專利名稱：基于分組的網(wǎng)絡內(nèi)的線路定時的制作方法
技術領域：
本發(fā)明與諸如在基站與中心局之間具有基于分組的連接(例如，以太網(wǎng)設施)的無線電話系統(tǒng)之類的基于分組的網(wǎng)絡有關。
背景技術：
傳統(tǒng)上，無線電話系統(tǒng)的基站通過傳送DS1或E1同步時分多路復用(TDM)信號或同步光纖網(wǎng)(SONET)信號的地面(電或光)鏈路接到中心局上。DS1信號可以提供高到1.544Mbps左右的數(shù)據(jù)速率，而E1信號可以提供高到2.048Mbps左右的數(shù)據(jù)速率。
基站以一些專用頻率向處在它的小區(qū)站內(nèi)的一個或多個無線單元(例如，移動蜂窩電話機)發(fā)送無線信號，這些頻率的精度通常需要在50PPB(十億分率)(對于第三代伙伴計劃(3GPP)標準)或者16PPB(對于開放的基站體系結(jié)構創(chuàng)始(OBSAI)標準)之內(nèi)。為了達到這樣高的精度，可以將基站實現(xiàn)為具有能恢復精度高于16PPB的時鐘信號的全球定位系統(tǒng)(GPS)接收機。不幸的是，要為一個無線電話系統(tǒng)內(nèi)的每個基站配備這樣一個GPS接收機可能是很不經(jīng)濟的。
另一種可能的解決方案是為每個基站各自配備一個能產(chǎn)生精度足夠高的時鐘信號的自激振蕩器，但這也可能是很不經(jīng)濟的。
另一種已知的提供足夠精確的時鐘信號的技術是基站用線路定時從所接收的同步信號中得出它的基準時鐘信號。在傳統(tǒng)的基站線路定時中，從所接收的來自一個或多個中心局的兩個或更多個不同的輸入同步(例如，DS1/E1)信號中恢復不同的時鐘信號后，選擇其中一個所恢復的時鐘信號用來(1)產(chǎn)生一個或多個輸出同步(例如，DS1/E1)信號以發(fā)回給一個或多個中心局；以及(2)產(chǎn)生基站無線信號以發(fā)給基站所關聯(lián)的無線單元。
為了在基站與中心局之間提供較高的數(shù)據(jù)速率(例如，100Mbps或者更高一些)，正在建議無線電話系統(tǒng)在基站與中心局之間使用基于分組的以太網(wǎng)連接(即，以太網(wǎng)設施)來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的DS1/E1連接。在這里所謂的“以太網(wǎng)”是指遵從局域網(wǎng)(LAN)標準IEEE 802.3(1980)和/或它的任何擴展的技術。傳統(tǒng)的在兩個節(jié)點之間的以太網(wǎng)設施有賴于(1)每個節(jié)點具有各自的本地振蕩器，用來產(chǎn)生用于控制它向另一個節(jié)點的以太網(wǎng)傳輸?shù)幕鶞蕰r鐘信號；或者(2)環(huán)路定時，其中一個節(jié)點的物理接口(PHY)從所接收的來自另一個節(jié)點的以太網(wǎng)傳輸中得出它的基準時鐘信號(該節(jié)點用來控制它向另一個節(jié)點的以太網(wǎng)傳輸)，這另一個節(jié)點具有一個用來產(chǎn)生它的基準時鐘信號的本地振蕩器。現(xiàn)有的以太網(wǎng)標準規(guī)定時鐘信號精度只不過在約100PPM(百萬分率)之內(nèi)。這樣，用于傳統(tǒng)的以太網(wǎng)技術的基準時鐘對于用作基準來產(chǎn)生由傳統(tǒng)的無線電話系統(tǒng)的基站發(fā)送的無線信號來說就不夠精確了。

發(fā)明內(nèi)容
現(xiàn)有技術中的這些問題按照本發(fā)明的原理通過在一個諸如基站與中心局通過以太網(wǎng)設施進行通信的無線電話系統(tǒng)之類的基于分組的通信系統(tǒng)內(nèi)實現(xiàn)線路定時被解決，其中對于至少一個從一個中心局到一個基站的連接的以太網(wǎng)信號用一個足夠精確的時鐘產(chǎn)生，使得基站能從所接收的以太網(wǎng)信號恢復一個精確到足以用來產(chǎn)生基站的無線傳輸?shù)幕鶞蕰r鐘。這樣一個系統(tǒng)能達到以太網(wǎng)設施所提供的在基站與中心局之間的提高的數(shù)據(jù)速率(與較慢的現(xiàn)有技術的DS1/E1連接相比)，同時保證有夠精確的基準時鐘供系統(tǒng)的無線通信用，而不必在基站配置GPS接收機或精確的自激振蕩器。
