[发明专利]用于获得时间同步中精确线路传输延迟的方法

说明书

技术领域

本发明涉及数据通信领域，具体来讲是一种用于获得时间同步中精确线路传输延迟的方法。

背景技术

通信领域中，传统2G网络时间同步采用GPS(Global Positioning System，全球定位系统)的方案，存在成本高、维护困难以及安全隐患。随着包交换技术的发展，包交换技术日臻成熟，越来越多地取代了TDM(Time Division Multiplex，时分复用)技术，被广泛应用于通信网络的接入层、汇聚层和核心层。而许多电信业务的正常运营，仍然需要传统TDM电信网所具有的特征，特别是对于3G/4G无线通信IP射频接入网，要求通信设备满足精确时间同步，时间同步精度要小于1μs。

采用IP包交换技术后，时间同步要求在通信设备系统上运行PTP(Precision Time Protocol，精确时间协议)。对于分布式通信系统来讲，PTP要求系统的每个子系统能够精确时间同步。系统内部同步方式由于没有统一的时间源，每个子系统时间和CPU的计算延迟都存在不确定性，时间戳也不确定，导致其精度和抖动都不能满足业务运营的要求。而系统内部线路传输延迟(为了简便起见，本说明书中线路传输延迟即包括：信号线路传输延迟和开关电路的开关延迟)就不能精确计算。但是在时延计算过程中，必须通过软件的方式交互，互通发送时间戳，从而计算单向和双向时延。为了提供高精度的时间戳信息，就必须通过硬件的方式来实现。相对来说，硬件能够提供精确的脉冲信号，提供高精度的时间戳，同步精度可以达到纳秒级，抖动也小，能够满足系统要求，但也存在系统内部线路传输延迟的问题。系统内部信号在传输过程中，电子信号通过导体时大概是每纳秒传输8cm(实际的传输速度要由导体的材料，尺寸以及其它外部因素来决定)。由于传输经过一定的距离，导致信号到达到目的时会有传输延迟。特别是在大型机架系统上，该传输距离甚至达到50cm左右。另外，在线路传输过程中，为了增加线路的驱动能力或者需要对输入输出进行信号的选择，会在线路上添加逻辑或者开关集成电路芯片，而集成电路开关或者信号在集成电路中传输，也会有相应的时间延迟。

如图1所示，是分布式通信系统时间精确同步的示意图。分布式通信系统包含多个子系统，各子系统通过一根传输线路互联，此处以两个子系统为例，假设子系统1和子系统2对整个系统具有普遍适应性。

在该线路上使用秒脉冲进行所有子系统的秒级同步。可配置多个子系统中的任意一个作为发送秒脉冲，这个子系统称为主子系统；其他作为辅，称辅子系统，图1中将子系统1定义为主子系统，体统2定义为辅子系统。主子系统此时可以从外部时间系统、内部高频率高精度晶体振荡器、GPS、PTP的GrandMaster其中之一获得精确的时间源，该时间源信息主要包括秒脉冲和ToD(Time of Day，当前时间)值。当主子系统获得精确ToD以后，向其他子系统发送秒脉冲，此处为子系统1向子系统2发送秒脉冲；同时CPU控制平面通过控制平面通道，在1秒时间内通告其他所有子系统该秒的具体ToD，如图1所示通告子系统2具体ToD。系统每个子系统在本地维护一个ns级定时时钟(定时寄存器)，每个子系统收到秒脉冲后，通过定时时钟开始计时。当CPU控制平面从控制平面通道收到秒脉冲的时间值后，再加上定时时钟的值，就是本地的时间。主子系统到辅子系统存在单向线路和芯片开关的延迟t_pd，而辅子系统此时的时间值还没有计入t_pd，所以还不是精确时间。由于芯片开关电路延迟具有不确定性，不同的个体差异很大，并且其开关电路延迟甚至可以达到ms级，所以需要在得到本地时间后，对线路传输时延t_pd进行补偿，才能得到精确时间。综上所述，系统在运行PTP协议之前，需要获得主辅子系统之间的延迟。

但是在软件方式能够交互时间戳而精度达不到要求、硬件方式能够提供高精度时间戳而不能交互时间戳的情况下，系统都无法计算出单向或者双向精确延迟，没有办法获得延迟，就无法对所述延迟做出补偿，进而导致系统时间不同步，对整个网络来讲，延迟积累也会导致业务不能正常运营。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种用于获得时间同步中精确线路传输延迟的方法，能够准确获得系统中单向或者双向精确延迟，便于后续对延迟作出补偿，进而保证整个通信系统设备内部的精确时间同步，从而满足网络业务正常运营的要求。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：一种用于获得时间同步中精确线路传输延迟的方法，包括如下步骤：

步骤1，分布式通信系统的所有子系统中，选择一个子系统作为主子系统，其余的子系统作为辅子系统；