專利名稱：檢測(cè)濾波器轉(zhuǎn)折點(diǎn)的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，并且尤其涉及在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的時(shí)間同步。更具體地，本發(fā)明涉及用于計(jì)算在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的兩個(gè)時(shí)鐘之間的時(shí)鐘偏移和時(shí)鐘脈沖相位差(clock skew)的方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代計(jì)算機(jī)使用時(shí)鐘用于很多目的，包括確保很多操作按照固有的時(shí)序或者同步出現(xiàn)。因此，時(shí)鐘本身精確同步地操作非常重要。典型地，兩個(gè)時(shí)鐘經(jīng)常不完全同步，并且在兩個(gè)時(shí)鐘之間有定時(shí)差異。此外，兩個(gè)時(shí)鐘可能不操作于完全相同的頻率，因此，兩個(gè)時(shí)鐘之間的定時(shí)差異隨著時(shí)間推移而變化。兩個(gè)時(shí)鐘之間的定時(shí)差異的這種變化被稱作時(shí)鐘脈沖相位差(clock skew)。
很多計(jì)算機(jī)的定時(shí)協(xié)議需要諸如關(guān)于兩個(gè)時(shí)鐘之間脈沖相位差和偏移的估計(jì)之類的信息。這兩個(gè)時(shí)鐘可以是，例如，一個(gè)本地時(shí)鐘及其源時(shí)鐘。例如，服務(wù)器定時(shí)協(xié)議(STP)需要估計(jì)在本地時(shí)鐘和源時(shí)鐘間的脈沖相位差和偏移。估計(jì)的精確度對(duì)協(xié)議的同步精確度至關(guān)重要。盡管測(cè)量時(shí)鐘脈沖相位差的方法和系統(tǒng)是已知的，這些已知的過程趨向非常復(fù)雜，在某些條件下不可靠，或者兩者都有。
此外，估計(jì)時(shí)鐘脈沖相位差和偏移由于時(shí)間延遲數(shù)據(jù)中的轉(zhuǎn)折點(diǎn)而復(fù)雜化。因此，例如當(dāng)ETR(9037)是時(shí)間服務(wù)器時(shí)，轉(zhuǎn)折點(diǎn)檢測(cè)在混合CTN環(huán)境中是至關(guān)重要的。由于ETR可以在不通知任何人的情況下將其運(yùn)轉(zhuǎn)速率改變百萬分之二十五，因此同步算法需要迅速地檢測(cè)到這些轉(zhuǎn)折。在檢測(cè)中的任何延遲可能導(dǎo)致在精確度上幾十微秒的損失。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提高估計(jì)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中兩個(gè)時(shí)鐘間時(shí)鐘脈沖相位差和偏移的精確度。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種轉(zhuǎn)折點(diǎn)辨識(shí)算法，用于迅速地檢測(cè)時(shí)鐘源運(yùn)轉(zhuǎn)速率的變化。
以上和其他的目的可以通過一種用于檢測(cè)一系列點(diǎn)中的轉(zhuǎn)折點(diǎn)的方法和系統(tǒng)來獲得。一般地說，本發(fā)明使用基于凸包(convex hull)算法的轉(zhuǎn)折點(diǎn)檢測(cè)算法，并且此外，還使用一個(gè)指示符來區(qū)分轉(zhuǎn)折和所觀察到的噪音。更具體地說，本發(fā)明的方法包括步驟繪制第一組點(diǎn)；以及繪制第二組點(diǎn)，其中所述繪制形成它們之間的通道。該方法還包括步驟使用轉(zhuǎn)折指示符來識(shí)別上述通道中的任意轉(zhuǎn)折點(diǎn)。優(yōu)選地，使用轉(zhuǎn)折指示符的步驟包括使用轉(zhuǎn)折指示符來測(cè)量每個(gè)測(cè)量間隔的轉(zhuǎn)折大小，并且當(dāng)轉(zhuǎn)折指示符在上述通道中的一個(gè)給定點(diǎn)處高于一個(gè)給定值時(shí)，在該給定點(diǎn)處識(shí)別一個(gè)轉(zhuǎn)折。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，轉(zhuǎn)折指示符由下式給出turn_indicator＝(rtt_min-rtt_estimate)/number_of_points；其中rtt_min是所有測(cè)量點(diǎn)中的最小往返延遲，并且rtt_estimate是通過使用對(duì)稱凸包算法估計(jì)的往返延遲。
