[发明专利]分组网络中的增强型时钟控制

说明书

技术领域

本发明的实施例一般地涉及部署在通信网络内的网络元件的时钟控制方法，尤其是涉及分组网络中的增强型时钟控制。 

背景技术

在许多电信应用中，网络中的每个元件均具有其自身的、与网络中的其它时钟独立运行的时钟(这里称为“客户端时钟”)。晶振通常用作网络元件中的客户端时钟，从而提供频率以支持本地时标的生成。虽然晶振在短期测量间隔内提供良好的频率稳定性，但是它们的中期和长期频率稳定性并不满足电信标准。因此，必须针对外部可追溯源来检查和校正客户端时钟。而且，在网络中有极大量元件的情况下，需要每个元件的时钟不仅提供在所有测量间隔内的良好频率稳定性，而且在整个网络内可再生，同时每个元件具有最低成本。 

存在向客户端网络元件处的客户端时钟提供定时信息的多种方式。在传统电信网络中，网络元件利用诸如T1和SONET之类的时分复用(TDM)链路，这些链路固有地能够在物理层从服务器向客户端运载可靠频率信息。但是，下一代网络可能基于分组交换体系结构(这种网络在这里称为“分组网络”)，并且可能存在这样的情形，其中，互连网络元件的物理介质不再能够在物理层传送频率信息。因此，需要用于传送定时信息的基于分组的方法。图1图示了对于网络元件100而言可能可得的各种定时源。定时源包括网络时间协议(NTP)服务器110、精确定时协议(PTP)服务器120、直接链路源130、多播NTP服务器140、多播PTP服务器150、和实时协议(RTP)服务器160。NTP服务器110和PTP服务器120分别使能了通过IP-WAN115和LAN125传送定时信息的基于分组的方法。除非另作特别指定，这里所使用的术语“NTP服务器”和 “PTP服务器”意味着服务器操作于单播模式中，其中，在服务器和客户端之间存在安全的一对一关联，从而确保某种级别的可追溯性。直接链路源130是诸如全球定位卫星(GPS)、楼宇综合定时供给(BITS)、SONET、SDH和PDH之类的源，其通过直接链路135向网络元件提供定时信息。多播NTP服务器140和多播PTP服务器150是多播服务器，其能够通过服务器和客户端之间的N对M关联来提供基于分组的定时信息，其中，N和M可以是大于或等于1的任意整数，并且N<<M。 

虽然对于网络元件100而言可用多种定时源，但是并不是在所有情况下都可用所有定时源。此外，它们的频率稳定性并不总是满足电信标准。在通过引用结合于此的美国专利5,751,777和美国专利5,943,381中公开的多输入锁频环(MiFLL)通过最佳地组合主次层级输入实现了对于任意指定时间测量间隔而言都具有良好稳定性的客户端时钟。“主层级输入”指的是经由可核实(可追溯)路径来自已知的可靠定时源(例如，NTP服务器110、PTP服务器120或直接链路源130)的定时信息。“次层级输入”源自比本地振荡器更好或相等的层级的源，但并不显式可核实。多播NTP服务器140和多播PTP服务器150可以被用作次层级输入，其将允许以较低成本、较低功率的本地振荡器来提取时间和频率信息，而不会向主层级源增加额外客户端事务的负担。 

但是，从多播NTP和PTP流提取时间和频率信息将产生多个问题。首先，并不总是知道这些流是否源自可靠的服务器时钟。其次，在实践中，一个流中的各个分组经历具有极其随机的分量的不同延时，即，称为“分组延时变差”(PDV)的现象。其结果是，可能会向MiFLL发送不准确的数据，从而折衷了客户端时钟的性能。 

如上所述，本领域中所需的是这样的技术和装置，其用于自治地验证从多个源获得的时间和频率数据并通过减轻PDV的影响来生成对客户端时钟和各个源之间的频率差的合适估计，以使得仅向MiFLL发送可靠数据。 

发明内容

本发明的一个实施例提出了一种用于自治地验证从服务器时钟接收的时间和频率信息并生成在客户端时钟和所述服务器时钟之间的频率估计的方法。该方法包括以下步骤：接收至少两个协议数据单元(PDU)，其中，每个PDU包括多个时间戳；从每个PDU中提取该多个时间戳；针对每个PDU执行偏移量测量，以计算每个PDU的在客户端时钟和服务器时钟之间的时间偏移量，其中，每个偏移量测量均基于与正在执行的偏移量测量所针对的PDU相关联的至少两个时间戳。该方法还包括以下步骤：对所述时间偏移量执行最小偏移量滤波(MOF)以去除基于无效时间戳数据的任何时间戳；以及对经过滤波的所述时间偏移量执行频率估计滤波(FEF)以生成频率估计，并向MiFLL提供该频率估计以实现客户端时钟在任何指定时间测量间隔内的良好稳定性。