專利名稱：應(yīng)用于電信網(wǎng)的時(shí)間供給與同步系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于電信網(wǎng)的時(shí)間供給與同步系統(tǒng)(以下簡稱為時(shí)間供給與同步系統(tǒng))，特別是一種由時(shí)間同步中心設(shè)備(以下簡稱中心設(shè)備)將接收到的國際標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間—協(xié)調(diào)世界時(shí)(UTC)傳送到各遠(yuǎn)端時(shí)間同步從設(shè)備(以下簡稱遠(yuǎn)端從設(shè)備)，使所有遠(yuǎn)端從設(shè)備時(shí)間精確同步于協(xié)調(diào)世界時(shí)的一個(gè)系統(tǒng)。遠(yuǎn)端從設(shè)備可在其服務(wù)范圍內(nèi)對(duì)所有需要標(biāo)識(shí)時(shí)間的對(duì)象附上時(shí)間標(biāo)簽。
背景技術(shù)：
對(duì)于傳統(tǒng)電話網(wǎng)和移動(dòng)通信網(wǎng)都是布及全國的網(wǎng)絡(luò)，它們的局間通信和網(wǎng)間通信，包括傳送接續(xù)、控制消息以及與用戶和呼叫有關(guān)的數(shù)據(jù)，在中國均采用七號(hào)公共信道信令，因此，對(duì)電信網(wǎng)起著支撐作用的信令網(wǎng)運(yùn)行狀況直接影響通信的服務(wù)質(zhì)量。近幾年來，各電信運(yùn)營商紛紛提出并著力實(shí)施信令監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的建設(shè)，監(jiān)測(cè)信令網(wǎng)的運(yùn)行，采集局間信令鏈路上傳送的消息，掌握全網(wǎng)運(yùn)行的實(shí)時(shí)信息，進(jìn)行分析、統(tǒng)計(jì)，及時(shí)處理發(fā)生的問題，提高通信網(wǎng)服務(wù)質(zhì)量。
由于通信的實(shí)時(shí)性和隨機(jī)性較強(qiáng)，一次接續(xù)處理過程需要傳送許多信令消息，為對(duì)消息進(jìn)行有效、正確地分析，要求信令監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)監(jiān)測(cè)到的每一條信令消息標(biāo)出其發(fā)生的時(shí)間。信令監(jiān)測(cè)點(diǎn)一般設(shè)在信令轉(zhuǎn)接點(diǎn)，有的設(shè)在信令點(diǎn)。每一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)上需要同時(shí)監(jiān)測(cè)許多信令鏈路，這樣不但要求監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中分布在不同地點(diǎn)的遠(yuǎn)端監(jiān)測(cè)設(shè)備與監(jiān)測(cè)中心時(shí)間同步，一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)內(nèi)的多個(gè)監(jiān)測(cè)單元也要實(shí)現(xiàn)時(shí)間同步。由于一次通信接續(xù)中的二個(gè)消息包的間隔時(shí)間可能非常短，因此，對(duì)時(shí)間同步的準(zhǔn)確度要求也就非常高。若監(jiān)測(cè)點(diǎn)采用未經(jīng)同步的獨(dú)立時(shí)鐘，則是不可能實(shí)現(xiàn)的。
在先技術(shù)(1)，中國專利申請(qǐng)?zhí)?1104016.5(公開號(hào)CN 11309486A)提供了一種時(shí)間同步方式，它包含的時(shí)間分配器能向多個(gè)長距離的終端裝置發(fā)送時(shí)間同步信號(hào)。它的時(shí)間是直接取自于全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(簡稱GPS系統(tǒng))，。它的時(shí)間同步信號(hào)是由表示信號(hào)起始的識(shí)別信號(hào)和表示時(shí)間的絕對(duì)時(shí)間信號(hào)構(gòu)成的，也就是識(shí)別信號(hào)的前沿定時(shí)同步于協(xié)調(diào)世界時(shí)(簡稱UTC)，是將兩個(gè)信號(hào)疊加成串行信號(hào)后發(fā)送。
在先技術(shù)(2)，中國專利申請(qǐng)?zhí)?3104567.3(公開號(hào)CN 1082285A)提供了一種時(shí)間同步系統(tǒng)，它的核心是時(shí)鐘同步，也就是本地晶振的調(diào)整，即將本地時(shí)鐘的工作頻率調(diào)整到與外部標(biāo)準(zhǔn)輸入頻率相一致，通過使用GPS時(shí)鐘源，來不斷地對(duì)本地時(shí)鐘的偏差進(jìn)行糾正。它的信號(hào)傳輸是利用尋呼網(wǎng)中無線通路以廣播方式傳送時(shí)間消息，降低了投資。所以可以說是一種適用于無線尋呼網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)。它用于維持響應(yīng)計(jì)時(shí)信號(hào)的時(shí)鐘時(shí)間信號(hào)時(shí)，是用一個(gè)連續(xù)步進(jìn)的計(jì)數(shù)器。該計(jì)數(shù)器步進(jìn)電路是一個(gè)發(fā)生可變頻率輸出信號(hào)的一個(gè)壓控振蕩器。用于產(chǎn)生一個(gè)可變頻率計(jì)的信號(hào)。由同步電路將控制電壓提供給相關(guān)的壓控振蕩器，用于建立所說的計(jì)時(shí)信號(hào)。它是一個(gè)維護(hù)操作點(diǎn)對(duì)多個(gè)尋呼臺(tái)之間的時(shí)間同步。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了達(dá)到使所有的遠(yuǎn)端從設(shè)備的時(shí)間都能夠精確地同步于協(xié)調(diào)世界時(shí)(簡稱UTC)的目的，提供一種應(yīng)用于電信網(wǎng)的時(shí)間供給與同步系統(tǒng)。
