專利名稱：分組數(shù)據(jù)網(wǎng)定時誤差的估計和監(jiān)控方法
技術領域：
本發(fā)明涉及分組數(shù)據(jù)網(wǎng)定時誤差的估計和監(jiān)控。更具體地說，本發(fā)明涉及一種用 于估計定時/相位漂移，以及利用從定時偽線或分組數(shù)據(jù)流中提取的信息恢復T1/DS1時鐘 的系統(tǒng)和方法。
背景技術：
本領域技術人員意識到目前用于無線網(wǎng)絡的時分復用(TDM，TimeDivision Multiplexing)定時恢復技術還存在一些問題，TDM技術使用從偽線分組數(shù)據(jù)流中恢復的 TDM時鐘。許多網(wǎng)絡依賴于所恢復的TDM信號的定時精度，因此需要一種方法來判斷定時是 否正確。歷史上，蜂窩網(wǎng)絡和其他利用T1/DS1信號來進行數(shù)據(jù)傳輸和網(wǎng)絡可跟蹤定時恢 復的通信設備，使用的都是有線T1/DS1電路。這些有線電路或者以Tl電路形式直接被承 載，或者從有線T3/DS3電路或者SDH/S0NET光路中提取，這些都是TDM電路。例如，Tl或 DSl電路可以由T3或DS3電路產(chǎn)生，能夠承載28個Tl。DS3電路能以STS-I電路形式在光 網(wǎng)絡中傳輸，其中，一個0C-3可以承載3個STS-I電路。相同的STS-I電路可以在更高速 率的TDM光路中被承載，例如0C-12，OC-48, 0C-192或0C-768。另外，其他技術，比如說異 步傳輸模式(ATM，Asynchronous Transfer Mode)也可以用于承載Tl電路。在目的端，利 用反向映射獲取定時恢復信號。硬線TDM電路，也即非蜂窩系統(tǒng)，已經(jīng)在美國國家標準電信協(xié)會-網(wǎng) 絡和用戶安裝接口 -DSl 電接口 (American National Standard Institute forTeIecommunications-Network and Customer Installation Interfaces-DSl ElectricalInterface)ANSI Tl. 403-1999中充分地定義和規(guī)范。Tl電信標準委員會 (StandardsCommittee Tl Telecommunications)負責這個文獻，在該文獻的6. 3章節(jié)規(guī)定 了影響接收器恢復數(shù)據(jù)位和跟蹤Tl信號恢復時鐘能力的抖動、漂移和相變的關鍵點。關鍵 規(guī)范如下5UIpp (或單位間隔峰-峰值)和0. IUIpp的最大抖動依賴于抖動帶寬；24小時 周期內(nèi)28UI和15分鐘間隔內(nèi)13UI的最大網(wǎng)絡信號漂移；以及1. 5UI的最大相變或61ppm 的瞬時頻移。在同步通信傳輸中，單位間隔是最長間隔，理論上信號的有效間隔持續(xù)時間都 是這個間隔的整數(shù)倍。這些關鍵規(guī)范使得電信設備制造商開發(fā)的設備能夠保證互相兼容。對于漂移的規(guī)范，包括長期(24小時)和短期(15分鐘)的漂移，均定義為相對于 主參考源(PRS，Primary Reference Source)測量的漂移，這在ANSIT1. 101中有詳細定義。 這些規(guī)范使得電信工程師能夠開發(fā)過濾Tl網(wǎng)絡接口的抖動、相變以及漂移的同步算法，從 而能夠提取滿足全球移動通信系統(tǒng)(GSM，Global System for Mobile communications)定 時需要的時鐘。正如以上所討論的，在Tl. 403 (§ 6. 3. 1. 2)中規(guī)定的針對Tl通信接口的Tl漂移 的重要規(guī)范為15分鐘內(nèi)< 13UIpp ；24小時內(nèi)<28UIpp。世界其他地區(qū)包括歐洲所使用的 El (2. 048Mbps)電路也被采用類似的標準規(guī)定。ETSI規(guī)范G. 823在表2 (El通信接口 )中
8詳細列出這些值一1000秒內(nèi)18微秒(μ s)。圖1所示為一個硬線通信網(wǎng)和無線通信網(wǎng)的組合，相對于主參考源規(guī)定了 Tl漂移 的標準。在圖1中，主參考源O3RS) 2，是公共交換電話網(wǎng)(PSTN, Public Switch Telephone Network) 4a的一部分，通過Tl線路6a傳輸，經(jīng)過移動交換中心(MSC，Mobile Switching Center) 8，基站控制器(BSC，Base StationController) 10，第Tl線路6b，再通過交互作用 功能(IWF, InterfforkingFunction)網(wǎng)關 12a，經(jīng)過 PSTN 4b 禾口 IWF 網(wǎng)關 12b。其中，最大端 到端漂移，PRS 2的峰-峰值必須少于28個單位間隔(UI, Unit Interval)。針對定時Tl和El電路的附加標準已經(jīng)公布。Tl. 101,7. 2. 1節(jié)定義了定時Tl參 考輸入，規(guī)定漂移為30分鐘(大約2000秒)內(nèi)1微秒，以及72小時(大約100，000秒) 內(nèi)2微秒。ETSI規(guī)范G. 823，表12，定義的準同步數(shù)字序列(PDH, Plesiochronous Digital Hierarchy)同步接口具有類似的漂移要求2000秒內(nèi)2微秒和100，000秒內(nèi)5. 33微秒。以上所述Tl和El定時電路標準很大程度上是為由大樓綜合定時供給(BITS， Building Integrated Timing Supply)單元所產(chǎn)生的Tl的定時電路而定義的，事實上這些 單元可以在所有中心辦公室中發(fā)現(xiàn)。BITS被用來產(chǎn)生非常高品質(zhì)的時鐘，以將時鐘提供給 在中心辦公室內(nèi)所有需要定時的通信設備。這些定時Tl電路成本高，因此不會用于中心辦 公室外，也不會用于GSM基站的定時應用。GSM網(wǎng)絡嚴格規(guī)定了基站收發(fā)臺(BTS，Base Transceiver Station)的定時要求， BTS是用于連接移動站點或者更典型的移動電話的無線點。在GSM基站中使用的時鐘必須 為基站控制器(BSC, Base Station Controller) / 移動交換中心(MSC, Mobile Switching Centre)可跟蹤時鐘，時鐘的絕對精度最好高于十億分之士50(PPB，Parts PerBillion)。 BTS使用已恢復的Tl生成一個恢復時鐘，此時鐘要滿足士50ppb的標準，從該時鐘里提取出 蜂窩式無線頻率載波定時和GSM用于傳送比特流的比特定時。時鐘誤差的影響是非常顯著的。士50ppb的誤差就會導致將近士 100Hz的頻率偏 移，這對于一個200kHz RF載波來說影響不大。但是，士 IOOOppb的誤差(或者士百萬分 之幾(ppm，partS per billion))將會在RF信道中產(chǎn)生2kHz或者的誤差，這將會導致 相鄰信道干擾和可能的無線頻譜模板不兼容(non-compliance)。但是在RF載波上的定時誤差可以導致干擾增加和無線電波不兼容，GSM比特流中 的定時誤差可以導致網(wǎng)絡故障。GSM利用恢復的士50ppb時鐘來產(chǎn)生時分多址接入(TDMA， Time Division Multiple Access)幀，允許使用多達 8 個移動臺(MS,MobiIe Station)全 速編碼或者使用16個MS半速編碼以保證手機通話。GSM 05.01 v5. 4. 0，第5節(jié)中規(guī)定，提 取的士50ppb Tl時鐘，用于生成3. 69微秒位周期，0. 577毫秒(ms)時隙，4. 515毫秒TDMA 幀，120毫秒多幀(26個TDMA幀)，6. 12秒超幀(51個多幀)，以及3小時、28分鐘、53秒超 高幀(2048個超幀)。移動切換依賴于這條定時鏈路的同步，這些定時都是從恢復的Tl時 鐘里提取的。這些定時誤差中包含MS的多普勒效應，多普勒效應可以解釋高速的交通工具 運動，并轉(zhuǎn)變?yōu)镸S顯著的定時誤差。1. 9GHz時，RF波長是15厘米，交通工具以120千米/ 小時的速度運動，這時由于多普勒效應可以看到明顯的士 117ppb的時鐘誤差。這種誤差， 加上GSM必有的士50ppb誤差，達到了 士 167ppb。標準定義在高至士300ppb的有效定時誤 差范圍內(nèi)工作，此誤差包括切換開始失敗之前的多普勒效應所引起的誤差。GSM標準已被規(guī) 定為，假定Tl定時接口已經(jīng)達到士50ppb時，支持交通工具以高達250千米/小時的速度切換。GSM試圖規(guī)定所有的陸地交通工具切換的情況；但是，它沒有包括遍及歐洲大陸的時 速達到350千米/小時的超級列車，這種情況下需要GSM的另一版本，稱為GSM-R，以專門規(guī) 定這些獨特需求。GSM是一個令人印象深刻的移動蜂窩網(wǎng)絡解決方案，但是它的運行情況視從PSTN 提取的Tl時鐘質(zhì)量而定。只要Tl接口滿足用于通信Tl電路的規(guī)定的漂移和定時規(guī)范，網(wǎng) 路就能夠良好地運行。然而，如果Tl電路偏離定時規(guī)范，就會產(chǎn)生不良后果。