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CN102739387A - 用于控制频率同步的方法和装置 - Google Patents

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CN102739387A
CN102739387A CN201210083505XA CN201210083505A CN102739387A CN 102739387 A CN102739387 A CN 102739387A CN 201210083505X A CN201210083505X A CN 201210083505XA CN 201210083505 A CN201210083505 A CN 201210083505A CN 102739387 A CN102739387 A CN 102739387A
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Abstract

本发明涉及用于控制频率同步的方法和装置。一种用于控制频率同步的装置包括处理器(101)，用于控制相位控制时钟信号以实现相位控制时钟信号与基准时钟信号之间的锁相，以及用于控制频率控制时钟信号以实现频率控制时钟信号与基准时钟信号之间的锁频。此外该处理器被配置为监测频率控制时钟信号与相位控制时钟信号之间的偏差，检测引起频率控制时钟信号的频率漂移的境况变化(诸如温度变化)，以及当监测的偏差和检测的境况变化都显示证实了频率控制时钟信号的频率漂移的相关性时，通过或基于相位控制时钟信号替换或校正频率控制时钟信号。因此，相位控制时钟信号连同关于境况的可能变化的信息一起用于提高频率控制时钟信号的质量。

Description

用于控制频率同步的方法和装置
技术领域
本发明涉及用于控制频率同步的方法和装置。此外，本发明涉及用于控制频率同步的计算机程序。此外，本发明涉及网络元件，例如数据传输网络的路由器或交换机。
背景技术
数据传输网络包括例如路由器、交换机这样的网络元件，以及经由网络元件之间的数据传输链路相互通信的终端装置。在很多数据传输网络中，需要在数据传输网络的各种网络元件中主导的时钟信号之间实现同步。为了在数据传输网络中分配定时信息，可将网络元件配置为组成主从对。每个从网络元件控制它的时钟信号发生器，使得基于从主网络元件发送到从网络元件的定时消息，在从网络元件中再生出对应的主网络元件中主导的基准时钟信号。定时消息可以是协议数据单元“PDU”包含的时间戳，协议数据单元例如可以是数据分组或数据帧。每个时间戳指示包含所考虑的时间戳的相应协议数据单元的发送时刻的瞬时时间值，其中该时间值是基于主网络元件中有效的基准时钟信号。也可以是，定时消息是发送的定时分组，使得当通过主网络元件中有效的基准时钟信号测量时，两个相继的定时分组的发送时刻之间的时间间隔是恒定的或者已知的。也可以是，在一个或多个定时消息之后发送的一个或多个数据分组中传输指示一个或多个定时消息的发送时刻的一个或多个时间戳。
在很多情况下，将网络元件之间的同步实现为相位同步，其中基于根据基准时钟信号发送的定时消息的接收时刻形成相位误差指示符，并且根据相位误差指示符控制相位控制时钟信号，从而实现基准时钟信号与相位控制时钟信号之间的锁相。但是，相位控制时钟信号对于由定时消息的传输延迟变化引起的干扰敏感。因此，该方法的不足在于它趋向于对某些传输延迟变化特性反应过于强烈。例如，24小时网络加载模式和/或延迟变化中的大变化会在例如非对称数字用户环线“ADSL”、微波无线电，以及吉比特被动光学网络“GPON”的某些技术中引起问题。
结合某些应用，例如第三代移动“移动3G”和随后的长期演进“LTE”技术，没有相位误差累积限制，因此相位同步不是绝对需要的，而频率同步就可以了。另一方面，现代的恒温晶体振荡器“OCXO”能够产生稳定的时钟信号，并且OCXO的性价比也在不断提高。因此，不是使用对于由传输延迟变化引起的干扰敏感的相位同步，而是能够通过使用高质量的OCXO和频率同步来获得更好的结果，高质量的OCXO和频率同步具有足够长的更新间隔，这可以减少传输延迟变化的不利影响。但是，这种同步布置很慢，甚至不能响应例如OCXO的温度的变化和/或局部境况中的其他变化。
发明内容
下面给出简单概要，以提供各种创新性实施例的一些方面的基本理解。概要并非本发明的总览。其意图并非是标识本发明的关键或重要要素，也非描述本发明的范围。下面的概要仅以简化形式给出本发明的一些概念，作为本发明的示例性实施例的更详细描述的前言。
