專利名稱：多業(yè)務傳輸平臺組網方式下基站時鐘同步的系統(tǒng)和方法
技術領域：
本發(fā)明涉及無線網絡的時鐘同步技術，尤其涉及在多業(yè)務傳輸平臺(MSTP，MultiServer Transport Platform)的組網方式下，基站時鐘同步的系統(tǒng)和方法。
背景技術：
在無線網絡中，網絡同步問題尤為重要，網絡的同步性能不好往往會帶來一系列的問題，例如語音質量差、掉話率高、切換成功率低、無法接入等。
從實際組網來看，由于無線基站設備處于無線網絡的末端，具體的接入方式千差萬別，加上基站的數量相對較多，因此考慮到實現同步的成本限制，不宜采用成本相對較高的全球定位系統(tǒng)(GPS，Global Position System)或綜合樓定時供給系統(tǒng)(BITS，Building Integrated Timing Supply System)作為時鐘參考源，然而根據協(xié)議的規(guī)定，無線基站設備的空口載波對于時鐘的穩(wěn)定度要求較高，需要達到0.05ppm的精度，所以相對來說，基站的時鐘同步是整個無線網絡同步系統(tǒng)中最不容易解決的部分。
另外，經過近幾年的不斷發(fā)展，源于同步數字序列(SDH，SynchronousDigital Hierarchy)的MSTP已經囊括了準同步數字序列(PDH，Pseudo-SDH)、彈性分組環(huán)技術(RPR，Resilient Packet Ring)、對稱高速率數字用戶線技術(SHDSL，Symmetrical High-Speed Digital Subscriber Line)、數字數據網(DDN，Digital Data Network)、異步傳輸模式(ATM，Asynchronous TransferMode)、以太網等技術，它既可以通過多業(yè)務匯聚方式實現業(yè)務的綜合傳送，又可以通過自身對多類型業(yè)務的適配性實現業(yè)務的接入和處理，非常適應多種技術相融合的發(fā)展趨勢。從目前的形式看，無線基站的接入網采用MSTP組網的方式是個不錯的選擇。
在采用MSTP組網作為無線基站接入網的方式下，MSTP接入傳送設備與基站設備采用點對點直連的方式，基于時分復用(TDM，Time DivisionMultiplex)、ATM等業(yè)務的MSTP接入傳送設備可以在為基站設備傳送業(yè)務數據的同時在業(yè)務碼流中封裝同步時鐘信號，基站設備從業(yè)務碼流中提取同步時鐘信息。然而，隨著以太網技術的發(fā)展，MSTP接入傳送設備和基站設備都有完全基于以太網業(yè)務的趨勢，于是，MSTP接入傳送設備通過以太網接口板以數據包的方式為基站設備傳送數據，無法像基于TDM等業(yè)務一樣在數據幀中封裝同步時鐘信號，為基站設備傳送同步時鐘參考。所以，傳統(tǒng)的MSTP接入傳送設備為基站設備傳送同步時鐘參考的方式已經無法適應以太網技術的發(fā)展。
另外，在采用MSTP組網作為無線基站接入網的方式下，還可以利用MSTP接入傳送設備提供的2048kHz外同步端口為基站提供時鐘參考，然而，在這種情況下，基站設備需要提供有與2048kHz外同步端口匹配的接口，而且由于2048kHz外同步端口的拉遠距離有限，不適合基站通過光纖接入的環(huán)境。另外，在有限的拉遠距離之內，還需要做防雷、防護等工作，工程的復雜度和成本相對較高。
綜上所述可知，在采用MSTP組網作為無線基站接入網的方式下，當前并沒有很好的方法能基于以太網業(yè)務由MSTP接入傳送設備為基站設備傳送同步時鐘信號。

發(fā)明內容