比如說，如 果Tl電路在大約15分鐘的短周期內(nèi)出現(xiàn)了 士200ppb的定時誤差，那么在交通工具以超過 100千米/小時(大約60英里每小時)速度運行時，MS切換失敗率就會增加。如果同樣周 期內(nèi)定時誤差超過士250ppb，那么交通工具運動速度超過50千米/小時的情況下，就會遇 到切換失敗情況。最終，如果定時誤差超過士300ppb，那么所有的交通工具通信都會遇到移 動切換失敗，最終使得網(wǎng)絡只能用于徒步交通的情況。多年以來，網(wǎng)絡運行中心(NOC，Network Operations Center)開發(fā)出監(jiān)控切換失 敗和掉線的工具，用于網(wǎng)絡或BTS正確運行的全面衡量。通常情況下，NOC采用3%掉線率 來告警移動切換和呼叫建立問題，這些問題可能是由多種因素引起的。掉線告警提醒NOC 工作人員開始進行時間危急檢查來診斷根本原因，此原因可能是與流量相關，也可能與網(wǎng) 絡相關。例如，暫時性的掉線增長可能暗示流量負載超過BTS站點的設計參數(shù)。天線故障 或未對準能夠引起掉線增加。鄰近BTS站點的故障，即停電或平均無故障時間(MTBF，Mean TimeBetween Failure)誤差能夠不經(jīng)意地通過把呼叫業(yè)務從一個站點切換到另一個站點 影響通信量。PSTN問題，比如配置錯誤導致的Tl損失，能夠降低通信能力和引起掉線增 加。最終，層級溯源(stratum traceability)的損失可能導致切換失敗，在這里多個交換 機或傳輸設備中的任一個用于將Tl從中心辦公室(CO，Central Office)傳送到已進入到 切換狀態(tài)的BTS站點。蜂窩運營商已經(jīng)開發(fā)出所有這些情況的告警，能夠使網(wǎng)絡級超額掉 線率恢復到合理值并且被快速診斷，從而保持較低的平均修復時間(MTTR，Mean Time To R印air)。蜂窩回程的偽線解決方案的引入帶來一系列新的網(wǎng)絡問題需要診斷。傳統(tǒng)的TDM 網(wǎng)絡直接將Tl比特流從MSC/BSC傳送到C0，很好地滿足了規(guī)范定時和數(shù)據(jù)完整性要求，偽 線解決方案則不同，它依靠以太網(wǎng)(EthernetVIP分組傳送和BTS站點處時鐘恢復技術。 但是規(guī)定TlTDM網(wǎng)絡的誤差率要優(yōu)于10_9以達到72小時無錯運行的最小值，而分組網(wǎng)絡 則建立的前提是通過網(wǎng)絡通道交換實現(xiàn)網(wǎng)絡彈性，基本上不考慮由于網(wǎng)絡拓撲變化而引起 的延遲變化或者在這些切換中造成的分組丟失。如上所述，TlTDM網(wǎng)絡通常為Tl電路校驗 3天零比特錯誤率。實際標準在ITU-T建議G. 826 "Error performance parameters and objectives forinternational, constant bit rate digital paths at or above the primary rate (—次群速率或一次群速率以上國際恒定比特率數(shù)字通道的差錯性能參數(shù)和 指標)”中給出，標準中提出27，000千米通道內(nèi)2X 10_4或者1 %每500千米的塊誤碼率 (BBER,block BER)，其中塊大小為4632比特(24幀)，相當于4. 31 X 1(Γ8的BER。因此對于 Tl TDM電路來說，ΙΟ"9的目標被認為是可以被接受的性能。其他專利和已出版的申請，以及共同待決申請包括相關的主題，可以被看作與下 面本發(fā)明的實施例相關。這些文獻包括美國公布的專利申請?zhí)枮?0070189164的發(fā)明專利 串i青，名禾爾為"System and Method for Packet Timing ofCircuit Emulation Services Over Networks (應用于網(wǎng)絡中電路仿真業(yè)務分組定時的系統(tǒng)和方法)”，該申請詳細闡述了其創(chuàng)新，即修改偽線分組流的定時以最大限度的消除微振，從而獲得非常好的定時恢復， 比如說能夠滿足GSM網(wǎng)絡需要的定時恢復；同時共同待決的美國非臨時效用專利申請序 列號 NO. <—>，[代理人申請案編號 no. 334241-00020]，名稱為 “Method and system for ControllingLink Saturation of Synchronous Data across Packet Networks (控制同 步數(shù)據(jù)在分組網(wǎng)絡傳輸時鏈路飽和度的系統(tǒng)和方法)”，該申請詳細闡述了其創(chuàng)新，即避免 和限制無意間影響偽線數(shù)據(jù)流的飽和條件；美國專利申請序列號為11/938，396，名稱為 "Network Delay Shaping System and Method for Backhaul of WirelessNetworks(用 于無線網(wǎng)絡回程的網(wǎng)絡延遲整形系統(tǒng)和方法)”，該申請詳細闡述了其網(wǎng)絡創(chuàng)新，其創(chuàng)新保 證了無線系統(tǒng)，尤其是CDMA系統(tǒng)中提取的偽線通信量的絕對最大延遲。另外，以下專利也 包括與從Tl信號提取的Tl定時應用于GSM網(wǎng)絡相關的信息美國專利號為6，104，915， 名稱為“Synchronization SystemUsing Aging Prediction (利用老化預測的同步系 統(tǒng))”的專利；美國專利號為 6，178，215，名稱為 “Synchronization System for Reducing Slipping(用于減少滑動的同步系統(tǒng))，，的專利，美國專利號為6，304，582，名稱為“Synchr onizationSystem Using Multiple Modes of Operation ( ji M ^ftS^if Il ζ W I^]/v ^ 統(tǒng))”的專利。能夠適應網(wǎng)絡運行的隨機變化的偽線解決方案更具備優(yōu)勢，這些變化會影響到分 組流，包括分組抖動，相變和漂移。因為提取的偽線定時需要緊隨MSC/BSC，所以這些解決 方案就不能依賴于外部或者絕對參考源，比如說全球定位系統(tǒng)(GPS，Global Positioning System)的定時輸入。因此，能夠動態(tài)適應這些隨機變化的偽線解決方案具有極大優(yōu)勢，在 這種解決方案沒有實現(xiàn)時，在士50ppb Tl定時條件下發(fā)出告警是不可能發(fā)生的。然后，直到 現(xiàn)在，還沒有提供可靠的方法來定義和告警在恢復的Tl電路無法達到GSM需要的士50ppb 條件時的情況。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的實施例，提供一種通過過濾和處理相關的偽線分組流的定時誤差來 估計Tl定時誤差的系統(tǒng)和方法，其中Tl電路是從偽線分組流中提取的。因此，一方面，本 發(fā)明提供了一種方法，用于檢測分組抖動，分組相變和分組漂移的情況，以及利用這些檢測 結果精確地告警在恢復或者提取的Tl中的并存錯誤條件。根據(jù)本發(fā)明另一個實施例，偽線分組數(shù)據(jù)網(wǎng)的定時誤差的估計和監(jiān)控是由本發(fā)明 提供的系統(tǒng)和方法完成的。本發(fā)明的實施例提供了一種用于估計分組漂移和確定偽線分組 流最大時間間隔誤差(MTIE，Maximum Time Interval Error)的系統(tǒng)和方法。本領域技術 人員能夠理解時間間隔誤差(TIE，Time IntervalError)被定義為測量信號和參考信號之 間的相位差。MTIE被定義為在一定觀察時間t內(nèi)的最大TIE峰-峰值。另一方面，本發(fā)明 還詳細描述了分組抖動和相變測量，及轉(zhuǎn)換為Tl信號的比特或定時誤差的方式。進一步 地，本發(fā)明還提供了一種用于檢測恢復偽線流的定時誤差的系統(tǒng)和方法。相應地，本發(fā)明的實施例提供了一種用于為一個或多個偽線流估計分組基本參數(shù) 的系統(tǒng)和方法，這些參數(shù)包括抖動，相變和漂移。另外，本發(fā)明的實施例還提出一種基于這 些參數(shù)告警的系統(tǒng)和方法。這些告警用于指示和診斷網(wǎng)絡分組傳輸問題，這些問題導致從 偽線流中提取的Tl信號的定時恢復誤差。
