专利名称：通过同步数字体系网络进行精确时间传送的方法及网元的制作方法
技术领域：
本发明涉及网络通信技术，尤其涉及一种通过同步数字体系网络进行精 确时间传送的方法。
背景技术：
传统的SDH ( Synchronous Digital Hierarchy,同步数字体系)设备仅能完 成时钟的同步，这种时钟同步技术仅能保证时钟频率的相同，不能保证时钟 相位的同步。而近来出现的一些移动通邻j支术如时分同步码分多址 TD-SCDMA ( Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access )、 全球微波接入互通Wimax ( World Interoperability for Microwave Access )等， 均需要各网元间实现相位同步，而且要求相位同步的精度要求很高，均在微 秒至亚微秒量级。目前一般由定位导航系统GPS ( Global Positioning System ) 等卫星通讯手段^提供精确的时刻信息进行相位同步，但这种卫星通讯方式存 在一定的劣势，包括成本问题、基站天线必需可视卫星带来的安装问题、 安全问题，因此一般希望通过光承载网完成精确时间传送。由于目前SDH 设备在网运行量很大，更希望能通过SDH网络完成精确时间传送。目前通过光7 义载网完成精确时间传送的研究主要集中于分组传送网络，通过IEEE 1588协议实现，但正EE 1588协议比较复杂，对基于TDM ( Time DivisionMulipex，时分复用)技术的SDH设备并不合适，对现有SDH设备 来说增加1588功能的方案代价太大，所以需要一种通过SDH网络进行精确 时间传送的方法。发明内容本发明要解决的技术问题是提供一种简单方便的通过SDH网络进行精 确时间传送的方法及网元，保证传送时间的^青度。为了解决上述问题，本发明提供了一种通过同步数字体系网络进行精确时间传送的方法，包;fe:源节点计算得到当前复帧周期中其复帧脉沖与其前 一 基准时刻的时间 差值，以及此复帧脉冲与同一复帧周期内接收到的目的节点复帧脉冲的时间 差值，并将此两个时间差值插入到同步传输模块帧中传送至目的节点，所述 目的节点从接收到的同步传输模块帧中获得上述两个时间差值，并计算当前 复帧周期中其复帧脉沖与同 一 复帧周期内接收到的源节点复帧脉冲的时间 差值，并根据上述三个时间差值计算得到目的节点在当前复帧周期对应的基 准时刻，获得与源节点处相位同步的精确时间。进一步地，所述源节点将当前复帧周期中其复帧脉冲与其前一基准时刻 的时间差值，以及此复帧脉冲与同一复帧周期内接收到的目的节点复帧脉冲 的时间差值插入到同步传输模块帧中的段开销中传送至目的节点；所述目的节点从接收到的源节点的同步传输模块帧中的段开销中获取 上述两个时间差值。进一步地，所述目的节点将当前复帧周期中复帧脉冲时刻的前 r。+(r+乙-7;。)/2处确定为当前复帧周期对应的基准时刻，其中，r。为源节 点计算的当前复帧周期中其复帧脉冲与其前一基准时刻的时间差值，4为源 节点计算的当前复帧周期中其复帧脉沖与沿时间推移方向的一个复帧周期 内接收到的目的节点复帧脉沖的时间差值；7;。为目的节点在当前复帧周期中 的复帧脉冲与沿时间推移方向 一 个复帧周期内接收到的源节点复帧脉冲的 时间差值，T为复帧周期。进一步地，所述源节点接收到的基准时刻为国际原子时间。进一步地，所述目的节点接收到多个源节点的同步传输模块帧时，根据 同步状态信息确定选择根据哪个源节点的同步传输模块帧中的时间差值信 息计算其基准时刻。