[发明专利]使用线性规划用于同步的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及使用线性规划用于同步的方法和设备。具体但非排他地涉及在使用例 如IEEE1588精确时间协议(PTP)的分组网络上的时间同步。

背景技术

分组技术(例如，以太网、IP)基本上是异步的、针对数据业务的突发特性进行 优化，并且不提供固有定时转移(频率和时间)能力。然而，如以太网的分组技术正 迅速取代现有供应商网络基础设施(广泛地基于如PDH和SDH的时分多路复用 (TDM)技术)。这是由于分组网络设备的相对较高的带宽和低成本，以及服务质量 (QoS)、运营、管理和维护(OA&M)、拥塞管理和恢复性的增强。

对于分组网络(以太网为当前的所选技术)来说总集合(totalconvergence)中所 缺少的重要能力之一是在网络内本地提供定时和同步的能力。这将提供具有传输时间 敏感应用(诸如通过分组的电路仿真业务(CES))以及分配精确的频率和时间基准 的能力的以太网。

时间和频率同步在移动回程网络中起着至关重要的作用。蜂窝基站从高精确的基 准时钟获得其载波无线电频率，通常在十亿分之(ppb)50以内。该基准时钟通常从 同步TDM接口或从位于基站的昂贵的GPS接收机获得。没有可追溯至高精确主基准 时钟(PRC)的定时信息，将会发生信道频率之间的本地干扰，以及与相邻基站的相 互干扰，最终导致掉话并降低整体用户体验。为了防止在切换期间掉话，每个基站都 需要精确的同步基准。当基站时钟未充分同步时，移动客户端漫游期间的呼叫切换也 经受明显的延迟。

移动网络分为两大类：频分双工(FDD)以及时分双工(TDD)，所述频分双工 (FDD)使用两个分离的频带来发送/接收，所述时分双工(TDD)在单个频带上进 行发送和接收。LTE-TDD、WiMAXTDD、CDMA网络(在北美普遍)以及TD-CDMA 和TD-SCDMA(除频率同步之外还)需要时间同步，而LTE-FDD、GSM(全球移动 通信系统)、W-CDMA和其它无线技术仅需要频率同步。即使随着LTE-FDD的使用， 诸如网络MIMO和基于位置的服务这样的新的LTE移动服务也将需要精确时间同步。

在需要以端对端方式实现时钟转移而没有分组网络辅助(以逐跳边界时钟(BC) 或者透明时钟(TC)的形式)的情况下，在分组网络的两端没有可追溯至PRC的基 准时钟或者缺少全网范围的GPS服务，依赖定时的接收终端节点需要使用自适应定 时技术来重构发送定时基准源的定时信号。接收终端源将通常使用“基于分组的”时 钟恢复机制，该时钟恢复机制使接收方时钟从属于发送方时钟。时钟恢复机制能够处 理在分组数据流中编码的所发送的时钟采样(时间戳)，以生成针对接收方的定时信 号。该时钟恢复机制的目的在于估计并补偿在发送方时钟和接收方时钟的振荡器之间 发生的频率漂移。然而，分组延迟变化(PDV)和分组丢失的存在影响时钟估计/补 偿处理的性能，使得发送方时钟显现得比其实际更快或更慢，并且最终，导致大部分 为漫游(wander)的传播到接收方时钟信号。(漫游是小于10Hz的时钟噪声，而抖动 是等于或大于10Hz的时钟噪声)。

IEEE1588PTP消息流

IEEE1588v2PTP定义了具有亚微秒精度的、用于将频率、相位和当日时间 (time-of-day)信息从主设备传送(communicate)至一个或更多个从设备的基于分组 的同步协议。PTP依赖于从主时钟发送至一个或更多个从时钟的精确加时间戳分组 (以纳秒级的粒度)的使用，以允许将它们同步(按频率或时间)到主时钟。同步信 息是按照层级分发的，GrandMaster时钟位于该层级的根部。该GrandMaster为一个 或更多个从设备提供时间基准。这些从设备进而可以充当用于从设备的进一步分级层 的主设备。

主设备1和从设备3之间的PTP消息交换过程(即，PTP延迟请求/延迟响应流) 执行如下并且在图1中进行了例示。IEEE1588PTP允许两种不同类型的加时间戳方 法，一步或者两步。一步时钟即时更新事件消息(Sync和Delay-Req)内的时间信息， 而两步时钟在一般消息(Follow_Up和Delay-Resp)中传输分组的精确时间戳。同步 Sync消息由主设备1发送至其从设备3，并且包含其传输的准确时间，或者其后跟随 着包含该时间的Follow_Up消息。在两步普通或边界时钟中，Follow_Up消息针对特 定的Sync消息传送离开时间戳的值。