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根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提出一種分組MTIE規(guī)范。該規(guī)范指出提取的Tl時鐘會 超出為Tl通信接口制定的Tl. 403 (§6. 3. 1.2)漂移規(guī)范，在15分鐘間隔內(nèi)或24小時間隔 內(nèi)。使用修正參數(shù)，本發(fā)明的這個方面可以用于為El (2. 048Mbps)偽線流以及提取的El流 獲得分組MTIE。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種對提取的Tl信號具有破壞性影響的分組抖動 和相變的分析方法。本發(fā)明進一步提供分析和提出分組抖動和相變的系統(tǒng)和方法，通過此 方法能夠指示和診斷網(wǎng)絡定時問題，這些問題會不經(jīng)意地影響提取的Tl定時。抖動效應， 例如那些由從全雙工到半雙工的網(wǎng)絡路徑切換引起的抖動，可以對分組接收抖動產(chǎn)生顯著 影響，從而導致邊緣分組緩沖。根據(jù)本發(fā)明更進一步的方面，提供一種用于分析偽線分組流相變的系統(tǒng)和方法， 該方法指出存在一種半同步因素能夠不經(jīng)意地影響到偽線分組流，比如引起微振的共享同 步分組流，或可以使用近同步(比如WiMAX)無線跳頻的回程因素。相應地，本發(fā)明提出一系列新的告警和故障狀況，可以將其結合到網(wǎng)絡管理系統(tǒng) 中以輔助網(wǎng)絡狀況的檢測和診斷。這些告警能夠檢測如上所述的故障狀況，這些狀況能夠 在恢復的數(shù)據(jù)流中引起過大的MTIE和定時誤差。正如本領域技術人員所理解的，盡管本發(fā)明主要使用從偽線分組流中提取的定 時，但是也普遍適用于其他任何提取的定時信號，比如IEEE 1588精確時鐘協(xié)議(PTP， Precision Time Protocol)[無論版本1，2或以后的版本](等同于IEC 61588)，此協(xié)議使 用IP分組流提取差分定時信號以獲得高性能的時鐘精度。使用偽線數(shù)據(jù)流，或者根據(jù)IEEE 1588使用定時分組流，這兩種情況下分組流都能夠被處理以估計分組MTIE，從而估計恢復 的Tl的MTIE和時鐘誤差。更進一步地，本領域技術人員能夠理解，目前還沒有一種經(jīng)濟有效的定時源提供 給BTS系統(tǒng)，以達到或超過GSM所需的士50ppb的定時規(guī)范。因此，所有的時鐘源，不管是 晶體振蕩器、溫度補償晶體振蕩器，壓控振蕩器或溫控振蕩器以及其他類型，在CO中都需 要鎖定MSC時鐘以達到士 50ppb的標準。因此，根據(jù)本發(fā)明更進一步的方面，提出了一種用 于檢測提取的時鐘源沒有達到其要求時的系統(tǒng)和方法。因此本發(fā)明總體的方面就是提供一種通過過濾和處理相關偽線分組流的定時誤 差來估計Tl定時誤差的系統(tǒng)和方法，其中，Tl電路是從偽線分組流中提取的。該方法將能 消除或減小以上所提到的各種問題。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種Tl數(shù)據(jù)信號的最大時間間隔誤差的估計方 法，該Tl數(shù)據(jù)信號從偽線數(shù)據(jù)流中提取，該方法包括以下步驟(a)建立偽線分組到達時間 tN的初始相對延遲；(b)監(jiān)控相對延遲tN的變化；及(c)根據(jù)監(jiān)控的相對延遲的變化得到最 大時間間隔誤差(MTIE)。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，所述建立偽線分組到達時間的初始相對 延遲tN的步驟包括使用偽線數(shù)據(jù)流中的多個最快速分組，所述監(jiān)控相對延遲tN的變化的步 驟包括估計偽線分組到達時間tN的后續(xù)的相對延遲tN+1 ；及從所述多個最快速分組的tN+1 中減去tN。進一步根據(jù)第一方面，監(jiān)控相對延遲tN的變化的步驟包括計算后續(xù)相對延遲間 的差值，以指出分組數(shù)據(jù)網(wǎng)的最大時間間隔誤差，其中，所述得到最大時間間隔誤差的步驟 包括在15分鐘或24小時的最大時間間隔內(nèi)估計最大時間間隔誤差。本發(fā)明的第一方面進
12一步包括如果、-、—的絕對值超過至少一個預定的閾值，則發(fā)出告警，其中，所述至少一 個預定的閾值能夠表示為比特周期、微秒或者大體上的任何時間周期。根據(jù)本發(fā)明的第一 方面，所述至少一個預定的閾值進一步包括Tl. 101中的規(guī)范閾值，所述至少一個預定的閾 值進一步包括Tl抖動緩沖區(qū)閾值，所述Tl抖動緩沖區(qū)閾值包括大約士 128個微間隔(UI)。本發(fā)明的第一方面進一步包括只有當tN-tN_i的絕對值在預定時間周期內(nèi)超過至 少一個預定的閾值預定的次數(shù)時才會發(fā)出告警，其中，所述相對延遲tN從偽線分組時間戳 中得到。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，所述相對延遲tN從偽線分組到達時間中得到，或所述相 對延遲tN或者從最快速偽線分組到達時間中得到，或者從偽線分組到達時間的平均延遲中 得到。進一步地，在第一方面中，所述MTIE以單位間隔、微秒或者大體上的任何其他的時間 單位形式定義。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種Tl數(shù)據(jù)信號的Tl時鐘誤差的估計方法，該Tl 數(shù)據(jù)信號從偽線數(shù)據(jù)流中提取，該方法包括以下步驟(a)建立偽線分組到達時間、的初 始相對延遲；(b)監(jiān)控相對延遲tN的變化；及(c)通過估計相對延遲tN的變化率估計Tl時 鐘誤差。根據(jù)第二方面，所述相對延遲tN從偽線分組時間戳中得到，所述相對延遲tN從偽 線分組到達時間中得到，或者所述相對延遲、或者從最快速偽線分組到達時間中得到，或 者從偽線分組到達時間的平均延遲中得到。根據(jù)第二方面，所述估計Tl時鐘誤差的步驟包括計算后續(xù)相對延遲間的差值， 以指出分組數(shù)據(jù)網(wǎng)的最大時間間隔誤差；及計算后續(xù)MTIE值的差值。更進一步根據(jù)第二方 面，所述Tl時鐘誤差以十億分之幾或者百萬分之幾的形式定義。根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供一種分組數(shù)據(jù)網(wǎng)中偽線分組當前時鐘的估計誤差的 估計方法，該方法包括(a)確定初始最大時間間隔誤差估計值MTIE[n]，和后續(xù)的最大時 間間隔誤差估計值MTIE[n+l] ； (b)通過計算MTIE[n]與MTIE[n+l]的差值在預定時間周期 內(nèi)的導數(shù)，確定當前時鐘估計誤差；及(c)通過重復步驟(a)和(b)不斷地更新當前時鐘估 計誤差，直至η達到預定數(shù)值。根據(jù)本發(fā)明的第三方面，最大時間間隔誤差估計值在15分鐘或24小時的最大時 間間隔內(nèi)確定，該方法進一步包括如果MTIE [n+1]-MTIE [η]的絕對值超過至少一個預定 的閾值，則發(fā)出告警。根據(jù)第三方面，所述至少一個預定的閾值能夠表示為單位間隔的十億 分之幾、單位間隔的百萬分之幾、或者大體上的任何時間周期；所述至少一個預定的閾值包 括全球移動通信系統(tǒng)(GSM)微基站收發(fā)臺(BTS)的規(guī)范閾值。根據(jù)本發(fā)明的第三方面，所述GSM微基站收發(fā)臺的規(guī)范閾值大約為十億分之 +/-50，其中GSM微微(pico)BTS的規(guī)范閾值大約為十億分之+/-100。本發(fā)明的第三方 面進一步包括只有當ΜΤΙΕ[η+1]-ΜΤΙΕ[η]的絕對值在預定時間周期內(nèi)超過至少一個預定 的閾值預定的次數(shù)時才會發(fā)出告警，其中所述確定當前時鐘估計誤差的步驟包括計算 MTIE[η]和ΜΤΙΕ[η+1]的差值在預定時間周期內(nèi)的積分。根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供一種分組數(shù)據(jù)網(wǎng)中偽線分組最大時間間隔誤差的估 計方法，該方法包括(a)估計偽線數(shù)據(jù)流中的多個最快速分組的初始相對延遲tN，其中η 的初始值設為零；(b)監(jiān)控從IEEE 1588精確定時源提取的Tl數(shù)據(jù)信號的定時；(c)通過 采用初始相對延遲tN作為零基準最大時間間隔誤差參考值，校驗從IEEE 1588精確定時源 提取的Tl數(shù)據(jù)信號的定時，并且估計所述多個最快速分組后續(xù)的相對延遲tN+1，從tN+1中減去tN，然后利用相鄰的相對延遲的差值進一步校驗Tl數(shù)據(jù)信號的定時，如果相鄰的相對延 遲的差值超過預定的閾值，則校驗從IEEE 1588精確定時源中提取的Tl數(shù)據(jù)信號的定時錯誤。根據(jù)本發(fā)明的第四方面，所述估計偽線數(shù)據(jù)流中的多個最快速分組的相對延遲、 的步驟包括利用IEEE 1588精確定時源估計相對延遲，且進一步包括如果tN+1_tN的絕對 值超過至少一個預定的閾值，則發(fā)出告警。根據(jù)本發(fā)明的第四方面，所述至少一個預定的閾值為比特周期或微秒，所述至少 一個預定的閾值包括Tl. 101的規(guī)范閾值，或者所述至少一個預定的閾值包括Tl抖動緩沖 區(qū)閾值。進一步根據(jù)本發(fā)明的第四方面，所述Tl抖動緩沖區(qū)閾值包括大約士 128個微間隔 (UI)，且進一步包括只有當tN+1-tN的絕對值在預定時間周期內(nèi)超過至少一個預定的閾值預 定的次數(shù)時才會發(fā)出告警。