专利名称：用于修正延迟不对称的方法
技术领域：
本发明的实施例涉及分组交换通信网络领域，并且更特别地涉及那些网络内的时间基准的分发。
背景技术：
由运营商关于时间同步施加的约束(特别是在移动网络内)、即时间基准的分发越来越严重，这要求使影响该时间同步的质量的所有参数最优化。因此，在分组交换网络中，有影响的主要参数中的一个是延迟不对称，其对应于沿主时钟一从时钟方向传输的分组与沿相反方向传输的分组(具有相同序号)之间的传输时间的差。为了减少此延迟不对称并接近于运营商要求的小于微秒的时间同步精度，一个现有技术解决方案对应于通过使用外部共同定位时间基准、一般为全球定位系统(GPS)来使主时钟和从时钟之间的两个方向之间的时间差偏移。
然而，由于可能的主从组合的数目和本地地影响传输且对要偏移的总差有影响的参数(温度、湿度水平、压力、波长等)的数目，此类解决方案是非常昂贵的，并且难以实现。因此，似乎需要提出一种其成本有限、易于实现且使得可以使主时钟与从时钟之间的延迟不对称偏移的方法。本发明的实施例集中于使链路中固有的传播延迟不对称偏移。应注意的是所述实施例不仅适用于使用光纤的网络，而且以类似的方式适用于其他传输介质，诸如用无线传输的空中接口。结果，本发明不限于光纤。
发明内容
因此，本发明的实施例涉及一种用于修正在主时钟和从时钟之间在分组交换网络内传输的同步消息的延迟不对称的方法，其中，由位于路径节点内的用于测量和修正时间差的装置在将主时钟连接到从时钟的路径的至少一个链路内本地地确定和修正所述路径的延迟不对称，所述用于测量的装置是用于测量所述至少一个链路内的信号的传输时间的
>J-U ρ α装直。根据另一实施例，由IEEE 1588V2协议来处理分组交换网络的节点的时间同步。根据附加实施例，使得可以本地地确定延迟不对称的用于测量的装置包括对端到对端透明时钟。根据附加实施例，使得可以本地地确定延迟不对称的用于测量的装置包括端到端透明时钟。根据另一实施例，使得能够实现延迟不对称的本地确定的用于测量的装置包括边界时钟。根据附加实施例，使得可以本地地确定延迟不对称(例如，邻近于节点的链路的不对称的确定)的用于测量的装置包括至少两个发送器(或潜在地单波长可调谐光学发送器)，其位于链路的第一节点内，被配置成在单个光纤上且沿着相同方向以两个不同的波长传输(同时地或以通过配置预先确定的时间差)两个信号；以及至少一个接收器，其位于链路的第二节点中，被配置成接收和检测所述在两个不同波长处的两个信号，并确定两个信号之间的到达时间差(延迟)。根据附加实施例。使得可以本地地确定延迟不对称的用于测量的装置包括至少两个发送器，其位于链路的第一节点内，被配置成在两个不同光纤上且沿着相同方向以两个不同波长传输两个信号；以及至少一个接收器，其位于链路的第二节点中，被配置成接收和检测在两个不同波长处的所述两个信号并确定两个信号之间的到达时间差。根据另一实施例，在物理层中完成传输和检测。根据附加实施例，在分组层中完成传输和检测。根据附加实施例，使得可以本地地确定延迟不对称的用于测量的装置包括至少一个第一发送器-接收器，其位于链路的第一节点中，被配置成通过第一光纤在第一波长上传输信号并接收和检测在第一或第二光纤上在第二波长上的信号；以及至少一个第二发送器-接收器，其位于链路的第二节点中，被配置成接收和检测在第一光纤上以第一波长传输的信号并通过第一或第二光纤以第二波长环回至所述第一节点，所述第一发送器-接收器包括用于确定信号的往返行进时间的装置和用于基于所述往返行进时间、与载送信号的波长相关联的光学指数、光纤的各自长度以及环境参数(例如，温度)来计算延迟不对称的
