴相滤波方式满足基站对时钟同步的精度要求。此外，在本实施例所描述的系统中，没有采用MSTP设备的2048kHz外同步端口，仅采用简单且易于获得的鉴相器、滤波模块等处理器和处理模块来实现基站的时钟同步，成本相对较低。此外，本发明中的MSTP接入传送设备采用以太网接口板或其它包方式接口板来实现基站的时钟同步，所以可以适应以太网技术的发展，解决现有技术中传统的MSTP接入传送设备无法适应以太网发展的问题。
实施例二
实施例一详细描述了MSTP组网方式下基站时钟同步的系统和过程，从实施例一的描述可以知道，在MSTP组网方式下，由于MSTP接入传送设备与基站采用点对点直连的方式，所以引入的时延抖动一般是发送端和接收端处理同步定时包引入的，并且由于通常情况下是在发送端和接收端的IP层和/或MAC层对同步定时包进行处理，这样，很容易在进行调度处理时引入时延抖动。为了降低时钟同步两端协议栈及操作系统造成的时延抖动，也就是为了获得更好的时钟性能，可以尽可能让同步定时包的收发处理接近物理层，于是，本实施例在实施例一所描述的系统基础上在发送端MSTP接入传送设备侧做进一步的优化处理，以降低发送端在处理同步定时包所引入的时延抖动。
具体地，参见图2，图2是根据本发明实施例二的发送端MSTP接入传送设备的时延抖动抑制处理系统的原理框图。
由于MSTP接入传送设备在进行IP和/或MAC层调度处理时可以利用CPU进行，CPU处理同步定时包的同时还会处理MAC层处理的其它相关信息，例如业务数据包等，这时很有可能在进行调度时给同步定时包引入抖动，于是本实施例在发送端MSTP接入传送设备的MAC层处理和物理层处理之间，增加同步定时包处理模块，在同步定时包处理模块中设置缓冲区，用于缓存MAC层处理的其它相关信息，当发送端MSTP接入传送设备侧的同步定时包生成模块在STM-N线路时钟的控制下以固定的速率发送同步定时包时，首先将同步定时包发送至同步定时包处理模块，同步定时包处理模块对所接收的信息进行判断，当判断是同步定时包时，首先将同步定时包传送到物理层进行处理，同时，对于所判断的从MAC层来的其它相关信息，则存入同步定时包处理模块的缓冲区，如此，能使同步定时包处理模块先处理同步定时包，在同步定时包处理完之后，再将MAC层处理的其它相关信息送到物理层处理，于是可以降低MSTP接入传送设备在处理同步定时包的同时处理MAC层的其它信息所引入的时延抖动。
本实施例在基站例利用鉴相滤波等方式跟踪STM-N线路时钟的基础上，通过在MSTP接入传送设备的物理层处理之前提供同步定时包处理模块，以缓冲MAC层处理的其它相关信息，从而实现对发送端MSTP接入传送设备进一步的优化处理，降低了发送端引入的时延。
实施例三
为了降低时钟同步协议栈及操作系统造成的时延抖动，实施例二在实施例一的基础上描述了在接近发送端物理层处对同步定时包的发送所做的进一步优化处理，然而，接收端在处理同步定时包时同样会引入时延抖动，本实施例就是描述在接近接收端的物理层处对同步定时包的接收所做的进一步的优化处理，以降低接收端在处理同步定时包时所引入的时延抖动。
具体地，参见图3，图3是根据本发明实施例三的接收端基站的时延抖动抑制处理系统的原理框图。
接收端是发送端的逆过程，物理层实现对发送至基站的数据的接收，例如来自MSTP接入传送设备的同步定时包及其它业务数据包。为了使接收端对同步定时包的处理更接近物理层，在基站的物理层和MAC层之间增设逻辑模块，逻辑模块用于对物理层所接收的数据进行判断，如果判断物理层所接收的数据是业务数据，则逻辑模块将业务数据不作任何处理地传输到MAC层进行相关的业务处理；如果判断物理层所接收的数据是同步定时包，则将同步定时包输入到时钟处理模块做鉴相和滤波处理，得到并输出基站的时钟基准。这里，时钟处理模块就是实施例一中所描述的基站侧的时钟处理模块。
由于数据从物理层输入到MAC层和IP层后是利用软件和/或CPU进行调度处理的，于是在处理同步定时包的同时不可避免地要调度处理其它业务数据，这无疑会给同步定时包引入时延抖动，然而，在本实施例中，在接收端基站侧的物理层之后增设逻辑模块，将同步定时包在接近物理层处被提取出来，直接输入到时钟处理模块进行处理，避免了输入到MAC层后利用软件和/或CPU进行调度处理时引入的时延抖动。
以上三个实施例描述了在MSTP组网方式下以STM-N线路时钟为基站同步时钟参考源，基站时钟同步的系统、原理和过程，然而本发明所提供的系统和方法同样适用于与基站点对点直接相连的设备为基站传送同步时钟参考的情况。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。