根據(jù)本發(fā)明的第五方面，提供一種用于估計Tl數(shù)據(jù)信號的最大時間間隔誤差的 系統(tǒng)，該Tl數(shù)據(jù)信號從偽線數(shù)據(jù)流中提取，該系統(tǒng)包括被配置為接收偽線數(shù)據(jù)流的Tl數(shù) 據(jù)信號接收器，其中Tl數(shù)據(jù)信號接收器包括Tl數(shù)據(jù)信號處理器，其中Tl數(shù)據(jù)信號處理器 被配置為(a)建立偽線分組到達時間tN的初始相對延遲，(b)監(jiān)控相對延遲tN的變化，及 (c)根據(jù)監(jiān)控的相對延遲的變化，得到最大時間間隔誤差(MTIE)。根據(jù)本發(fā)明的第五方面，所述Tl數(shù)據(jù)信號處理器進一步被配置為使用偽線數(shù)據(jù) 流中的多個最快速分組建立偽線分組到達時間的初始相對延遲tN，其中，Tl數(shù)據(jù)信號處理 器進一步被配置為估計偽線分組到達時間tN的后續(xù)的相對延遲tN+1，從所述多個最快速分 組的tN+1中減去tN，以監(jiān)控相對延遲tN的變化。根據(jù)本發(fā)明的第五方面，如果抖動、漂移和相變中的至少一個值保持在或低于 ANSI Tl. 403-1999中對應的抖動、漂移或相變的規(guī)范值，則相對延遲tN大體恒定，其中Tl 數(shù)據(jù)信號處理器進一步被配置為在15分鐘或24小時的最大時間間隔內(nèi)估計最大時間間隔誤差。更進一步根據(jù)本發(fā)明的第五方面，Tl數(shù)據(jù)信號處理器進一步被配置為如果tN-tN_i 的絕對值超過至少一個預定的閾值，則發(fā)出告警。根據(jù)第五方面，所述至少一個預定的閾值 能夠表示為比特周期，微秒或大體上的任何時間周期，至少一個預定的閾值包含Tl. 101中 的規(guī)范閾值，或者至少一個預定的閾值包含Tl抖動緩沖區(qū)閾值，其中Tl抖動緩沖區(qū)閾值包 含大約士 128個微間隔(UI)。根據(jù)本發(fā)明的第五方面，Tl數(shù)據(jù)信號處理器進一步被配置為只有當tN-tN_i的絕對 值在預定時間周期內(nèi)超過至少一個預定的閾值預定的次數(shù)時，才會發(fā)出告警，所述相對延 遲tN從偽線分組時間戳中得到。根據(jù)本發(fā)明的第五方面，所述相對延遲tN從偽線分組到達時間中得到，或者所述 相對延遲tN或者從最快速偽線分組的到達時間中得到或從偽線分組到達時間的平均延遲 中得到，其中所述MTIE以單位間隔、微秒或大體上的任何其他時間單位形式定義。根據(jù)本發(fā)明的第六方面，提供一種用于估計Tl數(shù)據(jù)信號的Tl時鐘誤差的系統(tǒng)，該 Tl數(shù)據(jù)信號從偽線數(shù)據(jù)流中提取。該系統(tǒng)包括被配置為接收偽線數(shù)據(jù)流的Tl數(shù)據(jù)信號 接收器，其中該Tl數(shù)據(jù)信號接收器包括Tl數(shù)據(jù)信號處理器，其中的Tl數(shù)據(jù)信號處理器被配置為(a)建立偽線分組到達時間tN的初始相對延遲，(b)監(jiān)控相對延遲、的變化，(C) 通過估計相對延遲tN的變化率估計Tl時鐘誤差。根據(jù)本發(fā)明的第六方面，所述相對延遲tN從偽線分組時間戳中得到，或者所述相 對延遲tN從偽線分組到達時間中得到。進一步根據(jù)第六方面，所述相對延遲tN或者從最快 速偽線分組到達時間中得到，或從偽線分組到達時間的平均延遲中得到。根據(jù)本發(fā)明的第六方面，所述Tl數(shù)據(jù)信號處理器進一步被配置為計算后續(xù)相對 延遲間的差值，以得出分組數(shù)據(jù)網(wǎng)的最大時間間隔誤差，及計算后續(xù)MTIE值的差值以估計 Tl時鐘誤差。根據(jù)第六方面，所述Tl時鐘誤差以十億分之幾、或百萬分之幾的形式定義。根據(jù)本發(fā)明的第七方面，提供一種用于估計分組數(shù)據(jù)網(wǎng)中偽線分組當前時鐘估計 誤差的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括被配置為接收偽線數(shù)據(jù)流的Tl數(shù)據(jù)信號接收器，其中Tl數(shù)據(jù)信 號接收器包括Tl數(shù)據(jù)信號處理器，而Tl數(shù)據(jù)信號處理器被配置為(a)確定初始最大時 間間隔誤差估計值MTIE[n]，和后續(xù)的最大時間間隔誤差估計值MTIE[n+l]，(b)通過計算 MTIE[η]和ΜΤΙΕ[η+1]的差值在預定時間周期內(nèi)的導數(shù)，確定當前時鐘估計誤差，(c)通過 重復步驟(a)和(b)中的確定過程，不斷地更新當前時鐘估計誤差，直至η達到預定數(shù)值。根據(jù)本發(fā)明的第七方面，所述最大時間間隔誤差估計值在15分鐘或24小時的最 大時間間隔內(nèi)確定，Tl數(shù)據(jù)信號處理器進一步被配置為如果MTIE[n+1]-MTIE[η]的絕對值 超過至少一個預定的閾值，則發(fā)出告警。根據(jù)本發(fā)明的第七方面，所述至少一個預定的閾值能夠表示為單位間隔的十億分 之幾、單位間隔的百萬分之幾、或者大體上的任何時間周期。根據(jù)本發(fā)明的第七方面，所述 至少一個預定的閾值包括全球移動通信系統(tǒng)(GSM)微基站收發(fā)臺(BTS)的規(guī)范閾值，其 中所述GSM微基站收發(fā)臺的規(guī)范閾值大約為十億分之+/-50，更進一步地，所述GSM微微 (Pico)BTS的規(guī)范閾值大約為十億分之+/-100。根據(jù)本發(fā)明的第七方面，所述Tl數(shù)據(jù)信號處理器進一步被配置為只有當 MTIE[n+1]-MTIE[η]的絕對值在預定時間周期內(nèi)超過至少一個預定的閾值預定的次數(shù)時才 會發(fā)出告警，所述Tl數(shù)據(jù)信號處理器進一步被配置為計算ΜΤΙΕ[η]和ΜΤΙΕ[η+1]的差值在 預定時間周期內(nèi)的積分，以確定當前時鐘的估計誤差。根據(jù)本發(fā)明的第八方面，提供一種估計分組數(shù)據(jù)網(wǎng)中偽線分組最大時間間隔誤差 的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括被配置為接收偽數(shù)據(jù)流的Tl數(shù)據(jù)信號接收器，其中該Tl數(shù)據(jù)信號接 收器包含Tl數(shù)據(jù)信號處理器。其中該Tl數(shù)據(jù)信號處理器被配置為(a)估計偽線數(shù)據(jù)流中 多個最快速分組的初始相對延遲tN，η的初始值設為零，(b)監(jiān)控從IEEE 1588精確定時源 提取的Tl數(shù)據(jù)信號的定時，及(c)通過采用初始相對延遲、作為零基準最大時間間隔誤 差，校驗從IEEE 1588精確定時源提取的Tl數(shù)據(jù)信號的定時，并估計所述多個最快速分組 后續(xù)的相對延遲tN+1，從tN+1中減去tN，并利用相鄰的相對延遲的差值進一步校驗Tl數(shù)據(jù)信 號的定時，如果相鄰的相對延遲的差值超過預定的閾值，則校驗從IEEE1588精確定時源中 提取的Tl數(shù)據(jù)信號的定時錯誤。根據(jù)本發(fā)明的第八方面，所述Tl數(shù)據(jù)信號處理器進一步被配置為采用IEEE 1588 精確定時源估計偽線數(shù)據(jù)流中的多個最快速分組的相對延遲tN，所述Tl數(shù)據(jù)信號處理器進 一步被配置為如果tN+1-tN的絕對值超過至少一個預定的閾值，則發(fā)出告警。根據(jù)本發(fā)明的第八方面，所述至少一個預定的閾值可以為比特周期或微秒，所述
15至少一個預定的閾值包括Tl. 101中的規(guī)范閾值，或者所述至少一個預定的閾值包含Tl抖 動緩沖區(qū)閾值。根據(jù)本發(fā)明的第八方面，所述Tl抖動緩沖區(qū)閾值包括大約士 128個微間隔 (UI)。根據(jù)本發(fā)明的第八方面，所述Tl數(shù)據(jù)信號處理器進一步被配置為只有當tN+1_tN& 絕對值在預定時間周期內(nèi)超過至少一個預定的閾值預定的次數(shù)時才會發(fā)出告警。


結合附圖，本發(fā)明的新穎特性和優(yōu)勢通過參考以下優(yōu)選實施例的的詳細描述能夠 被更好的理解，其中圖1示出硬線通信網(wǎng)和無線通信網(wǎng)的組合，為其中的主參考源規(guī)定了 Tl漂移的規(guī) 范。圖2示出不正確配置的交換機的影響，該交換機無意中被編程為半雙工運行而非 全雙工運行；圖3示出為定時分組在在輕負載和重負載網(wǎng)絡傳輸時的延遲；圖4示出本發(fā)明的一個實施例中采用正確的線性和非線性模型復制系統(tǒng)和系統(tǒng) 內(nèi)使用的數(shù)據(jù)時，獲得的分組最大時間間隔誤差率；圖5示出本發(fā)明的一個實施例的特定電路在第一個時間周期內(nèi)的當前分組的最 大時間間隔誤差；圖6示出本發(fā)明的一個實施例的特定電路在第二個時間周期內(nèi)的當前分組的最 大時間間隔誤差；圖7示出本發(fā)明的一個實施例的具備告警條件的當前分組的最大時間間隔誤差；圖8示出本發(fā)明的一個實施例的用于控制偽線或分組數(shù)據(jù)流電路的T1/DS1時鐘 的的典型鎖相環(huán)控制系統(tǒng)；圖9示出本發(fā)明的一個實施例的的典型控制系統(tǒng)，其中用于偽線數(shù)據(jù)流恢復的定 時從偽線流中得到；圖10示出本發(fā)明的一個實施例的典型控制系統(tǒng)，其中用于偽線數(shù)據(jù)流恢復的定 時從IEEE 1588時鐘源中獲得。
