CN102439884B - 时间同步的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种时间同步的方法和设备，属于通信领域。所述方法包括：从设备选择单纤双向线路的端口作为1588时钟协议的同步端口；指定同步端口的工作模式；根据工作模式，通过同步端口与主设备交换1588时钟同步报文；根据1588时钟同步报文，获取传输时间信息，恢复出系统时钟；根据工作模式和传输时间信息，调整系统时钟。设备包括：线路处理模块、时钟恢复模块和时钟调整模块。本发明实施例实现了零误差的时间同步，时钟传送可靠性高；无需测量线路长度或进行GPS测量，同步时钟部署简单，无需额外配置铷钟，开局、部署、维护和实施的复杂度较低；并且在路径时延不固定情况下也能够实现时间同步。

Description

时间同步的方法和设备

技术领域

本发明涉及通信领域，特别涉及一种时间同步的方法和设备。

背景技术

随着各种无线通信技术的发展，以TD-SCDMA(Time Division-Synchronous Code DivisionMultiple Access，时分同步码分多址)为例，无线通信技术除了频率同步的需求外，还有时间同步的需求。

目前通常采用IEEE 1588V2协议，在双纤线路上实现时间同步功能。其原理是：根据1588时钟同步报文在双纤线路上交换时产生的时间戳，获取传输时间信息。基于正向路径延时和反向路径延时一致的前提条件，根据传输时间信息计算路径延时和时间偏移，进而调整主从设备的时钟，实现时间同步。然而，由于光缆生产误差、光缆接头等原因，使正反向光纤线路长度不同，正反向的路径时延不一致，从而导致时间出现偏差。因此，需要对双纤线路的路径时延进行补偿。现有两种补偿方法：

第一种是，通过OTDR(Optical Time Domain Reflectometer，光时域反射仪)等手段测量主从设备之间正反线路长度，计算出时延误差后，对实际时间进行补偿。

第二种是，通过GPS(Global Positioning System，全球定位系统)在主从设备之间测试，比较GPS标准时间与从传送线路恢复的时间，根据比较结果对实际时间进行补偿。

综上所述，现有的通过补偿实现时间同步的技术，在网络开局和部署时需要逐点测量，并人工设定补偿值，因此开局和部署复杂；当线路拓扑变化时，需要重新测量并设定补偿值，维护非常复杂；当设备之间的路径时延不固定时，例如在线路保护功能下，时间偏差是动态变化的，现有的补偿方案无法解决时间同步问题；另外，设备所处位置没有GPS信号时，需要额外配置铷钟，捕获GPS信号后再进行测量和补偿，实施起来较复杂。

发明内容

为了解决双纤线路路径时延不一致所导致的时间偏差，同时降低网络开局、部署、维护和实施的复杂度，并且在路径时延不固定情况下实现时间同步，本发明实施例提供了一种时间同步的方法和设备。所述技术方案如下：

一种时间同步的方法，其特征在于，所述方法包括：

从设备选择单纤双向线路的端口作为1588时钟协议的同步端口，并指定所述同步端口的工作模式；

根据所述工作模式，通过所述同步端口与主设备交换1588时钟同步报文；

根据所述1588时钟同步报文，获取传输时间信息，并恢复出系统时钟；

根据所述工作模式和所述传输时间信息，调整所述系统时钟。

一种时间同步的设备，其特征在于，所述设备包括：

线路处理模块，用于选择单纤双向线路的端口作为1588时钟协议的同步端口，并指定所述同步端口的工作模式；根据所述工作模式，通过所述同步端口与主设备交换1588时钟同步报文；根据所述1588时钟同步报文，获取传输时间信息；

时钟恢复模块，用于根据所述1588时钟同步报文，恢复出系统时钟；

时钟调整模块，用于根据所述工作模式和所述传输时间信息，调整所述系统时钟。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

通过将单纤双向线路作为时钟同步线路，根据其工作模式，在该时钟同步线路上与主设备交换1588时钟同步报文，从而获取传输时间信息，根据工作模式和传输时间信息，对恢复的系统时钟进行调整，实现了零误差的时间同步，时钟传送可靠性高；无需测量线路长度或进行GPS测量，同步时钟部署简单，无需额外配置铷钟，开局、部署、维护和实施的复杂度较低；并且在路径时延不固定情况下也能够实现时间同步。