根据本发明的第一方面，提供了一种用于控制频率同步的新方法。该方法包括：
基于根据基准时钟信号发送的定时消息的接收时刻的第一值形成相位误差指示符，所述接收时刻的第一值表示为基于相位控制时钟信号的时间值，
用所述相位误差指示符来控制所述相位控制时钟信号，从而实现所述基准时钟信号与所述相位控制时钟信号之间的锁相，
基于所述定时消息的接收时刻的第二值形成频率误差指示符，所述接收时刻的第二值表示为基于频率控制时钟信号的时间值，
用所述频率误差指示符来控制所述频率控制时钟信号，从而实现所述基准时钟信号与所述频率控制时钟信号之间的锁频，
监测所述频率控制时钟信号与所述相位控制时钟信号之间的偏差，
基于从生成所述频率控制时钟信号的系统所测量的量，检测趋于引起所述频率控制时钟信号的频率漂移的境况的变化，以及
响应于所监测的所述频率控制时钟信号与所述相位控制时钟信号之间的偏差和所检测的境况的变化两者都显示证实所述频率控制时钟信号的频率漂移的相关性的情形，用所述相位控制时钟信号替换所述频率控制时钟信号或基于所述相位控制时钟信号校正所述频率控制时钟信号。
因此，在上述方法中，与关于境况中的可能变化，例如温度变化，的信息一起使用相位控制时钟信号，以提高频率控制时钟信号的质量。
从生成频率控制时钟信号的系统所测量的量例如可以指示生成频率控制时钟信号的系统的振荡器的内部和/或环境温度，或者指示生成频率控制时钟信号的系统的电源电压的波动。例如可以通过相位控制时钟信号与频率控制时钟信号之间的相位差和/或通过确定相位控制时钟信号和频率控制时钟信号的频率的控制信号之间的差，来指示需要校正频率控制时钟信号。在超过上述相位差的监测界限与最近的温度变化相关的情况下，特别是如果任何其他潜在有效的正的或负的频率偏移可能性指示，例如电压波动等等，支持对频率控制时钟信号进行校正性频率调节，那么可以至少暂时使用相位控制时钟信号代替频率控制时钟信号，或者可以对频率控制时钟信号的频率进行微小的温度补偿。负频率偏移指示的一个示例是，如果相位差监测结果超过不能用测量的温度变化解释的变化率阈值，那么这指示传输延迟变化噪声，并且不用相位控制时钟信号替换频率控制时钟信号，也不基于相位控制时钟信号校正频率控制时钟信号。但是，如果基准时钟信号的频率发生了改变，那么基准时钟信号与频率控制时钟信号将继续偏离，在这种情况下有利地使用相位控制时钟信号来实现新情形中的收敛。
根据本发明的第二方面，提供一种用于控制频率同步的新的控制装置。该控制装置包括处理器，处理器被配置为：
基于根据基准时钟信号发送的定时消息的接收时刻的第一值形成相位误差指示符，所述接收时刻的第一值表示为基于相位控制时钟信号的时间值，
基于所述定时消息的接收时刻的第二值形成频率误差指示符，所述接收时刻的第二值表示为基于频率控制时钟信号的时间值，
用所述相位误差指示符来控制所述相位控制时钟信号，从而实现所述基准时钟信号与所述相位控制时钟信号之间的锁相，
用所述频率误差指示符来控制所述频率控制时钟信号，从而实现所述基准时钟信号与所述频率控制时钟信号之间的锁频，
监测所述频率控制时钟信号与所述相位控制时钟信号之间的偏差，
基于从生成所述频率控制时钟信号的系统测量的量，检测趋于引起所述频率控制时钟信号的频率漂移的境况变化，以及
响应于监测的所述频率控制时钟信号与所述相位控制时钟信号之间的偏差和检测的境况变化两者都显示证实所述频率控制时钟信号的频率漂移的相关性的情形，用所述相位控制时钟信号替换所述频率控制时钟信号或基于所述相位控制时钟信号校正所述频率控制时钟信号。
根据本发明的第三方面，提供一种新的网络元件。该网络元件包括：
至少一个入站端口，用于接收定时消息，
可控时钟信号发生器，用于产生第一可控时钟信号和第二可控时钟信号，所述网络元件被布置为根据所述第二可控时钟信号来操作，以及
根据本发明的实施例的控制装置，用于控制时钟信号发生器，使得所述第一可控时钟信号是相位控制时钟信号并且所述第二可控时钟信号是频率控制时钟信号。
根据本发明的第四方面，提供一种用于控制频率同步的新的计算机程序。该计算机程序包括计算机可执行指令，用于控制可编程处理器进行：
基于根据基准时钟信号发送的定时消息的接收时刻的第一值形成相位误差指示符，所述接收时刻的第一值表示为基于相位控制时钟信号的时间值，
基于所述定时消息的接收时刻的第二值形成频率误差指示符，所述接收时刻的第二值表示为基于频率控制时钟信号的时间值，
用所述相位误差指示符来控制所述相位控制时钟信号，从而实现所述基准时钟信号与所述相位控制时钟信号之间的锁相，
