分布式网络授时的滤波方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及网络通信领域，尤指一种分布式网络授时的滤波方法。
【背景技术】
[0002]随着业务IP化的发展加速，通信网络承载的业务类型在不断的发生根本性变化。 移动运营商核心网的IP化已全面实施，移动网络中RAN主要基于同步数字体系（SDH)技术 构建，第三代移动通信（3G)网络以及第四代通讯（4G)网络都需要基于分组业务的传送。承 载带宽需求的变化和技术的演进，传送网也发生了改变。因此，分组化已经成为传送网络最 为重要的特征之一。网络通讯对于时钟同步的需求有两个级别--频率同步和时间同步。 时间同步可以由GPS卫星时钟来传递准确的时间信息，虽然同步报文可以进行频率同步， 但在传输网络中，由于网络流量的不固定，报文经过中间传输介质（网线，光纤，交换机，路 由器等）传输延迟与驻留时间延迟的影响，会导致频率同步的精度出现很大的偏差。
[0003]目前，虽然业界有采用El，IRIG-B进行频率授时，但是像El，IRIG-B的信号传输需 要单独铺设专用线缆，需要耗费大量的物力与人力成本，成本高，不利于普及应用。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种分布式网络授时的滤波方法， 解决现有的网络传输中产生的频率偏差问题和El，IRIG-B进行频率授时需要单独铺设线 缆耗费人力物力等问题。
[0005] 实现上述目的的技术方案是：
[0006] 本发明一种分布式网络授时的滤波方法，包括：
[0007] 组件授时网络环境，确定网络中的主从时钟节点；
[0008] 进行主从时钟节点的同步通信，获取主从通信中的单向时延；
[0009] 以一定数量的所述单向时延为一组，计算得出该组中的最小时延，同时记录所述 最小时延的对应时间值；
[0010] 再以多组的最小时延形成第一数组，且以所述第一数组中的最小时延的对应时间 值形成第二数组；
[0011] 将所述第一数组和所述第二数组进行卡尔曼滤波计算，以获取主从通信中的频率 差值。
[0012] 提供一种分布式网络授时的滤波方法，有效滤除同步报文在网络传输中带来的抖 动，将传输延迟最小的报文进行卡尔曼滤波，最终输出稳定可靠的频率偏差，有效提高后期 频率同步的精度与稳定度。本发明利用现有互联网平台，结合低通滤波与卡尔曼滤波算法， 在复杂的网络环境下能够去除网络抖动与传输延迟，提高同步报文给各级从节点频率同步 的精度。由于该方法是一种网络授时协议，无需单独铺设专用网络通道，解决了E1，IRIG-B 进行频率授时需要单独铺设线缆耗费人力物力的问题。直接利用现有网络资源，大大降低 了投入成本，有很好的实用性。
[0013] 本发明分布式网络授时的滤波方法的进一步改进在于，所述单向时延为主时钟节 点的发送时间戳与从时钟节点的接收时间戳之间的差值。
[0014] 本发明分布式网络授时的滤波方法的进一步改进在于，将所述第一数组和所述第 二数组进行卡尔曼滤波计算包括：
[0015] 利用卡尔曼滤波估计算法的状态方程和观测方程，对所述第一数组和所述第二数 组经过线性卡尔曼滤波算法得出最佳单向时延，并计算得出主从频率差值；
[0016] 所述状态方程为：
[0017]X(k) ? ? ?Xm?W(k) ? [X(k) ?H? ? ?Xm]⑴
[0018] 所述观测方程为：
【主权项】
1. 一种分布式网络授时的滤波方法，其特征在于，包括： 组建授时网络环境，确定网络中的主从时钟节点； 进行主从时钟节点的同步通信，获取主从通信中的单向时延； 以一定数量的所述单向时延为一组，计算得出该组中的最小时延，同时记录所述最小 时延的对应时间值； 再以多组的最小时延形成第一数组，且以所述第一数组中的最小时延的对应时间值形 成第二数组； 将所述第一数组和所述第二数组进行卡尔曼滤波计算，以获取主从通信中的频率差 值。
2. 如权利要求1所述的分布式网络授时的滤波方法，其特征在于，所述单向时延为主 时钟节点的发送时间戳与从时钟节点的接收时间戳之间的差值。
3. 如权利要求1所述的分布式网络授时的滤波方法，其特征在于，将所述第一数组和 所述第二数组进行卡尔曼滤波计算包括： 利用卡尔曼滤波估计算法的状态方程和观测方程，对所述第一数组和所述第二数组经 过线性卡尔曼滤波算法得出最佳单向时延，并计算得出主从频率差值； 所述状态方程为： X(k) · · *X(k.i) *W(k) · [X(k) ·Η· . -Xik.!)] ⑴ 所述观测方程为： # F(k) *^· · · ·Z(kM>· ·τ · Q (2) 式⑴和式⑵中：Κ为单向时延的编组序号，X(k)为第K组的最小时延，X 为第K+l 组的最小时延，?为三角状态矩阵，w(k)为权重矩阵，H为观测矩阵，X (k)WM为主从单向路径 时延的观测值，I为单位矩阵，Q为模型噪声。
4. 如权利要求3所述的分布式网络授时的滤波方法，其特征在于，所述线性卡尔曼滤 波算法包括： Λ A I
Λ ^ 式⑶至式（7)中，I1为第Κ+l组的最小时延，矩阵中为卡尔曼滤波 之后主从单向时延的最优估计值，Freq1^1为第K+1次滤波后主从通信之间的频率差值，?为 三角矩阵，w(k)为第K次的权重矩阵，H为观测矩阵，Tmp为临时矩阵，R为1，Q为模型噪声， I为单位矩阵，P0^1,k.u为第K+1次的估计误差。
【专利摘要】本发明涉及一种分布式网络授时的滤波方法，包括：搭建同步时钟，确定网络中的主从时钟节点；进行主从时钟节点的同步通信，获取主从通信中的单向时延；以一定数量的所述单向时延为一组，计算得出该组中的最小时延，同时记录所述最小时延的对应时间值；再以多组的最小时延形成第一数组，以每一最小时延的对应时间值形成第二数组；将所述第一数组和所述第二数组进行卡尔曼滤波计算，以获取主从通信中的频率差值。提供一种分布式网络授时的滤波方法，有效滤除同步报文在网络传输中带来的抖动，将传输延迟最小的报文进行卡尔曼滤波，最终输出稳定可靠的频率偏差，有效提高后期频率同步的精度与稳定度。
【IPC分类】H04J3-06
【公开号】CN104660361
【申请号】CN201510072034
【发明人】杨德朝, 林承益, 桂征服, 林芹, 罗素芬
【申请人】杨德朝
【公开日】2015年5月27日
【申请日】2015年2月11日