還有，優(yōu)選地，如果在給定點(diǎn)處turn_indicator＜＝rtt_std；則在該給定點(diǎn)處的轉(zhuǎn)折被識(shí)別為一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)；其中，rtt_std是所有測(cè)量點(diǎn)的往返延遲的標(biāo)準(zhǔn)偏差。
通過考慮下面的詳細(xì)描述，本發(fā)明更多的好處和優(yōu)點(diǎn)將變得明顯，這些詳細(xì)描述是結(jié)合附圖給出的，并且其中附圖指定和示出了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。


圖1示出了本發(fā)明可以在其中實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)。
圖2示出了在圖1的網(wǎng)絡(luò)中的機(jī)器B與時(shí)鐘服務(wù)器A之間的分組交換。
圖3示出了前向和反向延遲線。
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)折點(diǎn)檢測(cè)算法的一個(gè)例子。
圖5示出了將轉(zhuǎn)折點(diǎn)識(shí)別算法應(yīng)用到本地時(shí)鐘修正的結(jié)果。
具體實(shí)施例方式
圖1示出了一個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)100，包括服務(wù)器102、客戶端104和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元106。網(wǎng)絡(luò)100還包括用于在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間傳輸數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)連接110。網(wǎng)絡(luò)100可以是例如因特網(wǎng)，但其也可以是企業(yè)內(nèi)部互聯(lián)網(wǎng)、局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈路，或者其他一些網(wǎng)絡(luò)。
任意合適的服務(wù)器102可以在網(wǎng)絡(luò)100中使用。同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)100中的客戶端104也可以是，例如，個(gè)人計(jì)算機(jī)、膝上型計(jì)算機(jī)、服務(wù)器、工作站、大型計(jì)算機(jī)，或者其他具有在網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行通信的能力的設(shè)備。類似的，連接器110可以包括很多種類的適當(dāng)設(shè)備，例如有線、光纖或者無線通信鏈路。
如上所述，各種各樣的計(jì)算機(jī)定時(shí)協(xié)議，包括服務(wù)器定時(shí)協(xié)議(STP)，需要計(jì)算在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)中(例如網(wǎng)絡(luò)100)的兩個(gè)時(shí)鐘之間的脈沖相位差和偏移。計(jì)算或估計(jì)這些值可能由于用于計(jì)算或估計(jì)這些值的數(shù)據(jù)中的轉(zhuǎn)折點(diǎn)而復(fù)雜化。本發(fā)明提供了一種用于識(shí)別這些轉(zhuǎn)折點(diǎn)的改進(jìn)過程。
首先參考附圖2，其示出了在一個(gè)本地機(jī)器B與一個(gè)時(shí)鐘服務(wù)器A之間的分組交換。根據(jù)B的時(shí)鐘，分組在時(shí)間T1離開B。根據(jù)A的時(shí)鐘，分組在時(shí)間T2到達(dá)A。根據(jù)A的時(shí)鐘，機(jī)器A隨后在時(shí)間T3發(fā)送一個(gè)應(yīng)答分組。根據(jù)B的時(shí)鐘，應(yīng)答消息在時(shí)間T4到達(dá)B。通過有規(guī)律地發(fā)送這種交換消息和記錄T1、T2、T3、T4的時(shí)間戳序列，能夠獲得機(jī)器B的時(shí)鐘與機(jī)器A的時(shí)鐘之間的相對(duì)偏移和速度差的估計(jì)。
根據(jù)T1、T2、T3、T4的時(shí)間戳序列，計(jì)算前向和反向延遲(FD和BD)序列的過程是已知的。例如，這樣的過程在美國專利申請(qǐng)09/920,138和10/157,610以及美國專利6,661,810中已經(jīng)被描述過。特別地，
FD＝T2-T1，BD＝T4-T3.
