一种通路时钟同步的方法和装置与流程

本发明涉及时钟同步领域，具体涉及一种通路时钟同步的方法和装置。

背景技术：

随着通信技术的不断发展，对时钟同步性能提出了更高的要求，这里的时钟包括频率和/或时间。比如，近期人们提出的利用基站提供定位服务要求，时间精度要求在±200ns左右，lte-a(longtermevolution-advanced，长期演进升级)的关键技术comp-jp(coordinatedmultiplepoints-jointprocessing，协作多点传输联合处理)中要求相邻基站间的相对时间精度在±500ns左右；未来5g(5th-generation，第五代移动通信技术)系统，可能需要几百ns量级的超高精度时间同步需求；又如，更远期的量子通信技术，需要精度极高的时间测量技术，以降低量子通信系统的误码率，提高其成码率，可能需要百ns以内的时间同步精度。目前，基于1588v2技术实现的高精度时间同步，只能满足us量级的时间同步需求，但无法满足上述几百ns甚至更高精度的时间同步需求。

目前，ge(千兆以太网)光口高精度时钟同步的研究已取得一定进展，理论上可达到ns甚至亚ns级的同步精度。更高速率接口的transceiver的实现以及恢复时钟频率与ge接口有一定差异，不能直接使用ge光口的方案，因此需要一种不受端口速率影响的高精度时钟同步实现方案。

技术实现要素：

本发明提供一种通路时钟同步的方法和装置，使得高精度时钟同步实现不受端口速率的影响。

为了实现上述发明目的，本发明采取的技术方案如下：

一种通路时钟同步的方法，包括：

分别获得时钟信号和业务信号，并利用两路通路分别处理所述时钟信号和业务信号；

将所述时钟信号和所述业务信号调制成一路信号进行传输。

优选地，分别获得时钟信号和业务信号，并利用两路通路分别处理所述时钟信号和业务信号包括：

对获得的时钟信号进行纠错和/或均衡处理；

对获得的业务信号进行编码。

优选地，获取时钟信号包括以下之一：

获取时间戳信号产生模块产生的时钟信号；

获得主从同步系统发送的时钟信号；

通过预定义封装的帧中获得时钟信号。

优选地，将所述时钟信号和所述业务信号调制成一路信号进行传输包括：

将经过纠错和/或均衡处理后的时钟信号转换为时钟串行信号；

将经过编码后的业务信号转换为业务串行信号；

将所述时钟串行信号和所述业务串行信号调制成一路信号进行传输。

优选地，将所述时钟信号和所述业务信号调制成一路信号进行传输包括：

将所述时钟信号和所述业务信号转换为时钟模拟信号和业务模拟信号；

将所述时钟模拟信号和所述业务模拟信号调制成一路模拟信号；

将所述一路模拟信号转换为一路数字信号；

将所述一路数字信号转换为光信号进行传输。

优选地，将所述时钟模拟信号和所述业务模拟信号调制成一路模拟信号包括:

调制后的信号s(t)表示为：

其中，n(t)为时钟模拟信号，m(t)为业务模拟信号，coswt为载波信号，k为比例系数。

本发明实施例还提供一种通路时钟同步的方法，包括：

将获得的接收信号恢复成时钟信号和业务信号，并利用两路通路分别处理所述时钟信号和业务信号；

对获得的所述时钟信号进行时钟同步。

优选地，将获得的接收信号恢复成时钟信号和业务信号，并利用两路通路分别处理所述时钟信号和业务信号包括：

对获得的光线路信号进行解调，恢复成时钟信号和业务信号；

对所述时钟信号进行字节对齐和/或均衡解码和/或纠错解码获得时间戳信号；

对业务信号进行解码。

优选地，将获得的接收信号恢复成时钟信号和业务信号，并利用两路通路分别处理所述时钟信号和业务信号包括：

对获得的光线路信号进行解调，恢复成时钟串行信号和业务串行信号；

将所述时钟串行信号转换为时钟并行信号；并将所述业务串行信号转换为业务并行信号。

优选地，对获得的所述时钟信号进行时钟同步包括：

根据获得的所述时间戳信号进行时钟同步。

优选地，所述方法之后还包括以下至少之一:

将所述业务并行信号进行业务收包，

将时钟同步后的所述时间戳信号发送至主从同步系统；

将时钟同步后的所述时间戳信号进行解封装获得预定义帧中的时间戳信息。

优选地，对获得的光线路信号进行解调，恢复成时钟串行信号和业务串行信号包括：

将获得的光线路信号转换为电子线路信号；

将所述的电子线路信号转换为电子线路模拟信号；

将所述线路模拟信号进行解调，恢复成时钟模拟信号信号和业务模拟信号；

将所述时钟模拟信号信号和业务模拟信号转换为时钟串行信号和业务串行信号。

优选地，将时钟同步后的所述时间戳信号进行解封装获得预定义帧中的时间戳信息之后还包括：

根据所述预定义帧的本地时间戳信息对解封装获得的所述预定义帧的时间戳信息进行时间偏差调整。

优选地，根据所述预定义帧的本地时间戳信息对解封装获得的所述预定义帧的时间戳信息进行时间偏差调整包括：

时间偏差offset表示为：

offset＝t2-t1-tc1-tc2-delay

其中，t1为所述定帧的本地时间戳信息，tc1为时间戳记录位置到转换为光信号进行传输的位置的时延，t2为解封装获得的所述定帧的时间戳信息，tc2为获得光线路信号的位置到时间戳记录位置的延时；

根据所述时间偏差offset进行时间调整。

本发明实施例还提供一种通路时钟同步的装置，包括：

第一处理模块，设置为分别获得时钟信号和业务信号，并利用两路通路分别处理所述时钟信号和业务信号；

传输模块，设置为将所述时钟信号和所述业务信号调制成一路信号进行传输。

优选地，所述第一处理模块分别获得时钟信号和业务信号，并利用两路通路分别处理所述时钟信号和业务信号是指：

对获得的时钟信号进行纠错和/或均衡处理；

对获得的业务信号进行编码。

优选地，所述第一处理模块获取时钟信号包括以下之一：

获取时间戳信号产生模块产生的时钟信号；

获得主从同步系统发送的时钟信号；

通过预定义封装的帧中获得时钟信号。

优选地，所述传输模块将所述时钟信号和所述业务信号调制成一路信号进行传输是指：

将经过纠错和/或均衡处理后的时钟信号转换为时钟串行信号；

将经过编码后的业务信号转换为业务串行信号；

将所述时钟串行信号和所述业务串行信号调制成一路信号进行传输。

优选地，所述传输模块将所述时钟信号和所述业务信号调制成一路信号进行传输是指：

将所述时钟信号和所述业务信号转换为时钟模拟信号和业务模拟信号；

将所述时钟模拟信号和所述业务模拟信号调制成一路模拟信号；

将所述一路模拟信号转换为一路数字信号；

将所述一路数字信号转换为光信号进行传输。

优选地，所述传输模块将所述时钟模拟信号和所述业务模拟信号调制成一路模拟信号是指:

调制后的信号s(t)表示为：

其中，n(t)为时钟模拟信号，m(t)为业务模拟信号，coswt为载波信号，k为比例系数。

本发明实施例还提供一种通路时钟同步的装置，包括：

第二处理模块，设置为将获得的接收信号恢复成时钟信号和业务信号，并利用两路通路分别处理所述时钟信号和业务信号；

同步模块，设置为对获得的所述时钟信号进行时钟同步。

优选地，所述第二处理模块将获得的接收信号恢复成时钟信号和业务信号，并利用两路通路分别处理所述时钟信号和业务信号是指：

对获得的光线路信号进行解调，恢复成时钟信号和业务信号；

对所述时钟信号进行字节对齐和/或均衡解码和/或纠错解码获得时间戳信号；

对业务信号进行解码。

优选地，所述第二处理模块将获得的接收信号恢复成时钟信号和业务信号，并利用两路通路分别处理所述时钟信号和业务信号是指：

对获得的光线路信号进行解调，恢复成时钟串行信号和业务串行信号；

将所述时钟串行信号转换为时钟并行信号；并将所述业务串行信号转换为业务并行信号。

优选地，所述同步模块对获得的所述时钟信号进行时钟同步包括：

根据获得的所述时间戳信号进行时钟同步。

优选地，所述的装置还包括第三处理模块，设置为以下至少之一:

将所述业务并行信号进行业务收包，

将时钟同步后的所述时间戳信号发送至主从同步系统；

将时钟同步后的所述时间戳信号进行解封装获得预定义帧中的时间戳信息。

优选地，所述第二处理模块对获得的光线路信号进行解调，恢复成时钟串行信号和业务串行信号是指：

将获得的光线路信号转换为电子线路信号；

将所述的电子线路信号转换为电子线路模拟信号；

将所述线路模拟信号进行解调，恢复成时钟模拟信号信号和业务模拟信号；

将所述时钟模拟信号信号和业务模拟信号转换为时钟串行信号和业务串行信号。

优选地，所述第三处理模块还设置为：

根据所述预定义帧的本地时间戳信息对解封装获得的所述预定义帧的时间戳信息进行时间偏差调整。

优选地，所述第三处理模块根据所述预定义帧的本地时间戳信息对解封装获得的所述预定义帧的时间戳信息进行时间偏差调整是指：

时间偏差offset表示为：

offset＝t2-t1-tc1-tc2-delay

其中，t1为所述定帧的本地时间戳信息，tc1为时间戳记录位置到转换为光信号进行传输的位置的时延，t2为解封装获得的所述定帧的时间戳信息，tc2为获得光线路信号的位置到时间戳记录位置的延时；

根据所述时间偏差offset进行时间调整。

本发明和现有技术相比，具有如下有益效果：

本发明的技术方案，用调制的方式将时钟同步和其他速率业务合到一起，时钟信号和其他业务信号分开处理，在线路上是一条线路传送。

附图说明

图1为本发明实施例的一种通路时钟同步的方法的流程图；

图2为本发明实施例的一种通路时钟同步的方法的流程图；

图3为本发明实施例的一种通路时钟同步的装置的结构示意图；

图4为本发明实施例的一种通路时钟同步的装置的结构示意图；

图5为本发明实施例1的通路时钟同步的装置的示意图；

图6为本发明实施例2的通路时钟同步的装置的示意图；

图7为本发明实施例1的调制解调模块的示意图；

图8为本发明实施例3的通路时钟同步的装置的示意图；

图9为本发明实施例3的预定义封装帧的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的发明目的、技术方案和有益效果更加清楚明了，下面结合附图对本发明的实施例进行说明，需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例和实施例中的特征可以相互任意组合。

