專利名稱：用srts在信息包網(wǎng)絡上實現(xiàn)時鐘同步而無需公用網(wǎng)絡時鐘的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一般的網(wǎng)絡同步和時鐘恢復，尤其是，涉及用于傳送和接收即時數(shù)據(jù)的信息包網(wǎng)絡。更具體的說，本發(fā)明涉及一網(wǎng)絡節(jié)點，該節(jié)點利用同步剩余定時標志(Synchronous Residual Time Stamp，即SRTS)來維持網(wǎng)絡同步。與公用的端到端的網(wǎng)絡時鐘相比，該發(fā)明中的參考定時是從位于源節(jié)點和目的節(jié)點的本機時鐘處獲得的。
背景技術：
信息包網(wǎng)絡便于在遠程節(jié)點之間傳輸諸如計算機文件之類的不敏感數(shù)據(jù)。當希望在信息包網(wǎng)絡上傳送諸如聲音或圖像之類的時間敏感數(shù)據(jù)或時間即時數(shù)據(jù)時，必須存在這樣一些用于在網(wǎng)絡上傳送業(yè)務時鐘的裝置，業(yè)務時鐘即就是伴隨著即時業(yè)務而發(fā)生的時鐘。在網(wǎng)絡上傳輸該時鐘以及相伴隨的即時數(shù)據(jù)的特性而無需實際上傳送時鐘信號本身。
信息包網(wǎng)絡利用被稱為網(wǎng)絡時鐘的公用參考時鐘來對信息包網(wǎng)絡上的數(shù)據(jù)進行計時。網(wǎng)絡時鐘有時但不總是對源節(jié)點和目的節(jié)點適用。
每個節(jié)點產生一個本機時鐘，該時鐘具有數(shù)字的可控頻率。這用于在接收節(jié)點處再生業(yè)務時鐘。
通過節(jié)點間的信息包網(wǎng)絡進行即時聲音和圖像的傳輸，這需要已被同步的節(jié)點時鐘，以便防止由于錯誤而造成的數(shù)據(jù)損失。該錯誤被解釋為數(shù)據(jù)緩沖器的上溢和下溢，通常緩沖器被設計成用于緩沖抖動和漂移(低頻率時鐘偏差)。圖像信號的抖動降低了視頻性能，因此這對于重建具有高精確度的源同步是很重要的。數(shù)字話音連接中的時鐘抖動造成了可降低音頻性能的卡嗒聲和爆裂聲。必須控制話音網(wǎng)絡中抖動和漂移的集聚，以便可確保高質量的業(yè)務。信息包網(wǎng)絡從動側的已恢復時鐘所需的準確度取決于其余網(wǎng)絡使得該時鐘必須同步的必要要求。
存在這樣的用于在信息包網(wǎng)絡上傳輸時鐘信息的幾個方法，即意味著為即時業(yè)務(例如聲音和圖像)提供了網(wǎng)絡任一端的同步時鐘。最值得注意的方法是準同步模式、同步剩余定時標志(SRTS)(或RTS方法的改型)、或自適應時鐘信號接收器(Adaptive Clock Receiver，ACR)方法。當使用的是公用的端到端網(wǎng)絡時鐘，一般優(yōu)選SRTS方法。當不使用公用網(wǎng)絡時鐘時，通常另外選擇ACR方法。當在網(wǎng)絡的兩端均使用可追蹤的stratem-1時鐘源時，例如，當使用GPS時鐘時，可使用準同步模式。在ATM網(wǎng)絡中可廣泛的使用SRTS和ACR，ACR方法被越來越多的使用，這是由于缺少同步的端到端網(wǎng)絡時鐘。盡管在以太網(wǎng)中很少使用同步網(wǎng)絡時鐘，但是這兩種方法均可用于以太網(wǎng)第2層中的諸如IP網(wǎng)這樣的其他類型的信息包網(wǎng)絡?，F(xiàn)有的時鐘恢復方法看起來已使用了上述方法中的一種，或者根據(jù)需要在任意給定的定時上選擇它們中的一種。