使用T1(i)、T2(i)、T3(i)、T4(i)、FD(i)和BD(i)來表示第i個(gè)分組交換的時(shí)間戳和延遲。現(xiàn)有技術(shù)在二維平面上構(gòu)建兩組延遲點(diǎn)，{(T1(i)，F(xiàn)D(i))|i＝1，...}和{(T1(i)，BD(i))|i＝1，...}。美國專利6,661,810單獨(dú)地考慮這兩組點(diǎn)，不能產(chǎn)生和本發(fā)明一樣精確的結(jié)果。美國專利申請(qǐng)09/920,138和10/157,610關(guān)聯(lián)地考慮這兩組延遲點(diǎn)，其可以產(chǎn)生比美國專利6,661,810更加精確的結(jié)果。
在服務(wù)器定時(shí)協(xié)議(STP)環(huán)境中，例如，遠(yuǎn)程服務(wù)器有可能在不通知所有的用它作為時(shí)間源的機(jī)器的情況下改變其自己的運(yùn)轉(zhuǎn)速率。例如，當(dāng)ETR被用作層(stratum)1服務(wù)器時(shí)，它能夠改變其運(yùn)轉(zhuǎn)速率大約百萬分之二十五而不通知其他機(jī)器。當(dāng)在時(shí)鐘源處運(yùn)轉(zhuǎn)速率有一個(gè)突然改變時(shí)，常規(guī)的估計(jì)算法不能立即辨認(rèn)出這一運(yùn)轉(zhuǎn)影響。常規(guī)的算法需要花一些時(shí)間去辨認(rèn)出運(yùn)轉(zhuǎn)的變化然后糾正它。本發(fā)明提供了一種在濾波器點(diǎn)中迅速檢測(cè)在運(yùn)轉(zhuǎn)速率方面的變化的轉(zhuǎn)折點(diǎn)識(shí)別算法。對(duì)于噪聲延遲通道，很難將由于噪聲數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)折與真實(shí)的轉(zhuǎn)折區(qū)分開。這正是這種識(shí)別算法的難題所在。
統(tǒng)計(jì)學(xué)上通常的變化點(diǎn)檢測(cè)算法可以用于檢測(cè)針對(duì)時(shí)間序列的統(tǒng)計(jì)行為的變化。然而，由于延遲點(diǎn)的連續(xù)特性，這些算法檢測(cè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)需要花費(fèi)很長時(shí)間。在專利中請(qǐng)No.10/157,610中，提供了兩種算法用于檢測(cè)延遲跟蹤中的跳躍和轉(zhuǎn)折點(diǎn)。然而，這兩種算法沒有將延遲特性考慮在內(nèi)。特別地，延遲跟蹤中的噪聲水平對(duì)于轉(zhuǎn)折點(diǎn)的檢測(cè)沒有什么重大影響。
根據(jù)本發(fā)明，另一啟發(fā)式算法在STP中被用于識(shí)別延遲濾波器中的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。本發(fā)明定義了一個(gè)轉(zhuǎn)折指示符來測(cè)量每個(gè)測(cè)量間隔的轉(zhuǎn)折大小。如果其大小大于延遲數(shù)據(jù)中的固有噪聲，則該轉(zhuǎn)折量更有可能是由于真實(shí)的轉(zhuǎn)折導(dǎo)致的而不是由于隨機(jī)噪聲。具體地說，變量定義如下turn_indicator＝(rtt_min-rtt_estimate)/number_of_points；valid_solution
＝TRUE if(turn_indicator＜＝rtt_std)；其中，rtt_min是所有測(cè)量點(diǎn)中的最小往返延遲。rtt_estimate是通過使用對(duì)稱凸包算法估計(jì)的往返延遲。rtt_std是所有測(cè)量點(diǎn)的往返延遲的標(biāo)準(zhǔn)偏差?？梢詤⒖紙D3并想象在前向延遲線204和負(fù)反向延遲線206之間的柔性管202。更具體地說，在圖3中，線204表示前向延遲序列，線206表示反向延遲序列。虛線210和212表示遠(yuǎn)程時(shí)鐘轉(zhuǎn)折(柔性管)。Width＝round_trip_delay(測(cè)量)。線214示出了沒有轉(zhuǎn)折點(diǎn)檢測(cè)的算法的結(jié)果。Width＝round_trip_delay(估計(jì))。柔性管可以隨時(shí)轉(zhuǎn)折。rtt_min對(duì)應(yīng)于管的最窄點(diǎn)。rtt_estimate是在延遲線之間的直管的直徑。如果沒有轉(zhuǎn)折點(diǎn)，rtt_min和rtt_estimate之間的差較小。當(dāng)有轉(zhuǎn)折點(diǎn)時(shí)，該差除以點(diǎn)的數(shù)目對(duì)應(yīng)于每個(gè)測(cè)量間隔的偏差。如果該偏差大于固有噪聲水平，即往返延遲的標(biāo)準(zhǔn)偏差，則此偏差很可能源于真實(shí)的轉(zhuǎn)折而不是僅僅源于噪聲。