具體實施例方式結合

優(yōu)選實施例的各種特征，其中附圖中相似的部分用相同的參考符號 標記。以下關于本發(fā)明預期的最佳實施方式的描述并非用于限制本發(fā)明，而僅僅是為了描 述本發(fā)明的一般原理。依據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，提供的偽線分組MTIE和PPB估計器，可被用來指示提 取的Tl時鐘可能會超出Tl通信接口的漂移規(guī)范，如Tl. 403 ( § 6. 3. 1. 2)中在一個或多個 15分鐘的間隔或24小時間隔內(nèi)的漂移規(guī)范。本發(fā)明的優(yōu)選實施例中的分組MTIE估計器 假設在網(wǎng)絡運行的靜態(tài)時期內(nèi)的最快速分組具有恒定的網(wǎng)絡傳播延遲。本發(fā)明的優(yōu)選實施 例中的分組MTIE估計器選擇性地處理在RTP分組時間戳之間的時間差，該時間戳在Tl線 路時間節(jié)點(timed node)產(chǎn)生分組的時候被標記。被標記的時間戳指示出分組被各自的 偽線時間節(jié)點接收的時間。時鐘用來在生成數(shù)據(jù)分組時生成Tl信號時間戳數(shù)據(jù)分組。如
16果一個時鐘或其它時鐘比另外一個時鐘運行的更快(反之更慢)，則MTIE將會顯示這些誤 差。本發(fā)明的實施例中，目標是將兩個時鐘鎖定，這樣兩個時鐘間的定時差異就會顯著的減 少或者優(yōu)選的消除。當兩個節(jié)點的時鐘同步時，時間戳間的差值恒定。如果時鐘沒被鎖定， 時間差就會依據(jù)差分時鐘誤差而增加或減少。TlMTIE是給定周期內(nèi)差值的峰值。MTIE的 導數(shù)被用來估計Tl時鐘誤差。如上所述，本發(fā)明的實施例和此處的討論直接針對Tl偽線 數(shù)據(jù)信號；但是，本領域技術人能夠理解，此處討論的實施例也可用于El偽線數(shù)據(jù)信號，和 /或用于捆綁/分拆的Tl偽線數(shù)據(jù)流。圖2示出不正確配置的交換機的影響，該交換機無意中被編程為半雙工運行而非 全雙工運行。作為一個例子，圖2顯示的是不正確配置的Cisco .交換機的影響，該Cisco 交換機無意中被編程為IOOMbps半雙工運行而不是全雙工運行。縱軸表示的是以Ui為單位 測量的通過Cisco 交換機的相對分組延遲(抖動)，橫軸代表的是時間(數(shù)百微秒)。每 一個點表明偽線分組的到達。圖2代表的是約 ο分鐘的流量樣本。圖2說明了將編程鏈路速度從全雙工變到半雙工時所引起的異常鏈路行為。部分 異常行為是慢分組，標注為為i、ii、iii和iv，雖然其性質(zhì)是周期性的，但是這些慢分組可 被使用最快速分組定時測定軟件過濾出來。同樣被顯示出來的還有由于從全雙工變?yōu)榘腚p 工時引起的有關快速分組的突發(fā)“V”和“Vi”的異常行為。這些分組的快速突發(fā)能影響定 時恢復并引起變化，這些變化只能通過本發(fā)明實施例中的MTIE估計器看出來。因此，在本 實施例中，接口由全雙工變?yōu)榘腚p工的網(wǎng)絡變化會引起分組延遲的變化，從而導致MTIE發(fā) 出告警。MTIE告警與網(wǎng)絡變化同時產(chǎn)生，使得網(wǎng)絡工程師能迅速通告安裝人員他們修改了 影響時鐘恢復的參數(shù)。相應地，在控制回路不能保證TlMTIE需要的條件下能夠檢測時鐘故 障報警條件并發(fā)出告警，是本發(fā)明中所陳述的各種實施例展現(xiàn)的另外一種能力。因此，本發(fā)明第一個方面是提供了最快速分組的選擇性使用，或者更具體地說，那 些具有最低的網(wǎng)絡傳輸延遲的分組。本領域技術人員熟知，網(wǎng)絡延遲會隨著網(wǎng)絡負載的變 化而改變，如較高的網(wǎng)絡負載會引起較明顯的數(shù)據(jù)分組延遲。同樣本領域技術人員熟知，分 組延遲的平均值和最大值也會隨著網(wǎng)絡負載的增加而增大。當網(wǎng)絡負載接近100%時，平均 和最大的分組傳輸時間延遲將會呈指數(shù)形式增加。盡管如此，最小的分組傳輸時間在大多 數(shù)網(wǎng)絡負載條件下基本保持不變，除了接近100%負載的特殊情況。圖3示出在輕負載和重 負載網(wǎng)絡情況下定時分組網(wǎng)絡傳輸延遲的理論值。最小的分組傳輸延遲在圖3中被表示為 tQ。這個延遲是最快速分組實現(xiàn)的，是一個統(tǒng)計的數(shù)據(jù)點。根據(jù)本發(fā)明中的優(yōu)選實施例，t0的靜態(tài)值作為在給定的網(wǎng)絡拓撲結構中對零分組 延遲的最大時間間隔(MTIE)誤差的一個絕對參考點。當網(wǎng)絡的拓撲結構發(fā)生變化時，新的 to值將被重新計算并作為新的零分組MTIE的參考點。零分組MTIE-‘是一個統(tǒng)計參數(shù)，通過處理必需的盡可能多的分組延遲樣本以求 得最小分組延遲的精確估計值而計算得來。一旦靜態(tài)網(wǎng)絡拓撲的、被確定，控制算法會調(diào) 整恢復的Tl時鐘以保持、恒定，代表基本的零分組MTIE。因此，根據(jù)本發(fā)明實施例的系統(tǒng) 和方法會不斷地重新估計、。、的重新估計被記錄下作為對MTIE的持續(xù)測量，并被用來調(diào) 整受控設備(如BTS)的時鐘。正如本領域技術人員所能理解的，可用不同的算法來估計、。其中一個這種算法 的例子是通過操作比例/積分/微分(PID)控制回路以優(yōu)化時鐘。本發(fā)明的實施例中，MTIE估計器顯示了 PID或其他控制算法依據(jù)分組到達時間戳最遠可有多少Tl位時間的擺動。設 計不同的算法是為了保持接收到的數(shù)據(jù)流的相對時間差與、相比較小，限定MTIE每24小 時28UI。根據(jù)本發(fā)明，如果有任何超出這一界限的偏移暗示，則可以斷定數(shù)據(jù)被反饋到PID 或其他控制回路是不當?shù)?。正如本領域技術人員所能理解的，基本上所有控制算法都采用模型來控制系統(tǒng)， 這些模型用于被控制系統(tǒng)和接收到的用于控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。這些模型是線性或非線性的。 一個線性控制系統(tǒng)可以是一個PiD控制器，其中的反饋控制信號或者與常數(shù)Kp和αΝ-、) 的誤差的乘積成比例，或者與(t,-、)的誤差關于時間的微分和另一個不同的常數(shù)Kd的乘 積成比例，或者與αΝ-、)的誤差的積分和常數(shù)Ki的乘積成比例。非線性控制系統(tǒng)類似于 線性控制系統(tǒng)，不同的是，例如控制回路的增益是基于誤差αΝ-、)呈指數(shù)形式增長，所以 對于例子中誤差信號(tN-tQ) < 10的時候比例增益為κΡ，當(tN-tQ)誤差信號彡10的時候 比例增益增長為2*KP。例如，晶體(即用于產(chǎn)生接收時鐘)的模型可以以十億分之幾的形 式定義數(shù)字控制值以及相應的相對頻率變化的允許范圍。定時分組延遲樣本的非線性模型 假設網(wǎng)絡拓撲結構變化能夠引起網(wǎng)絡延遲的逐步改變。其它的非線性方面可解決定時分組 及其它類似時控分組的微振問題。如果模型正確，控制系統(tǒng)將如期工作并將、維持在流量 Tl的規(guī)范內(nèi)。這體現(xiàn)在圖4中，圖4中示出本發(fā)明的一個實施例中采用正確的線性和非線 性模型復制系統(tǒng)和系統(tǒng)內(nèi)使用的數(shù)據(jù)時，獲得的分組最大時間間隔誤差率。圖4，盡管理論上顯示了控制回路良好的工作于Tl電路所需的規(guī)定的MTIE和 PPB范圍內(nèi)的正常工作情況。本發(fā)明的優(yōu)選實施例中的控制回路是一個鎖相環(huán)控制系統(tǒng)， 如圖8所示。圖5示出本發(fā)明中的一個實施例的特定電路在第一個時間周期內(nèi)的當前分 組的最大時間間隔誤差。圖5所用的數(shù)據(jù)是從本發(fā)明的實施例即從承載偽線流量的現(xiàn)場 BelAir Network網(wǎng)狀網(wǎng)絡中提取出來的。圖5描述了在24小時(96個間隔)周期內(nèi)當 前分組的最大時間間隔誤差估計的實際性能數(shù)據(jù)。同樣在圖5中體現(xiàn)出來的還有依據(jù)恢復 的偽線數(shù)據(jù)流和它們在接收緩沖區(qū)的相對位置以PPB顯示的誤差估計。圖6示出本發(fā)明的一個實施例的特定電路在第二個時間周期內(nèi)的當前分組的最 大時間間隔誤差。圖6顯示了分組數(shù)據(jù)流在大約3小時或12個間隔(每個間隔約為15分 鐘)的較短時間周期內(nèi)的MTIE和PPB的誤差估計值。本發(fā)明的的實施例中，根據(jù)分組MTIE 估計值的微分得到的PPB估計值大致可近似為PPB Error [η] = (ΜΤΙΕ [η]-MTIE [η_1]) * (647000ps) / (15min*60s)，這樣一來 PPB 和微分MTIE估計值之間的接近于0.9 1。然而，如果分組MTIE超過定義的閾值，或者PPB估計值超過定義的備用閾值，那 么大多數(shù)時候，依據(jù)該模型，分組定時樣本無效，表明在網(wǎng)絡數(shù)據(jù)分組延遲的統(tǒng)計上面存在 問題。圖7示出本發(fā)明的一個實施例的具備告警條件的當前數(shù)據(jù)分組的最大時間間隔誤 差。在圖7所示情況下，已經(jīng)超過了高閾值告警。如果這種情況持續(xù)規(guī)定的時間周期(此 過程被稱為“反跳”)，或者PPB估計值超過了定義的允許誤差閾值，則會有告警出現(xiàn)。舉例 說明，如果PPB估計值超過了單個15分鐘間隔內(nèi)50ppb的規(guī)范要求，那么由此產(chǎn)生的對位 (subsending)設備在Tl緩沖區(qū)的錯誤可高達15*60*0. 1 = 90 μ s，或者約140個UI。這種 情況需要給出告警，因為大多數(shù)對位設備的Tl緩沖區(qū)只適用于128個UI，并且MTIE估計值 不是一個絕對值。