附图说明

图1是本发明实施例1中提供的时间同步的方法流程图；

图2是本发明实施例2中提供的时间同步的方法流程图；

图3是本发明实施例2中提供的获取传输时间信息的示意图；

图4是本发明实施例3中提供的时间同步的设备结构示意图；

图5是本发明实施例3中提供的时间同步系统结构示意图；

图6是本发明实施例3中提供的单纤双向业务模式结构示意图；

图7是本发明实施例3中提供的双纤双向业务模式结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

实施例1

参见图1，本实施例提供了一种时间同步的方法，包括：

101：从设备选择单纤双向线路的端口作为1588时钟协议的同步端口，并指定同步端口的工作模式；

102：根据工作模式，通过同步端口与主设备交换1588时钟同步报文；

103：根据1588时钟同步报文，获取传输时间信息，并恢复出系统时钟；

104：根据工作模式和传输时间信息，调整系统时钟。

本实施例提供的方法，通过将单纤双向线路作为时钟同步线路，根据其工作模式，在该时钟同步线路上与主设备交换1588时钟同步报文，从而获取传输时间信息，根据工作模式和传输时间信息，对恢复的系统时钟进行调整，实现了零误差的时间同步，时钟传送可靠性高；无需测量线路长度或进行GPS测量，同步时钟部署简单，无需额外配置铷钟，开局、部署、维护和实施的复杂度较低；并且在路径时延不固定情况下也能够实现时间同步。

实施例2

参见图2，本实施例提供了一种时间同步的方法，包括：

201：主从设备选择单纤双向线路的端口作为1588时钟协议的同步端口；

在选择同步端口之前，设备可以通过设定自身的同步端口的时钟主从状态，确定自身为主设备或从设备。

其中，在时钟同步系统中，主从设备应选择同一单纤双向线路作为时钟同步线路。

202：主从设备指定同步端口的工作模式；

在时钟同步系统中，主从设备应选择相同的工作模式。其中，工作模式具体包括时分复用模式和波分复用模式。

203：主从设备根据工作模式，交换1588时钟同步报文；

当工作模式为时分复用模式时，

主设备通过同步端口在第一时间片T1向从设备发送同步Sync报文；从设备通过同步端口接收到Sync报文后，通过同步端口在第二时间片T2向主设备发送延时请求Delay_Req报文；主设备接收到Delay_Req报文后，通过同步端口在第三时间片T3向从设备返回延时响应Delay_Resp报文；从设备通过同步端口接收Delay_Resp报文。

当工作模式为波分复用模式时，

主设备通过同步端口向从设备发送波长为正向波长λ1(即正向频率f1)的同步Sync报文，从设备通过同步端口接收到Sync报文后，通过同步端口向主设备发送波长为反向波长λ2(即反向频率f2)的延时请求Delay_Req报文；主设备接收到Delay_Req报文后，通过同步端口向从设备返回正向波长λ1的延时响应Delay_Resp报文；从设备通过同步端口接收Delay_Resp报文。

204：主从设备根据1588时钟同步报文交换时产生的时间戳，获取传输时间信息；

其中，传输时间信息具体是第一时间t1、第二时间t2、第三时间t3和第四时间t4。第一时间t1是主设备发送Sync报文的时间；第二时间t2是从设备接收Sync报文的时间；第三时间t3是从设备发送Delay_Req报文的时间；第四时间t4是主设备接收Delay_Req报文的时间，第四时间可以携带在Delay_Resp报文中传送给从设备。