在檢測(cè)到測(cè)量點(diǎn)中的一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)之后，假定該轉(zhuǎn)折點(diǎn)是通過對(duì)稱凸包算法計(jì)算的頂點(diǎn)。針對(duì)該轉(zhuǎn)折點(diǎn)之后的測(cè)量數(shù)據(jù)再次運(yùn)行對(duì)稱凸包算法并重復(fù)識(shí)別處理。如果沒有檢測(cè)到轉(zhuǎn)折點(diǎn)或者當(dāng)只剩兩個(gè)點(diǎn)時(shí)，處理終止。圖4示出了這種轉(zhuǎn)折點(diǎn)檢測(cè)算法的一個(gè)例子。特別地，在圖4中，線204表示前向延遲序列，線206表示反向延遲序列。線220表示用轉(zhuǎn)折點(diǎn)檢測(cè)估計(jì)的時(shí)鐘行為(更精確地的表示真實(shí)時(shí)鐘行為)。通過廣泛的試驗(yàn)，已經(jīng)證明這種轉(zhuǎn)折點(diǎn)識(shí)別是相當(dāng)精確的。即使在極其雜亂的數(shù)據(jù)的情況下，其發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)折點(diǎn)也是非常迅速的。通過使用這種算法，本發(fā)明顯著地提高了時(shí)鐘脈沖相位差和偏移估計(jì)的精確度。
以下提供了該算法的形式描述1)設(shè)valid_solution＝FALSE2)當(dāng)(valid_solution＝FALSE)時(shí)a.運(yùn)行對(duì)稱凸包算法b.turn_indicator＝(rtt_min-rtt_estimate)/number_of_pointsc.如果(turn_indicator＜＝rtt_std)或(number_of_points＜＝2)，則valid_solution＝TRUE
否則，設(shè)starting_point等于由對(duì)稱凸包算法識(shí)別的頂點(diǎn)；3)返回所估計(jì)的最佳時(shí)鐘脈沖相位差和偏移。
圖5示出了轉(zhuǎn)折點(diǎn)識(shí)別算法的一個(gè)例子。中間的線302是本地時(shí)鐘行為。如果線302在延遲線304和延遲線306之間，則時(shí)鐘的同步是較好的。對(duì)于圖5中的例子，只有一個(gè)點(diǎn)跑出線304和線306之間的帶。這就意味用一個(gè)觀測(cè)點(diǎn)去辨認(rèn)出轉(zhuǎn)折點(diǎn)，并用另一個(gè)點(diǎn)在一定的范圍內(nèi)調(diào)整本地時(shí)鐘。
本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將容易明白，本發(fā)明可以以硬件形式、軟件形式或硬件和軟件的組合的形式來實(shí)現(xiàn)。任何類型的計(jì)算機(jī)/服務(wù)器系統(tǒng)，或其他適用于實(shí)施在此所描述的本方法的任何設(shè)備，都是適合的。硬件和軟件的一種典型的組合可以是帶有計(jì)算機(jī)程序的通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，當(dāng)該計(jì)算機(jī)程序被加載和執(zhí)行時(shí)，該計(jì)算機(jī)程序?qū)崿F(xiàn)本文所描述的各個(gè)方法?？蛇x地，能夠利用包括用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)功能任務(wù)的特定硬件的特殊用途計(jì)算機(jī)。
本發(fā)明還能夠包含于計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品中，該計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品包括所有支持在此所描述方法的實(shí)施的各個(gè)特征，并且當(dāng)加載于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)時(shí)，該程序產(chǎn)品能夠?qū)崿F(xiàn)這些方法。計(jì)算機(jī)程序、軟件程序、程序或軟件，在本文中指以任意語言、代碼或符號(hào)對(duì)一組指令進(jìn)行的任意表達(dá)，這組指令的目的是直接或在以下任一或兩者之后使具有信息處理能力的系統(tǒng)執(zhí)行特定功能(a)轉(zhuǎn)換成另一種語言、代碼或符號(hào)；和/或(b)以一種不同的材料形式再現(xiàn)。
盡管很明顯此處披露的本發(fā)明非常適合于實(shí)現(xiàn)前述目的，但是應(yīng)該理解本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以設(shè)計(jì)出許多修改和實(shí)施方式，并且這意味著隨附的權(quán)利要求覆蓋了落入本發(fā)明的真實(shí)精神和范圍內(nèi)的全部這樣的修改和實(shí)施方式。
權(quán)利要求