超過MTIE閾值或超過PPB估計值引起的告警并不會通知NOC時鐘誤差的原因，只 是告知有時鐘誤差并且恢復的時鐘并不滿足規(guī)范要求。有一種告警情況可被NOC用于幫助 確定故障原因。這是經(jīng)常會有的情況，其根本原因是NOC干預或電路的改變直接導致的，如 果有報警出現(xiàn)，這些變化能夠被迅速地消除。本發(fā)明的另一個實施例提供了一種根據(jù)數(shù)據(jù)分組MTIE估計器推斷Tl定時誤差的 系統(tǒng)和方法。本發(fā)明的實施例中用來推斷的系統(tǒng)和方法利用控制算法中的傳遞函數(shù)同時結 合經(jīng)過計算的分組MTIE估計值來估計Tl的MTIE值。然后，估計的Tl的MTIE值就被用來
設置告警閾值。圖9示出是本發(fā)明的一個實施例的典型控制系統(tǒng)，其中用于偽線數(shù)據(jù)流恢復的定 時從偽線數(shù)據(jù)流中提取。圖9說明的控制系統(tǒng)中的偽線數(shù)據(jù)流被用作定時源，且依據(jù)偽線 單元4被定時，而偽線單元4又依據(jù)線路接口單元(LIU，Line Interface Unit)4進行本地 定時。當數(shù)據(jù)進入LIU 2時，一個Tl數(shù)據(jù)時鐘給每個數(shù)據(jù)分組標記時間戳。然后Tl數(shù)據(jù) 經(jīng)由網(wǎng)絡6以數(shù)據(jù)分組的形式通過無線或有線網(wǎng)絡進行傳輸。并在轉(zhuǎn)換器8和LIU 10處 進行恢復。LIU 10利用自身的Tl數(shù)據(jù)時鐘來為已恢復的數(shù)據(jù)分組標記時間戳，相對于發(fā) 送Tl數(shù)據(jù)時鐘，LIU 10的Tl數(shù)據(jù)時鐘是自由運行的。兩個時鐘時間戳之間差值的變化率 說明其中一個時鐘是否快于另一個時鐘。如果At增加，則意味著接收時鐘運行較快，如果 Δ t減少，則意味著本地接收時鐘運行較慢。圖9還包含一個典型的比例積分微分(PID，Proportional Integral Derivative) 控制器，構成PLL控制系統(tǒng)12?？刂葡到y(tǒng)12的一部分為監(jiān)控函數(shù)，其包括有兩個分接頭 (tap)第一限制器14，用于在MTIE情況過多時發(fā)出告警；及導數(shù)功能塊16，其后連接第二 限制器18，該第二限制器18用于在過多時鐘誤差的情況下會發(fā)出告警。本發(fā)明的優(yōu)選實施 例中，時鐘誤差超過約IOOppb的閾限時會發(fā)出告警。圖10示出本發(fā)明的一個實施例的典型控制系統(tǒng)，其中用于偽線數(shù)據(jù)流恢復的定 時從IEEE 1588定時本地時鐘26中獲得。圖10類似于圖6 ；只不過，恢復的Tl定時是從 IEEE 1588本地時鐘26而不是從偽線流中獲得。IEEE 1588本地時鐘26依靠與在網(wǎng)絡中 的IEEE 1588定時源24來交換定時消息和控制。IEEE 1588定時源24采用和LIU 2相同 的可追溯層(stratum traceable)定時參考，因此最終結果就是偽線箱20中恢復的IEEE 1588時鐘應該與網(wǎng)絡擁有相同的定時。因此，圖10中顯示了本發(fā)明的一個實施例中的可 以監(jiān)控和告警IEEE1588運行情況的系統(tǒng)，這個系統(tǒng)采用和圖9所示幾乎相同的電路，并增 加了 IEEE 1588定時源24。偽線告警監(jiān)控器22也在圖10中顯示，并包括兩個分接頭第 一個限制器14用于在MTIE情況過多時發(fā)出告警；及導數(shù)功能塊16，其后連接第二個限制 器18，該第二個限制器18用于在過多時鐘誤差的情況下發(fā)出告警。時間戳濾波的輸出與從 IEEE 1588定時本地時鐘到時間戳提取的輸出相結合，以用來接收Tl數(shù)據(jù)信號。本發(fā)明的 優(yōu)選實施例中，當時鐘誤差超過約IOOppb的閾值情況時發(fā)出時鐘誤差情況告警。本發(fā)明中的實施例可作為一個計算機程序來實現(xiàn)，可以體現(xiàn)在任何可使用計算機 可讀介質(zhì)或與指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或設備的連接，如基于計算機的系統(tǒng)、含處理器的系統(tǒng)、 或其他可以從指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或設備處獲取和執(zhí)行指令的系統(tǒng)。此處所用的“計算機 可讀介質(zhì)”可以是任何可以容納、存儲、通信、傳播或傳輸所用程序或與指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置 或設備相連接的裝置。計算機可讀介質(zhì)可以是電子的、磁性的、光學的、電磁的、紅外的或半
19導體的系統(tǒng)、裝置、設備或傳播介質(zhì)，以上只是舉例說明但并不僅限于此。更多計算機可讀 介質(zhì)的具體例子(非詳盡清單)可包括以下內(nèi)容有一條或多條線的電連接器、便攜式計算 機軟盤、隨機存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、可擦除可編程只讀存儲器(EPR0M或閃 存)、光纖和便攜式只讀光盤(⑶ROM)。以上參考本發(fā)明的實施例對本發(fā)明進行了描述，然而熟悉本領域的技術人員容易 想到，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，本發(fā)明還可以有其他具體的形式，而不限于以上實 施例所描述的情況，本發(fā)明的實施例只是說明性的，而不是以任何方式對本發(fā)明的限制。本 發(fā)明的范圍通過所附的權利要求書及其等同替換所定義，而不是通過以上的描述所定義。上述所討論的所有美國的專利和申請，外國的專利和出版物通過整體引用合并于 此。
權利要求
一種T1數(shù)據(jù)信號的最大時間間隔誤差的估計方法，該T1數(shù)據(jù)信號從偽線數(shù)據(jù)流中提取，其特征在于，該方法包括以下步驟a、建立偽線分組到達時間tN的初始相對延遲；b、監(jiān)控相對延遲tN的變化；及c、根據(jù)監(jiān)控的相對延遲的變化得到最大時間間隔誤差MTIE。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述建立偽線分組到達時間tN的初始相對 延遲的步驟包括使用偽線數(shù)據(jù)流中的多個最快速分組。
3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述監(jiān)控相對延遲tN的變化的步驟包括 估計偽線分組到達時間tN的后續(xù)相對延遲tN+1 ；及從所述多個最快速分組的tN+1中減去tN。
4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述監(jiān)控相對延遲tN的變化的步驟包括 計算后續(xù)相對延遲間的差值，以得出分組數(shù)據(jù)網(wǎng)的最大時間間隔誤差。
5.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述得到最大時間間隔誤差的步驟包括在 15分鐘或24小時的最大時間間隔內(nèi)估計最大時間間隔誤差。
6.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法進一步包括如果tN-tN_i的絕對值 超過至少一個預定的閾值，則發(fā)出告警。
7.如權利要求6所述的方法，其特征在于，所述至少一個預定的閾值能夠表示為比特 周期、微秒、或大體上的任何時間周期。
8.如權利要求6所述的方法，其特征在于，所述至少一個預定的閾值包括T1.101中的 規(guī)范閾值。
9.如權利要求6所述的方法，其特征在于，所述至少一個預定的閾值包括T1抖動緩沖 區(qū)閾值。
10.如權利要求6所述的方法，其特征在于，所述T1抖動緩沖區(qū)閾值包括大約士128個 微間隔UI。
11.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法進一步包括只有當tN-tN_i的絕對值在預定時間周期內(nèi)超過至少一個預定的閾值預定的次數(shù)時才 會發(fā)出告警。