有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種MSTP組網方式下基站時鐘同步的系統(tǒng)，利用本發(fā)明提供的系統(tǒng)可以不受拉遠距離和基站設備的限制，低成本、快速地實現基站的時鐘同步。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種MSTP組網方式下基站時鐘同步的方法，使用該方法可以不受拉遠距離和基站設備的限制，低成本、快速地實現基站的時鐘同步。
為了實現發(fā)明目的，本發(fā)明提供一種多業(yè)務傳輸平臺MSTP組網方式下基站時鐘同步的系統(tǒng)，連在MSTP接入傳送設備和基站的本地時鐘模塊之間，至少包括同步定時包生成模塊，用于生成專用于基站時鐘同步的同步定時包，并按照STM-N線路時鐘以固定的時間間隔輸出同步定時包；時鐘處理模塊，用于接收同步定時包生成模塊輸出的同步定時包，跟蹤代表STM-N線路時鐘的同步定時包，生成控制基站本地時鐘的控制信號。
所述時鐘處理模塊包括同步定時包提取模塊，用于接收同步定時包生成模塊輸出的同步定時包，并根據所接收到的同步定時包輸出時鐘脈沖；鑒相模塊，用于對同步定時包提取模塊輸出的時鐘脈沖與基站的本地時鐘進行鑒相處理，輸出鑒相結果；濾波模塊，用于對鑒相模塊的輸出進行濾波，產生用于控制基站本地時鐘的控制信號。
在所述同步定時包提取模塊和鑒相模塊之間，該系統(tǒng)進一步包括異常處理模塊，用于使同步定時包提取模塊輸出的時鐘脈沖保持在一定范圍內。
在所述MSTP接入傳送設備的媒體接入控制MAC層和物理層之間，進一步包括同步定時包處理模塊，用于當同步定時包生成模塊在STM-N線路時鐘控制下發(fā)送同步定時包時，緩存MAC層處理的相關信息，在同步定時包處理完之后再將MAC層處理的相關信息發(fā)送到物理層處理。
在所述基站的物理層和MAC層之間，進一步包括邏輯模塊，用于當物理層所接收的數據是業(yè)務數據時，將所述業(yè)務數據直接傳輸到MAC層；當物理層所接收的數據是同步定時包生成模塊輸出的同步定時包時，將同步定時包傳輸至所述時鐘處理模塊。
本發(fā)明還提供一種MSTP組網方式下基站時鐘同步的方法，包括A、基站接收MSTP接入傳送設備側發(fā)送的代表STM-N線路時鐘的同步定時包；B、對同步定時包進行跟蹤和處理，生成控制基站本地時鐘的控制信號。
在所述步驟A之前，該方法進一步包括在STM-N線路時鐘的控制下發(fā)送同步定時包時，緩存MAC層處理的相關信息，在同步定時包處理完之后再處理MAC層處理的相關信息。
步驟A包括基站的物理層接收發(fā)送至基站的數據，并對數據進行判斷，如果是同步定時包，則執(zhí)行步驟B；否則，直接將數據輸入到MAC層處理。
步驟B中所述對同步定時包進行跟蹤和處理，包括B1、提取同步定時包，根據所提取的同步定時包的頻率輸出時鐘脈沖；B2、對所輸出的時鐘脈沖進行鑒相處理；B3、對鑒相結果進行濾波。
在所述步驟B1和B2之間，進一步包括緩沖時鐘脈沖，使時鐘脈沖保持在一定范圍內。
從以上技術方案可以看到，本發(fā)明所提供的MSTP組網方式下基站時鐘同步的系統(tǒng)和方法具有以下有益效果1、相對于在基站側采用GPS或BITS等時鐘參考源的設計方法，本發(fā)明通過采用簡單且易于獲得的處理器和處理模塊低成本地實現無線基站設備對于時鐘的高精度要求；2、本發(fā)明充分利用了MSTP組網的特點，以同步傳遞模塊(STM-N，Synchronous Transport Module-N)線路時鐘作為基站的同步時鐘參考源，并且利用與基站采用點對點連接方式的MSTP接入傳送設備發(fā)送同步定時包，大大降低了線路傳輸帶來的時延抖動；3、本發(fā)明不采用MSTP設備提供的2048kHz外同步端口，不受拉遠距離和基站設備的限制，降低了工程的復雜度和成本。