本發(fā)明為達(dá)到上述目的，所采取的技術(shù)措施是要求本發(fā)明的時(shí)間供給與同步系統(tǒng)主要包含時(shí)間同步中心設(shè)備(簡稱為中心設(shè)備)、遠(yuǎn)端時(shí)間同步從設(shè)備(簡稱為遠(yuǎn)端從設(shè)備)和連接兩者之間的傳輸通路。本發(fā)明中所說的中心設(shè)備主要是將從多種時(shí)間源獲取的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)，定時(shí)周期地通過傳輸通路傳送給遠(yuǎn)端從設(shè)備，并接收遠(yuǎn)端從設(shè)備反饋回來的時(shí)間信號(hào)，進(jìn)行修正時(shí)間延遲；所說的遠(yuǎn)端從設(shè)備從傳輸通路中接收中心設(shè)備傳來的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)，同步發(fā)送到各服務(wù)單元，并同時(shí)反饋給中心設(shè)備。所說的中間傳輸通路是利用2.048Mbit/S數(shù)字鏈路或電信傳送網(wǎng)。
具體地說，本發(fā)明時(shí)間供給與同步系統(tǒng)是一個(gè)具有接收協(xié)調(diào)世界時(shí)(UTC)的時(shí)間同步中心設(shè)備和遠(yuǎn)端時(shí)間同步從設(shè)備，兩者通過傳輸通路連接，可借助于電信網(wǎng)中傳輸系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。時(shí)間同步中心設(shè)備中的時(shí)間服務(wù)器接收到協(xié)凋世界時(shí)(UTC)后，由主時(shí)間通信單元將時(shí)間信號(hào)變換成高速數(shù)據(jù)鏈路控制規(guī)格(HDLC)消息包，經(jīng)數(shù)字交叉連接單元(DXC)周期性地向網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有遠(yuǎn)端時(shí)間同步從設(shè)備進(jìn)行發(fā)送。系統(tǒng)通過對(duì)信號(hào)遠(yuǎn)程傳輸時(shí)延的測(cè)定和時(shí)間廣播，中斷驅(qū)動(dòng)和時(shí)間段校正，使所有的遠(yuǎn)端從設(shè)備以及遠(yuǎn)端從設(shè)備內(nèi)部各分單元的時(shí)間與UTC保持一致，實(shí)現(xiàn)相互間時(shí)間精確同步，時(shí)間誤差達(dá)到小于1ms。遠(yuǎn)端從設(shè)備的服務(wù)單元可用通用計(jì)算機(jī)平臺(tái)，能向服務(wù)對(duì)象以多種方式進(jìn)行時(shí)間信息傳遞，并可與服務(wù)對(duì)象合成在一個(gè)物理體內(nèi)。
本發(fā)明的時(shí)間供給與同步系統(tǒng)應(yīng)用于七號(hào)信令監(jiān)測(cè)系統(tǒng)時(shí)，遠(yuǎn)端從設(shè)備的ITU(國際電聯(lián))制定的一種國際性的標(biāo)準(zhǔn)化的No.7公共信道信令。中國電信網(wǎng)中局際通信也采用此信令，包括在公用電話網(wǎng)(傳統(tǒng)的電話網(wǎng))、移動(dòng)通信網(wǎng)和智能網(wǎng)中。通信網(wǎng)上No.7信令的運(yùn)行情況對(duì)通信的服務(wù)質(zhì)量至關(guān)重要，為此，中國各電信運(yùn)營公司正在各地的電信網(wǎng)中裝設(shè)No.7信令監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
本發(fā)明的特點(diǎn)在于(1)本發(fā)明的時(shí)間供給與同步系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了由一個(gè)中心設(shè)備接收國際標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間—協(xié)調(diào)世界時(shí)(UTC)，經(jīng)傳輸通路(2.048M數(shù)字鏈路或電信傳送網(wǎng))將時(shí)間信號(hào)傳送到所有需要標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間的各遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)，建立當(dāng)?shù)氐臅r(shí)間鐘。并可以通過使用傳輸時(shí)間的測(cè)量、2kHz脈沖同步、正點(diǎn)5秒脈沖校正和UDP(用戶數(shù)據(jù)包報(bào))廣播，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)端從設(shè)備及內(nèi)部各單元的時(shí)間精確同步于UTC。也就是本發(fā)明的時(shí)間供給與同步系統(tǒng)與在先技術(shù)(2)不同，本發(fā)明是各節(jié)點(diǎn)的時(shí)間源來自一個(gè)中心設(shè)備，本地時(shí)間同步的核心是同步各地用戶單元上操作系統(tǒng)的時(shí)鐘，異地同步是通過數(shù)字通信鏈路同步各地時(shí)間同步單元。
