毫微微基站路由器的時間同步方法及系統的製作方法
2023-04-27 10:55:16
專利名稱：毫微微基站路由器的時間同步方法及系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及通信領域，尤其涉及毫微微i^ernto基站路由器BSR(Base Station Route)的核心網絡時間同步技術。
背景技術：
毫微微基站路由器是面向家庭室內的極低發射功率通信基站路由器，以較低的代價延伸了移動信號的室內覆蓋，滿足了移動終端用戶在室內場景下對高速數據業務的需求，並且可以綜合提供各種傳統的固網業務。隨著各類室內綜合業務在通信業務中佔有的比重日益提升，Femto基站路由器憑藉其價格低、使用方便等特點，在支持室內綜合業務上顯示出非常顯著的優勢。Femto基站路由器將通信基站的功能延伸到室內環境中，在實現現有的基站路由器的一些重要支撐功能方面，也面臨著新的挑戰，時鐘同步問題就是其中的關鍵問題之一。超微微基站路由器通過網絡時間協議NTP (Network Time Protocol)伺服器從全球定位系統GPS(Global Position System)時鐘參考源獲取時鐘信息，並要求以+/-lOOppb 精度傳送。但是，在一些情況下，因為GPS衛星的問題，例如，GPS衛星故障，GPS時鐘源不能提供時鐘信息。目前網絡中通常使用時鐘包括原子鐘、石英時鐘和GPS衛星時鐘。原子鐘主要是銫鐘和銣鍾。銫原子鐘利用銫原子的能量躍遷現象構成的諧振器來穩定石英晶體振蕩器的頻率。這是一種長期頻率穩定度和精確度很高的時鐘，其長期頻偏優於IX10—11，可以作為全網同步的最高等級的基準主時鐘。缺點是可靠性、浪費的能量較高並且構造複雜，在3至5 年後就需要替換新的銫束管。銣原子鐘性能沒有銫鐘好，但是其短期頻率穩定度較高，頻率可調範圍大於銫原子鐘，長期穩定度低一個量級左右，壽命約10年。銣原子鐘適於作某個同步區的基準時鐘， 經常作為本地級參考頻率標準。石英晶體振蕩器短期穩定性高、造價低廉、可靠性高、壽命長、頻率穩定性範圍很寬。缺點是長期頻率穩定度不好，一般高穩定度的石英晶體振蕩器可以作為長途交換局和端局的從時鐘GPS衛星時鐘從GPS衛星上獲取標準的時間信號，時間同步具有更高的精度和穩定性，但是，GPS衛星時鐘必須依靠GPS衛星的正常工作。當GPS衛星出現故障時，超微微基站路由器無法獲取準確的GPS衛星時鐘，這會導致網絡通信故障，因此，為了增加可靠性，必須依靠其它的穩定時鐘源來提高系統時鐘穩定性和準確性。
發明內容
為了解決GPS衛星因故障無法提供GPS時鐘源的情況，本發明提供利用多時鐘源來為毫微微基站路由器提供基準時間的方法。毫微微基站路由器通過STM-N線路時鐘提取單元從STM-N信號中提取核心網絡線路時鐘信息，並將上述核心網絡線路時鐘信息與內部時鐘信息和外部時鐘信息進行比較， 獲得質量等級最高的時鐘信息。毫微微基站路由器中的NTP客戶端會向NTP伺服器發送時間同步請求，NTP伺服器的時間單元接收質量等級最高的時鐘信息，計算當前的UTC時間，NTP伺服器的協議處理單元創建時間同步響應數據包，並將所述數據包發送給毫微微基站路由器，毫微微基站路由器根據所述時間同步響應來完成時間同步。根據本發明的一個方面，提供一種毫微微基站路由器的時間同步方法，其特徵在於，所述方法包括提取核心網絡的線路時鐘信息；比較核心網絡線路時鐘信息、內部時鐘信息和外部時鐘信息，確定同步質量等級最高的時鐘信息；根據同步質量等級最高的時鐘信息進行毫微微基站路由器的時間同步。根據本發明的另一個方面，提供一種毫微微基站路由器的時間同步系統，其特徵在於，所述系統包括用於提取核心網絡的線路時鐘信息的裝置；用於比較核心網絡線路時鐘信息、內部時鐘信息和外部時鐘信息，確定同步質量等級最高的時鐘信息的裝置；用於根據同步質量等級最高的時鐘信息進行毫微微基站路由器的時間同步的裝置。