在一個實施例中，本發(fā)明提供了一種用于基于分組的網(wǎng)絡的節(jié)點。這種節(jié)點包括一個或多個接收機、一個時鐘選擇器和一個或多個發(fā)送機。每個接收機接收來自網(wǎng)絡的另一個節(jié)點的一個輸入的基于分組的信號，從這個輸入的基于分組的信號中恢復一個時鐘信號。時鐘選擇器選擇一個或多個所恢復的時鐘信號中的一個所恢復的時鐘信號作為基準時鐘信號。每個發(fā)送機根據(jù)基準時鐘信號產(chǎn)生一個輸出的基于分組的信號，發(fā)送給網(wǎng)絡的另一個節(jié)點。
在另一個實施例中，本發(fā)明提供了一種用于基于分組的網(wǎng)絡的節(jié)點。這種節(jié)點包括一個或多個接收機、一個時鐘選擇器和一個或多個發(fā)送機。每個接收機接收來自網(wǎng)絡的另一個節(jié)點的一個輸入的基于分組的信號。時鐘選擇器接收來自網(wǎng)絡的一個或多個其他節(jié)點的一個或多個導出時鐘信號，其中所述一個或多個導出時鐘信號可選用作基準時鐘信號。每個發(fā)送機根據(jù)基準時鐘信號產(chǎn)生一個輸出的基于分組的信號，發(fā)送給網(wǎng)絡的另一個節(jié)點。
在又一個實施例中，本發(fā)明提供了一種用于基于分組的網(wǎng)絡的節(jié)點。這種節(jié)點包括一個時鐘源和一個或多個發(fā)送機。時鐘源產(chǎn)生一個基準時鐘信號供節(jié)點使用。每個發(fā)送機根據(jù)基準時鐘信號產(chǎn)生一個輸出的基于分組的信號，發(fā)送給網(wǎng)絡的另一個節(jié)點，其中所述輸出的基于分組的信號包括標識基準時鐘信號的精度的同步狀態(tài)信息。
在又一個實施例中，本發(fā)明提供了一種包括一個或多個主節(jié)點和一個第一從節(jié)點的基于分組的網(wǎng)絡。每個主節(jié)點(1)產(chǎn)生一個用于本主節(jié)點的主基準時鐘信號，以及(2)根據(jù)主基準時鐘信號產(chǎn)生和發(fā)送一個或多個基于分組的信號。第一從節(jié)點(1)接收來自一個或多個主節(jié)點的一個或多個基于分組的信號和從一個或多個基于分組的信號恢復一個或多個時鐘信號，(2)選擇一個或多個所恢復的時鐘信號中的一個所恢復的時鐘信號作為第一從基準時鐘信號，以及(3)根據(jù)第一從基準時鐘信號產(chǎn)生一個或多個基于分組的信號，發(fā)送給一個或多個主節(jié)點。


從以下詳細說明、所附權利要求書和以同樣的標注數(shù)字標識類似或相同單元的附圖中可以更清楚地看到本發(fā)明的其他一些方面、特征和優(yōu)點。在這些附圖中圖1為本發(fā)明的一個示范性無線電話系統(tǒng)的一部分的方框圖；圖2為由圖1中的時鐘選擇器實現(xiàn)的用信號對比較選擇基準時鐘信號的處理流程圖；圖3為由圖1中的時鐘選擇器實現(xiàn)的用同步狀態(tài)信令方案選擇基準時鐘信號的處理流程圖；以及圖4為本發(fā)明的另一個示范性無線電話系統(tǒng)的一部分的方框圖。
具體實施例方式
圖1為本發(fā)明的一個示范性無線電話系統(tǒng)100的一部分的方框圖。具體地說，圖1示出了網(wǎng)絡單元102(例如，一個位于系統(tǒng)100的一個中心局處的主定時節(jié)點)和節(jié)點104(例如，一個位于系統(tǒng)100的一個基站處的從節(jié)點)，它們由基于分組的以太網(wǎng)設施106和108(例如，1000BASE-LX10或100BASE-LX10)互連。對于至少是網(wǎng)絡單元102和節(jié)點104的這個組合來說，網(wǎng)絡單元102起著一個主定時基準的作用，而節(jié)點104為一個執(zhí)行線路定時得出節(jié)點用來驅(qū)動它的包括產(chǎn)生基站向它所關聯(lián)的無線單元的無線傳輸在內(nèi)的操作的基準時鐘的定時從節(jié)點。