本发明还提供了一种通过同步数字体系网络进行精确时间传送的网元，7所述网元包括系统时钟模块101，系统帧脉冲生成模块102,系统帧生成模 块103，系统帧解析模块104，所述系统时钟模块101,用于为网元设备提 供统一的系统时钟与帧定位脉沖；所述系统帧脉沖生成才莫块102,用于根据 系统时钟模块101生成系统统一的复帧脉冲，所述系统帧生成4莫块103，用 于生成同步传输模块帧并向网络发送，所述系统帧解析模块104，用于接收 网络的同步传输模块帧并解析数据，还包括基准时间输入模块105，接收帧脉冲检测模块106,时间间隔测 量模块107,基准时间输出模块108;所述基准时刻输入模块105,用于接收外部基准时间源的基准时刻，并 丰俞入至所述时间间隔测量才莫块107;所述接收帧脉冲检测模块106,用于在网元作为目的节点时，-接收其源 节点的同步传输模块帧并检测其帧脉冲的脉冲时间；时间间隔测量模块107,用于此网元作为源节点时，根据基准时刻输入 模块105输出的基准时刻和系统帧脉沖生成模块102输出的本节点的复帧脉 冲时刻，计算出本节点在当前复帧周期内复帧脉冲与其最新接收到的基准时 刻的时间差值7;，并且根据系统帧脉沖生成模块102输出的本节点的复帧脉 冲与当前复帧周期内接收帧脉冲检测模块106输出的目的节点的复帧脉冲 时刻计算其两者的时间差值ra6,并将上述两个时间差值输出至系统帧生成模 块103;还用于此网元作为目的节点时，根据系统帧脉沖生成模块102输出的本 节点的复帧脉沖与当前复帧周期内接收帧脉冲检测模块106输出的源节点 的复帧脉冲时刻计算得到其两者的时间差值rAa ，并将此时间差值发送至基 准时间输出模块108;系统帧生成模块103，用于此网元设备作为源节点时，将时间间隔测量 模块107输出的时间差值r。以及时间差值L插入到同步传输模块帧中并将 上述同步传输模块帧向目的节点发送；系统帧解析模块104,用于此网元设备作为目的节点时，从网络中接收源节点的同步传输模块帧并从中获取源节点的时间差值r。以及时间差值r。A,并将其发送至基准时间输出模块108;基准时间输出模块108,用于此网元作为目的节点时，根据系统帧脉冲 生成模块102输出的本节点的复帧脉沖时刻、时间间隔测量模块107输出的 本节点的复帧脉冲与当前复帧周期内源节点的复帧脉冲的时间差值7;。、以及系统帧解析模块104输出的源节点的时间差值r。以及时间差值r。A，并根据上述参数计算出目的节点在当前复帧周期对应的基准时刻。进一步地，所述系统帧生成模块103,用于此网元设备作为源节点时，将时间间隔测量模块107输出的时间差值r。以及时间差值L插入到同步传 输模块帧的段开销中并将上述同步传输模块帧向目的节点发送；所述系统帧解析模块104,用于此网元设备作为目的节点时，从网络中接收源节点的同步传输模块帧并从其段开销中获取源节点的时间差值r。以及时间差值7^，并将其发送至基准时间输出模块108。进一步地，所述基准时间输出模块108，用于在此网元作为目的节点时，将当前复帧周期中复帧脉冲时刻的前r。+(r+r。A - 7;。 ) / 2处确定为基准时刻， 其中，r。为所述系统帧解析模块104输出的源节点计算的当前复帧周期中其 复帧脉沖与其前一基准时刻的时间差值，4为所述系统帧解析才莫块104输出 的源节点计算的当前复帧周期中其复帧脉冲与沿时间推移方向的一个复帧 周期内接收到的目的节点复帧脉冲的时间差值；7;。为时间间隔测量^t块107 输出的目的节点在当前复帧周期中的复帧脉冲与沿时间推移方向一个复帧 周期内接收到的源节点复帧脉冲的时间差值，T为复帧周期。进一步地，所述外部基准时间源的基准时刻为国际原子时间。进一步地，所述系统帧解析;漠块104，用于在此网元作为目的节点并接 收到多个源节点的同步传输模块帧时，根据同步状态信息确定选择从哪个源 节点的同步传输模块帧中提取的时间差值信息传送至所述基准时间输出模 块108。与现有技术相比，本发明将SDH的复帧脉沖作为时间戳，并将时间戳 信息与收发复帧脉沖差值信息通过SDH的STM-N帧中的SOH开销字节传送，解决了传统SDH网络传送精确时间信息的问题，避免了由卫星通讯传 送时间信息带来的 一 系列问题。设备处理比较简单，不占用网络的通讯带宽； 对现有SDH网络的改造较小，并与原有SDH网络可以兼容。