>J-U ρ α装直。根据另一实施例，使得可以本地地确定延迟不对称的用于测量的装置包括至少一个第一发送器-接收器，其位于链路的第一节点中，被配置成通过第一光纤在第一波长上传输第一信号并接收和检测在第二光纤上在第二和第三波长上的两个信号；以及包括光学循环器和波长转换器的模块，其位于链路的第二节点中，被配置成通过第二光纤以第二和第三波长将通过第一光纤以 第一波长接收到的第一信号重传输至所述第一节点，所述发送器-接收器包括用于确定信号的往返行进时间的装置和用于基于所述行进时间、与载送信号的波长相关联的光学指数、光纤的各自长度以及环境参数来计算延迟不对称的装置。根据附加实施例，使得可以本地地确定延迟不对称的用于测量的装置包括至少一个第一发送器-接收器，其位于链路的第一节点中，被配置成通过第一光纤在第一波长上传输第一信号，所述第一信号被第一光学循环器通过所述第一光纤在链路的第二节点内环回至第一节点；以及至少一个第二发送器-接收器，其位于链路的第二节点中，被配置成通过第二光纤在第二波长上传输第二信号，所述第二信号被第二光学循环器通过所述第二光纤在链路的第一节点内换回至第二节点，链路的所述第一和第二节点还包括用于分别地确定第一和第二信号的往返行进时间的装置以及用于基于所述往返行进时间来计算延迟不对称的装置。根据附加实施例，使得可以本地地确定延迟不对称的用于测量的装置包括至少两个发送器(TX)，其位于链路的第一节点内，被配置成通过相同传输介质且沿着相同方向传输两个不同电磁信号；以及至少一个接收器(RX)，其位于链路的第二节点内，被配置成接收和检测所述两个不同电磁信号并确定两个信号之间的到达时间差。根据另一实施例，使得可以本地地确定延迟不对称的用于测量的装置包括至少两个发送器(TX)，其位于链路的第一节点内，被配置成通过相同传输介质且沿着相同方向传输两个不同电磁信号；以及至少一个接收器(RX)，其位于链路的第二节点内，被配置成接收和检测所述两个不同电磁信号并确定两个信号之间的到达时间差。本发明的实施例还涉及分组交换网络，其包括用于通过至少一个光纤在至少两个波长上传输(同时地或以通过配置预先确定的时间差)至少两个信号的装置和用于接收和检测在至少一个光纤上在至少两个波长上的至少两个信号的装置，所述节点包括用于确定两个接收和检测的信号之间的到达时间差的装置和用于基于所述时间差来计算相邻链路的延迟不对称的装置。本发明的实施例还涉及分组交换网络的节点，其包括用于通过至少一个光纤在至少一个波长上传输至少一个信号的装置和用于接收和检测在至少一个光纤上在至少一个波长上的至少一个信号的装置，所述节点包括用于确定至少一个接收和检测的信号的往返行进时间的装置和用于基于所述至少一个往返行进时间来计算相邻链路的延迟不对称的
>J-U ρ α装直。
在现在将参考附图进行的描述中，本发明的其他特性和优点将变得显而易见，附图以非限制性示例的方式描绘了本发明的一个可能实施例。在这些图中:图1描绘了其中完全部署了同步路径上支持设备的图中的包括主时钟一从时钟对的同步网络的一个部分；图2描绘了示出温度对光纤传播指数的影响的图表；图3描绘了根据本发明的实施`例的逐个链路延迟不对称修正的图；图4描绘了同步网络的操作模式下的图，其中，以第一波长通过第一光纤沿第一方向且在第二波长上通过第二光纤沿另一方向传输信号；图5描绘了根据第一实施例的确定链路的延迟不对称的示例；图6描绘了沿一个方向传输同步类型的IEEE Std 1588Tm_2008标准(在下文中称为1588V2)的协议的消息和沿另一方向传输延迟请求类型的1588V2协议的消息的链路的操作模式下的图；图7描绘了根据第二实施例的使用1588V2协议的消息来确定链路的延迟不对称的一个示例；图8描绘了根据第三实施例的基于确定链路的往返路径上的信号的传输时间来确定链路的延迟不对称的一个示例；图9描绘了根据第四实施例的基于确定链路的往返路径上的两个信号的传输时间来确定链路的延迟不对称的一个示例；图10描绘了根据第五实施例的基于确定链路的往返路径上的两个不同波长上的两个信号的传输时间来确定链路的延迟不对称的一个不例。