在SRTS方法中，定時信息隨著數(shù)據(jù)的傳輸而通過網(wǎng)絡。目的節(jié)點使用該定時信息來恢復源節(jié)點業(yè)務時鐘的頻率，該頻率決定了目的節(jié)點業(yè)務時鐘的頻率。SRTS必須具有在信息包網(wǎng)絡的兩端均可使用的公用時鐘。SRTS方法是基于將業(yè)務時鐘與網(wǎng)絡參考時鐘間的頻差編碼成剩余定時標志。已編碼的剩余定時標志位于包頭內，并將其傳送到網(wǎng)絡的另一端。在網(wǎng)絡的另一端再生了相同的頻率差，在接收節(jié)點再生了業(yè)務時鐘。
ACR在從動節(jié)點處恢復了主動側的時鐘頻率，而無需利用公用網(wǎng)絡時鐘。例如在以太網(wǎng)中通常不可能分配公用網(wǎng)絡時鐘。
ACR方法通常是基于一緩沖器的滿程度，該緩沖器用于接收輸入的數(shù)據(jù)通信量。本機頻率被調節(jié)以便將緩沖器的滿程度保持在近乎一常量上(例如，二分之一)。ACR的其他方法也已經(jīng)被公開。與本機所產生的定時標志相比，這些方法中的內部數(shù)據(jù)包定時標志到達時間的長期平均值被平均且被過濾以為本機振蕩器的頻率提供糾錯控制。
SRTS具有這樣的優(yōu)點，即與ACR相比，它通常提供了具有較高準確度的時鐘恢復。STRS不依賴于存儲單元的統(tǒng)計量或數(shù)據(jù)包抖動，除非它是具有已知的有限振幅。因此，已恢復的時鐘具有這樣的能力，即頻率的高穩(wěn)定度不受存儲單元或數(shù)據(jù)包延遲偏差的影響，并且它可傳輸業(yè)務時鐘的漂移特性(這是很重要的)。
SRTS時鐘恢復方法的缺點是它假定源節(jié)點和目的節(jié)點提供了公用網(wǎng)絡參考時鐘。由于有幾個原因，因此通常不使用公用網(wǎng)絡參考時鐘。網(wǎng)絡的每一個部分可以是一個獨立的時鐘域，因此需要與不同的參考時鐘相同步。多個互連的ATM網(wǎng)絡就是一個例子，因為獨立的ATM網(wǎng)絡不使用相同的時鐘。使用以太網(wǎng)的IP網(wǎng)絡是另一個例子(更加極端的)，其每一個網(wǎng)絡的中繼段可使用不同的物理時鐘，時間上的差值是通過在幀中間插入空數(shù)據(jù)來補償?shù)??？赡軙霈F(xiàn)同步的損失，并且在這種情況下網(wǎng)絡將利用位于網(wǎng)絡節(jié)點內的本機保持時鐘源來持續(xù)操作，即不可追蹤PRS。
ACR具有不需公用網(wǎng)絡時鐘的優(yōu)點，但是具有這樣的缺點，即它企圖濾出數(shù)據(jù)包延遲偏差的統(tǒng)計值。這需要一個具有環(huán)路濾波器的鎖相環(huán)，該濾波器具有極低的截止頻率。這是濾波器時間常量(這影響收斂時間)和漂移性能之間的一個折衷方案。它通常必需傳送業(yè)務時鐘的漂移特性，而不是企圖濾除它。ACR實際上將大量的漂移添加到所傳送的業(yè)務時鐘中，這是由于改變了網(wǎng)絡數(shù)據(jù)包延遲偏差統(tǒng)計值。
下面的美國專利一般涉及現(xiàn)有的SRTS和ACR系統(tǒng)5260978；6122337；5742649；5896427；5396492；6157646；5812618；6026074；6144714；6167048；5822383；6044092；5912880；5740173；5825750；6046645；6111878；6137778；6144674；6195353；6011823；5608731；5896388；6108336。