如图1所示，本发明实施例提供一种通路时钟同步的方法，包括：

分别获得时钟信号和业务信号，并利用两路通路分别处理所述时钟信号和业务信号；

将所述时钟信号和所述业务信号调制成一路信号进行传输。

优选地，分别获得时钟信号和业务信号，并利用两路通路分别处理所述时钟信号和业务信号包括：

对获得的时钟信号进行纠错和/或均衡处理；

对获得的业务信号进行编码。

本发明实施例中获得的时钟信号和业务信号可以为串行信号、并行信号、模拟信号、数字信号等形式，需要时钟信号进行纠错和/或均衡处理，对业务信号进行编码处理。

优选地，获取时钟信号包括以下之一：

获取时间戳信号产生模块产生的时钟信号；

获得主从同步系统发送的时钟信号；

通过预定义封装的帧中获得时钟信号。

其中，将所述时钟信号和所述业务信号调制成一路信号进行传输包括：

对经过纠错和/或均衡处理后的时钟信号进行并串转换，转换为时钟串行信号；

对经过编码后的业务信号进行并串转换，转换为业务串行信号；

将所述时钟串行信号和所述业务串行信号调制成一路信号进行传输。

或者，将所述时钟信号和所述业务信号调制成一路信号进行传输包括：

将所述时钟信号和所述业务信号进行数模转换，转换为时钟模拟信号和业务模拟信号；

将所述时钟模拟信号和所述业务模拟信号调制成一路模拟信号；

将所述一路模拟信号进行模数转换，转换为一路数字信号；

将所述一路数字信号进行电光转换，转换为光信号进行传输。

本发明实施例中针对获得的时钟信号和业务信号的不同形式进行串并、模数、光电中的一种或者多种变换。

完整的过程可以表示为下面的形式：

s101、对获得的时钟并行信号进行纠错和/或均衡处理，将所述时钟并行信号转换为时钟串行信号；

s102、对业务发包中获得的业务并行信号进行编码，将业务并行信号转换为业务串行信号；

s103、将所述时钟串行信号和所述业务串行信号调制成一路信号进行传输。

本发明实施例中s101和s102无时间先后顺序限制，在多数实施例中为同时进行。本发明实施例在发送方向，对时钟并行信号进行纠错编码、进行均衡编码、进行并串转换；对业务并行信号进行编码和并串转换；对时钟串行信号和业务串行信号进行调制，调制到一条线路进行传输。

其中，将所述时钟模拟信号和所述业务模拟信号调制成一路模拟信号包括:

调制后的信号s(t)表示为：

其中，n(t)为时钟模拟信号，m(t)为业务模拟信号，coswt为载波信号，k为比例系数。

由于所述时钟模拟信号和所述业务模拟信号的传输速率可能不同，因此需要通过时钟信号调频，业务信号调幅的方式调制调制成一路信号。本发明实施例中k表示调制器频率灵敏度，大小根据实际要求而定。

如图2所示，本发明实施例还提供一种通路时钟同步的方法，包括：

将获得的接收信号恢复成时钟信号和业务信号，并利用两路通路分别处理所述时钟信号和业务信号；

对获得的所述时钟信号进行时钟同步。

优选地，将获得的接收信号恢复成时钟信号和业务信号，并利用两路通路分别处理所述时钟信号和业务信号包括：

对获得的光线路信号进行解调，恢复成时钟信号和业务信号；

对所述时钟信号进行字节对齐和/或均衡解码和/或纠错解码获得时间戳信号；

对业务信号进行解码。

优选地，将获得的接收信号恢复成时钟信号和业务信号，并利用两路通路分别处理所述时钟信号和业务信号包括：

对获得的光线路信号进行解调，恢复成时钟串行信号和业务串行信号；

将所述时钟串行信号转换为时钟并行信号；并将所述业务串行信号转换为业务并行信号。

优选地，对获得的所述时钟信号进行时钟同步包括：

根据获得的所述时间戳信号进行时钟同步。

所述方法之后还包括以下至少之一:

将所述业务并行信号进行业务收包，

将时钟同步后的所述时间戳信号发送至主从同步系统；

将时钟同步后的所述时间戳信号进行解封装获得预定义帧中的时间戳信息。

优选地，对获得的光线路信号进行解调，恢复成时钟串行信号和业务串行信号包括：

对获得的光线路信号进行光电转换，转换为电子线路信号；

对所述的电子线路信号进行数模转换，转换为电子线路模拟信号；

将所述线路模拟信号进行解调，恢复成时钟模拟信号信号和业务模拟信号；

将所述时钟模拟信号信号和业务模拟信号进行模数转换，转换为时钟串行信号和业务串行信号。

完整的过程可以表示为下面的形式：

s201、对获得的光线路信号进行解调，恢复成时钟串行信号和业务串行信号；

s202、对所述时钟串行信号和业务串行信号进行串并转换为时钟并行信号和业务并行信号；

s203、对所述时钟并行信号进行字节对齐和/或均衡解码和/或纠错解码获得时间戳信号；

s204、根据获得的所述时间戳信号进行时钟同步。

本发明实施例在接收方向，对接收到的线路信号进行解调，恢复时钟信号和业务信号两路数据，分别进行串并转换等处理，其中，时钟信号需要进行字节对齐、解码、纠错，得到正确的时间戳信号，最后进行时钟同步。

将时钟同步后的所述时间戳信号进行解封装获得预定义帧中的时间戳信息之后还包括：

根据所述预定义帧的本地时间戳信息对解封装获得的所述预定义帧的时间戳信息进行时间偏差调整。

其中，根据所述预定义帧的本地时间戳信息对解封装获得的所述预定义帧的时间戳信息进行时间偏差调整包括：

时间偏差offset表示为：

offset＝t2-t1-tc1-tc2-delay

其中，t1为所述定帧的本地时间戳信息，tc1为时间戳记录位置到转换为光信号进行传输的位置的时延，t2为解封装获得的所述定帧的时间戳信息，tc2为获得光线路信号的位置到时间戳记录位置的延时；