如圖1所示，網(wǎng)絡單元102包括時鐘源定時引擎110和以太網(wǎng)物理(PHY)接口112(具有以太網(wǎng)發(fā)送機(TX)114和以太網(wǎng)接收機(RX)116)。時鐘源定時引擎110產(chǎn)生精度為50PPB左右或者更高的時鐘信號118。在圖1所示的實現(xiàn)中，時鐘信號118為一個Stratum 2(或更好的)時鐘信號，精度為16PPB左右或更高一些。取決于實現(xiàn)方式，時鐘源定時引擎110可以在工作在獨立模式的情況下達到這個精度，也可以需要從一個外部時鐘源(例如，GPS接收機)(未示出)接收一個足夠精確的基準時鐘信號120來產(chǎn)生時鐘信號118。在任何情況下，時鐘信號118提供給以太網(wǎng)發(fā)送機114，以太網(wǎng)發(fā)送機114用這個時鐘信號將數(shù)據(jù)流122變換成基于分組的以太網(wǎng)信號，通過以太網(wǎng)設施106傳輸給節(jié)點104。
此外，以太網(wǎng)接收機116接收節(jié)點104通過以太網(wǎng)設施108發(fā)來的基于分組的以太網(wǎng)信號，執(zhí)行時鐘和數(shù)據(jù)恢復(CDR)操作，恢復時鐘信號124和數(shù)據(jù)信號126，再按照已知的無線通信系統(tǒng)操作進一步加以處理，諸如用圖1中未示出的其他電路將凈荷數(shù)據(jù)發(fā)送給一個電路交換電話系統(tǒng)以傳送給其他最終用戶。對于100Base和1000Base型的以太網(wǎng)信號，即使沒有數(shù)據(jù)發(fā)送，在設施上總有一些定時的過渡。這使CDR保持同步和使同步恢復更為容易。
再來看圖1，節(jié)點104包括以太網(wǎng)PHY接口128(具有以太網(wǎng)接收機130和以太網(wǎng)發(fā)送機132)、時鐘選擇器134、定時引擎136和時鐘分配器138。以太網(wǎng)接收機130接收網(wǎng)絡單元102通過以太網(wǎng)設施106發(fā)來的基于分組的以太網(wǎng)信號，執(zhí)行CDR操作來恢復時鐘信號140和數(shù)據(jù)信號142，按照已知的通信系統(tǒng)程序進一步加以處理，諸如將凈荷數(shù)據(jù)格式化后用圖1中未示出的其他電路無線傳輸給基站的移動單元之類。
時鐘選擇器134接收來自以太網(wǎng)PHY接口128的時鐘信號140，可能還有來自在節(jié)點104內(nèi)實現(xiàn)的其他以太網(wǎng)PHY接口的一個或多個其他時鐘信號144，這些其他以太網(wǎng)PHY接口從所接收的來自位于無線電話系統(tǒng)100的同一個中心局和/或位于其他中心局的與網(wǎng)絡單元102類似的其他網(wǎng)絡單元的其他基于分組的以太網(wǎng)信號恢復時鐘信號144。時鐘選擇器134執(zhí)行時鐘選擇算法(將在稍后說明)，選擇這些所恢復的時鐘信號(140，144)中的一個所恢復的時鐘信號作為節(jié)點104的基準時鐘信號146。
基準時鐘信號146提供給定時引擎136，定時引擎136根據(jù)它的當前工作模式可以用基準時鐘信號146來產(chǎn)生用來驅(qū)動節(jié)點104內(nèi)的某些操作的節(jié)點時鐘信號148。定時引擎136具有設計成能保證節(jié)點時鐘信號148的輸出定時穩(wěn)定度不比50PPB差。根據(jù)實現(xiàn)方式，定時引擎136可以使用銣或恒溫爐化技術產(chǎn)生一個穩(wěn)定的頻率基準，可以用來保證一個適當?shù)谋３只蜃约つＪ?，能在輸入以太網(wǎng)設施上的定時成為不適當時維持最低的時鐘精度。