Claims (10)
1、一种多业务传输平台MSTP组网方式下基站时钟同步的系统，连在MSTP接入传送设备和基站的本地时钟模块之间，其特征在于，该系统至少包括：
同步定时包生成模块，用于生成专用于基站时钟同步的同步定时包，并按照STM-N线路时钟以固定的时间间隔输出同步定时包；
时钟处理模块，用于接收同步定时包生成模块输出的同步定时包，跟踪代表STM-N线路时钟的同步定时包，生成控制基站本地时钟的控制信号。
2、根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述时钟处理模块包括：
同步定时包提取模块，用于接收同步定时包生成模块输出的同步定时包，并根据所接收到的同步定时包输出时钟脉冲；
鉴相模块，用于对同步定时包提取模块输出的时钟脉冲与基站的本地时钟进行鉴相处理，输出鉴相结果；
滤波模块，用于对鉴相模块的输出进行滤波，产生用于控制基站本地时钟的控制信号。
3、根据权利要求2所述的系统，其特征在于，在所述同步定时包提取模块和鉴相模块之间，该系统进一步包括：
异常处理模块，用于使同步定时包提取模块输出的时钟脉冲保持在一定范围内。
4、根据权利要求1所述的系统，其特征在于，在所述MSTP接入传送设备的媒体接入控制MAC层和物理层之间，进一步包括：
同步定时包处理模块，用于当同步定时包生成模块在STM-N线路时钟控制下发送同步定时包时，缓存MAC层处理的相关信息，在同步定时包处理完之后再将MAC层处理的相关信息发送到物理层处理。
5、根据权利要求1至4任一项所述的系统，其特征在于，在所述基站的物理层和MAC层之间，进一步包括：
逻辑模块，用于当物理层所接收的数据是业务数据时，将所述业务数据直接传输到MAC层；当物理层所接收的数据是同步定时包生成模块输出的同步定时包时，将同步定时包传输至所述时钟处理模块。
6、一种MSTP组网方式下基站时钟同步的方法，其特征在于，该方法包括：
A、基站接收MSTP接入传送设备侧发送的代表STM-N线路时钟的同步定时包；
B、对同步定时包进行跟踪和处理，生成控制基站本地时钟的控制信号。
7、根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述步骤A之前，该方法进一步包括：
在STM-N线路时钟的控制下发送同步定时包时，缓存MAC层处理的相关信息，在同步定时包处理完之后再处理MAC层处理的相关信息。
8、根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤A包括：
基站的物理层接收发送至基站的数据，并对数据进行判断，如果是同步定时包，则执行步骤B；否则，直接将数据输入到MAC层处理。
9、根据权利要求6、7或8所述的方法，其特征在于，步骤B中所述对同步定时包进行跟踪和处理，包括：
B1、提取同步定时包，根据所提取的同步定时包的频率输出时钟脉冲；
B2、对所输出的时钟脉冲进行鉴相处理；
B3、对鉴相结果进行滤波。
10、根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在所述步骤B1和B2之间，进一步包括：
缓冲时钟脉冲，使时钟脉冲保持在一定范围内。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN101005349B (zh) * | 2007-01-09 | 2010-05-19 | 华为技术有限公司 | 一种时钟同步方法和系统 |
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2006
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| CN101005349B (zh) * | 2007-01-09 | 2010-05-19 | 华为技术有限公司 | 一种时钟同步方法和系统 |
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| CN100499404C (zh) | 2009-06-10 |
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