優選地，所述比較核心網絡線路時鐘信息、內部時鐘信息和外部時鐘信息，確定同步質量等級最高的時鐘信息具體為根據同步狀態信息中的同步數字序列同步質量等級描述來確定核心網絡線路時鐘信息、內部時鐘信息和外部時鐘信息中同步質量等級最高的時鐘信息。優選地，通過內部振蕩器來獲得所述內部時鐘信息。優選地，通過同步設備定時物理接口來獲取外部時鐘信息。優選地，所述外部時鐘信息為GPS時鐘信息。根據本發明的另一個方面，提供一種毫微微基站路由器的時間同步系統，其特徵在於，所述系統包括同步數字系列物理接口單元，提取核心網絡的線路時鐘信息，將核心網絡線路時鐘信息發送到同步設備定時源單元；同步設備定時源單元，比較核心網絡線路時鐘信息、內部時鐘信息和外部時鐘信息，確定同步質量等級最高的時鐘信息；根據同步質量等級最高的時鐘信息進行毫微微基站路由器的時間同步。根據本發明的另一個方面，提供一種毫微微基站路由器的時間同步系統，其特徵在於，所述系統包括同步數字系列物理接口單元，提取核心網絡線路時鐘信息，將線路時鐘信息發送到同步設備定時源單元；
同步設備定時源單元，比較核心網絡線路時鐘信息、內部時鐘信息和外部時鐘信息，確定同步質量等級最高的時鐘信息；網絡時間協議伺服器，根據同步質量等級最高的時鐘信息進行毫微微基站路由器的時間同步。優選地，所述系統還包括再生段終端單元，處理STM-N幀的再生段開銷；復用段終端單元，處理STM-N幀的復用段開銷，恢復同步狀態信息，將同步狀態信息發送到同步設備管理單元；同步設備管理單元，收集告警信息，根據所述告警信息控制同步設備定時源單元。優選地，所述網絡時間協議伺服器還包括時間單元，接收同步質量等級最高的時鐘信息，計算當前的UTC時間；協議處理單元，創建時間同步響應數據包，並將所述數據包發送給毫微微基站路由器。優選地，所述同步設備定時源單元通過其內部的振蕩器獲得內部時鐘信息。優選地，所述同步設備定時源單元通過同步設備定時物理接口獲得外部時鐘信肩、ο優選地，所述外部時鐘信息為GPS時鐘信息。優選地，所述告警信息為以下內容中的至少一個接收信號丟失告警信息、幀丟失告警信息、幀失步告警信息以及復用段告警信號。優選地，所述比較核心網絡線路時鐘信息、內部時鐘信息和外部時鐘信息，確定同步質量等級最高的時鐘信息具體為根據同步狀態信息中的同步數字序列同步質量等級描述來確定比較核心網絡線路時鐘信息、內部時鐘信息和外部時鐘信息中同步質量等級最高的時鐘信息。優選地，所述根據同步質量等級最高的時鐘信息進行毫微微基站路由器的時間同步具體為毫微微基站路由器發送NTP查詢消息包給NTP伺服器，該消息包帶有其離開毫微微基站路由器時的時間戳，該時間戳為Tl ；當所述NTP消息包到達NTP伺服器時，NTP伺服器在消息包中添加到達NTP伺服器的時間戳，該時間戳為T2;當所述NTP消息包作為響應消息包離開NTP伺服器時，NTP伺服器在消息包中添加離開NTP伺服器的時間戳，該時間戳T3 ；當毫微微基站路由器接收到所述響應消息包時，在所述響應消息包中添加新的時間戳，該時間戳為T4;毫微微基站路由器根據T1、T2、T3和Τ4的值計算出其與NTP伺服器之間的時間偏差offset，利用所述時間偏差offset的值校正毫微微基站路由器的時間，其中，Offset = (Τ2-Τ1)-(Τ4-Τ3)/2。本發明的有益效果為在本發明中，提供新的時鐘參考源「SDH核心網」以及其STM-N線路時鐘提取單元來同步超微微基站路由器的時鐘。本發明能夠使超微微基站路由器時鐘和NTP伺服器之間的時鐘同步更為穩定和準確。相對於現有的時鐘參考源，這種新的時鐘源具有兩個優點1.更為穩定，因為提供了三個時鐘源，並且將核心網絡作為三個時鐘源的一個將更為穩定。2.更為準確，因為同時存在三個時鐘源，例如STM-N線路時鐘源、GPS時鐘源和內部時鐘源。並且每次都可以在高於質量閾值的時鐘源中選擇質量等級最高的時鐘源或在沒有高於質量閾值的時鐘源時，選擇質量等級最高的時鐘源。
圖1為現有技術中利用GPS時鐘實現毫微微基站路由器時鐘同步的結構圖；圖2為根據本發明實施方式的毫微微基站路由器的時間同步系統的結構圖；圖3為根據本發明實施方式的SDH物理接口單元的結構圖；圖4為根據本發明實施方式的毫微微基站路由器的時間同步方法的流程圖。