時鐘分配器138將節(jié)點時鐘信號148分配給某些操作，包括(1)產(chǎn)生要傳輸給網(wǎng)絡單元102以及可能在系統(tǒng)100的同一或其他中心局內(nèi)的一個或多個其他網(wǎng)絡單元的一個或多個基于分組的以太網(wǎng)信號，以及(2)產(chǎn)生要傳輸給基站的無線單元的無線信號。
具體地說，圖1示出了時鐘分配器138提供給以太網(wǎng)發(fā)送機132所分配的時鐘信號150，以太網(wǎng)發(fā)送機132用這個時鐘信號將數(shù)據(jù)流152變換成要通過以太網(wǎng)設施108傳輸給網(wǎng)絡單元102的基于分組的以太網(wǎng)信號。要指出的是，根據(jù)時鐘選擇器134所作的選擇，PHY接口128的以太網(wǎng)發(fā)送機132所用的時鐘信號150可以是也可以不是根據(jù)由同一個PHY接口的以太網(wǎng)接收機130恢復的時鐘信號140。
在正常工作狀態(tài)下，提供給時鐘選擇器134的所恢復的時鐘信號(140，144)中至少有一個所恢復的時鐘信號具有足以滿足與基站的無線傳輸關聯(lián)的頻率要求的精度，因此，由于時鐘選擇器134和定時引擎136的適當處理，節(jié)點時鐘信號148對于用來產(chǎn)生那些無線傳輸來說是足夠精確的。
注意，通過以太網(wǎng)設施106的定時傳送應是“通過定時的(through-timed)”(按照ANSI標準T1.101-1999)。例如，路由器通常對輸入的以太網(wǎng)分組用內(nèi)部自激基準時鐘重新定時。如果需要執(zhí)行任何“再生”(例如，由于光衰減)，該再生應使用“通過定時”方式，以保留輸入定時而提升受到衰減的比特流。
如果一個定時的以太網(wǎng)設施需要經(jīng)過一個路由器或一些其他數(shù)據(jù)處理節(jié)點，這個輸出設施的定時就應該對于所指定的輸入設施是“通過定時的”。這樣，來自輸入定時設施的定時流將流“過”路由器，出現(xiàn)在輸出設施上。
時鐘選擇器134應設計成能實現(xiàn)一種有效地選擇一個適當?shù)乃謴偷臅r鐘信號用作基準時鐘信號146的算法。此外，時鐘選擇器134執(zhí)行的算法還應設計成能對各個所恢復的時鐘信號隨時間有改變的狀況(諸如在一個特定的時鐘信號由于在產(chǎn)生從中恢復時鐘信號的以太網(wǎng)信號的網(wǎng)絡單元內(nèi)出現(xiàn)故障或其他異常事件而不再足夠精確時)作出適當反應。
在一個可能的實現(xiàn)中，時鐘選擇器134對所恢復的時鐘信號140、144進行分析，確定所恢復的那些時鐘信號中哪一個或哪幾個時鐘信號是足夠精確的。在一個可能的方案中，時鐘選擇器134比較一對或多對所恢復的時鐘信號(例如，看看一對中的兩個在同一段時間內(nèi)是否基本上具有相同數(shù)量的時鐘周期)，然后對比較結(jié)果進行處理，識別那些對于用來產(chǎn)生基站的無線傳輸來說是足夠精確的所恢復的時鐘信號。
可用一對時鐘信號交叉檢驗它們的定時精度。一個信號相對另一個信號的測量可以通過將一個作為輸入信號(A)而將另一個作為得出一個測量間隔的基準輸入(B)來實現(xiàn)?？梢栽谝粋€如由基準輸入(B)確立的給定間隔內(nèi)對輸入信號(A)的時鐘周期進行計數(shù)。為了保證高的精度(例如，為十億分之幾的量級)，要用足夠長的測量間隔來計數(shù)，例如至少為十億個時鐘周期(A)，以確定定時誤差。定時誤差將產(chǎn)生兩個定時信號(A)與(B)之間的頻率偏移。由于(A)相對(B)測得的頻率偏移的量與(B)相對(A)測得的相同，因此只需要執(zhí)行其中一個測量。為了使兩個基準之間的定時精度被考慮有效，所測得的時鐘周期(A)的數(shù)目需落在一個上、下門限所限定的范圍內(nèi)。由于兩個基準來自不同的時鐘，這種比較方法應是在統(tǒng)計上有效的。