(2)本發(fā)明的中心設(shè)備向遠(yuǎn)端從設(shè)備采用HDLC高速數(shù)據(jù)鏈路通信方式，周期發(fā)送帶有標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間的消息包，接收遠(yuǎn)端從設(shè)備發(fā)回的消息，從而測(cè)定傳輸延遲，在下一周期將標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間和傳輸時(shí)延發(fā)送給各遠(yuǎn)端從設(shè)備。各遠(yuǎn)端從設(shè)備根據(jù)中心設(shè)備發(fā)來的時(shí)間和傳輸時(shí)延，確定本地的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間。實(shí)現(xiàn)各遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)間時(shí)間同步誤差小于1ms。
(3)本發(fā)明的遠(yuǎn)端從設(shè)備與中心設(shè)備同步；定時(shí)每5秒向服務(wù)單元發(fā)出一個(gè)UDP時(shí)間廣播消息包，使未同步上的單元能夠在5秒內(nèi)獲得一個(gè)較精確的初始時(shí)間。
(4)本發(fā)明的遠(yuǎn)端從設(shè)備內(nèi)的正點(diǎn)5秒同步脈沖，使所有服務(wù)單元取得初始時(shí)間和一旦發(fā)生時(shí)間偏離時(shí)及時(shí)得到糾正。
(5)本發(fā)明的遠(yuǎn)端從設(shè)備在輸出的秒脈沖間插入2KHz脈沖時(shí)鐘同步信號(hào)，作為一個(gè)外部高優(yōu)級(jí)的中斷提供給操作系統(tǒng)。操作系統(tǒng)將此中斷作為時(shí)間中斷。本地所有服務(wù)單元都與2KHz脈沖連接，確保了時(shí)間同步的一致性，誤差小于0.5ms。
(6)本發(fā)明的中心設(shè)備和遠(yuǎn)端從設(shè)備均有時(shí)間保持功能，系統(tǒng)安全可靠。一旦運(yùn)行中時(shí)鐘源信號(hào)中斷，中心設(shè)備中主時(shí)間通信單元和數(shù)字交叉單元、傳輸線路或遠(yuǎn)端從設(shè)備中從時(shí)間通信單元中任何一部分出現(xiàn)故障，服務(wù)單元仍能維持工作，繼續(xù)向服務(wù)對(duì)象提供標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間。
(7)本發(fā)明系統(tǒng)可通過電信傳送網(wǎng)實(shí)現(xiàn)長距離傳送信號(hào)，使遠(yuǎn)端從設(shè)備可布設(shè)在任何地點(diǎn)，獲得廣泛的應(yīng)用。
(8)本發(fā)明系統(tǒng)主要應(yīng)用于電信網(wǎng)內(nèi)的時(shí)間同步。由于電信網(wǎng)中局、站及它們與管理中心之間，普遍設(shè)有數(shù)字通信鏈路，而且所有的數(shù)字傳輸通路，對(duì)一個(gè)高精度的時(shí)鐘實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)同步，給時(shí)間同步系統(tǒng)提供了一個(gè)精確的時(shí)鐘源信號(hào)，利用這一資源，實(shí)現(xiàn)異地各設(shè)備的時(shí)間同步，傳輸質(zhì)量高。而且不必鋪設(shè)專用電纜/光纜，充分利用電信資源，降低建設(shè)成本。
(9)本發(fā)明的時(shí)間供給與同步系統(tǒng)中設(shè)有時(shí)間服務(wù)器，可從GPS接收器中取得時(shí)間信號(hào)，也可從其它時(shí)鐘源取得標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)。


圖1為本發(fā)明系統(tǒng)構(gòu)成的示意圖。
圖2為本發(fā)明的時(shí)間同步中心設(shè)備2構(gòu)成的示意圖。
圖3為本發(fā)明的遠(yuǎn)端時(shí)間同步從設(shè)備4構(gòu)成的示意圖。
圖4為本發(fā)明中遠(yuǎn)端從設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信息接收過程的示意圖。
圖5為本發(fā)明系統(tǒng)的UDP與5秒脈沖同步過程的示意圖。
圖6為遠(yuǎn)端從設(shè)備中各服務(wù)單元與2kHz脈沖同步過程的示意圖。
圖7為上述圖2中本發(fā)明中心設(shè)備包含的時(shí)間服務(wù)器201的構(gòu)成示意圖。
圖8為上述圖2中主時(shí)間通信單元202的構(gòu)成示意圖。
圖9為上述圖2中數(shù)字交叉連接單元203的構(gòu)成示意圖。
圖10為上述圖3中從時(shí)間通信單元401的構(gòu)成示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖具體地說明本發(fā)明系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特征。
圖1是本發(fā)明的時(shí)間供給與同步系統(tǒng)的簡單結(jié)構(gòu)框圖。中心設(shè)備2與多種標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間源1相連。中心設(shè)備2通過中間傳輸通路3與多個(gè)含有數(shù)個(gè)服務(wù)單元的遠(yuǎn)端從設(shè)備4相通。