用所述频率误差指示符来控制所述频率控制时钟信号，从而实现所述基准时钟信号与所述频率控制时钟信号之间的锁频，
监测所述频率控制时钟信号与所述相位控制时钟信号之间的偏差，
基于从生成所述频率控制时钟信号的系统测量的量，检测趋于引起所述频率控制时钟信号的频率漂移的境况变化，以及
响应于监测的所述频率控制时钟信号与所述相位控制时钟信号之间的偏差和检测的境况的变化两者都显示证实所述频率控制时钟信号的频率漂移的相关性的情形，用所述相位控制时钟信号替换所述频率控制时钟信号或基于所述相位控制时钟信号校正所述频率控制时钟信号。
根据本发明的计算机程序产品包括以根据本发明的计算机程序编码的非易失性计算机可读介质，例如压缩盘(“CD”)。
在所附从属权利要求书中描述了本发明的多个示例性实施例。
当结合附图阅读时，根据具体的示例性实施例的以下描述，将最好地理解关于结构以及操作方法这两者的本发明的各种示例性实施例及其附加目的和优点。
本文献中使用动词“包括”作为开放式限定，既不排除也不要求存在未引用特征。除非明确指定，否则在从属权利要求中引用的特征可以相互自由组合。
附图说明
下面参照附图更详细地说明本发明的示例性实施例以及它们的优点，在附图中：
图1示出包括网络元件的示例性数据传输系统的示意图，网络元件配备有根据本发明的实施例的控制装置用于控制频率同步，以及
图2示出用于控制频率同步的根据本发明的实施例的方法的流程图。
具体实施方式
图1示出包括网络元件100和网络元件130的示例性数据传输系统的示意图。网络元件100和网络元件130经由数据传输网络150相互连接，数据传输网络150可包括经由数据传输链路彼此互连的若干其他网络元件。每个网络元件例如可以是互联网协议(“IP”)路由器、以太网交换机和/或多协议标签交换(“MPLS”)交换机。网络元件130操作为主网络元件并被布置为向网络元件100发送定时消息，网络元件100操作为从网络元件。网络元件130包括时钟信号发生器115，时钟信号发生器115被布置为产生基准时钟信号116。网络元件130包括计数器117，计数器117被布置为产生信号118，信号118代表在网络元件130中主导的时钟时间。网络元件130被布置为根据基准时钟信号116发送定时消息。网络元件130包括处理系统119，处理系统119用于执行与使用的数据传输协议，例如IP、以太网和/或MPLS，相关的控制和转发平面操作。此外，网络元件130包括用于连接到数据传输网络150的至少一个入站端口120以及至少一个出站端口121。网络元件100包括可控时钟信号发生器103，用于产生可控时钟信号。网络元件100包括计数器111，计数器111被布置为产生信号112，信号112代表在网络元件100中主导的时钟时间。网络元件100包括处理系统113，处理系统113用于执行与使用的数据传输协议相关的控制和转发平面操作。此外，网络元件100包括用于连接到数据传输网络150的至少一个入站端口102以及至少一个出站端口114。
网络元件100包括根据本发明的实施例的控制装置104用于控制时钟信号发生器103。控制装置104包括处理器101，处理器101被配置为基于在入站端口102接收的定时消息的接收时刻的第一值来形成相位误差指示符。接收时刻的第一值被表示为基于相位控制时钟信号105的时间值，相位控制时钟信号105是通过可控时钟信号发生器103产生的第一可控时钟信号。上述接收时刻的第一值是信号122在定时消息的接收时间的瞬时值。信号122是通过相位控制时钟信号105驱动的计数器123的输出信号。处理器101被配置为通过相位误差指示符控制相位控制时钟信号105，从而实现基准时钟信号116与相位控制时钟信号105之间的锁相。处理器101被配置为基于定时消息的接收时刻的第二值来形成频率误差指示符。接收时刻的第二值被表示为基于频率控制时钟信号106的时间值，频率控制时钟信号106是通过可控时钟信号发生器103产生的第二可控时钟信号。上述接收时刻的第二值是信号112在定时消息的接收时间的瞬时值。处理器101被配置为通过频率误差指示符控制频率控制时钟信号106，从而实现基准时钟信号116与频率控制时钟信号106之间的锁频。
在根据本发明的实施例的控制装置中，为了形成每个相位误差指示符，处理器101被配置为计算相应定时消息的接收时刻的第一值与从网络元件130传递到网络元件100的与该定时消息相关的时间戳值之间的差。在以恒定速率或者预定速率发送定时消息的情况下，不必使用从网络元件130向网络元件100传递的时间戳，但是可将在网络元件100中产生的以恒定间隔或者预定间隔分开的值用作与定时消息的接收时刻的第一值相比较的理想接收时刻，从而形成相位误差指示符。