作為一個例子，假設時鐘選擇器134接收四個不同的以太網(wǎng)接收機通過處理四個不同的輸入以太網(wǎng)信號得出的四個不同的所恢復的時鐘信號A、B、C和和D。再假設所恢復的時鐘信號C是差的(即，精度比50PPB低)，而所恢復的時鐘信號A、B和D是好的(即，精度等于或高于50PPB)。在這個例子中，有六個可能的信號對比較A對B、A對C、A對D、B對C、B對D和C對D。
在每個信號對比較(見圖2的步驟202和212)中，時鐘選擇器134對一個時鐘信號在根據(jù)所規(guī)定的另一個時鐘信號的周期數(shù)確立的間隔內(nèi)的周期進行計數(shù)(步驟204)。然后，將所計得的第一時鐘信號的時鐘周期數(shù)與所規(guī)定的上、下門限相比較(步驟206)。如果計數(shù)在這上、下門限之間，就可以說當前這對時鐘信號具有較小的頻率偏移(表明這兩個時鐘信號用作從節(jié)點的基準時鐘是足夠精確的)(步驟208)。如果計數(shù)不在這上、下門限之間，就可以說當前這對時鐘信號具有較大的頻率偏移(表明這兩個時鐘信號中至少有一個用作從節(jié)點的基準時鐘是不夠精確的)(步驟210)。
時鐘選擇器134分析從一個或多個不同的信號對比較得到的結(jié)果，識別精確的所恢復的時鐘信號(步驟214)。再來看前面這個例子，六個不同的可能信號對比較的結(jié)果示于表I。根據(jù)這些結(jié)果，時鐘選擇器134會推斷所恢復的時鐘信號A、B和D是好的，而所恢復的時鐘信號C是差的。時鐘選擇器134于是可以選擇時鐘信號A、B和D中任何一個時鐘信號用作基準時鐘信號146(步驟214)。例如，可以將時鐘選擇器134編程成具有一個(任意的)優(yōu)先方案，諸如(i)在A、B、C、D中優(yōu)先選擇A；(ii)在B、C、D中優(yōu)先選擇B；以及(iii)在C、D中優(yōu)先選擇D。在這種情況下，對于當前這個例子，時鐘選擇器134將選擇所恢復的時鐘信號A用作基準時鐘信號146。
表I信號對比較結(jié)果

如果由于某種原因(例如，用來產(chǎn)生從中恢復時鐘信號A的以太網(wǎng)信號的振蕩器)時鐘信號A從好的改變成差的，時鐘選擇器134于是就會(1)確定信號對比較A對B和A對D的頻率偏移現(xiàn)在比較大；(2)確定時鐘信號B和D是僅有的好的時鐘信號；以及(3)選擇時鐘信號B用作基準時鐘信號146(因為時鐘信號B具有比時鐘信號D高的優(yōu)先級)。
類似地，如果時鐘信號A又成為好的，時鐘選擇器134將檢測到這個改變，從而按照它的編程，或者恢復回選擇時鐘信號A用作基準時鐘信號146，或者繼續(xù)用時鐘信號B(以盡量減少任何由于從一個好的時鐘信號切換到另一個好的時鐘信號而引起的不必要的擾動)。
注意，這個時鐘比較方案的一些變形都是可行的。例如，如果A對B的比較表明頻率偏移較小，時鐘選擇器134就會推斷時鐘信號A和B都是好的。在這種情況下，就不需要再執(zhí)行其他的信號對比較。通常，只是在前面的信號對比較結(jié)果的模糊沒有消除前才需要再執(zhí)行其他的信號對比較。
要注意的是，如果A對B的比較表明時鐘信號A和B中至少有一個是差的而且如果A對C的比較表明時鐘信號A和C中至少有一個是差的，于是有五種不同的可能情況(1)A是差的，但B和C是好的；(2)A和B是差的，但C是好的；(3)A和C是差的，但B是好的；(4)B和C是差的，但A是好的；以及(5)A、B和C都是差的。如果系統(tǒng)具有單點故障的假設，于是情況(1)(只有一個故障的情況)可以假設為真的，從而時鐘選擇器134可以選擇時鐘信號B或C作為基準時鐘信號146。否則，需要執(zhí)行其他的信號對比較(例如，B對C)，以解決這些不同的可能情況中哪個是真的。在單點故障的假設下，為了執(zhí)行這種時鐘選擇算法至少需要三個所恢復的時鐘信號。