1.一種用于檢測(cè)一系列點(diǎn)中的轉(zhuǎn)折點(diǎn)的方法，包括步驟繪制第一組點(diǎn)；繪制第二組點(diǎn)，其中所述繪制形成它們之間的通道；并且使用一個(gè)轉(zhuǎn)折指示符來識(shí)別所述通道中的任意轉(zhuǎn)折點(diǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中使用所述轉(zhuǎn)折指示符的步驟包括步驟使用所述轉(zhuǎn)折指示符來測(cè)量每個(gè)測(cè)量間隔的轉(zhuǎn)折大小；并且當(dāng)所述轉(zhuǎn)折指示符在所述通道中的一個(gè)給定點(diǎn)處高于一個(gè)給定值時(shí)在所述給定點(diǎn)處識(shí)別一個(gè)轉(zhuǎn)折。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述轉(zhuǎn)折指示符由下式給出turn_indicator＝(rtt_min-rtt_estimate)/number_of_points；其中rtt_min是所有測(cè)量點(diǎn)中的最小往返延遲，并且rtt_estimate是通過使用對(duì)稱凸包算法估計(jì)的往返延遲。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中如果在所述給定點(diǎn)處turn_indicator＜＝rtt_std；則所述給定點(diǎn)處的轉(zhuǎn)折被識(shí)別為一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)；其中，rtt_std是所有測(cè)量點(diǎn)的往返延遲的標(biāo)準(zhǔn)偏差。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中在所述系列中的每個(gè)點(diǎn)處確定所述轉(zhuǎn)折指示符。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述第一組點(diǎn)代表所述兩個(gè)時(shí)鐘間的前向時(shí)間延遲的測(cè)量值，所述第二組點(diǎn)代表所述兩個(gè)時(shí)鐘間的負(fù)的反向時(shí)間延遲的測(cè)量值。
7.一種用于檢測(cè)一系列點(diǎn)中的轉(zhuǎn)折點(diǎn)的系統(tǒng)，包括第一組繪制點(diǎn)；第二組繪制點(diǎn)，其中所述第一組繪制點(diǎn)和第二組繪制點(diǎn)形成它們之間的通道；以及轉(zhuǎn)折指示符，其用于識(shí)別所述通道中的任意轉(zhuǎn)折點(diǎn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中所述轉(zhuǎn)折指示符包括用于測(cè)量每個(gè)測(cè)量間隔的轉(zhuǎn)折的大小的裝置；以及用于當(dāng)所述轉(zhuǎn)折指示符在所述通道中的給定點(diǎn)處高于一個(gè)給定值時(shí)在所述給定點(diǎn)處識(shí)別一個(gè)轉(zhuǎn)折的裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中所述轉(zhuǎn)折指示符由下式給出turn_indicator＝(rtt_min-rtt_estimate)/number_of_points；其中rtt_min是所有測(cè)量點(diǎn)中的最小往返延遲；而rtt_estimate是通過使用對(duì)稱凸包算法估計(jì)的往返延遲。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中如果在所述給定點(diǎn)處turn_indicator＜＝rtt_std；則所述給定點(diǎn)處的轉(zhuǎn)折被識(shí)別為一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)；其中，rtt_std是所有測(cè)量點(diǎn)的往返延遲的標(biāo)準(zhǔn)偏差。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中在所述系列中的每個(gè)點(diǎn)處確定所述轉(zhuǎn)折指示符。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中所述第一組點(diǎn)代表所述兩個(gè)時(shí)鐘間的前向時(shí)間延遲的測(cè)量值，所述第二組點(diǎn)代表所述兩個(gè)時(shí)鐘間的負(fù)的反向時(shí)間延遲的測(cè)量值。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于檢測(cè)點(diǎn)的方法和系統(tǒng)。本發(fā)明的方法包括步驟提供一組代表所測(cè)量的兩個(gè)時(shí)鐘之間的時(shí)間延遲的點(diǎn)，提供一個(gè)轉(zhuǎn)折指示符來測(cè)量每個(gè)測(cè)量間隔的轉(zhuǎn)折大小，并且當(dāng)轉(zhuǎn)折指示符在給定點(diǎn)高于一個(gè)給定值時(shí)，則，在該給定點(diǎn)處識(shí)別一個(gè)轉(zhuǎn)折。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，轉(zhuǎn)折指示符由下式給出turn_indicator＝(rtt_min－rtt_estimate) /number_of_points；其中rtt_min是所有測(cè)量點(diǎn)中的最小往返延遲，并且rtt_estimate是通過使用對(duì)稱凸包算法估計(jì)的往返延遲。
文檔編號(hào)H04L7/00GK1929365SQ20061012861
公開日2007年3月14日 申請(qǐng)日期2006年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月9日
發(fā)明者張立, 米歇爾·亨利·西奧多·哈克, 斯科特·M·卡爾森 申請(qǐng)人:國際商業(yè)機(jī)器公司