在根据本发明的实施例的控制装置中，为了形成每个频率误差指示符，处理器101被配置为计算第一量T2-T1，即经历了基本上相似的传输延迟的这样两个定时消息的接收时刻的各第二值之间的差。处理器101被配置为计算第二量T’2-T’1，即从网络元件130传递到网络元件100的与这两个定时消息相关的各时间戳值之间的差。处理器101被配置为计算第一量与第二量之间的差(T2-T1)-(T’2-T’1)。这个差指示频率控制时钟信号106与基准时钟信号116之间的频率差，因为T2-T1是通过频率控制时钟信号106测量的第一时间间隔的长度，而T’2-T’1是通过基准时钟信号116测量的第二时间间隔的长度，并且第一时间间隔与第二时间间隔的真实长度基本上相等，因为上述两个定时消息经历了从网络元件130到网络元件100的基本上相似的传输延迟。在根据本发明另一实施例的控制装置中，为了形成每个频率误差指示符，处理器101被配置为计算第一量T2-T1，即经历了基本上相似的传输延迟的这样两个定时消息的接收时刻的第二值之间的差，计算第二量T”2-T”1，即这两个定时消息的理想接收时刻的差，以及计算第一量与第二量之间的差(T2-T1)-(T”2-T”1)。定时消息的理想接收时刻是在网络元件100中产生的值，以相等间隔或者预定间隔分开，使得任何两个相继的理想接收时刻之间的差都是恒定的或者已知的。可将经历了基本上相似的传输延迟的两个定时消息例如选择为第一定时消息和第二定时消息，在第一时间窗口内接收的定时消息中第一定时消息具有最小估计传输延迟，在第二时间窗口内接收的定时消息中第二定时消息具有最小估计传输延迟。可将具有最小的下述差值的定时消息定义为具有最小估计传输延迟的定时消息，所述差值作为接收时刻的第二值与相应时间戳值或者理想接收时刻之间的有符号值。
在图1所示的示例性情况下，可控时钟信号发生器103包括晶体振荡器107、用于根据晶体振荡器的输出信号110产生相位控制时钟信号105的第一数字可控分频器108，以及用于根据晶体振荡器的输出信号产生频率控制时钟信号106的第二数字可控分频器109。晶体振荡器107优选为能够产生稳定时钟信号的恒温晶体振荡器“OCXO”。数字可控分频器108和109例如可以是分数N/N+1分频器，能够产生分频比N+ε，其中取决于控制信号125或126，ε可以从零到一。当使用稳定的OCXO时，在频率控制时钟信号106的频率控制中轮询间隔和更新间隔两者都可以较大。用于频率控制的两个定时消息之间的时间段甚至可以是24小时。但是，为了稳定性检查，这个时间间隔包括若干中间轮询。在频率控制中将频率变化率Hz/秒优选限制为例如制造商对于由于OXCO的老化所致的频率漂移而规定的最大值的两倍。有利地选择产生的闭合频率控制环的增益和其他参数，使得控制环强阻尼，即，在阶跃响应中没有过冲。相比于频率控制，相位控制时钟信号105的相位控制的更新间隔优选地短得多，例如除以几十、几百甚至几千的因子。
也可以是，可控时钟信号发生器103包括用于产生相位控制时钟信号105的第一压控振荡器“VCO”和用于产生频率控制时钟信号106的第一压控振荡器。
网络元件100包括用于从生成频率控制时钟信号106的系统，即，从可控时钟信号发生器103测量量124的部件，量124指示频率控制时钟信号106的稳定性。网络元件100例如可包括温度传感器，用于测量晶体振荡器107的内部和/或环境温度。除了关于晶体振荡器107的内部和/或环境温度的信息，或者替代关于晶体振荡器107的内部和/或环境温度的信息，测量的量124例如可包含关于晶体振荡器的电源电压和/或电流消耗的波动的信息。结合某些类型的振荡器，电流消耗的变化可指示晶体振荡器的温度已经变化的危险。
处理器101被配置为监测频率控制时钟信号106与相位控制时钟信号105之间的偏差。在本发明的实施例中，为了监测偏差，处理器被配置为计算第一控制信号125与第二控制信号126之间的差，第一控制信号125确定相位控制时钟信号的频率，第二控制信号126确定频率控制时钟信号的频率。在本发明的另一实施例中，为了监测偏差，处理器被配置为将相位控制时钟信号105的瞬时相位与频率控制时钟信号106的瞬时相位进行比较。处理器101被配置为基于测量的量124检测趋于引起频率控制时钟信号106的频率漂移的局部境况的变化。例如，晶体振荡器107的内部和/或环境温度的变化指示频率控制时钟信号的可能的频率漂移。