圖1是根據本發(fā)明實施例一的基站時鐘同步系統(tǒng)的原理框圖；
圖2是根據本發(fā)明實施例二的發(fā)送端MSTP接入傳送設備的時延抖動抑制處理系統(tǒng)的原理框圖；圖3是根據本發(fā)明實施例三的接收端基站的時延抖動抑制處理系統(tǒng)的原理框圖。
具體實施例方式
為了使本發(fā)明的特征和優(yōu)點更加清楚明白，下面參照附圖結合具體實施例對本發(fā)明作進一步的描述。
MSTP技術是在SDH技術的基礎上發(fā)展起來的，源于SDH的MSTP網絡一般都經過良好的同步規(guī)劃，其中的STM-N線路時鐘不受指針調整的影響，是作為時鐘基準的良好選擇，本發(fā)明的主要思想就是以STM-N線路時鐘作為基站時鐘同步的基準，在MSTP接入傳送設備側通過以太網或其它包方式接口利用STM-N線路時鐘按照固定速率發(fā)送專用于基站時鐘同步的定時包，基站側提取同步定時包后進行鑒相和濾波處理，生成控制信號，調節(jié)基站側的本地時鐘來跟蹤STM-N線路時鐘。
實施例一首先，參見圖1，圖1是根據本發(fā)明實施例一的基站時鐘同步系統(tǒng)的原理框圖。
圖1所示的基站時鐘同步系統(tǒng)包括MSTP接入傳送設備側的同步定時包生成模塊和基站側的時鐘處理模塊。
MSTP接入傳送設備側的同步定時包生成模塊，與MSTP接入傳送設備相連，可以位于MSTP接入傳送設備的IP層和/或MAC層中，用于生成專用于基站時鐘同步的同步定時包，并以STM-N線路時鐘作為發(fā)送同步定時包的時間基準，按照固定的時間間隔通過MSTP接入傳送設備的以太網接口板或其它包方式接口板將同步定時包發(fā)送至基站側。這里，固定的時間間隔不宜過長或過短，過長則增加后面將要描述的基站側時鐘處理模塊的處理時間；過短則占用過多的帶寬，一般可以選擇1秒作為固定的時間間隔。
基站側的時鐘處理模塊用于對MSTP接入傳送設備發(fā)送來的代表STM-N線路時鐘的同步定時包進行處理，生成控制基站本地時鐘的控制信號。時鐘處理模塊包括同步定時包提取模塊、鑒相模塊和濾波模塊。
同步定時包提取模塊用于接收MSTP接入傳送設備側的同步定時包生成模塊發(fā)送的同步定時包，并根據所接收的同步定時包的時間間隔輸出時鐘脈沖至鑒相模塊。另外，在基站側的同步定時包提取模塊之后還可以增加異常處理模塊，用于對同步定時包提取模塊輸出的時鐘脈沖進行緩沖處理，保證輸入到鑒相模塊的時鐘脈沖在一定的范圍內。這里一定的范圍可以根據網絡的具體情況而定，總之是使時鐘脈沖沒有過于大的波動，這樣可以減輕后續(xù)鑒相模塊和濾波模塊的負擔，加快時鐘同步的速度。
鑒相模塊用于對同步定時包提取模塊輸出的時鐘脈沖與基站的本地時鐘進行比較，反映基站本地時鐘與代表STM-N線路時鐘的時鐘脈沖的偏差情況，并輸出鑒相結果到后級的濾波模塊中進行濾波處理。
濾波模塊用于對鑒相模塊的輸出結果進行濾波，產生用于控制本地時鐘的控制信號，使本地時鐘跟蹤STM-N線路時鐘，達到基站的時鐘同步。濾波模塊可以利用軟件實現。
本地時鐘模塊可以是恒溫晶振(OCXO，Oven Control CrystalOscillator)，也可以是溫控晶振(TCXO，Temperature Control CrystalOscillator)，具體可以依據實際的系統(tǒng)來選擇。本地時鐘模塊在濾波模塊輸出的控制信號的控制下調節(jié)自身的時鐘頻率，跟蹤STM-N線路時鐘，輸出基站的時鐘基準。
