[发明专利]时间同步装置、时间同步系统和时间同步方法

说明书

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种时间同步装置、一种时间同步 系统和一种时间同步方法。

背景技术

在向NGN(下一代网络)转型的过程当中，各网络(包括移动网、固定 网等)以及网络的各个层面(包括核心网、传送网、接入网等)都对时间同 步提出了新的要求。例如，在采用CDMA2000和TD-SCDMA两种标准的 3G网络中，为了保证通话连接的建立，基站系统之间需要高精度的时间同 步(优于10μs)；再例如，WCDMA网络为了提供某些增值业务，比如基于 基站的高精度位置定位服务，其各基站设备间需要进行高精度(μs量级)的 时间同步。为了说明方便，上述这些需要进行时间同步的设备可以简称为时 间同步设备。

为了满足网络中各时间同步设备的时间同步需要，现有技术主要提供了 以下两种类型的同步方式：一种是网络时间同步，另一种是无线时间同步。

对于网络时间同步而言，于2002年提出的高精度时间协议(Precision Time Protocol，简称PTP)能够为时间同步设备、特别是远距离的时间同步 设备提供网络时间同步。由于该协议无需建立特别的网络，而是在现有网络 基础上通过添加仅占用少量网络资源的时间同步报文来实现，因此得以在时 间同步领域得以快速推广。该PTP协议的具体工作原理请参考IEEE 1588标 准，主要包括：每个参与同步的节点的以太网端口硬件测定PTP数据包离开 的精确时间和到达的精确时间，本节点计算出链路传输时延和数据包在本节 点停留时间，并通过PTP数据包与相邻节点交换这些实际测定和计算的信 息。

对于无线时间同步而言，其一般通过GPS广播的基准信号使得时间同步 设备间保持时钟同步，优点在于实现简单；如图1所示，其具体工作原理包 括：GPS接收机作为Master接收GPS授时，并通过本地同步端口向作为Slave 的时间同步设备提供PPS(Pulse Per Second，秒脉冲)同步脉冲信号和携带 每个秒脉冲对应时间戳(Timestamp)的时间戳传递信号，比如，可以由本 地同步端口的PPS接口发送PPS同步脉冲信号，通过RS-232/RS-485串口发 送时间戳传递信号；作为Slave的时间同步设备采样PPS同步脉冲信号沿获 得该PPS同步脉冲信号跳变时的本地时间，接收时间戳传递信号获得相应 PPS同步脉冲信号的Master时间，类似的，可以由本地同步端口的PPS接口 接收PPS同步脉冲信号，通过RS-232/RS-485串口接收时间戳传递信号；通 过对该PPS同步脉冲信号的本地时间和Master时间加以比较，就能够调整 本地时间，使其与Master时间精确同步。

但是，对于时间同步设备而言，上述两种方式又各自存在不足：

如果时间同步设备按照IEEE1588标准来实现时间同步，则必然要求为 其提供普通以太网帧中继的交换设备也支持IEEE1588标准，即其交换设备 的每个端口都需要一套硬件时间戳生成单元，且该交换设备的CPU必须能 够支持与处理普通以太网帧有较大差别的PTP协议的处理。而事实上，由于 交换设备本身并不需要进行时间同步，因此对于目前已经在网络中使用的大 量交换设备都是普通以太网交换设备，其端口和CPU都难以实现到支持 IEEE1588标准的升级，因此无法为时间同步设备提供网络时间同步支持。

如果按照GPS基准进行无线时间同步，由于一般难以在所有需要时间同 步的设备处都安装GPS接收机，且GPS接收机对外提供时间同步所采用的、 用于传输PPS和时间戳的线缆具有一定的长度限制，因此实现时间同步的范 围有限，尤其难以为异地的时间同步设备的提供支持；特别是，无线时间同 步需要专门的线路来传递同步脉冲，且该线路不能传递其它业务数据，因此 线路利用率低，难以在较大的范围内加以应用。

基于上述原因，现有技术往往采用网络时间同步和无线时间同步相结合 的方式，即如果交换设备支持IEEE1588标准(可称为IEEE1588以太网交换 设备)，则其所连接的时间同步设备可以采用网络时间同步；如果交换设备 不支持IEEE1588标准，则其所连接的时间同步设备需要专门设置GPS接收 机进行无线时间同步。