处理器101被配置为响应于监测的频率控制时钟信号与相位控制时钟信号之间的偏差和检测的局部境况变化两者都显示证实频率控制时钟信号的频率漂移的相关性的情况，即，测量的量124和监测的偏差都一致指示出晶体振荡器107操作中的变化的情况，以相位控制时钟信号106替换频率控制时钟信号106或基于相位控制时钟信号106校正频率控制时钟信号106。因此，与关于境况中的可能变化，例如温度变化，的信息一起，使用相位控制时钟信号来提高频率控制时钟信号106的质量。不必将相位控制时钟信号用于校正或替换频率控制时钟信的示例性情况是检测到快速传输延迟变化的情形。传输延迟变化降低频率控制时钟信号的质量，因此不建议通过相位控制时钟信号替换频率控制时钟信号或基于相位控制时钟信号校正频率控制时钟信号。不必将相位控制时钟信号用于校正或替换频率控制时钟信的另一示例性情况是相位控制时钟信号与频率控制时钟信号之间的相位差的变化率大到不能通过测量的温度变化来说明的情形。这指示降低相位控制时钟信号质量的传输延迟变化噪声，因此不建议通过相位控制时钟信号替换频率控制时钟信号或基于相位控制时钟信号校正频率控制时钟信号。但是，如果基准时钟信号116的频率已经改变，则基准时钟信号与频率控制时钟信号将继续偏离，在这种情况下有利地使用相位控制时钟信号在新情形中实现收敛。除了在网络元件100的正常操作期间使用相位控制时钟信号来替换或校正频率控制时钟信号之外，还可以在网络元件100的操作开始时使用相位控制时钟信号，用于在启动相位期间以及在改变了主网络元件的情况下提供初始同步。
在根据本发明的实施例的控制装置中，处理器101被配置为基于测量的量124确定对依照例如温度变化的境况变化的频率控制时钟信号的频率漂移的最大速率的估计。处理器被配置为当基于相位控制时钟信号校正频率控制时钟信号时，根据估计限定频率控制时钟信号的频率变化率。
在根据本发明的实施例的控制装置中，处理器101被配置为将关于所测量的晶体振荡器107的内部和/或环境温度的信息以及关于要根据相位控制时钟信号105对频率控制时钟信号106进行的对应频率调节的信息存储在存储装置中。
在根据本发明的实施例的控制装置中，为了校正频率控制时钟信号106，处理器101被配置为通过基于所测量的晶体振荡器107的内部和/或环境温度的变化选择的预存储值，朝向相位控制时钟信号105的频率来改变频率控制时钟信号的频率。因此，测量的温度确定频率调节的幅度，并且相位控制时钟信号确定频率调节的方向，即，频率控制时钟信号的频率的增加或减少。在操作开始时，预存储值可基于制造商对晶体振荡器的规定。后来，可基于测量的晶体振荡器的内部和/或环境温度以及要根据相位控制时钟信号对频率控制时钟信号进行的对应频率调节来调节预存储值。当调节预存储值时，有利地使用用于去除干扰的适当滤波或其他方法。
在图1所示的示例性情况中，控制装置104是网络元件100的一部分。也可以是，控制装置是连接到网络元件的独立设备。控制装置的处理器101可包括一个或多个可编程处理器单元、诸如专用集成电路“ASIC”的一个或多个专用硬件电路、诸如现场可编程门阵列“FPGA”的一个或多个现场可编程逻辑电路，或者它们的组合。
图2示出用于控制频率同步的根据本发明的实施例的方法的流程图。该方法包括：
在阶段201，基于根据基准时钟信号发送的定时消息的接收时刻的第一值形成相位误差指示符，接收时刻的第一值表示为基于相位控制时钟信号的时间值，
在阶段202，用相位误差指示符来控制相位控制时钟信号，从而实现基准时钟信号与相位控制时钟信号之间的锁相，
在阶段203，基于定时消息的接收时刻的第二值形成频率误差指示符，接收时刻的第二值表示为基于频率控制时钟信号的时间值，
在阶段204，用频率误差指示符来控制频率控制时钟信号，从而实现基准时钟信号与频率控制时钟信号之间的锁频，
在阶段205，监测频率控制时钟信号与相位控制时钟信号之间的偏差，
在阶段206，基于从生成频率控制时钟信号的系统测量的量，检测趋于引起频率控制时钟信号的频率漂移的局部境况的变化，以及
在阶段207，响应于监测的频率控制时钟信号与相位控制时钟信号之间的偏差和检测的局部境况变化两者都显示证实频率控制时钟信号的频率漂移的相关性的情形，用或基于相位控制时钟信号替换或校正频率控制时钟信号。
根据本发明的实施例的方法进一步包括：基于测量的量确定对依照境况变化的频率控制时钟信号的频率漂移的最大速率的估计，以及当基于相位控制时钟信号校正频率控制时钟信号时，根据该估计来限定频率控制时钟信号的频率变化的速率。
为了形成每个相位误差指示符，根据本发明的实施例的方法包括计算相应的定时消息的接收时刻的第一值与关于该定时消息的时间戳值之间的差。