主从设备获取传输时间信息，参见图3，具体包括：

根据同步报文交换时产生的时间戳，获取第一时间和第二时间；根据延时请求报文交换时产生的时间戳，获取第三时间和第四时间。

205：主从设备根据1588时钟同步报文，恢复出系统时钟；

206：从设备根据工作模式和传输时间信息，调整系统时钟。

a)当工作模式为时分复用模式时，

a1)根据第一公式和第二公式，计算路径延时和时间偏移；

第一公式为t2-t1＝Delay+Offset；

第二公式为t4-t3＝Delay-Offset；

则，Delay＝[(t2-t1)+(t4-t3)]/2，

Offset＝[(t2-t1)-(t4-t3)]/2。

其中，t1表示第一时间，t2表示第二时间，t3表示第三时间，t4表示第四时间，Delay表示路径延时，Offset表示时间偏移。

a2)根据时间偏移Offset，调整系统时钟。

具体的，根据t′＝t-Offset，调整系统时钟；

其中t′为调整后的系统时钟，t为调整前的系统时钟。

当工作模式为波分复用模式时，

b1)根据第三公式、第四公式、第五公式和第六公式，计算时间偏移、正向路径延时、和反向路径延时；

第三公式为t2-t1＝Delay1+Offset；

第四公式为t4-t3＝Delay2-Offset；

第五公式为Delay1＝L/V1；

第六公式为Delay2＝L/V2；

则，Offset＝[V1×(t2-t1)-V2×(t4-t3)]/(V1+V2)，

Delay1＝t2-t1-Offset，

Delay2＝t4-t3+Offset。

其中，t1表示第一时间，t2表示第二时间，t3表示第三时间，t4表示第四时间，Offset表示时间偏移，Delay1表示正向路径延时，Delay2表示反向路径延时，L表示单纤双向线路的长度，V1表示正向传播速率，可以根据正向波长λ1确定，V2表示反向传播速率，可以根据反向波长λ2确定。

b2)根据正向路径延时和反向路径延时，计算延时补偿；

具体的，根据第七公式，计算延时补偿；

第七公式为Δt＝(Delay2-Delay1)/2；

其中，Δt表示延时补偿。

该延时补偿是由于线路频率不同导致色散不同，从而导致延时不一致，与现有技术中由于线路长度不同导致延时不一致存在本质区别。

b3)根据时间偏移Offset和延时补偿Δt，调整系统时钟。

具体的，根据t′＝t-Offset-Δt，调整系统时钟；

其中t′为调整后的系统时钟，t为调整前的系统时钟。

进一步的，主从设备通过单纤双向线路，可以传送1588时钟同步报文和业务报文，其中，1588时钟同步报文可以通过业务报文的开销字节传送。

进一步的，主从设备通过单纤双向线路，可以只传送1588时钟同步报文，业务报文可以通过其他线路传送。例如，其他线路可以是现有技术中业务报文使用的双纤双向线路，从而可以很好的兼容现有技术。

本实施例提供的方法，从设备通过将单纤双向线路作为时钟同步线路，根据其工作模式，在该时钟同步线路上与主设备交换1588时钟同步报文，从而获取传输时间信息，根据工作模式和传输时间信息，对恢复的系统时钟进行调整，实现了零误差的时间同步，时钟传送可靠性高；无需测量线路长度或进行GPS测量，同步时钟部署简单，无需额外配置铷钟，开局、部署、维护和实施的复杂度较低；并且在路径时延不固定情况下也能够实现时间同步。

实施例3

参见图4，本实施例提供了一种时间同步的设备，包括：

线路处理模块301，用于选择单纤双向线路的端口作为1588时钟协议的同步端口，并指定同步端口的工作模式；根据工作模式，通过同步端口与主设备交换1588时钟同步报文；根据1588时钟同步报文，获取传输时间信息；

时钟恢复模块302，用于根据1588时钟同步报文，恢复出系统时钟；

时钟调整模块303，用于根据工作模式和传输时间信息，调整系统时钟。

当工作模式为时分复用模式，线路处理模块301包括：

第一报文交换单元，用于通过同步端口接收主设备在第一时间片发送的同步报文；通过同步端口在第二时间片向主设备发送延时请求报文；通过同步端口接收主设备在第三时间片返回的延时响应报文。

当工作模式为波分复用模式，线路处理模块301包括：

第二报文交换单元，用于通过同步端口接收主设备发送的波长为正向波长的同步报文；通过同步端口向主设备发送波长为反向波长的延时请求报文；通过同步端口接收主设备返回的波长为正向波长的延时响应报文。

其中，线路处理模块301包括：

时间获取单元，用于1588时钟同步报文包括：同步报文和延时请求报文，根据同步报文交换时产生的时间戳，获取第一时间和第二时间，第一时间是主设备发送同步报文的时间，第二时间是从设备接收同步报文的时间；