图1是本发明中网元的组成结构示意图；图2是本发明中进行精确时间传送的方法的流程图；图3是本发明中精确时间传送方法的示意图；图4是本发明中在S DH网络实现时间传送的结构示意图。
具体实施方式
在本发明中，源节点计算得到其复帧脉冲与基准时刻的时间差i"直，以及 源节点的复帧脉冲与接收到的目的节点的复帧脉沖的时间差值，并将此两个 时间差值插入到SDH的STM-N帧中传送至目的节点，目的节点计算其帧脉 冲与源节点的复帧脉冲的时间差值，并根据上述三个时间差值计算得到目的 节点的基准时刻。如图1所示，本发明中网元设备包括系统时钟模块101，系统帧脉沖生 成模块102，系统帧生成模块103，系统帧解析模块104,基准时间输入模 块105,接收帧脉沖检测模块106，时间间隔测量模块107，基准时间输出 模块108;系统时钟模块101 ，用于为网元设备提供统一 的系统时钟与帧定位脉沖；系统帧脉冲生成模块102,用于根据系统时钟模块101生成系统统一的 复帧脉冲；基准时刻输入模块105，用于接收外部基准时间源的基准时刻，并输入 至时间间隔测量模块107;外部基准时间源的基准时刻为TAI (国际原子 时间，International Atomic Time )基准时刻信息；接收帧脉冲检测模块106,用于在网元作为目的节点时，接收其源节点 的同步传输模块帧并检测其帧脉冲的脉冲时间发送至时间间隔测量模块107;时间间隔测量模块107，用于此网元作为源节点时，根据基准时刻输入 模块105输出的基准时刻和系统帧脉冲生成模块102输出的本节点的复帧脉 沖的时刻，计算出本节点在当前复帧周期内复帧脉冲与其最新接收到的基准 时刻的时间差值7;，并且根据系统帧脉冲生成模块102输出的本节点的复帧 脉沖与当前复帧周期内接收帧脉冲检测模块106输出的目的节点的复帧脉 冲时刻计算其两者的时间差值t;a ,并将上述两个时间差值输出至系统帧生成 才莫块103;还用于此网元作为目的节点时，根据系统帧脉冲生成模块102输出的本 节点的复帧脉冲与当前复帧周期内接收帧脉沖检测模块106输出的源节点 的复帧脉沖的时刻计算得到其两者的时间差值7;。， 并将此时间差值发送至 基准时间输出模块108;系统帧生成才莫块103,用于此网元设备作为源节点时，将时间间隔测量 模块107输出的时间差值r。以及时间差值乙插入到同步传输模块帧的段开 销中并将上述同步传输模块帧向目的节点发送；系统帧解析模块104，用于此网元设备作为目的节点时，从网络中接收 源节点的同步传输模块帧并从中获取源节点的时间差值r。以及时间差值r。A ， 并将其发送至基准时间输出模块108;还用于在此网元作为目的节点并接收 到多个源节点的同步传输模块帧时，根据同步状态信息确定选择从哪个源节 点的同步传输模块帧中提取的时间差值信息传送至所述基准时间输出模块 108。基准时间输出模块108，用于此网元设备作为目的节点时，根据系统帧 脉冲生成才莫块102输出的本节点的复帧脉沖时刻、时间间隔测量才莫块107输出的本节点的复帧脉冲与 一个复帧周期内源节点的复帧脉冲的时间差值Tba。以及系统帧解析模块104输出的源节点的时间差值T0;以及时间差值Tab,并根 据上述参数计算出目的节点在当前复帧周期对应的基准时刻；还用于将计算出的基准时刻发送至外部基准时间源。