为了形成每个相位误差指示符，根据本发明的实施例的方法包括计算相应的定时消息的接收时刻的第一值与该定时消息的理想接收时刻之间的差。定时消息的理想接收时刻以相等间隔或者已知间隔分开，使得任何两个相继的理想接收时刻之间的差都是恒定的或者已知的。
为了形成每个频率误差指示符，根据本发明的实施例的方法包括计算第一量，计算第二量，以及计算第一量与第二量之间的差，第一量是经历了基本上相似的传输延迟的这样两个定时消息的接收时刻的第二值之间的差，第二量是与这两个定时消息相关的各时间戳值的差。上述两个定时消息可以是这样的定时消息，即基于它们的接收时刻的第二值具有最小的估计的传输延迟。
为了形成每个频率误差指示符，根据本发明的实施例的方法包括计算第一量，计算第二量，以及计算第一量与第二量之间的差，第一量是经历了基本上相似的传输延迟的这样两个定时消息的接收时刻的第二值之间的差，第二量是这两个定时消息的理想接收时刻的差。定时消息的理想接收时刻以相等或者已知的间隔分开，使得任何两个相继的理想接收时刻之间的差都是恒定的或者已知的。上述两个定时消息可以是这样的定时消息，即基于它们的接收时刻的第二值具有最小的估计的传输延迟。
在根据本发明的实施例的方法中，从生成频率控制时钟信号的系统测量的量至少指示生成频率控制时钟信号的系统的振荡器的内部和/或环境温度。
在根据本发明的实施例的方法中，从生成频率控制时钟信号的系统测量的量至少指示生成频率控制时钟信号的系统的振荡器的电源电压的变化。
在根据本发明的实施例的方法中，从生成频率控制时钟信号的系统测量的量至少指示生成频率控制时钟信号的系统的振荡器的电流消耗的变化。
为了监测频率控制时钟信号与相位控制时钟信号之间的偏差，根据本发明的实施例的方法包括计算第一控制信号与第二控制信号之间的差，第一控制信号确定相位控制时钟信号的频率，第二控制信号确定频率控制时钟信号的频率。
为了监测频率控制时钟信号与相位控制时钟信号之间的偏差，根据本发明的实施例的方法包括比较相位控制时钟信号的相位与频率控制时钟信号的相位。
为了校正频率控制时钟信号，根据本发明的实施例的方法包括以预存储值朝向相位控制时钟信号的频率改变频率控制时钟信号的频率，所述预存储值是基于生成频率控制时钟信号的系统的振荡器的测量的内部和/或环境温度的变化而选择的。
根据本发明的实施例的计算机程序包括用于控制频率同步的软件模块。该软件模块包括计算机可执行指令，用于控制可编程处理器进行：
基于根据基准时钟信号发送的定时消息的接收时刻的第一值形成相位误差指示符，接收时刻的第一值表示为基于相位控制时钟信号的时间值，
基于定时消息的接收时刻的第二值形成频率误差指示符，接收时刻的第二值表示为基于频率控制时钟信号的时间值，
用相位误差指示符来控制相位控制时钟信号，从而实现基准时钟信号与相位控制时钟信号之间的锁相，
用频率误差指示符来控制频率控制时钟信号，从而实现基准时钟信号与频率控制时钟信号之间的锁频，
监测频率控制时钟信号与相位控制时钟信号之间的偏差，
基于从生成频率控制时钟信号的系统测量的量，检测趋于引起频率控制时钟信号的频率漂移的局部境况的变化，以及
响应于监测的频率控制时钟信号与相位控制时钟信号之间的偏差和检测的局部境况的变化两者都显示证实频率控制时钟信号的频率漂移的相关性的情形，用相位控制时钟信号替换频率控制时钟信号或基于相位控制时钟信号校正频率控制时钟信号。
该软件模块例如可以是通过合适的编程语言产生的子程序和函数。
根据本发明的实施例的计算机程序产品包括以上述软件模块编码的非易失性计算机可读介质，例如压缩盘(“CD”)。
根据本发明的实施例的信号被编码为承载限定了根据本发明的实施例的计算机程序的信息。
上述说明书中提供的具体示例不应解释为限制性的。因此，本发明不仅仅限于上述实施例，很多变化都是可以的。

Claims (27)

1.一种用于控制频率同步的控制装置(104)，所述控制装置包括处理器(101)，所述处理器被配置为：
基于根据基准时钟信号发送的定时消息的接收时刻的第一值形成相位误差指示符，所述接收时刻的第一值表示为基于相位控制时钟信号的时间值，
基于所述定时消息的接收时刻的第二值形成频率误差指示符，所述接收时刻的第二值表示为基于频率控制时钟信号的时间值，
用所述相位误差指示符来控制所述相位控制时钟信号，从而实现所述基准时钟信号与所述相位控制时钟信号之间的锁相，以及
用所述频率误差指示符来控制所述频率控制时钟信号，从而实现所述基准时钟信号与所述频率控制时钟信号之间的锁频，
其特征在于所述处理器进一步被配置为：