所說的中間傳輸通路3是2.048Mbit/s數(shù)字鏈路中的各個(gè)64kbit/s通路。傳輸手段可為準(zhǔn)同步數(shù)字體系(PDH)或同步數(shù)字體系(SDH)。通常可借助于電信傳送網(wǎng)，所以說本發(fā)明系統(tǒng)中的時(shí)間同步中心設(shè)備和遠(yuǎn)端從設(shè)備均為電信傳送網(wǎng)中一個(gè)節(jié)點(diǎn)。
所說的多種標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間源1包括能夠提供協(xié)調(diào)世界時(shí)(UTC)的全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)接收器，或者是互聯(lián)網(wǎng)上的網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議(NTP)所傳送的協(xié)調(diào)世界時(shí)(UTC)等。
時(shí)間同步中心設(shè)備2接收國際標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間UTC，并以5秒時(shí)間間隔周期地將UTC時(shí)間信號(hào)和測(cè)定的信號(hào)傳輸時(shí)延輸出到2.048Mbit/s數(shù)字鏈路上，通過數(shù)字交叉連接單元(DXC)的交換，分別向各遠(yuǎn)端時(shí)間同步從設(shè)備4發(fā)送。遠(yuǎn)端從設(shè)備4接收到時(shí)間信號(hào)后，向服務(wù)單元廣播標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，并對(duì)服務(wù)單元的時(shí)間鐘進(jìn)行中斷驅(qū)動(dòng)和時(shí)間校正，從而實(shí)現(xiàn)全系統(tǒng)的以國際標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間(協(xié)調(diào)世界時(shí)UTC)為基準(zhǔn)的時(shí)間精確同步。并為向服務(wù)對(duì)象—信令監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的信令采集模塊—提供標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間。同時(shí)，遠(yuǎn)端從設(shè)備在收到中心發(fā)來的時(shí)間信號(hào)后立即將信號(hào)返回給中心設(shè)備，以提供中心設(shè)備計(jì)算傳輸時(shí)延。
圖2是本發(fā)明系統(tǒng)中中心設(shè)備2的結(jié)構(gòu)示意圖。本發(fā)明的中心設(shè)備2主要包含時(shí)間服務(wù)器201，與時(shí)間服務(wù)器201輸出端相連的主時(shí)間通信單元202，與主時(shí)間通信單元202輸出端相連的數(shù)字交叉連接單元203，數(shù)字交叉連接單元203的輸出經(jīng)傳輸通路連接到遠(yuǎn)端從設(shè)備4上。
時(shí)間同步中心設(shè)備的國際標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間—協(xié)調(diào)世界時(shí)(UTC)—由時(shí)間服務(wù)器201采獲，通過以太網(wǎng)口送至主時(shí)間通信單元202。
所說的時(shí)間服務(wù)器201具有時(shí)間保持功能。它含有內(nèi)部時(shí)間鐘和時(shí)鐘源同步于外部時(shí)間信號(hào)，一旦系統(tǒng)失去外部時(shí)間源，內(nèi)部時(shí)鐘源能按照原來的鎖定的頻率工作，維持標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間的輸出。時(shí)間服務(wù)器201并具有多種時(shí)間源的選擇功能，可從全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)接收器101或從互聯(lián)網(wǎng)上通過NTP(網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議)102取得UTC時(shí)間，以適應(yīng)不同的使用環(huán)境，提高系統(tǒng)安全性。
所說的主時(shí)間通信單元202將接收到的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間轉(zhuǎn)換成高速數(shù)據(jù)鏈路控制規(guī)格(HDLC)消息包，以5秒周期，從2.048Mbit/s數(shù)字鏈路中的各個(gè)64kbit/s通路發(fā)送到數(shù)字交叉單元203(DXC)。
圖3是遠(yuǎn)端從設(shè)備4的結(jié)構(gòu)示意圖。它主要包含從時(shí)間通信單元401，從時(shí)間通信單元401的輸出連通到數(shù)個(gè)服務(wù)單元402、403、404…。各服務(wù)單元402、403、404…，均連通到服務(wù)對(duì)象405處。