基于以上描述的系統(tǒng)，基站時鐘同步的整個過程如下MSTP接入傳送設備側的同步定時包生成模塊以STM-N線路時鐘為基準，以固定的時間間隔發(fā)送同步定時包，基站側的時鐘處理模塊接收同步定時包，并對同步定時包進行跟蹤和處理，生成控制基站本地時鐘的控制信號。
具體地，基站側的同步定時包提取模塊接收同步定時包后，根據所接收的同步定時包的時間間隔輸出時鐘脈沖至鑒相模塊，鑒相模塊對同步定時包提取模塊輸出的時鐘脈沖和基站的本地時鐘進行比較，輸出偏差至濾波模塊，濾波模塊對偏差進行濾波，產生用于控制基站本地時鐘的控制信號，調節(jié)本地時鐘跟蹤STM-N線路時鐘。
通常情況下，以上所描述的基站時鐘同步的系統(tǒng)和過程可以分別在MSTP接入傳送設備和基站設備的網際協(xié)議(IP，Internet Protocol)層和/或媒體接入控制(MAC，Media Access Control)層由軟件和/或CPU進行調度處理，加以實現。例如，可以將同步定時包生成模塊設置在MSTP接入傳送設備的IP層或MAC層，然后由同步定時包生成模塊生成同步定時包。類似地，在基站側，鑒相、濾波等都可以在IP層和/或MAC層由CPU和/或軟件進行調度處理。
由于在MSTP組網方式下，MSTP接入傳送設備與基站采用點對點的直連方式，所以相對于通過復雜的傳輸網絡傳送同步時鐘信號來說，這樣引入的時延抖動很小，僅僅是發(fā)送端MSTP接入傳送設備和接收端基站側在處理同步定時包引入的，于是，利用本實施例所述的系統(tǒng)和方法可以很方便地通過鑒相濾波方式滿足基站對時鐘同步的精度要求。此外，在本實施例所描述的系統(tǒng)中，沒有采用MSTP設備的2048kHz外同步端口，僅采用簡單且易于獲得的鑒相器、濾波模塊等處理器和處理模塊來實現基站的時鐘同步，成本相對較低。此外，本發(fā)明中的MSTP接入傳送設備采用以太網接口板或其它包方式接口板來實現基站的時鐘同步，所以可以適應以太網技術的發(fā)展，解決現有技術中傳統(tǒng)的MSTP接入傳送設備無法適應以太網發(fā)展的問題。
實施例二實施例一詳細描述了MSTP組網方式下基站時鐘同步的系統(tǒng)和過程，從實施例一的描述可以知道，在MSTP組網方式下，由于MSTP接入傳送設備與基站采用點對點直連的方式，所以引入的時延抖動一般是發(fā)送端和接收端處理同步定時包引入的，并且由于通常情況下是在發(fā)送端和接收端的IP層和/或MAC層對同步定時包進行處理，這樣，很容易在進行調度處理時引入時延抖動。為了降低時鐘同步兩端協(xié)議棧及操作系統(tǒng)造成的時延抖動，也就是為了獲得更好的時鐘性能，可以盡可能讓同步定時包的收發(fā)處理接近物理層，于是，本實施例在實施例一所描述的系統(tǒng)基礎上在發(fā)送端MSTP接入傳送設備側做進一步的優(yōu)化處理，以降低發(fā)送端在處理同步定時包所引入的時延抖動。
具體地，參見圖2，圖2是根據本發(fā)明實施例二的發(fā)送端MSTP接入傳送設備的時延抖動抑制處理系統(tǒng)的原理框圖。
由于MSTP接入傳送設備在進行IP和/或MAC層調度處理時可以利用CPU進行，CPU處理同步定時包的同時還會處理MAC層處理的其它相關信息，例如業(yè)務數據包等，這時很有可能在進行調度時給同步定時包引入抖動，于是本實施例在發(fā)送端MSTP接入傳送設備的MAC層處理和物理層處理之間，增加同步定時包處理模塊，在同步定時包處理模塊中設置緩沖區(qū)，用于緩存MAC層處理的其它相關信息，當發(fā)送端MSTP接入傳送設備側的同步定時包生成模塊在STM-N線路時鐘的控制下以固定的速率發(fā)送同步定時包時，首先將同步定時包發(fā)送至同步定時包處理模塊，同步定時包處理模塊對所接收的信息進行判斷，當判斷是同步定時包時，首先將同步定時包傳送到物理層進行處理，同時，對于所判斷的從MAC層來的其它相關信息，則存入同步定時包處理模塊的緩沖區(qū)，如此，能使同步定時包處理模塊先處理同步定時包，在同步定時包處理完之后，再將MAC層處理的其它相關信息送到物理層處理，于是可以降低MSTP接入傳送設備在處理同步定時包的同時處理MAC層的其它信息所引入的時延抖動。