具体实施例方式本说明书的其余部分参考1588V2协议。尽管如此，应注意的是在本发明的实施例的背景下可以使用诸如IETF网络时间协议(NTP)的分组交换网络中的其他同步协议。在以下描述中，一般地:
术语“环境参数”对应于例如影响光信号传送的参数，其取决于环境诸如温度或湿度；术语“端到端透明时钟”对应于包括用于确定网络元件内的分组渡越时间的装置；术语“对端到对端透明时钟”对应于包括用于确定网络元件内的分组的渡越时间和邻近于时钟位于其中的节点的链路的延迟的装置；术语“边界时钟”对应于使得可以将同步网络分段成小域的时钟。由于构造的问题，当在所有网络元件上部署边界时钟时，边界时钟包括用于确定邻近于时钟位于其中的节点的链路的延迟的装置；术语“演进时钟”用来定义端到端透明、对端到对端透明或边界时钟；也称为“段”的术语“链路”定义位于两个节点之间并支持光学信号的传输的网络部分，链路一般地包括至少一个光纤；术语“IEEE1588V2”对应于简称“电气和电子工程师学会1588版本2” ；术语“IETF”对应于简称“因特网工程工作小组”；术语“PTPV2”对应于简称“精确时间协议版本2” ；术语“CAPEX”代表“资本支出”且对应于设备方面的投资；术语“0ΡΕΧ”代表“运营支出”且对应于运营成本；本发明的实施例涉及在其中完全部署了同步路径上支持设备的图中的同步消息的延迟不对称的确定和修正，意指其中每个网络元件包括边界或端到端或对端到对端透明类型的演进时钟的一个，所述时钟由单个运营商管理。在图1中描绘了此类网络图。主时钟I借助于同步信号3通过对应于网络节点的网络元件一直向从时钟6分发时间基准，每个中间节点包括演进时钟7。此外，通过特别地包括硅石的光纤来传输同步信号。然而，如图2所示，硅石的特性根据环境条件(在这里，温度)而变。曲线Cl、c2和c3表示群指数且曲线c4、c5和c6表示用于0、100和200°C的各温度的折射指数。这些变化因此显示延迟不对称值可以根据环境因素随时间推移而变，并且因此需要周期性地获取测量结果。根据本发明的实施例，如图3中描绘的，在主时钟与从时钟之间的频率基准的分发期间在每个链路内确定和修正延迟不对称。因此，确定分别对应于链路L1、L2、L3、L4和L5的延迟不对称的时间差Δtl、Δt2、Δt3、Δt4和Δt5，并在节点N2、N3、N4、N5和N6内本地地考虑，这些(时间差)测量结果被周期性地获取以便考虑环境参数的变化并从而增加时间基准的精度和分发。执行时间差测量的网络元件将那些差的值传输到IEEE1588V2平面的元件，意指节点的演进时钟7，以便允许其进行在每个链路内引起的延迟不对称的逐个节点修正。现在将详细地描述关于链路内的时间差的确定的各种实施例。图4描绘了节点N2和节点N3之间的链路的图(例如，图3的节点N2和N3)。节点N2接收来自主时钟的同步消息9。该消息然后被发送器TX通过第一光纤以波长λi发送到节点Ν3的接收器RX。相反，节点Ν3接收来自从时钟的同步消息。该消息然后被发送器TX通过第一光纤或通过第二光纤以波长λ j发送到节点N2的接收器RX。波长之间的差(和长度之间的差，如果使用两个光纤的话)引起链路的延迟不对称，意味着沿一个方向和另一个的信号的传输时间是不同的。根据第一实施例，此不对称是通过在相同光纤上在时间t = t0且沿相同方向从节点N2向节点N3同时地发送例如处于波长λ i的第一信号和处于波长Aj' (Aj- = λ j)的第二信号并在节点N3的接收器RX内测量两个信号之间的到达时间差而确定的，如图5中所描绘的。为了促进节点N3的接收器RX内的检测，信号可以是例如时隙信号(即脉冲)，其能够随着其增长而容易地检测到，并且使得可以精确地确定接收时刻。因此，时间差At使得可以获得节点N2和N3之间的同步链路的延迟不对称的良好估计。