根据所述时间偏差offset进行时间调整。

如图3所示，本发明实施例还提供一种通路时钟同步的装置，包括：

第一处理模块，设置为分别获得时钟信号和业务信号，并利用两路通路分别处理所述时钟信号和业务信号；

传输模块，设置为将所述时钟信号和所述业务信号调制成一路信号进行传输。

所述第一处理模块分别获得时钟信号和业务信号，并利用两路通路分别处理所述时钟信号和业务信号是指：

对获得的时钟信号进行纠错和/或均衡处理；

对获得的业务信号进行编码。

所述第一处理模块获取时钟信号包括以下之一：

获取时间戳信号产生模块产生的时钟信号；

获得主从同步系统发送的时钟信号；

通过预定义封装的帧中获得时钟信号。

所述传输模块将所述时钟信号和所述业务信号调制成一路信号进行传输是指：

对经过纠错和/或均衡处理后的时钟信号进行并串转换，转换为时钟串行信号；

对经过编码后的业务信号进行并串转换，转换为业务串行信号；

将所述时钟串行信号和所述业务串行信号调制成一路信号进行传输。

所述传输模块将所述时钟信号和所述业务信号调制成一路信号进行传输是指：

将所述时钟信号和所述业务信号进行数模转换，转换为时钟模拟信号和业务模拟信号；

将所述时钟模拟信号和所述业务模拟信号调制成一路模拟信号；

将所述一路模拟信号进行模数转换，转换为一路数字信号；

将所述一路数字信号进行电光转换，转换为光信号进行传输。

所述传输模块将所述时钟模拟信号和所述业务模拟信号调制成一路模拟信号是指:

调制后的信号s(t)表示为：

其中，n(t)为时钟模拟信号，m(t)为业务模拟信号，coswt为载波信号，k为比例系数。

如图4所示，本发明实施例还提供一种通路时钟同步的装置，包括：

第二处理模块，设置为将获得的接收信号恢复成时钟信号和业务信号，并利用两路通路分别处理所述时钟信号和业务信号；

同步模块，设置为对获得的所述时钟信号进行时钟同步。

所述第二处理模块将获得的接收信号恢复成时钟信号和业务信号，并利用两路通路分别处理所述时钟信号和业务信号是指：

对获得的光线路信号进行解调，恢复成时钟信号和业务信号；

对所述时钟信号进行字节对齐和/或均衡解码和/或纠错解码获得时间戳信号；

对业务信号进行解码。

所述第二处理模块将获得的接收信号恢复成时钟信号和业务信号，并利用两路通路分别处理所述时钟信号和业务信号是指：

对获得的光线路信号进行解调，恢复成时钟串行信号和业务串行信号；

将所述时钟串行信号转换为时钟并行信号；并将所述业务串行信号转换为业务并行信号。

所述同步模块对获得的所述时钟信号进行时钟同步包括：

根据获得的所述时间戳信号进行时钟同步。

所述的装置还包括第三处理模块，设置为以下至少之一:

将所述业务并行信号进行业务收包；

将时钟同步后的所述时间戳信号发送至主从同步系统；

将时钟同步后的所述时间戳信号进行解封装获得预定义帧中的时间戳信息。

所述第二处理模块对获得的光线路信号进行解调，恢复成时钟串行信号和业务串行信号是指：

对获得的光线路信号进行光电转换，转换为电子线路信号；

对所述的电子线路信号进行数模转换，转换为电子线路模拟信号；

将所述线路模拟信号进行解调，恢复成时钟模拟信号信号和业务模拟信号；

将所述时钟模拟信号和业务模拟信号进行模数转换，转换为时钟串行信号和业务串行信号。

所述第三处理模块还设置为：

根据所述预定义帧的本地时间戳信息对解封装获得的所述预定义帧的时间戳信息进行时间偏差调整。

所述第三处理模块根据所述预定义帧的本地时间戳信息对解封装获得的所述预定义帧的时间戳信息进行时间偏差调整是指：

时间偏差offset表示为：

offset二t2-t1-tc1一tc2-delay

其中，t1为所述定帧的本地时间戳信息，tc1为时间戳记录位置到转换为光信号进行传输的位置的时延，t2为解封装获得的所述定帧的时间戳信息，tc2为获得光线路信号的位置到时间戳记录位置的延时；