如ITU-TI.363.1B-ISDN ATM適配層規(guī)范類型1 AAL，第13-16中所描述的，在同步剩余定時標志(SRTS)中可找到SRTS的所有描述，通過參考其整個內容都包含在這里。

發(fā)明內容
根據(jù)本發(fā)明，為即時業(yè)務提出了一種通過信息包網(wǎng)絡來恢復業(yè)務時鐘以提供即時業(yè)務的方法，該方法包括提供了位于各個傳送和接收節(jié)點的第一和第二穩(wěn)定本機振蕩器；為所述第一穩(wěn)定本機振蕩器提供了第一定時信息，根據(jù)第一和第二穩(wěn)定本機振蕩器間的頻率差值的長期平均值而在信息包網(wǎng)絡上傳送位于所述傳輸節(jié)點和接收節(jié)點間的第一所述定時信息；利用所述第一定時信息來控制第二穩(wěn)定本機振蕩器；產生第二定時信息，該第二定時信息可使所述業(yè)務時鐘與所述第一穩(wěn)定本機振蕩器相關；以及根據(jù)所述第二定時信息和所述第二穩(wěn)定本機振蕩器而在接收節(jié)點恢復所述業(yè)務時鐘。
本發(fā)明采用了一個兩層的時鐘恢復系統(tǒng)。在優(yōu)選實施例中，第一層包括位于網(wǎng)絡節(jié)點處的本機振蕩器以及一ACR方法，該本機振蕩器具有相當高的頻率穩(wěn)定度(相對于業(yè)務時鐘而言)，該ACR方法將位于從動側的本機振蕩器調到與主動側相同的頻率。該設備可包括一個數(shù)字式本機振蕩器，例如可通過使用ACR方法來調節(jié)該本機振蕩器的頻率，ACR方法是測定本機頻率與定時標志(TS)內部數(shù)據(jù)包到達時間的長期平均頻率值之間的差值。對于本領域普通技術人員來說為此的許多方法都是公知的。
第二層包括SRTS時鐘恢復設備和方法，但是無需利用公用的端到端網(wǎng)絡時鐘。用高穩(wěn)定性的本機時鐘代替了網(wǎng)絡時鐘，因此可使用前面所述的第一層時鐘。與源業(yè)務時鐘相關的恢復業(yè)務時鐘的性能度取決于本機時鐘的長期穩(wěn)定性，并且相應的定時段可用于ACR運算以解決本機振蕩器的頻率差。
通過同時結合利用SRTS和ACR，可避免對公用網(wǎng)絡時鐘的需要(SRTS所需要的)。


參考附圖，僅僅通過舉例來對本發(fā)明進行詳細的說明，在附圖中圖1給出了現(xiàn)有的SRTS設備的框圖；圖2給出了一個已提高的SRTS的框圖，該SRTS具有根據(jù)本發(fā)明實施例的本機時鐘振蕩器；圖3給出了本機振蕩器的穩(wěn)定性與頻差之間的關系曲線，該頻差是時間段函數(shù)，該時間段可確定本機振蕩器之間的頻差。
具體實施例方式
參考圖1，在一般的即時應用中，通過信息包網(wǎng)絡12而傳送的音頻或視頻數(shù)據(jù)的業(yè)務時鐘1被送到SRTS生成器10，該生成器產生了將被送入到包裝配單元11中的SRTS定時標志。通過信息包網(wǎng)絡12將SRTS定時標志傳送到接收機13，在此處它被提取并用于產生本機業(yè)務時鐘2，本機業(yè)務時鐘2可再生傳輸時鐘1。
通過信息包網(wǎng)絡由網(wǎng)絡時鐘14來對數(shù)據(jù)進行計時，網(wǎng)絡時鐘14適用于傳輸節(jié)點和接收節(jié)點。如上所述的，該配置具有這樣的缺點，即網(wǎng)絡時鐘14必須適用于這兩個節(jié)點以便接收機恢復源定時信息。