根据延时请求报文交换时产生的时间戳，获取第三时间和第四时间，第三时间是从设备发送延时请求报文的时间，第四时间是主设备接收延时请求报文的时间。

当工作模式为时分复用模式，时钟调整模块303包括：

第一计算单元，用于根据第一时间、第二时间、第三时间和第四时间，计算时间偏移；

第一调整单元，用于根据时间偏移，调整系统时钟。

其中，第一计算单元，具体用于

根据第一公式和第二公式，计算时间偏移Offset＝[(t2-t1)-(t4-t3)]/2；

第一公式为t2-t1＝Delay+Offset；

第二公式为t4-t3＝Delay-Offset；

t1表示第一时间，t2表示第二时间，t3表示第三时间，t4表示第四时间，Delay表示路径延时，Offset表示时间偏移。

当工作模式为波分复用模式，时钟调整模块303包括：

第二计算单元，用于根据第三公式、第四公式、第五公式和第六公式，计算时间偏移Offset＝[V1×(t2-t1)-V2×(t4-t3)]/(V1+V2)、正向路径延时Delay1＝t2-t1-Offset、和反向路径延时Delay2＝t4-t3+Offset；

第三计算单元，用于根据正向路径延时和反向路径延时，计算延时补偿；

第二调整单元，用于根据时间偏移和延时补偿，调整系统时钟；

第三公式为t2-t1＝Delay1+Offset；

第四公式为t4-t3＝Delay2-Offset；

第五公式为Delay1＝L/V1；

第六公式为Delay2＝L/V2；

t1表示第一时间，t2表示第二时间，t3表示第三时间，t4表示第四时间，Offset表示时间偏移，Delay1表示正向路径延时，Delay2表示反向路径延时，L表示单纤双向线路的长度，V1表示正向传播速率，根据波分复用模式的正向波长确定，V2表示反向传播速率，根据波分复用模式的反向波长确定。

其中，第三计算单元，具体用于

根据第七公式，计算延时补偿；

第七公式为Δt＝(Delay2-Delay1)/2；

Δt表示延时补偿。

本实施例提供的时间同步的设备，与方法实施例中的从设备属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。

另外，在时间同步系统中，参见图5，除了包括从设备，还包括与之相应的主设备。该主设备也包括线路处理模块301和时钟恢复模块302，区别在于从设备的时钟主从状态为从设备，主设备的时钟主从状态为主设备，另外，主设备不包括时钟调整模块303。主从设备的交互过程详见方法实施例，这里不再赘述。

进一步的，参见图6，主从设备中的线路处理模块301通过单纤双向线路，可以传送1588时钟同步报文和业务报文，其中，1588时钟同步报文可以通过业务报文的开销字节传送，也即单纤双向业务模式。

进一步的，主从设备中的线路处理模块301通过单纤双向线路，可以只传送1588时钟同步报文，业务报文可以通过其他线路传送，也即双纤双向业务模式。例如，参见图7，其他线路可以是现有技术中业务报文使用的双纤双向线路，从而可以很好的兼容现有技术。

本实施例提供的设备，通过将单纤双向线路作为时钟同步线路，根据其工作模式，在该时钟同步线路上与主设备交换1588时钟同步报文，从而获取传输时间信息，根据工作模式和传输时间信息，对恢复的系统时钟进行调整，实现了零误差的时间同步，时钟传送可靠性高；无需测量线路长度或进行GPS测量，同步时钟部署简单，无需额外配置铷钟，开局、部署、维护和实施的复杂度较低；并且在路径时延不固定情况下也能够实现时间同步。

以上实施例提供的技术方案中的全部或部分内容可以通过软件编程实现，其软件程序存储在可读取的存储介质中，存储介质例如：计算机中的硬盘、光盘或软盘。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种时间同步的方法，从设备和主设备之间通过两条线路传送业务报文；其特征在于，所述方法包括：

从设备选择所述两条线路中的一条单纤双向线路的端口作为1588时钟协议的同步端口，并指定所述同步端口的工作模式为波分复用模式，通过所述单纤双向线路传送1588时钟同步报文，所述1588时钟同步报文包括同步报文和延时请求报文；

根据所述工作模式，通过所述同步端口与主设备交换所述同步报文和所述延时请求报文；

根据所述同步报文交换时产生的时间戳，获取第一时间和第二时间，所述第一时间是主设备发送所述同步报文的时间，所述第二时间是从设备接收所述同步报文的时间；

根据所述延时请求报文交换时产生的时间戳，获取第三时间和第四时间，所述第三时间是从设备发送所述延时请求报文的时间，所述第四时间是主设备接收所述延时请求报文的时间；

根据所述1588时钟同步报文，恢复出系统时钟；

根据所述工作模式和所述第一时间、第二时间、第三时间和第四时间，调整所述系统时钟；

所述根据所述工作模式，通过所述同步端口与主设备交换所述同步报文和所述延时请求报文，具体包括：

所述从设备通过所述同步端口接收所述主设备发送的波长为正向波长的所述同步报文；

所述从设备通过所述同步端口向所述主设备发送波长为反向波长的所述延时请求报文；

所述从设备通过所述同步端口接收所述主设备返回的波长为所述正向波长的延时响应报文；所述根据所述工作模式和所述第一时间、第二时间、第三时间和第四时间，调整所述系统时钟，具体包括：