在该第一情况下，因此直接在物理层内完成信号的检测。如果同时地发送信号是不可行的，则可以将其以由运营商控制和配置的时间差发送。此时间差应可以从在接收到信号时获得的延迟推导出的。在由IEEE1588V2协议管理的网络的背景下，在节点之间交换的消息包括PTPV2分组。这些分组是沿主-从方向的同步消息13和沿从-主方向的延迟请求消息15，如在图6中所描绘的。由于因波长的差(在λ 和之间)而引起的光学指数的差异，引入了延迟不对称。因此，根据在图7中描绘的第二实施例，以接近于同步和延迟请求消息的波长入i和λ j的波长Xi,和λ j,从节点N2向节点N3同时地传输两个同步信号13，其中针对所述同步和延迟请求消息估计延迟不对称。如前所述，测量以波长λ i,和Xj'传输的两个消息之间的传播时间差At'。然后从At'推导出以波长λ 和传输的消息之间的时间差At。给出以下证明作为示例。本证明在仅存在一个光纤或不同长度I的两个光纤的情况适用。一般而言，本实施例适用于不同长度的两个纤维，该实施例使得还可以实现光纤的长度差所固有的延迟不对称。现在针对以下证明采取用于IEEE1588V2消息的两个传播方向的具有长度I的单个光纤，`可以由下式来定义波长λ i上的平均延迟d
权利要求
1.一种用于修正主时钟(I)和从时钟(5)之间在分组交换网络内传输的同步消息的延迟不对称的方法，其中，由位于路径节点内的用于测量和修正时间差的装置在将主时钟(I)连接到从时钟(5)的路径的至少一个链路内本地地确定和修正所述路径的延迟不对称，所述用于测量的装置是用于测量所述至少一个链路内的信号的传输时间的装置。
2.根据权利要 求1所述的用于修正延迟不对称的方法，其中，由IEEE1588V2协议来处理所述分组交换网络的节点的时间同步。
3.根据权利要求2所述的用于修正延迟不对称的方法，其中，使得可以本地地确定所述延迟不对称的所述用于测量的装置包括对端到对端透明时钟。
4.根据权利要求2所述的用于修正延迟不对称的方法，其中，使得可以本地地确定所述延迟不对称的所述用于测量的装置包括端到端透明时钟。
5.根据权利要求2所述的用于修正延迟不对称的方法，其中，使得可以延迟不对称的本地确定的所述用于测量的装置包括边界时钟。
6.根据前述权利要求中的一项所述的用于修正延迟不对称的方法，其中，使得可以本地地确定所述延迟不对称的所述用于测量的装置包括至少两个发送器(TX)，其位于所述链路的第一节点内，被配置成在单个光纤上且沿着相同方向以两个不同波长传输两个信号；以及至少一个接收器(RX)，其位于所述链路的第二节点中，被配置成接收和检测处于两个不同波长的所述两个信号，并确定所述两个信号之间的到达时间差。
7.根据权利要求1至5中的一项所述的用于修正延迟不对称的方法，其中，使得可以本地地确定所述延迟不对称的所述用于测量的装置包括至少两个发送器(TX)，其位于所述链路的第一节点内，被配置成在两个不同光纤上且沿着相同方向以两个不同波长传输两个信号；以及至少一个接收器(RX)，其位于所述链路的第二节点中，被配置成接收和检测处于两个不同波长的所述两个信号，并确定所述两个信号之间的到达时间差。
8.根据权利要求6或7所述的用于修正延迟不对称的方法，其中，在物理层中完成传输和检测。
9.根据权利要求6或7所述的用于修正延迟不对称的方法，其中，在分组层中完成传输和检测。
10.根据权利要求1至5中的一项所述的用于修正延迟不对称的方法，其中，使得可以本地地确定所述延迟不对称的所述用于测量的装置包括至少一个第一发送器-接收器，其位于所述链路的第一节点中，被配置成通过第一光纤以第一波长传输信号并接收和检测在第一或第二光纤上在第二波长的信号；以及至少一个第二发送器-接收器，其位于所述链路的第二节点中，被配置成在第一光纤上接收和检测以第一波长传输的信号并通过所述第一或第二光纤以第二波长环回至所述第一节点，所述第一发送器-接收器包括用于确定信号的往返行进时间的装置和用于基于所述往返行进时间、与载送信号的波长相关联的光学指数、光纤的各自长度以及环境参数，来计算所述延迟不对称的装置。