具體實施例方式如圖2所示，在本發明的實施方式中，STM-N線路時鐘提取設備包括6個單元SDH 物理接口單元、再生段終端單元、復用段終端單元、同步設備管理功能單元(SEM)和同步設備時間源。下面具體介紹上述單元以及各個單元之間的關係。1. SDH 物理接口單元(SDH Physical Interface Module, SPI)SDH物理接口單元是光路和設備的接口，主要實現光/電變換、電/光變換、提取線路定時信息以及相應告警的檢測。SDH物理接口單元獲取線路時鐘信息(例如，TTL電平時鐘)，並將線路時鐘信息發送到同步設備定時源單元鎖相，鎖定頻率後，再由同步設備定時源單元將定時信號發送到定時單元，NTP伺服器用定時信號來構造NTP響應數據包。當SDH物理接口單元接收的STM-N信號失效(例如無光、光功率過低或傳輸性能劣化使誤碼率BER劣於10_3等)，SDH物理接口單元判斷STM-N信號是否正常，如果丟失則產生接收信號丟失R-LOS (Received-Lost of Signal)告警，並將R-L0S狀態告知同步設備管理功能單元。2.再生段終端單元(Regenerator Section Terminal unit, RST)再生段終端單元處理核心網絡線路時鐘STM-N幀的再生段開銷，再生段終端是再生段開銷RSOH(Regenerator Section Overhead)的源和宿，再生段終端單元在構成SDH幀信號的過程中產生再生段開銷(發方向)，並在相反方向(收方向)處理(終結)再生段開銷。再生段終端單元判斷從SDH物理接口單元得到的是定時信號還是R-LOS告警如果再生段終端單元從SDH物理接口單元接收信號丟失(L0S，Lost Of Signal)報警信號，並將報警信號報告給同步設備管理功能單元。如果是正常的定時信號，則檢查Al和A2位元組以判斷幀是否失步以產生 R-00F (Received-Out Of Frame，幀失步)或 R-LOF (Received-Lost Of Frame，幀丟失)告警。(1)在信號流從再生段終端單元到復用段終端單元的方向STM-N的電信號及定時信號或接收信號丟失R-LOS告警信號(如果有的話)由SDH物理接口單元點送至再生段終端單元，若再生段終端單元收到的是R-LOS告警信號，則由復用段終端單元生成復用段告警信號(MS-AIS，MultipleX Section)，利用K2(l36-b8)開銷字節。復用段告警信號為包含有效RSOH並且信號的其餘部分為全「1」時的STM-N信號，並將報警信號報告給同步設備管理功能單元若再生段終端單元接收的是正常信號流，那麼再生段終端單元開始搜尋Al和A2 字節進行定幀，幀定位就是不斷檢測幀信號是否與幀頭位置相符合。若連續5幀以上無法正確定位幀頭，設備進入接收信號幀失步R-OOF (Received-Out Of Frame)狀態，再生段終端單元向SEM同步設備管理單元上報接收信號幀失步告警R-00F。在幀失步時，若連續兩幀正確定幀，則退出R-OOF狀態。R-OOF持續了 3ms以上設備進入接收幀丟失R-LOF狀態，再生段終端單元向SEM同步設備管理單元上報接收幀丟失R-LOF (Received-Lost Of Frame)
生敏口目。再生終端單元對SDH物理接口單元輸入的信號進行了正確幀定位後，再生終端單元對STM-N幀中除再生段開銷第一行字節外的所有字節進行解擾，解擾後提取再生段開銷並進行處理。再生段終端單元校驗Bl字節，若檢測出有誤碼塊，則本端產生再生段背景誤碼塊 RS-BBL·(Regenerator Section Background Block Error)；再生段終端單元同時將 EUFl字節提取出傳給開銷接入單元OHA (Overhead Access)(圖1中未示出)處理公務聯絡電話；將D1-D3提取傳給SEM同步設備管理單元，處理D1-D3上的再生段0AM(0peraion， Administration and Maintenance，操作，管理和維護)命令信息。