各遠(yuǎn)端時(shí)間同步從設(shè)備根據(jù)中心設(shè)備發(fā)來的5秒周期消息包中標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間和傳輸延遲的值，計(jì)算出本遠(yuǎn)端從設(shè)備接收到消息的實(shí)際時(shí)間，以該時(shí)間校準(zhǔn)本地時(shí)間鐘。并每5秒產(chǎn)生一個(gè)帶有當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間的UDP包，發(fā)給服務(wù)單元。同時(shí)產(chǎn)生一個(gè)2kHz頻率的脈沖驅(qū)動(dòng)使本地時(shí)間鐘運(yùn)行。另外還產(chǎn)生一個(gè)正點(diǎn)5秒周期脈沖，用以對(duì)時(shí)間的校正。
遠(yuǎn)端時(shí)間同步從設(shè)備具有時(shí)間保持功能。在時(shí)間同步中心設(shè)備發(fā)生故障的時(shí)候，能繼續(xù)維持國際標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間的輸出。
由上述圖1、圖2、圖3可知，本發(fā)明系統(tǒng)中時(shí)間同步中心設(shè)備2的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間由時(shí)間服務(wù)器201取得。時(shí)間服務(wù)器201的時(shí)間源1可來自具有協(xié)調(diào)世界時(shí)輸出的GPS(全球衛(wèi)星定位系統(tǒng))101、或互聯(lián)網(wǎng)102等。
中心設(shè)備1的主時(shí)間通信單元202收到時(shí)間服務(wù)器201發(fā)送來帶有標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間的信號(hào)和秒脈沖后，以高速數(shù)據(jù)鏈路控制規(guī)程(HDLC)形式的消息包，在每5秒正點(diǎn)時(shí)刻周期地通過數(shù)字交叉連接單元(DXC)203，從各個(gè)2.048Mbit/s鏈路的64kbit/s通路或電信傳送網(wǎng)將該時(shí)刻的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間傳送給遠(yuǎn)端時(shí)間同步從設(shè)備4。
遠(yuǎn)端時(shí)間同步從設(shè)備4接收到的帶有標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間的消息包后，立即將原消息包返回給中心設(shè)備。消息中保留著中心設(shè)備發(fā)來的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間。
中心設(shè)備收到各遠(yuǎn)端從設(shè)備返回的消息后，根據(jù)接收到返回包的時(shí)間和包內(nèi)保留的時(shí)間，算出對(duì)各遠(yuǎn)端從設(shè)備傳輸程所需要的時(shí)間，隨著下一個(gè)5秒所發(fā)送的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間消息包分別送給各遠(yuǎn)端時(shí)間同步從設(shè)備，以提供其確定當(dāng)?shù)氐臉?biāo)準(zhǔn)時(shí)間。
圖4為本發(fā)明中遠(yuǎn)端從設(shè)備4時(shí)間的確定原理圖。如圖4所示，由時(shí)間同步中心設(shè)備2給各遠(yuǎn)端時(shí)間同步從設(shè)備4發(fā)送一個(gè)時(shí)間同步消息M包，該消息M包含一個(gè)當(dāng)前時(shí)間的值t1和一個(gè)傳輸延遲的值d，d的初始值等于0。消息M以HDLC方式發(fā)送給遠(yuǎn)端從設(shè)備4，遠(yuǎn)端時(shí)間同步從設(shè)備4收到該HDLC消息后立即將此消息返回給中心設(shè)備2。中心設(shè)備2收到該返回的消息后，計(jì)算收到該返回消息的時(shí)間t2與消息包內(nèi)所含的發(fā)送時(shí)間t1之間的差，算出單程傳輸延遲值d。隨后，中心設(shè)備2將該傳輸延遲值d附在下一個(gè)消息M包內(nèi)，發(fā)送給遠(yuǎn)端從設(shè)備4。各遠(yuǎn)端從設(shè)備4得到中心設(shè)備2發(fā)送消息M時(shí)的時(shí)間t1和傳輸延遲的值d，即可計(jì)算出本遠(yuǎn)端時(shí)間同步從設(shè)備4接收到消息M的實(shí)際時(shí)間，根據(jù)該值校正本地時(shí)間鐘。
圖5為本發(fā)明系統(tǒng)中用戶數(shù)據(jù)報(bào)(UDP)與5秒脈沖的同步過程。當(dāng)各遠(yuǎn)端從設(shè)備的時(shí)間鐘被時(shí)間同步中心設(shè)備同步后，每正點(diǎn)5秒產(chǎn)生一個(gè)用戶數(shù)據(jù)報(bào)(UDP)消息，通過網(wǎng)絡(luò)廣播發(fā)送給本遠(yuǎn)端從設(shè)備4內(nèi)所有服務(wù)單元。該消息包內(nèi)包含發(fā)送消息時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間。服務(wù)單元收到UDP廣播消息后，當(dāng)UDP包內(nèi)所含時(shí)間與服務(wù)單元時(shí)間偏差大于一定值時(shí)，以UDP包內(nèi)所給出的時(shí)間為準(zhǔn)，重新初始服務(wù)單元當(dāng)前時(shí)間。同時(shí)各遠(yuǎn)端從設(shè)備產(chǎn)生一個(gè)脈沖，發(fā)送給其所有的服務(wù)單元，使本遠(yuǎn)端從設(shè)備內(nèi)所有服務(wù)單元的當(dāng)前時(shí)間向最接近的正5秒對(duì)齊。，以修正UDP包傳送中帶來的時(shí)延。