11.根据权利要求1至5中的一项所述的用于修正延迟不对称的方法，其中，使得可以本地地确定所述延迟不对称的所述用于测量的装置包括至少一个第一发送器-接收器，其位于所述链路的第一节点中，被配置成通过第一光纤以第一波长传输第一信号并接收和检测在第二光纤上在第二和第三波长的两个信号；以及包括光学循环器和波长转换器的模块，其位于所述链路的第二节点中，被配置成通过第二光纤以所述第二和第三波长将通过第一光纤以第一波长接收到的所述第一信号重发至所述第一节点，所述第一发送器-接收器包括用于确定信号的往返行进时间的装置和用于基于所述行进时间、与载送信号的波长相关联的光学指数、光纤的各自长度以及环境参数来计算所述延迟不对称的装置。
12.根据权利要求1至5中的一项所述的用于修正延迟不对称的方法，其中，使得可以本地地确定所述延迟不对称的所述用于测量的装置包括至少一个第一发送器-接收器，其位于所述链路的第一节点中，被配置成通过第一光纤以第一波长传输第一信号，所述第一信号被第一光学循环器通过所述第一光纤在所述链路的第二节点内环回至所述第一节点；以及至少一个第二发送器-接收器，其位于所述链路的第二节点内，被配置成通过第二光纤在第二波长上传输第二信号，所述第二信号被第二光学循环器通过所述第二光纤在所述链路的第一节点内环回至所述第二节点，所述链路的所述第一和第二节点还包括用于分别确定第一信号和第 二信号的往返行进时间的装置以及用于基于所述往返行进时间来计算所述延迟不对称的装置。
13.根据权利要求1至5中的一项所述的用于修正延迟不对称的方法，其中，使得可以本地地确定所述延迟不对称的所述用于测量的装置包括至少两个发送器(TX)，其位于所述链路的第一节点内，被配置成通过相同传输介质且沿着相同方向传输两个不同电磁信号；以及至少一个接收器(RX)，其位于所述链路的第二节点内，被配置成接收和检测所述两个不同电磁信号，并确定所述两个信号之间的到达时间差。
14.根据权利要求1至5中的一项所述的用于修正延迟不对称的方法，其中，使得可以本地地确定所述延迟不对称的所述用于测量的装置包括至少两个发送器(TX)，其位于所述链路的第一节点内，被配置成通过两个不同传输介质且沿着相同方向传输两个不同电磁信号；以及至少一个接收器(RX)，其位于所述链路的第二节点内，被配置成接收和检测所述两个不同电磁信号，并确定所述两个信号之间的到达时间差。
15.一种分组交换网络的节点，包括用于通过至少一个光纤在至少两个波长上传输至少两个信号的装置和用于接收和检测在至少一个光纤上在至少两个波长上的至少两个信号的装置，所述节点包括用于确定两个接收和检测信号之间的到达时间差的装置和用于基于所述时间差来计算相邻链路的延迟不对称的装置。
16.一种分组交换网络的节点，包括用于通过至少一个光纤在至少两个波长上传输至少一个信号的装置和用于接收和检测在至少一个光纤上在至少两个波长上的至少一个信号的装置，所述节点包括用于确定至少一个接收和检测信号的往返行进时间的装置和用于基于所述至少一个往返行进时间来计算相邻链路的延迟不对称的装置。
全文摘要
本发明的实施例涉及用于修正在主时钟和从时钟之间在分组交换网络内传输的同步消息的延迟的不对称的方法，其中，借助于用于测量和修正时间偏移的装置在所述路径的至少一个链路处确定和本地地修正将主时钟连接到从时钟的路径的延迟的不对称，所述装置位于路径的节点中。
文档编号H04J3/06GK103119872SQ201180045106
公开日2013年5月22日 申请日期2011年9月15日 优先权日2010年9月20日
发明者M·勒帕莱克, D·T·比 申请人:阿尔卡特朗讯