圖2根據(jù)本發(fā)明的實施例給出了一個已提高的SRTS系統(tǒng)。參考圖1，對SRTS方法進行描述，只是所采用是穩(wěn)定本機振蕩器而非公用網(wǎng)絡時鐘。
在傳送端相對于業(yè)務時鐘而言具有較高穩(wěn)定度的本機振蕩器產生了一個“本機”時鐘信號，該時鐘信號被輸入到SRTS生成器10中。根據(jù)本機時鐘信號可產生一個SRTS定時標志。
第一層單元21于是在第一層定時標志設備25中產生了定時標志包TS，通過網(wǎng)絡12將該定時標志包TS傳送到包去抖動和雙相鎖定環(huán)路單位21中，該單元21控制位于接收端的數(shù)字式可控本機振蕩器22。例如通過利用ACR方法可對本機振蕩器22進行調節(jié)，ACR方法是用于測定本機頻率與定時標志(TS)內部數(shù)據(jù)包到達時間的長期平均頻率值之間的差值。對于本領域普通技術人員來說為此可采用許多公知的方法。
第二層SRTS時鐘恢復設備利用高穩(wěn)定本機時鐘20來在SRTS單元10中生成SRTS定時標志。
在接收節(jié)點，接收機13利用再生的本機時鐘22而非網(wǎng)絡時鐘來恢復來自所接收的SRTS定時標志中的業(yè)務時鐘2。相對于源業(yè)務時鐘而言，所恢復的業(yè)務時鐘的性能度取決于本機時鐘的長期穩(wěn)定度，并且相應的時間段可用于ACR運算以解決本機振蕩器20和22的頻差。
圖3給出了頻率偏差與適用于ACR運算的時間段之間的關系曲線，該時間段是本機振蕩器長期穩(wěn)定度的函數(shù)。隨著時間長度的增加，長期振蕩器的穩(wěn)定度也增加了。該時間長度適用于計算本機振蕩器之間的頻差。
根據(jù)本發(fā)明，基于網(wǎng)絡節(jié)點間頻差的長期平均值，高穩(wěn)定本機振蕩器影響由ACR方法所“規(guī)定”的頻率。舉例來說，在該例子中可使用高度穩(wěn)定的銣或銫本機時鐘，網(wǎng)絡節(jié)點的本機時鐘間的初始頻差被設計的非常小。在用于測定一時間以確定并去除振蕩器間的頻差這樣一段時間之后，僅僅執(zhí)行“規(guī)程性”作用以調節(jié)從動振蕩器的頻率。在極限情況下，這與公用網(wǎng)絡時鐘適用于網(wǎng)絡節(jié)點的情況相類似。
很重要的是我們應該知道，根據(jù)本發(fā)明的兩層方法可高性能的傳送源業(yè)務時鐘中所固有的漂移和相位變化信息。第一層利用長期恒量以確定頻差或用于PPL環(huán)路濾波器。第二層因此可利用諸如SRTS這樣的方法，該SRTS方法可傳送業(yè)務時鐘的短期特性，而與網(wǎng)絡延遲偏差統(tǒng)計值無關。
假定通過設計我們可選擇本機振蕩器的頻率穩(wěn)定度，因此可確定所恢復的業(yè)務時鐘的性能度以作為本機振蕩器的穩(wěn)定度函數(shù)(因此要付出成本)。為了方便起見，雖然根據(jù)傳輸和接收節(jié)點來描述本發(fā)明，但是毫無疑問也可由本領域普通技術人員實現(xiàn)節(jié)點是雙向的。任一個節(jié)點均可作為傳送和接收節(jié)點。
對于本領域普通技術人員來說可以理解的是在隨后權利要求的范圍內可對所描述的本發(fā)明作出各種修改。
權利要求