根据所述时间偏差offset进行时间调整。

实施例1

如图5所示，发送方向，时间戳信息产生模块负责产生时钟信号，发送给纠错编码模块，进行纠错编码；纠错编码后的信息发给均衡编码模块，进行均衡编码，平衡电路传输电流；均衡编码后，给pma2(physicalmediumattachment，实现串并和并串转换)进行并串转换；其他业务模块发送业务信号给pcs(physicalcodingsublayer，实现均衡编码和以太网协议)/pma1进行编码和并串转换；时钟信号的串行数据和业务信号的串行数据同时送给调制模块，调制到一条线路进行传输。

如图5所示，接收方向，线路信号首先到解调模块进行解调，恢复时钟信号和业务信号的两路串行数据，分别送给pcs/pma1和pma2进行串并转换，pcs/pma1处理完给其他业务收模块；pma2的并行数据首先进行字节对齐，之后给均衡解码模块进行解码，解码后数据给纠错解码模块，进行纠错，得到正确的时间戳信息，最后给时间戳处理模块进行时钟同步等处理。

调制解调模块的组成框图如图7所示。调制模块接收到pma1和pma2的10g和1g数字信号后，首先经过dac转换成模拟信号，之后进入调制器调制成1路模拟信号，之后经adc转换成数字信号，最后转成光信号发送到线路。

解调模块接收到光信号首先转成数字电信号，之后经dac转换成模拟信号，进入解调器解调，得到10g和1g两路模拟信号，最后经adc转成数字信号发送给pma1和pma2。

调幅调频原理简单介绍如下：假设时钟信号为n(t)，其他业务信号为m(t)，载波为coswt，则调制后的信号s(t)可表示为：

其中，k为比例系数。

利用本发明实施例提供的方案能够保证装置之间的时钟同步。

实施例2

如图6所示，本发明装置的时钟信号由1588报文携带，进行两端装置之间的时钟同步，时钟信号传输速率为1gbps，其他业务信号传输速率为10gbps。

其他业务信号可以通过调幅的方式调制到线路，1588数据通过调频的方式调制到线路。调频信号在线路中传输，可能会引入误码，所以1588通路在发送方向加入了纠错编码，接收方向加入了纠错解码，用来纠正线路传输过程中引入的误码。

实施例3

本发明的另一种实施如图8所示，发送方向直接发送时间戳，自定义封装结构，如图9所示，预定义封装帧采用以太网的方式，由7个55和1个d5，封装时间戳和本地时延。

发送方向和接收方向进行时钟同步时，首先发送本地时间戳t1，以及时间戳记录位置到电光转换模块的出口的位置的时延tc1，进行封装，编码后，进行并串转换，串行数据转换成模拟信号后，与其他业务通路的模拟信号调制到一起，发送到线路上。

接收方向接收到调制信号后，首先进行解调，将时间通路数据和其他业务数据分开，转换成数字信号后，时间戳帧经过串并转换、字节对齐、解码、解封装等一系列处理后，得到t1和tc1，并记录d5后第一个字节sof对应的时间戳t2，测出sof第一个bit进入电光转换模块的入口到时间戳记录位置的延时tc2。

线路延时delay通过线路延时测试仪测得，例如光纤可以用otdr仪表来测。这样接收方向相对于发送方向的时间偏差offset就可以计算出来，如下式：

offset＝t2-t1-tc1-tc2-delay。

本实施例的频率同步由图8中的时钟电路实现，由于时间和业务信号来源于同一装置，所以其数据携带的频率信息是相同的，因此频率可以同步业务通路的。

虽然本发明所揭示的实施方式如上，但其内容只是为了便于理解本发明的技术方案而采用的实施方式，并非用于限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭示的核心技术方案的前提下，可以在实施的形式和细节上做任何修改与变化，但本发明所限定的保护范围，仍须以所附的权利要求书限定的范围为准。