监测所述频率控制时钟信号与所述相位控制时钟信号之间的偏差，
基于从生成所述频率控制时钟信号的系统所测量的量，检测趋于引起所述频率控制时钟信号的频率漂移的境况变化，以及
响应于所监测的所述频率控制时钟信号与所述相位控制时钟信号之间的偏差和所检测的境况变化两者都显示证实了所述频率控制时钟信号的频率漂移的相关性的情况，用或基于所述相位控制时钟信号替换或校正所述频率控制时钟信号。
2.根据权利要求1所述的控制装置，其中，所述处理器进一步被配置为：基于所测量的量确定对依照境况变化的所述频率控制时钟信号的频率漂移的最大速率的估计，以及当基于所述相位控制时钟信号校正所述频率控制时钟信号时，根据所述估计限定所述频率控制时钟信号的频率变化的速率。
3.根据权利要求1或2所述的控制装置，其中，为了形成每个所述相位误差指示符，所述处理器被配置为计算各自的定时消息的接收时刻的所述第一值与关于这个定时消息的时间戳值之间的差。
4.根据权利要求1或2所述的控制装置，其中，为了形成每个所述相位误差指示符，所述处理器被配置为计算各自的定时消息的接收时刻的所述第一值与这个定时消息的理想接收时刻之间的差，各所述定时消息的理想接收时刻以相等的间隔分开，使得任何两个相继的理想接收时刻之间的差都是恒定的。
5.根据权利要求1至4任一项所述的控制装置，其中，为了形成每个所述频率误差指示符，所述处理器被配置为计算第一量，计算第二量，以及计算所述第一量与所述第二量之间的差，所述第一量是经历了基本上相似的传输延迟的这样两个定时消息的接收时刻的所述第二值之间的差，所述第二量是与这两个定时消息相关的各时间戳值的差。
6.根据权利要求1至4任一项所述的控制装置，其中，为了形成每个所述频率误差指示符，所述处理器被配置为计算第一量，计算第二量，以及计算所述第一量与所述第二量之间的差，所述第一量是经历了基本上相似的传输延迟的这样两个定时消息的接收时刻的所述第二值之间的差，所述第二量是这两个定时消息的各理想接收时刻的差，各所述定时消息的各理想接收时刻以相等的间隔分开，使得任何两个相继的理想接收时刻之间的差都是恒定的。
7.根据权利要求5或6所述的控制装置，其中，所述处理器被配置为将所述两个定时消息选择为这样的定时消息，即基于它们的接收时刻的所述第二值具有最小的估计的传输延迟。
8.根据权利要求1至7任一项所述的控制装置，其中，从生成所述频率控制时钟信号的系统所测量的量至少指示出生成所述频率控制时钟信号的所述系统的振荡器的内部和/或环境温度。
9.根据权利要求1至8任一项所述的控制装置，其中，从生成所述频率控制时钟信号的系统所测量的所述量至少指示出以下变化之一：生成所述频率控制时钟信号的所述系统的振荡器的电源电压的变化，所述振荡器的电流消耗的变化。
10.根据权利要求1至9任一项所述的控制装置，其中，为了监测所述频率控制时钟信号与所述相位控制时钟信号之间的偏差，所述处理器被配置为计算第一控制信号与第二控制信号之间的差，所述第一控制信号确定所述相位控制时钟信号的频率，所述第二控制信号确定所述频率控制时钟信号的频率。
11.根据权利要求1至10任一项所述的控制装置，其中，为了监测所述频率控制时钟信号与所述相位控制时钟信号之间的偏差，所述处理器被配置为比较所述相位控制时钟信号的相位与所述频率控制时钟信号的相位。
12.根据权利要求8至11任一项所述的控制装置，其中，为了校正所述频率控制时钟信号，所述处理器被配置为以预存储值朝向所述相位控制时钟信号的频率来改变所述频率控制时钟信号的频率，所述预存储值是基于所测量的所述振荡器的内部和/或环境温度的变化而选择的。
13.一种网络元件(100)，包括：
至少一个入站端口(102)，用于接收定时消息，以及
可控时钟信号发生器(103)，用于产生第一可控时钟信号和第二可控时钟信号，所述网络元件被布置为根据所述第二可控时钟信号操作，
其特征在于所述网络元件进一步包括根据权利要求1至13任一项所述的控制装置(104)，用于控制所述时钟信号发生器，使得所述第一可控时钟信号是所述相位控制时钟信号(105)，而所述第二可控时钟信号是所述频率控制时钟信号(106)。
14.根据权利要求13所述的网络元件，其中，所述可控时钟信号发生器包括晶体振荡器(107)和第一数字可控分频器(108)以及第二数字可控分频器(109)，所述第一数字可控分频器用于根据所述晶体振荡器的输出信号(110)产生所述相位控制时钟信号，所述第二数字可控分频器用于根据所述晶体振荡器的所述输出信号产生所述频率控制时钟信号。
15.根据权利要求13或14所述的网络元件，其中，所述网络元件是至少一个以下设备：互联网协议(“IP”)路由器、以太网交换机、多协议标签交换(“MPLS”)交换机。
