[发明专利]分布式网络授时的滤波方法

说明书

技术领域

本发明涉及网络通信领域，尤指一种分布式网络授时的滤波方法。

背景技术

随着业务IP化的发展加速，通信网络承载的业务类型在不断的发生根本性变化。移动运营商核心网的IP化已全面实施，移动网络中RAN主要基于同步数字体系(SDH)技术构建，第三代移动通信(3G)网络以及第四代通讯(4G)网络都需要基于分组业务的传送。承载带宽需求的变化和技术的演进，传送网也发生了改变。因此，分组化已经成为传送网络最为重要的特征之一。网络通讯对于时钟同步的需求有两个级别——频率同步和时间同步。时间同步可以由GPS卫星时钟来传递准确的时间信息，虽然同步报文可以进行频率同步，但在传输网络中，由于网络流量的不固定，报文经过中间传输介质(网线，光纤，交换机，路由器等)传输延迟与驻留时间延迟的影响，会导致频率同步的精度出现很大的偏差。

目前，虽然业界有采用E1，IRIG-B进行频率授时，但是像E1，IRIG-B的信号传输需要单独铺设专用线缆，需要耗费大量的物力与人力成本，成本高，不利于普及应用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种分布式网络授时的滤波方法，解决现有的网络传输中产生的频率偏差问题和E1，IRIG-B进行频率授时需要单独铺设线缆耗费人力物力等问题。

实现上述目的的技术方案是：

本发明一种分布式网络授时的滤波方法，包括：

组件授时网络环境，确定网络中的主从时钟节点；

进行主从时钟节点的同步通信，获取主从通信中的单向时延；

以一定数量的所述单向时延为一组，计算得出该组中的最小时延，同时记录所述最小时延的对应时间值；

再以多组的最小时延形成第一数组，且以所述第一数组中的最小时延的对应时间值形成第二数组；

将所述第一数组和所述第二数组进行卡尔曼滤波计算，以获取主从通信中的频率差值。

提供一种分布式网络授时的滤波方法，有效滤除同步报文在网络传输中带来的抖动，将传输延迟最小的报文进行卡尔曼滤波，最终输出稳定可靠的频率偏差，有效提高后期频率同步的精度与稳定度。本发明利用现有互联网平台，结合低通滤波与卡尔曼滤波算法，在复杂的网络环境下能够去除网络抖动与传输延迟，提高同步报文给各级从节点频率同步的精度。由于该方法是一种网络授时协议，无需单独铺设专用网络通道，解决了E1，IRIG-B进行频率授时需要单独铺设线缆耗费人力物力的问题。直接利用现有网络资源，大大降低了投入成本，有很好的实用性。

本发明分布式网络授时的滤波方法的进一步改进在于，所述单向时延为主时钟节点的发送时间戳与从时钟节点的接收时间戳之间的差值。

本发明分布式网络授时的滤波方法的进一步改进在于，将所述第一数组和所述第二数组进行卡尔曼滤波计算包括：

利用卡尔曼滤波估计算法的状态方程和观测方程，对所述第一数组和所述第二数组经过线性卡尔曼滤波算法得出最佳单向时延，并计算得出主从频率差值；

所述状态方程为：

X_(k)···X_(k·1)·W_(k)·[X_(k)·H···X_(k·1)]   (1)

所述观测方程为：

式(1)和式(2)中：K为单向时延的编组序号，X_(k)为第K组的最小时延，X_(k·1)为第K+1组的最小时延，·为三角状态矩阵，W_(k)为权重矩阵，H为观测矩阵，X_(k)观测为主从单向路径时延的观测值，I为单位矩阵，Q为模型噪声。

本发明分布式网络授时的滤波方法的进一步改进在于，所述线性卡尔曼滤波算法包括：

Tmp···P_(k，k)··^T·Q   (5)

式(3)至式(7)中，X_k·1为第K+1组的最小时延，矩阵中为卡尔曼滤波之后主从单向时延的最优估计值，Freq_k·1为第K+1次滤波后主从通信之间的频率差值，·为三角矩阵，W_(k)为第K次的权重矩阵，H为观测矩阵，Tmp为临时矩阵，R为1，Q为模型噪声，I为单位矩阵，P_{(k·1，k·1)}为第K+1次的估计误差。

附图说明