12.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述相對延遲tN從偽線分組時間戳中得到。
13.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述相對延遲tN從偽線分組到達時間中得到。
14.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述相對延遲tN或者從最快速偽線分組到 達時間中得到，或者從偽線分組到達時間的平均延遲中得到。
15.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述MTIE以單位間隔、微秒、或大體上的任 何其他的時間單位形式定義。
16.一種T1數(shù)據(jù)信號的T1時鐘誤差的估計方法，該T1數(shù)據(jù)信號從偽線數(shù)據(jù)流中提取， 其特征在于，該方法包括以下步驟a、建立偽線分組到達時間tN的初始相對延遲；b、監(jiān)控相對延遲tN的變化；及c、通過估計相對延遲tN的變化率估計T1時鐘誤差。
17.如權利要求16所述的方法，其特征在于，所述相對延遲tN從偽線分組時間戳中得到。
18.如權利要求16所述的方法，其特征在于，所述相對延遲、從偽線分組到達時間中 得到。
19.如權利要求16所述的方法，其特征在于，所述相對延遲、或者從最快速偽線分組 到達時間中得到，或者從偽線分組到達時間的平均延遲中得到。
20.如權利要求16所述的方法，其特征在于，所述估計T1時鐘誤差的步驟包括計算后續(xù)相對延遲間的差值，以指出分組數(shù)據(jù)網(wǎng)的最大時間間隔誤差；及計算后續(xù)MTIE值的差值。
21.如權利要求16所述的方法，其特征在于，所述T1時鐘誤差以十億分之幾或百萬分 之幾的形式定義。
22.—種分組數(shù)據(jù)網(wǎng)中偽線分組當前時鐘估計誤差的估計方法，其特征在于，該方法包 括以下步驟a、確定初始最大時間間隔誤差估計值MTIE[n]，和后續(xù)的最大時間間隔誤差估計值 MTIE[n+l]；b、通過計算MTIE[n]和MTIE[n+l]的差值在預定時間周期內(nèi)的導數(shù)，確定當前時鐘估 計誤差；及c、通過重復步驟a和b，不斷地更新當前時鐘估計誤差，直至n達到預定數(shù)值。
23.如權利要求22所述的方法，其特征在于，所述最大時間間隔誤差估計值在15分鐘 或24小時的最大時間間隔內(nèi)確定。
24.如權利要求22所述的方法，其特征在于，所述方法進一步包括如果 MTIE[n+l]-MTIE[n]的絕對值超過至少一個預定的閾值，則發(fā)出告警。
25.如權利要求24所述的方法，其特征在于，所述至少一個預定的閾值能夠表示為單 位間隔的十億分之幾、單位間隔的百萬分之幾，或者大體上的任何時間周期。
26.如權利要求24所述的方法，其特征在于，所述至少一個預定的閾值包括全球移動 通信系統(tǒng)GSM微基站收發(fā)臺BTS的規(guī)范閾值。
27.如權利要求26所述的方法，其特征在于，所述GSM微基站收發(fā)臺的規(guī)范閾值大約為 十億分-之+/-50。
28.如權利要求26所述的方法，其特征在于，所述GSM微微BTS的規(guī)范閾限大約為十億 分之+/-100。
29.如權利要求22所述的方法，其特征在于，所述方法進一步包括只有當MTIE[n+l]-MTIE[n]的絕對值在預定時間周期內(nèi)超過至少一個預定的閾值預 定的次數(shù)時才會發(fā)出告警。
30.如權利要求22所述的方法，其特征在于，所述確定當前時鐘估計誤差的步驟包括計算MTIE[n]和MTIE[n+l]的差值在預定時間周期內(nèi)的積分。
31.一種分組數(shù)據(jù)網(wǎng)中偽線分組最大時間間隔誤差的估計方法，其特征在于，該方法包 括以下步驟a、估計偽線數(shù)據(jù)流中的多個最快速分組的初始相對延遲tN，其中n的初始值設為零；b、監(jiān)控從IEEE1588精確定時源提取的T1數(shù)據(jù)信號的定時；及c、通過采用初始相對延遲tN作為零基準最大時間間隔誤差參考值，校驗從IEEE1588 精確定時源提取的T1數(shù)據(jù)信號的定時，并且估計所述多個最快速分組后續(xù)的相對延遲 tN+1，從tN+1中減去tN，然后利用相鄰的相對延遲的差值進一步校驗T1數(shù)據(jù)信號的定時，如 果相鄰的相對延遲的差值超過預定的閾值，則校驗從IEEE 1588精確定時源中提取的T1數(shù) 據(jù)信號的定時錯誤。
32.如權利要求31所述的方法，其特征在于，所述估計偽線數(shù)據(jù)流中的多個最快速分 組的相對延遲tN的步驟包括利用IEEE 1588精確定時源估計相對延遲。
33.如權利要求31所述的方法，其特征在于，所述方法進一步包括如果tN+1-tN的絕對 值超過至少一個預定的閾值，則發(fā)出告警。
34.如權利要求33所述的方法，其特征在于，所述至少一個預定的閾值為比特周期或 微秒。
35.如權利要求33所述的方法，其特征在于，所述至少一個預定的閾值包括T1.101中 的規(guī)范閾值。
36.如權利要求33所述的方法，其特征在于，所述至少一個預定的閾值包括T1抖動緩 沖區(qū)閾值。
37.如權利要求36所述的方法，其特征在于，所述T1抖動緩沖區(qū)閾值包括大約士128 個微間隔UI。
38.如權利要求31所述的方法，其特征在于，所述進一步包括只有當tN+1-tN的絕對值在預定時間周期內(nèi)超過至少一個預定的閾值預定的次數(shù)時才 會發(fā)出告警。
39.一種用于估計T1數(shù)據(jù)信號的最大時間間隔誤差的系統(tǒng)，該T1數(shù)據(jù)信號從偽線數(shù)據(jù) 流中提取，其特征在于，該系統(tǒng)包括被配置為接收偽線數(shù)據(jù)流的T1數(shù)據(jù)信號接收器，其中該T1數(shù)據(jù)信號接收器包括T1數(shù) 據(jù)信號處理器，其中該T1數(shù)據(jù)信號處理器被配置為a、建立偽線分組到達時間的初始相對延遲tN；b、監(jiān)控相對延遲tN的變化；及c、根據(jù)監(jiān)控的相對延遲的變化，得到最大時間間隔誤差MTIE。
40.如權利要求39所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述T1數(shù)據(jù)信號處理器進一步被配置為 使用偽線數(shù)據(jù)流中的多個最快速分組建立偽線分組到達時間tN的初始相對延遲。
41.如權利要求39所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述T1數(shù)據(jù)信號處理器進一步被配置為估計偽線分組到達時間tN的后續(xù)的相對延遲tN+1，及從所述多個最快速分組的tN+1中減去tN，以監(jiān)控相對延遲tN的變化。
42.如權利要求39所述的系統(tǒng)，其特征在于，如果抖動，漂移和相變中的至少一個值保 持在或低于ANSI T1. 403-1999中對應的抖動、漂移或相變的規(guī)范值，則相對延遲tN大體恒定。
43.如權利要求39所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述T1數(shù)據(jù)信號處理器進一步被配置為在15分鐘或24小時的最大時間間隔內(nèi)估計最大時間間隔誤差。
44.如權利要求39所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述T1數(shù)據(jù)信號處理器進一步被配置為 如果tN-tN_i的絕對值超過至少一個預定的閾值，則發(fā)出告警。
45.如權利要求44所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個預定的閾值能夠表示為比 特周期、微秒，或大體上的任何時間周期。
46.如權利要求44所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個預定的閾值包含T1.101中 的規(guī)范閾值。
47.如權利要求44所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個預定的閾值包含T1抖動緩 沖區(qū)閾值。
48.如權利要求44所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述T1抖動緩沖區(qū)閾值包含大約士128 個微間隔UI。
49.如權利要求39所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述T1數(shù)據(jù)信號處理器進一步被配置為 只有當tN-tN_i的絕對值在預定時間周期內(nèi)超過至少一個預定的閾值預定的次數(shù)時才會發(fā)出告警。
50.如權利要求39所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述相對延遲tN從偽線分組時間戳中得到。
51.如權利要求39所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述相對延遲tN從偽線分組到達時間中 得到。