如图2所示，本发明中，通过同步数字体系网络进行精确时间传送的方法具体包括以下步骤步骤201 ，源节点接收外部的TAI (国际原子时间，International Atomic Time)基准时刻信息；源节点可从GPS卫星接收上述TAI基准时刻信息，所述基准时刻信息 为表示整秒的时间信息，即源节点每隔一秒在整秒时刻接收到表示当时时间 的基准时刻信息。步骤202，源节点测量本节点在当前复帧周期内复帧脉冲与其最新接收 到的外部TAI基准时刻的时间差值，以及源节点的此复帧脉冲和在当前复帧 周期内接收到的目的节点的复帧脉沖的时间差值；在本发明中，节点的复帧周期与基准时刻的周期相同，均为l秒。步骤203，源节点将测得的两个时间差值，插入到发送给目的节点的同步传输模块帧(STM-N， Synchronous Transport Model N)中发送至目的节 点；源节点可以将测得的两个时间差值插入到发送给目的节点的同步传输 模块帧的段开销(Section Overhead, SOH)中；步骤204，目的节点测量本节点复帧脉冲与在一个复帧周期内^J妄收到的 源节点复帧脉沖的时间差值；步骤205,目的节点根据测量到的本节点复帧脉冲与接收到的源节点复 帧脉沖的时间差值、从同步传输模块帧中获得的源节点复帧脉沖与源节点外 部基准时刻的时间差值、源节点复帧脉沖与此目的节点在当前复帧周期内的 复帧脉冲的时间差值，计算得到目的节点当前复帧周期对应的基准时刻。目的节点计算得到基准时刻后，作为其下游节点的源节点，可"fe上述方 法向其下游节点传送其复帧脉冲与基准时刻的时间差值以及其复帧脉冲与 其下游节点点的复帧脉冲的时间差值，使其下游节点通过上述方法计算得到 基准时刻信息。目的节点还可以通过时间输出接口向外部输出基准时刻信息。 下面结合附图对本发明网络通信安全处理器及其数据处理方法进行说明。如图3所示，本发明中从源节点A将时间信息传送至目的节点B的过 程为示意，其中源节点A的发送时间信息过程为步骤1, 源节点A测量的当前复帧周期中复帧脉沖AFP与其前一外部 基准时刻的差异为r。；步骤2 ，源节点A测量当前复帧周期中的复帧脉冲AFP与沿时间推移 方向的一个复帧周期内接收到的目的节点B复帧脉沖BFP的时间差值为L;步骤3 ，源节点A将TO与Tab的值插入到发送给目的节点B的同步 传输模块帧的段开销SOH中；步骤4，目的节点B测量当前复帧周期中的复帧脉沖BFP与一个复帧周 期内接收到的源节点A的复帧脉沖AFP的时间差异为L;步骤5,目的节点B提取接收到的同步传输模块帧中段开销SOH中的步骤6，目的节点B根据其复帧脉冲BFP的位置，向前偏移 t;+w+乙-匸)/2得到恢复出的基准时刻位置，其中T为复帧周期。图中，rrf为节点A的某一复帧从节点A发出至节点B收到的延迟时间， 或者节点B的某一复帧从节点B发出至节点A收到的延迟时间，且_(raA+7;。)mod(r) r。A+7;。-r 广 ^ — ~~^^°上述方法中，raA和7;。是源节点或目的节点沿时间推移方向计算得到的 复帧脉沖的时间差值。因为两个节点的复帧周期相同，7;值相同，在其它实 施例中，源节点或目的节点也可以通过计算沿时间推移反方向的时间差值， 使目的节点计算得到基准时刻。图4表示了本发明方案在SDH网络环境下的时间传送实施方案，图中 A点为时间信息源节点，C点为时间信息目的节点，B点为A-C路径的中间 节点，D、 E点为A-C另一路径的中间节点。以A-B-C路径为例，A点向B点发送A点复帧A^沖与基准时刻的时间 差值r。与A、 B复帧脉沖时间差值7^, B点接收后，计算出B点复帧脉冲与基准时刻的差值rQ+(r+raA -r6a)/2以及B点与C点复帧脉冲时间差值rfc并向下游C点发送，通过上述方法将时间信息从A点传递至C点。