本實施例在基站例利用鑒相濾波等方式跟蹤STM-N線路時鐘的基礎上，通過在MSTP接入傳送設備的物理層處理之前提供同步定時包處理模塊，以緩沖MAC層處理的其它相關信息，從而實現對發(fā)送端MSTP接入傳送設備進一步的優(yōu)化處理，降低了發(fā)送端引入的時延。
實施例三為了降低時鐘同步協(xié)議棧及操作系統(tǒng)造成的時延抖動，實施例二在實施例一的基礎上描述了在接近發(fā)送端物理層處對同步定時包的發(fā)送所做的進一步優(yōu)化處理，然而，接收端在處理同步定時包時同樣會引入時延抖動，本實施例就是描述在接近接收端的物理層處對同步定時包的接收所做的進一步的優(yōu)化處理，以降低接收端在處理同步定時包時所引入的時延抖動。
具體地，參見圖3，圖3是根據本發(fā)明實施例三的接收端基站的時延抖動抑制處理系統(tǒng)的原理框圖。
接收端是發(fā)送端的逆過程，物理層實現對發(fā)送至基站的數據的接收，例如來自MSTP接入傳送設備的同步定時包及其它業(yè)務數據包。為了使接收端對同步定時包的處理更接近物理層，在基站的物理層和MAC層之間增設邏輯模塊，邏輯模塊用于對物理層所接收的數據進行判斷，如果判斷物理層所接收的數據是業(yè)務數據，則邏輯模塊將業(yè)務數據不作任何處理地傳輸到MAC層進行相關的業(yè)務處理；如果判斷物理層所接收的數據是同步定時包，則將同步定時包輸入到時鐘處理模塊做鑒相和濾波處理，得到并輸出基站的時鐘基準。這里，時鐘處理模塊就是實施例一中所描述的基站側的時鐘處理模塊。
由于數據從物理層輸入到MAC層和IP層后是利用軟件和/或CPU進行調度處理的，于是在處理同步定時包的同時不可避免地要調度處理其它業(yè)務數據，這無疑會給同步定時包引入時延抖動，然而，在本實施例中，在接收端基站側的物理層之后增設邏輯模塊，將同步定時包在接近物理層處被提取出來，直接輸入到時鐘處理模塊進行處理，避免了輸入到MAC層后利用軟件和/或CPU進行調度處理時引入的時延抖動。
以上三個實施例描述了在MSTP組網方式下以STM-N線路時鐘為基站同步時鐘參考源，基站時鐘同步的系統(tǒng)、原理和過程，然而本發(fā)明所提供的系統(tǒng)和方法同樣適用于與基站點對點直接相連的設備為基站傳送同步時鐘參考的情況。
以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1.一種多業(yè)務傳輸平臺MSTP組網方式下基站時鐘同步的系統(tǒng)，連在MSTP接入傳送設備和基站的本地時鐘模塊之間，其特征在于，該系統(tǒng)至少包括同步定時包生成模塊，用于生成專用于基站時鐘同步的同步定時包，并按照STM-N線路時鐘以固定的時間間隔輸出同步定時包；時鐘處理模塊，用于接收同步定時包生成模塊輸出的同步定時包，跟蹤代表STM-N線路時鐘的同步定時包，生成控制基站本地時鐘的控制信號。
2.根據權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述時鐘處理模塊包括同步定時包提取模塊，用于接收同步定時包生成模塊輸出的同步定時包，并根據所接收到的同步定時包輸出時鐘脈沖；鑒相模塊，用于對同步定時包提取模塊輸出的時鐘脈沖與基站的本地時鐘進行鑒相處理，輸出鑒相結果；濾波模塊，用于對鑒相模塊的輸出進行濾波，產生用于控制基站本地時鐘的控制信號。