52.如權利要求39所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述相對延遲tN或者從最快速偽線分組 的到達次中得到，或從偽線分組到達時間的平均延遲中得到。
53.如權利要求39所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述MTIE以單位間隔、微秒、或大體上的 任何其他時間單位形式定義。
54.一種用于估計T1數(shù)據(jù)信號的T1時鐘誤差的系統(tǒng)，該T1數(shù)據(jù)信號從偽線數(shù)據(jù)流中 提取，其特征在于，該系統(tǒng)包括被配置為接收偽線數(shù)據(jù)流的T1數(shù)據(jù)信號接收器，其中該T1數(shù)據(jù)信號接收器包含T1數(shù) 據(jù)信號處理器，其中的T1數(shù)據(jù)信號處理器被配置為a、建立偽線分組到達時間tN的初始相對延遲；b、監(jiān)控相對延遲tN的變化；及c、通過估計相對延遲tN的變化率估計T1時鐘誤差。
55.如權利要求54所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述相對延遲tN從偽線分組時間戳中得到。
56.如權利要求54所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述相對延遲tN從偽線分組到達時間中 得到。
57.如權利要求54所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述相對延遲tN或者從最快速偽線分組 到達時間中得到，或從偽線分組到達時間的平均延遲中得到。
58.如權利要求54所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述T1數(shù)據(jù)信號處理器進一步被配置為計算后續(xù)相對延遲間的差值，以得出分組數(shù)據(jù)網(wǎng)的最大時間間隔誤差；及 計算后續(xù)MTIE值的差值以估計T1時鐘誤差。
59.如權利要求54所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述T1時鐘誤差以十億分之幾、或百萬分 之幾的形式定義。
60.一種用于估計分組數(shù)據(jù)網(wǎng)中偽線分組當前時鐘估計誤差的系統(tǒng)，其特征在于，該系 統(tǒng)包括被配置為接收偽線數(shù)據(jù)流的T1數(shù)據(jù)信號接收器，其中該T1數(shù)據(jù)信號接收器包含T1數(shù) 據(jù)信號處理器，其中T1數(shù)據(jù)信號處理器被配置為a、確定初始最大時間間隔誤差估計值MTIE[n]，和后續(xù)的最大時間間隔誤差估計值 MTIE[n+l]；b、通過計算MTIE[n]和MTIE[n+l]的差值在預定時間周期內(nèi)的導數(shù)，確定當前時鐘估 計誤差；及c、通過重復步驟a和b中的確定過程，不斷地更新當前時鐘估計誤差，直至n達到預定 數(shù)值。
61.如權利要求60所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述最大時間間隔誤差估計值在15分鐘 或24小時的最大時間間隔內(nèi)確定。
62.如權利要求60所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述T1數(shù)據(jù)信號處理器進一步被配置為 如果MTIE[n+l]-MTIE[n]的絕對值超過至少一個預定的閾值，則發(fā)出告警。
63.如權利要求62所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個預定的閾值能夠表示為單 位間隔的十億分之幾、單位間隔的百萬分之幾、或大體上的任何時間周期。
64.如權利要求62所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個預定的限值包括全球移動 通信系統(tǒng)GSM微基站收發(fā)臺BTS的規(guī)范閾值。
65.如權利要求64所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述GSM微基站收發(fā)臺的規(guī)范閾值大約為 十億分之+/-50。
66.如權利要求64所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述GSM微微BTS的規(guī)范閾值大約為十億 分之+/-100。
67.如權利要求60所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述T1數(shù)據(jù)信號處理器進一步被配置為 只有當MTIE[n+l]-MTIE[n]的絕對值在預定時間周期內(nèi)超過至少一個預定的閾值預定的 次數(shù)時才會發(fā)出告警。
68.如權利要求60所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述T1數(shù)據(jù)信號處理器進一步被配置為 計算MTIE[n]和MTIE[n+l]的差異在預定時間周期內(nèi)的積分，以確定當前時鐘的估計誤差。
69.一種用于估計分組數(shù)據(jù)網(wǎng)中偽線分組最大時間間隔誤差的系統(tǒng)，其特征在于，該系 統(tǒng)包括被配置為接收偽線數(shù)據(jù)流的T1數(shù)據(jù)信號接收器，其中，該T1數(shù)據(jù)信號接收器包括T1 數(shù)據(jù)信號處理器，其中，該T1數(shù)據(jù)信號處理器被配置為a、估計偽線數(shù)據(jù)流中多個最快速的分組的初始相對延遲tN，n初始值設為零；b、監(jiān)控從IEEE1588精確定時源提取的T1數(shù)據(jù)信號的定時；及c、通過采用初始相對延遲tN作為零基準最大時間間隔誤差，校驗從IEEE1588精確定 時源提取的T1數(shù)據(jù)信號的定時，并估計所述多個最快速分組后續(xù)的相對延遲tN+1，從tN+1中 減去tN，并利用相鄰的相對延遲的差值進一步校驗T1數(shù)據(jù)信號的定時，如果相鄰的相對延 遲的差值超過預定的閾值，則校驗從IEEE 1588精確定時源中提取的T1數(shù)據(jù)信號的定時錯誤。
70.如權利要求69所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述T1數(shù)據(jù)信號處理器進一步被配置為 采用IEEE 1588精確定時源估計偽線數(shù)據(jù)流中的多個最快速分組的相對延遲tN。
71.如權利要求69所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述T1數(shù)據(jù)信號處理器進一步被配置為 如果tN+1-tN的絕對值超過至少一個預定的閾值，則發(fā)出告警。
72.如權利要求71所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個預定的閾值為比特周期或 微秒。
73.如權利要求71所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個預定的閾值包含T1.101中 的規(guī)范閾值。
74.如權利要求71所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個預定的閾限值包含T1抖動 緩沖區(qū)閾值。
75.如權利要求74所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述T1抖動緩沖區(qū)閾值包括大約士128 個微間隔UI。
76.如權利要求69所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述T1數(shù)據(jù)信號處理器進一步被配置為 只有當tN+1-tN的絕對值在預定時間周期內(nèi)超過至少一個預定的閾值預定的次數(shù)時才會發(fā)出告警。全文摘要
本發(fā)明提供一種通過處理相關偽線分組流中的定時信息來估計T1定時誤差和時鐘恢復誤差的系統(tǒng)和方法，其中T1從偽線分組流中提取。定時誤差以MTIE測量值的形式提出，可用于在網(wǎng)絡運行中心發(fā)出告警，并可用于精確地在恢復或提取的T1信號不能滿足MTIE或時鐘精度誤差的情況下發(fā)出誤差情況告警。這種告警用于檢測分組數(shù)據(jù)網(wǎng)中可能存在過度的分組抖動、漂移或相變的情況，其中偽線流通過分組數(shù)據(jù)網(wǎng)傳輸，另一方面，這些誤差用于控制T1時鐘信息的恢復。
文檔編號H04L1/20GK101904129SQ200880122318
公開日2010年12月1日 申請日期2008年2月27日 優(yōu)先權日2007年12月21日
發(fā)明者克里斯·威廉姆斯, 斯蒂芬·雷蒙特, 理查德·薩默維爾, 羅蘭·A·史密斯, 薩姆·昂斯 申請人:貝拉爾網(wǎng)絡公司