A-D-E-C路 径的的时间传递方法与上述方法同理。C点可以根据SSM (Synchronization Status Message,同步状态信息)决定选择B点传过来的时间信息还是E点 传送的时间信息，再进行计算得到基准时刻。本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况 些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
权利要求
1. 一种通过同步数字体系网络进行精确时间传送的方法，其特征在于，源节点计算得到当前复帧周期中其复帧脉冲与其前一基准时刻的时间差值，以及此复帧脉冲与同一复帧周期内接收到的目的节点复帧脉冲的时间差值，并将此两个时间差值插入到同步传输模块帧中传送至目的节点；所述目的节点从接收到的同步传输模块帧中获得上述两个时间差值，并计算当前复帧周期中其复帧脉冲与同一复帧周期内接收到的源节点复帧脉冲的时间差值；所述目的节点根据上述三个时间差值计算得到目的节点在当前复帧周期对应的基准时刻，获得与源节点处相位同步的精确时间。
2、 如权利要求l所述的方法，其特征在于所述源节点将当前复帧周期中其复帧脉沖与其前一基准时刻的时间差 值，以及此复帧脉沖与同一复帧周期内接收到的目的节点复帧脉冲的时间差 值插入到同步传输模块帧中的段开销中传送至目的节点；所述目的节点从接收到的源节点的同步传输模块帧中的段开销中获取 上述两个时间差值。
3、 如权利要求l所述的方法，其特征在于所述目的节点将当前复帧周期中复帧脉沖时刻的前r。+(r+7;「7;j/2处 确定为当前复帧周期对应的基准时刻，其中，r。为源节点计算的当前复帧 周期中其复帧脉冲与其前一基准时刻的时间差值，r。ft为源节点计算的当前复 帧周期中其复帧脉冲与沿时间推移方向的一个复帧周期内接收到的目的节 点复帧脉冲的时间差值；7;。为目的节点在当前复帧周期中的复帧脉沖与沿时 间推移方向 一个复帧周期内接收到的源节点复帧脉沖的时间差值，T为复帧 周期。
4、 如权利要求1所述的方法，其特征在于 所述源节点接收到的基准时刻为国际原子时间。
5、 如权利要求l所述的方法，其特征在于所述目的节点接收到多个源节点的同步传输模块帧时，根据同步状态信 息确定选择根据哪个源节点的同步传输模块帧中的时间差值信息计算其基 准时刻。
6、 一种通过同步数字体系网络进行精确时间传送的网元，所述网元包 括系统时钟模块101,系统帧脉沖生成模块102，系统帧生成模块103,系 统帧解析模块104，所述系统时钟沖莫块101，用于为网元设备提供统一的系 统时钟与帧定位脉冲；所述系统帧脉冲生成模块102,用于根据系统时钟模 块101生成系统统一的复帧脉冲，所述系统帧生成模块103，用于生成同步 传输模块帧并向网络发送，所述系统帧解析模块104，用于接收网络的同步 传输模块帧并解析数据，其特征在于，还包括基准时间输入模块105,接收帧脉冲检测模块106,时间间隔测 量模块107,基准时间输出模块108;所述基准时刻输入模块105,用于接收外部基准时间源的基准时刻，并 输入至所述时间间隔测量模块107;所述接收帧脉冲检测模块106，用于在网元作为目的节点时，接收其源 节点的同步传输模块帧并检测其帧脉沖的脉冲时间；时间间隔测量模块107，用于此网元作为源节点时，根据基准时刻输入 模块105输出的基准时刻和系统帧脉冲生成模块102输出的本节点的复帧脉 冲时刻，计算出本节点在当前复帧周期内复帧脉冲与其最新接收到的基准时 刻的时间差值r。