16.一种用于控制频率同步的方法，所述方法包括：
基于根据基准时钟信号发送的定时消息的接收时刻的第一值形成(201)相位误差指示符，所述接收时刻的第一值表示为基于相位控制时钟信号的时间值，
用所述相位误差指示符来控制(202)所述相位控制时钟信号，从而实现所述基准时钟信号与所述相位控制时钟信号之间的锁相，
基于所述定时消息的接收时刻的第二值形成(203)频率误差指示符，所述接收时刻的第二值表示为基于频率控制时钟信号的时间值，以及
用所述频率误差指示符来控制(204)所述频率控制时钟信号，从而实现所述基准时钟信号与所述频率控制时钟信号之间的锁频，
其特征在于所述方法进一步包括：
监测(205)所述频率控制时钟信号与所述相位控制时钟信号之间的偏差，
基于从生成所述频率控制时钟信号的系统所测量的量，检测(206)趋于引起所述频率控制时钟信号的频率漂移的境况的变化，以及
响应于所监测的所述频率控制时钟信号与所述相位控制时钟信号之间的偏差和所检测的境况的变化两者都显示证实了所述频率控制时钟信号的频率漂移的相关性的情况，用或基于所述相位控制时钟信号替换或校正(207)所述频率控制时钟信号。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述方法进一步包括：基于所测量的量确定对依照所述境况变化的所述频率控制时钟信号的频率漂移的最大速率的估计，以及当基于所述相位控制时钟信号校正所述频率控制时钟信号时，根据所述估计限定所述频率控制时钟信号的频率变化的速率。
18.根据权利要求16或17所述的方法，其中，所述方法包括：为了形成每个所述相位误差指示符，计算各自的定时消息的接收时刻的所述第一值与关于这个定时消息的时间戳值之间的差。
19.根据权利要求16或17所述的方法，其中，所述方法包括：为了形成每个所述相位误差指示符，计算各自的定时消息的接收时刻的所述第一值与这个定时消息的理想接收时刻之间的差，所述定时消息的理想接收时刻以相等的间隔分开，使得任何两个相继的理想接收时刻之间的差都是恒定的。
20.根据权利要求16至19任一项所述的方法，其中，为了形成每个所述频率误差指示符，所述方法包括：计算第一量，计算第二量，以及计算所述第一量与所述第二量之间的差，所述第一量是经历了基本上相似的传输延迟的这样两个定时消息的接收时刻的所述第二值之间的差，所述第二量是与这两个定时消息相关的各时间戳值的差。
21.根据权利要求16至19任一项所述的方法，其中，为了形成每个所述频率误差指示符，所述方法包括：计算第一量，计算第二量，以及计算所述第一量与所述第二量之间的差，所述第一量是经历了基本上相似的传输延迟的这样两个定时消息的接收时刻的所述第二值之间的差，所述第二量是这两个定时消息的各理想接收时刻的差，各所述定时消息的各理想接收时刻以相等的间隔分开，使得任何两个相继的理想接收时刻之间的差都是恒定的。
22.根据权利要求20或21所述的方法，其中，所述方法包括：将所述两个定时消息选择为这样的定时消息，即基于它们的接收时刻的所述第二值具有最小的估计的传输延迟。
23.根据权利要求16至22任一项所述的方法，其中，从生成所述频率控制时钟信号的系统所测量的所述量至少指示出生成所述频率控制时钟信号的所述系统的振荡器的内部和/或环境温度。
24.根据权利要求16至23任一项所述的方法，其中，从生成所述频率控制时钟信号的系统所测量的所述量至少指示出以下变化之一：生成所述频率控制时钟信号的所述系统的振荡器的电源电压的变化，所述振荡器的电流消耗的变化。
25.根据权利要求16至24任一项所述的方法，其中，为了监测所述频率控制时钟信号与所述相位控制时钟信号之间的偏差，所述方法包括：计算第一控制信号与第二控制信号之间的差，所述第一控制信号确定所述相位控制时钟信号的频率，所述第二控制信号确定所述频率控制时钟信号的频率。
26.根据权利要求16至25任一项所述的方法，其中，为了监测所述频率控制时钟信号与所述相位控制时钟信号之间的偏差，所述方法包括：比较所述相位控制时钟信号的相位与所述频率控制时钟信号的相位。
27.根据权利要求23至26任一项所述的方法，其中，为了校正所述频率控制时钟信号，所述方法包括：用预存储值朝向所述相位控制时钟信号的频率改变所述频率控制时钟信号的频率，所述预存储值是基于所测量的所述振荡器的内部和/或环境温度的变化而选择的。
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