1.一種通過信息包網(wǎng)絡來恢復業(yè)務時鐘以提供即時業(yè)務的方法，該方法包括提供位于各個傳送和接收節(jié)點的第一和第二穩(wěn)定本機振蕩器；為所述第一穩(wěn)定本機振蕩器產生了第一定時信息；根據(jù)所述第一和第二穩(wěn)定本機振蕩器間的頻差的長期平均值而在信息包網(wǎng)絡上傳送位于所述傳輸節(jié)點和接收節(jié)點間的第一所述定時信息；利用所述第一定時信息來控制第二穩(wěn)定本機振蕩器；產生第二定時信息，該第二定時信息可使所述業(yè)務時鐘與所述第一穩(wěn)定本機振蕩器相關；以及根據(jù)所述第二定時信息和所述第二穩(wěn)定本機振蕩器而在接收節(jié)點恢復所述業(yè)務時鐘。
2.如權利要求1所述的方法，其中利用自適應時鐘接收機(ACR)技術來傳送所述第一定時信息。
3.如權利要求2所述的方法，其中利用基于所述第一和第二本機振蕩器的同步剩余定時標志來對所述第二定時信息進行編碼。
4.如權利要求1至3中任一個權利要求所述的方法，其中在傳輸節(jié)點處產生了定時標志包并通過網(wǎng)絡將其傳送到接收節(jié)點，且接收節(jié)點根據(jù)定時標志包內部包到達時間的長期平均值來恢復第一定時信息。
5.如權利要求4所述的方法，其中由控制所述第二本機振蕩器的去抖動和雙相鎖定環(huán)路單元來接收所述第二定時標志包。
6.如權利要求5所述的方法，其中所述第二穩(wěn)定本機振蕩器是數(shù)字可控本機振蕩器。
7.一種用于信息包網(wǎng)絡中即時業(yè)務的時鐘恢復系統(tǒng)，包括位于各自傳輸和接收節(jié)點的第一和第二穩(wěn)定本機振蕩器；第一定時傳輸層，該層基于所述第一和第二穩(wěn)定本機振蕩器間頻差的長期平均值來使所述第一和第二本機振蕩器同步；第二定時傳輸層，用于通過傳送可使位于傳輸節(jié)點處的業(yè)務時鐘與第一穩(wěn)定本機振蕩器相關的定時信息，來傳輸所述傳輸節(jié)點和接收節(jié)點之間的定時信息，并根據(jù)所述定時信息和所述第二穩(wěn)定振蕩器來在接收節(jié)點處恢復所述業(yè)務時鐘，而無需使用公共網(wǎng)絡時鐘。
8.如權利要求7所述的時鐘恢復系統(tǒng)，其中所述第一層采用自適應時鐘恢復技術以使所述第一和第二本機振蕩器同步。
9.如權利要求8所述的時鐘恢復系統(tǒng)，其中所述第一定時傳輸層包括位于傳輸節(jié)點處的定時標志單元和位于接收節(jié)點處的第二定時恢復單元，該定時標志單元用于產生所述第一穩(wěn)定本機振蕩器的定時標志包，該第二定時恢復單元用于根據(jù)定時標志包內部包到達時間的長期平均值來恢復定時信息。
10.如權利要求9所述的時鐘恢復系統(tǒng)，其中所述第二定時傳輸層使用基于所述第一和第二穩(wěn)定本機振蕩器的同步剩余定時標志技術，來傳輸所述定時信息而無需使用公共網(wǎng)絡時鐘。
11.如權利要求10所述的時鐘恢復系統(tǒng)，其中從包括有銣振蕩器和銫振蕩器的一組中選擇第一和第二振蕩器。
全文摘要
一種通過信息包網(wǎng)絡來恢復業(yè)務時鐘以提供即時業(yè)務的方法采用了兩層結構，其中穩(wěn)定振蕩器位于傳輸和接收節(jié)點處。ACR用于在一長定時段內調節(jié)本機振蕩器。SRTS用于傳輸業(yè)務時鐘，只是定時標志信息是基于位于傳輸和接收節(jié)點處的本機振蕩器而不是基于公用網(wǎng)絡時鐘。
文檔編號H04J3/06GK1444365SQ03107140
公開日2003年9月24日 申請日期2003年3月7日 優(yōu)先權日2002年3月7日
發(fā)明者G·瑞澤 申請人:卓聯(lián)半導體股份有限公司