，并且根据系统帧脉冲生成;f莫块102输出的本节点的复帧脉 沖与当前复帧周期内接收帧脉沖检测模块106输出的目的节点的复帧脉冲 时刻计算其两者的时间差值r。A ，并将上述两个时间差值输出至系统帧生成模 块103;还用于此网元作为目的节点时，才艮据系统帧脉沖生成模块102输出的本 节点的复帧脉冲与当前复帧周期内接收帧脉沖^r测模块106输出的源节点 的复帧脉冲时刻计算得到其两者的时间差值r6。，并将此时间差值发送至基 准时间输出模块108;系统帧生成模块103,用于此网元设备作为源节点时，将时间间隔测量模块107输出的时间差值r。以及时间差值7^插入到同步传输模块帧中并将 上述同步传输模块帧向目的节点发送；系统帧解析模块104,用于此网元设备作为目的节点时，从网络中接收源节点的同步传输模块帧并从中获取源节点的时间差值r。以及时间差值r。6 ，并将其发送至基准时间输出模块108;基准时间输出模块108，用于此网元作为目的节点时，根据系统帧脉沖 生成模块102输出的本节点的复帧脉冲时刻、时间间隔测量模块107输出的本节点的复帧脉冲与当前复帧周期内源节点的复帧脉冲的时间差值rA。、以及 系统帧解析模块104输出的源节点的时间差值r。以及时间差值乙，并根据上述参数计算出目的节点在当前复帧周期对应的基准时刻。
7、 如权利要求6所述的网元，其特征在于，所述系统帧生成模块103,用于此网元设备作为源节点时，将时间间隔测量模块107输出的时间差值r。以及时间差值r。6插入到同步传输模块帧的段开销中并将上述同步传输模块帧向目的节点发送；所述系统帧解析模块104，用于此网元设备作为目的节点时，从网络中接收源节点的同步传输模块帧并从其段开销中获取源节点的时间差值r。以 及时间差值4,并将其发送至基准时间输出模块108。
8、 如权利要求6所述的网元，其特征在于，所述基准时间输出模块108,用于在此网元作为目的节点时，将当前复帧周期中复帧脉冲时刻的前r。+(r+L-7;。)/2处确定为基准时刻，其中，r。为所述系统帧解析模块104输出的源节点计算的当前复帧周期中其复帧脉沖 与其前一基准时刻的时间差值，乙为所述系统帧解析模块104输出的源节点 计算的当前复帧周期中其复帧脉沖与沿时间推移方向的一个复帧周期内接 收到的目的节点复帧脉冲的时间差值；7;。为时间间隔测量模块107输出的目 的节点在当前复帧周期中的复帧脉冲与沿时间推移方向一个复帧周期内接 收到的源节点复帧脉冲的时间差值，T为复帧周期。
9、 如4又利要求6所述的网元，其特征在于， 所述外部基准时间源的基准时刻为国际原子时间。
10、 如权利要求6所述的网元，其特征在于，所述系统帧解析模块104，用于在此网元作为目的节点并接收到多个源 节点的同步传输模块帧时，根据同步状态信息确定选择从哪个源节点的同步 传输模块帧中提取的时间差值信息传送至所述基准时间输出模块108。
全文摘要
本发明提供了一种通过同步数字体系网络进行精确时间传送的方法，源节点计算得到当前复帧周期中其复帧脉冲与其前一基准时刻的时间差值，以及此复帧脉冲与同一复帧周期内接收到的目的节点复帧脉冲的时间差值，并将此两个时间差值插入到同步传输模块帧中传送至目的节点；目的节点从接收到的同步传输模块帧中获得上述两个时间差值，并计算当前复帧周期中其复帧脉冲与同一复帧周期内接收到的源节点复帧脉冲的时间差值；目的节点根据上述三个时间差值计算得到目的节点在当前复帧周期对应的基准时刻。采用本发明的方法，可保证传送时间的精度，对现有同步数字体系网络的改造较小，并与原有同步数字体系网络兼容。
文档编号H04J3/06GK101257361SQ200810089599
公开日2008年9月3日 申请日期2008年4月3日 优先权日2008年4月3日
发明者楚 柯 申请人:中兴通讯股份有限公司