圖6是各服務(wù)單元的2kHz同步過程。當(dāng)遠(yuǎn)端時(shí)間同步從設(shè)備4根據(jù)本身的時(shí)鐘，產(chǎn)生一個(gè)2kHz的脈沖，向本遠(yuǎn)端從設(shè)備內(nèi)所有服務(wù)單元或時(shí)間同步設(shè)備同時(shí)申請(qǐng)中斷(IRQ)。遠(yuǎn)端從設(shè)備每產(chǎn)生一個(gè)脈沖，各服務(wù)單元或時(shí)間同步設(shè)備就響應(yīng)一個(gè)中斷，使該中斷驅(qū)動(dòng)操作系統(tǒng)的最小時(shí)間片不斷前進(jìn)。并以操作系統(tǒng)的最小時(shí)間片為時(shí)間單位來調(diào)度各個(gè)進(jìn)程，統(tǒng)一了各個(gè)服務(wù)單元或時(shí)間同步設(shè)備上的操作系統(tǒng)的最小時(shí)間片，就能將各個(gè)服務(wù)單元的時(shí)間鐘保持一致，致所有服務(wù)單元保持同步。2kHz同步過程見圖6。
綜上所述，本發(fā)明時(shí)間供給與同步系統(tǒng)通過HDLC消息包的發(fā)送，實(shí)現(xiàn)對(duì)各遠(yuǎn)端時(shí)間同步從設(shè)備的UTC時(shí)間供給與同步；通過UDP消息廣播時(shí)間，正點(diǎn)5秒脈沖校準(zhǔn)時(shí)間及2kHz的脈沖的驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)端時(shí)間同步從設(shè)備內(nèi)所有的服務(wù)單元時(shí)間同步，從而使系統(tǒng)內(nèi)各設(shè)備的時(shí)間精確同步于UTC。
圖7是中心設(shè)備2中時(shí)間服務(wù)器201的結(jié)構(gòu)示意圖。時(shí)間服務(wù)器201的核心部分是中央處理單元2011。中央處理單元2011帶有多個(gè)(至少四個(gè))時(shí)間源信號(hào)輸入端口，并通過第一以太網(wǎng)口2012和第一秒脈沖接口2013連接到主時(shí)間單元202上。中央處理單元2011可接GPS接收器101，接收其發(fā)來的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間串行信號(hào)和1秒脈沖，也可接互聯(lián)網(wǎng)102，用網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議(NTP)從網(wǎng)上取得標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間。并根據(jù)指定的優(yōu)先次序取其中一個(gè)時(shí)間源信號(hào)，以簡單網(wǎng)絡(luò)時(shí)間(SNTP)協(xié)議包形式，通過第一以太網(wǎng)2012發(fā)送給主時(shí)間通信單元202。時(shí)間服務(wù)器201的中央處理單元2011同時(shí)產(chǎn)生一個(gè)本地秒脈沖信號(hào)通過第一秒脈沖接口2013，隨同一起發(fā)給主時(shí)間通信單元202。時(shí)間服務(wù)器201除直接接收GPS信號(hào)外，還可接收其它多種時(shí)間格式編碼信號(hào)，如美國靶場(chǎng)時(shí)間組時(shí)間編碼格式B000(ITIG DCLS BOOO Inter-RangeInstrumentation Group，Time Code Format B000)，美國靶場(chǎng)時(shí)間組時(shí)間編碼格式B120(IRIG Time Code Format B120)以及NTP等國際通用時(shí)間格式編碼的信號(hào)，以滿足不同場(chǎng)合應(yīng)用的需要。
圖8是中心設(shè)備2中主時(shí)間同步單元202的結(jié)構(gòu)示意圖。主時(shí)間通信單元202主要包含有主處理器單元2021、主數(shù)字接口2022、第二以太網(wǎng)口2023和第二秒脈沖接口2024。主處理器單元2021通過第二以太網(wǎng)口2023和第二秒脈沖接口2024分別與時(shí)間服務(wù)器201內(nèi)的中央處理單元2011上的第一以太網(wǎng)口2012和第一秒脈沖接口2013相連。主處理器單元2021通過主數(shù)字接口2022與數(shù)字交叉連接單元203相連。主處理器單元2021接收時(shí)間服務(wù)器201經(jīng)第二秒脈沖接口2024發(fā)來的秒脈沖信號(hào)和經(jīng)第二以太網(wǎng)口2023發(fā)來的SNTP協(xié)議包形式的時(shí)間信號(hào)。經(jīng)過處理后，將時(shí)間信號(hào)轉(zhuǎn)換成HDLC消息包，在2.048Mbit/s數(shù)據(jù)鏈路的各個(gè)時(shí)隙上以5秒周期送到主數(shù)字接口2022。主數(shù)字接口2022將HDLC數(shù)據(jù)包以碼流方式發(fā)送給數(shù)字交叉連接單元(DXC)203。主時(shí)間通信單元202從主數(shù)字接口2022接收DXC203傳送來的遠(yuǎn)端從設(shè)備返回信號(hào)，根據(jù)收到返回信號(hào)消息包的時(shí)間和包內(nèi)記錄的原發(fā)HDLC包的時(shí)間算出傳輸過程所需的時(shí)間，在下一個(gè)5秒周期的HDLC消息包中發(fā)送給遠(yuǎn)端從設(shè)備。