(2)在信號流從復用段終端單元到再生段終端單元的方向再生段終端單元寫再生段開銷，計算Bl字節，並對除再生段開銷第一行字節外的所有字節進行擾碼。3.復用段終端單元(Multiplex Section terminal module, MST)這個單元處理復用段開銷MSOH(Multiplex Section Overhead)，其恢復同步狀態信息Si，並且發送同步質量級別信息到SEM同步設備管理單元。Sl字節表達ITU-T不同的時鐘質量級別，為了在時鐘信號指令不好時，切換到質量等級更高的時鐘源。復用段終端單元檢測STM-N幀中的Kl，K2位元組，如果K2位元組連續3幀為 111，則產生MS-AIS告警。表1是ITU-T已定義的同步狀態信息編碼。ITU-T定義的Sl字節用於傳遞時鐘源的質量信息。它利用段開銷字節Sl字節的高四位，來表示16種同步源質量信息。表 權利要求
1.一種毫微微基站路由器的時間同步方法，其特徵在於，所述方法包括 提取核心網絡的線路時鐘信息；比較核心網絡線路時鐘信息、內部時鐘信息和外部時鐘信息，確定同步質量等級最高的時鐘信息；根據同步質量等級最高的時鐘信息進行毫微微基站路由器的時間同步。
2.根據權利要求1所述的時間同步方法，其特徵在於，所述比較核心網絡線路時鐘信息、內部時鐘信息和外部時鐘信息，確定同步質量等級最高的時鐘信息具體為根據同步狀態信息中的同步數字序列同步質量等級描述來確定核心網絡線路時鐘信息、內部時鐘信息和外部時鐘信息中同步質量等級最高的時鐘信息。
3.根據權利要求1所述的時間同步方法，其特徵在於，通過內部振蕩器來獲得所述內部時鐘信息。
4.根據權利要求1所述的時間同步方法，其特徵在於，通過同步設備定時物理接口來獲取外部時鐘信息。
5.根據權利要求4所述的時間同步方法，其特徵在於，所述外部時鐘信息為GPS時鐘信息。
6.一種毫微微基站路由器的時間同步系統，其特徵在於，所述系統包括 用於提取核心網絡的線路時鐘信息的裝置；用於比較核心網絡線路時鐘信息、內部時鐘信息和外部時鐘信息，確定同步質量等級最高的時鐘信息的裝置；用於根據同步質量等級最高的時鐘信息進行毫微微基站路由器的時間同步的裝置。
7.根據權利要求6所述的時間同步系統，其特徵在於，所述用與比較核心網絡線路時鐘信息、內部時鐘信息和外部時鐘信息，確定同步質量等級最高的時鐘信息的裝置包括根據同步狀態信息中的同步數字序列同步質量等級描述來確定核心網絡線路時鐘信息、內部時鐘信息和外部時鐘信息中同步質量等級最高的時鐘信息。
8.根據權利要求6所述的時間同步系統，其特徵在於，通過內部振蕩器來獲得所述內部時鐘信息。
9.根據權利要求6所述的時間同步系統，其特徵在於，通過同步設備定時物理接口來獲取外部時鐘信息。
10.根據權利要求9所述的時間同步系統，其特徵在於，所述外部時鐘信息為GPS時鐘信息。
11.一種毫微微基站路由器的時間同步系統，其特徵在於，所述系統包括同步數字系列物理接口單元，提取核心網絡的線路時鐘信息，將核心網絡線路時鐘信息發送到同步設備定時源單元；同步設備定時源單元，比較核心網絡線路時鐘信息、內部時鐘信息和外部時鐘信息，確定同步質量等級最高的時鐘信息；根據同步質量等級最高的時鐘信息進行毫微微基站路由器的時間同步。
12.根據權利要求11所述的系統，其特徵在於，所述系統還包括 再生段終端單元，處理STM-N幀的再生段開銷；復用段終端單元，處理STM-N幀的復用段開銷，恢復同步狀態信息，將同步狀態信息發送到同步設備管理單元；同步設備管理單元，收集告警信息，根據所述告警信息控制同步設備定時源單元。
13.根據權利要求11所述的系統，其特徵在於，所述同步設備定時源單元通過其內部的振蕩器獲得內部時鐘信息。
14.根據權利要求11所述的系統，其特徵在於，所述同步設備定時源單元通過同步設備定時物理接口獲得外部時鐘信息。