根据第一时间、第二时间、第三时间、第四时间、正向传播速率和反向传播速率，第三公式、第四公式、第五公式和第六公式，计算时间偏移Offset=[V1×(t2–t1)-V2×(t4–t3)]/(V1+V2)、正向路径延时Delay1=t2–t1-Offset、和反向路径延时Delay2=t4–t3+Offset，其中，所述正向传播速率根据波分复用模式的正向波长确定，所述反向传播速率根据波分复用模式的反向波长确定；

根据所述正向路径延时和所述反向路径延时，利用第七公式，计算延时补偿；及

根据所述时间偏移和所述延时补偿，调整所述系统时钟；

所述第三公式为t2–t1=Delay1+Offset；

所述第四公式为t4–t3=Delay2–Offset；

所述第五公式为Delay1=L/V1；

所述第六公式为Delay2=L/V2；

所述第七公式为△t=(Delay2–Delay1)/2；

t1为第一时间，t2为第二时间，t3为第三时间，t4为第四时间，Offset为时间偏移，Delay1为正向路径延时，Delay2为反向路径延时，L为所述单纤双向线路的长度，V1为正向传播速率，V2为反向传播速率，△t为延时补偿。

2.一种时间同步的设备，所述设备作为从设备和主设备之间通过两条线路传送业务报文；其特征在于，所述设备包括：

线路处理模块，用于选择所述两条线路中的一条单纤双向线路的端口作为1588时钟协议的同步端口，并指定所述同步端口的工作模式为波分复用模式，通过所述单纤双向线路传送1588时钟同步报文，所述1588时钟同步报文包括同步报文和延时请求报文；根据所述工作模式，通过所述同步端口接收主设备发送的波长为正向波长的所述同步报文；通过所述同步端口向主设备发送波长为反向波长的所述延时请求报文；通过所述同步端口接收主设备返回的波长为所述正向波长的延时响应报文；根据所述同步报文交换时产生的时间戳，获取第一时间和第二时间，所述第一时间是主设备发送所述同步报文的时间，所述第二时间是所述设备接收所述同步报文的时间；根据所述延时请求报文交换时产生的时间戳，获取第三时间和第四时间，所述第三时间是所述设备发送所述延时请求报文的时间，所述第四时间是主设备接收所述延时请求报文的时间；

时钟恢复模块，用于根据所述1588时钟同步报文，恢复出系统时钟；

时钟调整模块，用于根据所述工作模式和所述第一时间、第二时间、第三时间和第四时间，调整所述系统时钟；

所述线路处理模块还用于：

根据第一时间、第二时间、第三时间、第四时间、正向传播速率和反向传播速率，利用第三公式、第四公式、第五公式和第六公式，计算时间偏移Offset=[V1×(t2–t1)-V2×(t4–t3)]/(V1+V2)、正向路径延时Delay1=t2–t1-Offset和反向路径延时Delay2=t4–t3+Offset，其中，所述正向传播速率根据波分复用模式的正向波长确定，所述反向传播速率根据波分复用模式的反向波长确定；

根据所述正向路径延时和所述反向路径延时，利用第七公式，计算延时补偿；及

根据所述时间偏移和所述延时补偿，调整所述系统时钟；

所述第三公式为t2–t1=Delay1+Offset；

所述第四公式为t4–t3=Delay2–Offset；

所述第五公式为Delay1=L/V1；

所述第六公式为Delay2=L/V2；

所述第七公式为△t=(Delay2–Delay1)/2；

t1为所述第一时间，t2为所述第二时间，t3为所述第三时间，t4为所述第四时间，Offset为所述时间偏移，Delay1为正向路径延时，Delay2为反向路径延时，L为所述单线双向线路的长度，V1为所述正向传播速率，V2为所述反向传播速率，△t为所述延时补偿。

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