圖9是中心設(shè)備2中數(shù)字交叉連接單元203的結(jié)構(gòu)示意圖。數(shù)字交叉連接單元(DXC)203主要含有帶多個(gè)接線口的時(shí)分接線器2031，采用半固定交換方式實(shí)現(xiàn)對(duì)N條2.048Mbit/s數(shù)字鏈路的時(shí)隙交換。其中一條2.048Mbit/s鏈路接時(shí)間同步中心設(shè)備主時(shí)間通信單元202。其余各條鏈路經(jīng)傳輸通路至遠(yuǎn)端從時(shí)間同步設(shè)備4。DXC通過時(shí)隙交換，將來自主時(shí)間通信單元202的2.048Mbit/s鏈路中各個(gè)64Mbit/s時(shí)間信號(hào)，按照預(yù)先設(shè)置的路由，從各條2.048Mbit/s鏈路中的一個(gè)64Mbit/s通路發(fā)送給遠(yuǎn)端時(shí)間同步從設(shè)備。2.048Mbit/s鏈路是雙向通路。主時(shí)間通信單元在向各遠(yuǎn)端從設(shè)備發(fā)送標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)的同時(shí)，在2.048Mbit/s輸入口中接收各個(gè)遠(yuǎn)端從設(shè)備返回的消息。
圖10是圖3遠(yuǎn)端從設(shè)備4中從時(shí)間通信單元401的結(jié)構(gòu)示意圖。從時(shí)間通信單元401主要包含有從處理器單元4011、從數(shù)字接口4012、5秒脈沖接口4013、2kHz脈沖接口4014和第三以太網(wǎng)口4015。從處理器單元4011通過第三以太網(wǎng)口4015、2kHz脈沖接口4014和5秒脈沖接口4013與服務(wù)單元402相連。從處理器單元4011通過從數(shù)字接口4012和傳輸通路3與中心設(shè)備2相連。從時(shí)間通信單元401由從數(shù)字接口4012接收時(shí)間同步中心設(shè)備以5秒周期、經(jīng)傳輸通路發(fā)來的時(shí)間消息包。將它轉(zhuǎn)送給從處理器單元4011。從處理器單元4011收到標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間后進(jìn)行處理，每5秒通過第三以太網(wǎng)口4015周期地將時(shí)間消息包UDP以廣播方式同時(shí)發(fā)送給各服務(wù)單元。并根據(jù)中心發(fā)來時(shí)間消息包校正本身的時(shí)間，產(chǎn)生正點(diǎn)5秒周期脈沖和2kHz脈沖信號(hào)，通過5秒脈沖接口4013和2kHz脈沖接口4014直接發(fā)給各服務(wù)單元402。
服務(wù)單元402根據(jù)從時(shí)間通信單元401發(fā)來的2kHz脈沖和經(jīng)由以太網(wǎng)發(fā)來的時(shí)間消息包UDP，在本單元內(nèi)部建立與國際標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間同步時(shí)間鐘，并以接收到的正點(diǎn)5秒周期脈沖核對(duì)時(shí)間的準(zhǔn)確性。如上面所描述的同步過程。
權(quán)利要求
1.一種應(yīng)用于電信網(wǎng)的時(shí)間供給與同步系統(tǒng)，主要包含時(shí)間同步中心設(shè)備(2)、遠(yuǎn)端時(shí)間同步從設(shè)備(4)以及連接兩者之間的傳輸通路(3)，其特征在于所說的時(shí)間同步中心設(shè)備是將從多種時(shí)間源(1)獲取的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)定時(shí)周期地通過傳輸通路(3)傳送給遠(yuǎn)端時(shí)間同步從設(shè)備(4)，并接收遠(yuǎn)端時(shí)間同步從設(shè)備(4)反饋回來的時(shí)間信號(hào)，進(jìn)行時(shí)間延遲計(jì)算；所說的遠(yuǎn)端時(shí)間同步從設(shè)備(4)通過傳輸通路(3)接收時(shí)間同步中心設(shè)備(2)傳來的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)，同步發(fā)送到各服務(wù)單元，并同時(shí)反饋給時(shí)間同步中心設(shè)備(2)；所說的傳輸通路(3)是2.048Mbit/s數(shù)字鏈路，或是電信傳送網(wǎng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于電信網(wǎng)的時(shí)間供給與同步系統(tǒng)，其特征在于所說的時(shí)間同步中心設(shè)備(1)主要包含時(shí)間服務(wù)器(201)，與時(shí)間服務(wù)器(201)輸出端相連的主時(shí)間通信單元(202)，與主時(shí)間通信單元(202)輸出端相連的數(shù)字交叉連接單元(203)，數(shù)字交叉連接單元(203)的輸出通過傳輸通路(3)連接到遠(yuǎn)端時(shí)間同步從設(shè)備(4)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的應(yīng)用于電信網(wǎng)的時(shí)間供給與同步系統(tǒng)，其特征在于所說的時(shí)間服務(wù)器(201)的核心部分是中央處理單元(2011)，中央處理單元(2011)帶有多個(gè)時(shí)間源信號(hào)輸入端口，中央處理單元(2011)通過第一以太網(wǎng)口(2012)和第一秒脈沖接口(2013)連接到主時(shí)間通信單元(202)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的應(yīng)用于電信網(wǎng)的時(shí)間供給與同步系統(tǒng)，其特征在