3.根據權利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，在所述同步定時包提取模塊和鑒相模塊之間，該系統(tǒng)進一步包括異常處理模塊，用于使同步定時包提取模塊輸出的時鐘脈沖保持在一定范圍內。
4.根據權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，在所述MSTP接入傳送設備的媒體接入控制MAC層和物理層之間，進一步包括同步定時包處理模塊，用于當同步定時包生成模塊在STM-N線路時鐘控制下發(fā)送同步定時包時，緩存MAC層處理的相關信息，在同步定時包處理完之后再將MAC層處理的相關信息發(fā)送到物理層處理。
5.根據權利要求1至4任一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，在所述基站的物理層和MAC層之間，進一步包括邏輯模塊，用于當物理層所接收的數據是業(yè)務數據時，將所述業(yè)務數據直接傳輸到MAC層；當物理層所接收的數據是同步定時包生成模塊輸出的同步定時包時，將同步定時包傳輸至所述時鐘處理模塊。
6.一種MSTP組網方式下基站時鐘同步的方法，其特征在于，該方法包括A、基站接收MSTP接入傳送設備側發(fā)送的代表STM-N線路時鐘的同步定時包；B、對同步定時包進行跟蹤和處理，生成控制基站本地時鐘的控制信號。
7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，在所述步驟A之前，該方法進一步包括在STM-N線路時鐘的控制下發(fā)送同步定時包時，緩存MAC層處理的相關信息，在同步定時包處理完之后再處理MAC層處理的相關信息。
8.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，步驟A包括基站的物理層接收發(fā)送至基站的數據，并對數據進行判斷，如果是同步定時包，則執(zhí)行步驟B；否則，直接將數據輸入到MAC層處理。
9.根據權利要求6、7或8所述的方法，其特征在于，步驟B中所述對同步定時包進行跟蹤和處理，包括B1、提取同步定時包，根據所提取的同步定時包的頻率輸出時鐘脈沖；B2、對所輸出的時鐘脈沖進行鑒相處理；B3、對鑒相結果進行濾波。
10.根據權利要求9所述的方法，其特征在于，在所述步驟B1和B2之間，進一步包括緩沖時鐘脈沖，使時鐘脈沖保持在一定范圍內。
全文摘要
本發(fā)明公開一種MSTP組網方式下基站時鐘同步的系統(tǒng)和方法。該系統(tǒng)連在MSTP接入傳送設備和基站的本地時鐘模塊之間，包括同步定時包生成模塊，用于生成專用于基站時鐘同步的同步定時包，并按照STM－N線路時鐘以固定的時間間隔輸出同步定時包；時鐘處理模塊，用于跟蹤同步定時包生成模塊輸出的代表STM－N線路時鐘的同步定時包，生成控制基站本地時鐘的控制信號。該方法包括基站接收代表STM－N線路時鐘的同步定時包；對同步定時包進行跟蹤和處理，生成控制基站本地時鐘的控制信號。本發(fā)明提供的系統(tǒng)和方法可以不受拉遠距離和基站設備的限制，低成本、快速地實現基站的時鐘同步。
文檔編號H04B7/26GK1859042SQ200610066519
公開日2006年11月8日 申請日期2006年3月28日 優(yōu)先權日2006年3月28日
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