15.根據權利要求14所述的系統，其特徵在於，所述外部時鐘信息為GPS時鐘信息。
16.根據權利要求12所述的系統，其特徵在於，所述告警信息為以下內容中的至少一個接收信號丟失告警信息、幀丟失告警信息、幀失步告警信息以及復用段告警信號。
17.—種毫微微基站路由器的時間同步系統，其特徵在於，所述系統包括同步數字系列物理接口單元，提取核心網絡線路時鐘信息，將核心網絡線路時鐘信息發送到同步設備定時源單元；同步設備定時源單元，比較核心網絡線路時鐘信息、內部時鐘信息和外部時鐘信息，確定同步質量等級最高的時鐘信息；網絡時間協議伺服器，根據同步質量等級最高的時鐘信息進行毫微微基站路由器的時間同步。
18.根據權利要求17所述的系統，其特徵在於，所述系統還包括再生段終端單元，處理STM-N幀的再生段開銷；復用段終端單元，處理STM-N幀的復用段開銷，恢復同步狀態信息，將同步狀態信息發送到同步設備管理單元；同步設備管理單元，收集告警信息，根據所述告警信息控制同步設備定時源單元。
19.根據權利要求17所述的系統，其特徵在於，所述網絡時間協議伺服器還包括時間單元，接收同步質量等級最高的時鐘信息，計算當前的UTC時間；協議處理單元，創建時間同步響應數據包，並將所述數據包發送給毫微微基站路由器。
20.根據權利要求17所述的系統，其特徵在於，所述同步設備定時源單元通過其內部的振蕩器獲得內部時鐘信息。
21.根據權利要求17所述的系統，其特徵在於，所述同步設備定時源單元通過同步設備定時物理接口獲得外部時鐘信息。
22.根據權利要求21所述的系統，其特徵在於，所述外部時鐘信息為GPS時鐘信息。
23.根據權利要求18所述的系統，其特徵在於，所述告警信息為以下內容中的至少一個接收信號丟失告警信息、幀丟失告警信息、幀失步告警信息以及復用段告警信號。
24.根據權利要求17所述的系統，其特徵在於，所述比較核心網絡線路時鐘信息、內部時鐘信息和外部時鐘信息，確定同步質量等級最高的時鐘信息具體為根據同步狀態信息中的同步數字序列同步質量等級描述來確定比較核心網絡線路時鐘信息、內部時鐘信息和外部時鐘信息中同步質量等級最高的時鐘信息。
25.根據權利要求17所述的系統，其特徵在於，所述根據同步質量等級最高的時鐘信息進行毫微微基站路由器的時間同步具體為毫微微基站路由器發送NTP查詢消息包給NTP伺服器，該消息包帶有其離開毫微微基站路由器時的時間戳，該時間戳為Tl ；當所述NTP消息包到達NTP伺服器時，NTP伺服器在消息包中添加到達NTP伺服器的時間戳，該時間戳為T2;當所述NTP消息包作為響應消息包離開NTP伺服器時，NTP伺服器在消息包中添加離開NTP伺服器的時間戳，該時間戳T3 ；當毫微微基站路由器接收到所述響應消息包時，在所述響應消息包中添加新的時間戳，該時間戳為T4;毫微微基站路由器根據Tl、T2、T3和T4的值計算出其與NTP伺服器之間的時間偏差 offset，利用所述時間偏差offset的值校正毫微微基站路由器的時間，其中，Offset = (Τ2-Τ1)-(Τ4-Τ3)/2。
全文摘要
本發明涉及一種毫微微基站路由器的時間同步方法，包括提取核心網絡的線路時鐘信息，比較核心網絡線路時鐘信息、內部時鐘信息和外部時鐘信息，確定同步質量等級最高的時鐘信息，根據同步質量等級最高的時鐘信息進行毫微微基站路由器的時間同步。以及一種毫微微基站路由器的時間同步系統，包括用於提取核心網絡的線路時鐘信息的裝置，用於比較核心網絡線路時鐘信息、內部時鐘信息和外部時鐘信息，確定同步質量等級最高的時鐘信息的裝置，用於根據同步質量等級最高的時鐘信息進行毫微微基站路由器的時間同步的裝置。本發明能夠使超微微基站路由器時鐘和NTP伺服器之間的時鐘同步更為穩定和準確。
文檔編號H04W56/00GK102480780SQ201010567689
公開日2012年5月30日 申請日期2010年11月26日 優先權日2010年11月26日
發明者李彬彬 申請人:上海貝爾股份有限公司