于所說的主時(shí)間通信單元(202)主要含有主處理器單元(2021)、主數(shù)字接口(2022)、第二以太網(wǎng)口(2023)和第二秒脈沖接口(2024)；主處理器單元(2021)通過第二以太網(wǎng)口(2023)和第二秒脈沖接口(2024)分別與時(shí)間服務(wù)器(201)的中央處理單元(2011)上的第一以太網(wǎng)口(2012)和第一秒脈沖接口(2013)相連，主處理器單元(2021)通過主數(shù)字接口(2022)與數(shù)字交叉連接單元(203)相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的應(yīng)用于電信網(wǎng)的時(shí)間供給與同步系統(tǒng)，其特征在于所說的數(shù)字交叉連接單元(203)主要含有帶多個(gè)接線口的時(shí)分接線器(2031)，其中一個(gè)接線口接于主時(shí)間通信單元(202)，其它接線口通過傳輸通路(3)接到遠(yuǎn)端時(shí)間同步從設(shè)備(4)上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于電信網(wǎng)的時(shí)間供給與同步系統(tǒng)，其特征在于所說的遠(yuǎn)端時(shí)間同步從設(shè)備(4)主要包含從時(shí)間通信單元(401)，從時(shí)間通信單元(401)的輸出連通到數(shù)個(gè)服務(wù)單元(402、403、404)，各服務(wù)單元(402、403、404)均連通到服務(wù)對(duì)象(405)處。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的應(yīng)用于電信網(wǎng)的時(shí)間供給與同步系統(tǒng)，其特征在于所說的從時(shí)間通信單元(401)主要包含從處理器單元(4011)、從數(shù)字接口(4012)、5秒脈沖接口(4013)、2kHz脈沖接口(4014)以及第三以太網(wǎng)口(4015)，從處理器單元(4011)通過第三以太網(wǎng)口(4015)、2kHz脈沖接口(4014)和5秒脈沖接口(4013)與服務(wù)單元(402、403、404)相連，從處理器單元(4011)通過從數(shù)字接口(4012)和傳輸通路(3)與時(shí)間同步中心設(shè)備(2)相連。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于電信網(wǎng)的時(shí)間供給與同步系統(tǒng)，其特征在于所說的多種時(shí)間源(1)是發(fā)射協(xié)調(diào)世界時(shí)(UTC)的全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)接收器，或是網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議(NTP)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于電信網(wǎng)的時(shí)間供給與同步系統(tǒng)，其特征在于通過時(shí)間同步中心設(shè)備經(jīng)數(shù)字傳輸鏈路向遠(yuǎn)端時(shí)間同步從設(shè)備周期發(fā)送帶有標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間的消息包，接收遠(yuǎn)端從設(shè)備發(fā)回的消息，從而測(cè)定傳輸延遲。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的遠(yuǎn)端時(shí)間同步從設(shè)備，其特征在于產(chǎn)生正點(diǎn)5秒脈沖、UDP消息包和2kHz中斷申請(qǐng)來實(shí)現(xiàn)所有的服務(wù)單元與UTC同步。
全文摘要
一種應(yīng)用于電信網(wǎng)的時(shí)間供給與同步系統(tǒng)，含有從多種時(shí)間源接收協(xié)調(diào)世界時(shí)并定時(shí)周期地通過傳輸通路傳送給遠(yuǎn)端時(shí)間同步從設(shè)備的時(shí)間同步中心設(shè)備。遠(yuǎn)端時(shí)間同步從設(shè)備接收到時(shí)間同步中心設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)，同步地向各服務(wù)單元發(fā)送并同時(shí)反饋給時(shí)間同步中心設(shè)備，時(shí)間中心設(shè)備進(jìn)行時(shí)延計(jì)算，再發(fā)送給遠(yuǎn)端時(shí)間同步從設(shè)備。本發(fā)明的系統(tǒng)有傳輸時(shí)延的校正，實(shí)現(xiàn)各遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)時(shí)間同步誤差小于1ms。時(shí)間同步中心設(shè)備和遠(yuǎn)端時(shí)間同步從設(shè)備均有時(shí)間保持功能。本發(fā)明的系統(tǒng)主要應(yīng)用于電信網(wǎng)內(nèi)的時(shí)間同步。充分地利用電信資源，不僅傳輸質(zhì)量高，同時(shí)也降低了建設(shè)成本。
文檔編號(hào)H04L7/00GK1642068SQ20041001562
公開日2005年7月20日 申請(qǐng)日期2004年1月2日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月2日
發(fā)明者許永毅, 唐濤, 王煉棟, 何林 申請(qǐng)人:上海欣泰通信技術(shù)有限公司