如圖2所示，如果當前信號對得到的頻率偏移比較小(步驟208)，于是時鐘選擇器134將始終能識別至少有兩個所恢復的時鐘信號(即，至少當前這對所恢復的時鐘信號)精確到足以用作基準時鐘信號146。在這種情況下，處理可以進至步驟214，時鐘選擇器134識別好的時鐘信號，選擇其中之一用作基準時鐘信號。否則，處理返回步驟202，選擇下一對所恢復的時鐘信號進行比較處理。
另一個任選方案可以是將所恢復的時鐘信號與以太網(wǎng)接收機的本地自激基準振蕩器在保持模式的輸出相比較。保持模式的振蕩器會“記憶上次好的輸入”，從而能用作一個穩(wěn)定的短期基準供檢驗或重新檢驗一個所恢復的基準是否合格用。
按照這種具體實現(xiàn)，除了或替代圖2的時鐘選擇算法，系統(tǒng)100執(zhí)行圖3的同步狀態(tài)信令方案，其中每個網(wǎng)絡單元(諸如圖1的網(wǎng)絡單元102)確定它用以產(chǎn)生它的以太網(wǎng)傳輸?shù)幕鶞蕰r鐘的精度(圖3的步驟302)，將標識基準時鐘精度的同步狀態(tài)信息納入它發(fā)送給它的相應基站節(jié)點(諸如圖1的節(jié)點104)的以太網(wǎng)信號(步驟304)。節(jié)點104從一個或多個所接收的以太網(wǎng)信號中的每個以太網(wǎng)信號恢復一個時鐘信號和相應的同步狀態(tài)信息(步驟306)，用同步狀態(tài)信息確定所恢復的時鐘信號中哪些適合選為基準時鐘信號146(步驟308)。
表II示出了可以納入從網(wǎng)絡單元發(fā)送給基站節(jié)點的以太網(wǎng)信號的一組可能的同步狀態(tài)值。表II是基于ANSI(基于Stratum)和ITU-T(G.81x)時鐘規(guī)范的。對于網(wǎng)絡單元來說根據(jù)它們的保持精度(例如，任何24小時內(nèi)的精度)選擇時鐘脈沖源就可能足夠了，而不用根據(jù)它們的長期(即，自激)精度(例如所規(guī)定的多少年內(nèi)的精度)。因此，一個具有為12PPB左右的保持精度的Stratum 3時鐘可能是合適的，即使它的長期精度為4.6PPM左右。用戶可指定值(表II的最后一項)允許用戶設置他們自己的獨特質(zhì)量等級。例如，如果用戶希望定義一個當前不存在的專用基站時鐘，用戶就可以將它指定為這個等級。只要所有的網(wǎng)絡單元在接收到這代碼時知道這意味著什么，它們就會采取適當?shù)男袆印?br> 表II同步狀態(tài)值

可以用不同的方式將同步狀態(tài)信息從網(wǎng)絡單元傳送給基站節(jié)點。例如，可以為以太網(wǎng)設施定義一個同步狀態(tài)分組(SSP)，每個SSP分組傳送通過相應設施發(fā)送的以太網(wǎng)信號的同步狀態(tài)信息?？梢远ㄆ?例如，每5秒一次)將獨立的SSP分組從網(wǎng)絡單元發(fā)送給它的相應基站節(jié)點。如果從上一個這種“心跳”SSP分組后經(jīng)過的時間超過一個所規(guī)定的門限，接收基站節(jié)點就可能推斷相應的所恢復的時鐘信號不再適合選為節(jié)點的基準時鐘信號。如果這個所恢復的時鐘信號是當前選為節(jié)點的基準時鐘信號的時鐘信號，節(jié)點就可以轉(zhuǎn)換到另一個合適的所恢復時鐘信號，或者進入保持模式。
保持模式是定時引擎能在它的線路或外部定時基準有故障后維持的穩(wěn)定性。在進入保持模式時，定時引擎存儲它上一個有效輸入的精度的信息，用這信息產(chǎn)生將來的輸出時鐘。由于各種動態(tài)條件(例如，溫度、振動、老化和電壓變化)可以影響處在保持的時鐘的精度，因此保持的靜態(tài)條件具有一個有限的精度持續(xù)時間。由于保持精度通常按照連續(xù)24小時來規(guī)定，因此期望將保持精度作為對操作的一個時間度量。
通過使用SSP分組，節(jié)點104只要讀取這個分組就可以決定性地識別哪些輸入是好的或差的。與前面所說明的頻率偏移方法相比，這固有地縮短了對一個不合適的基準的檢測時間。此外，使用SSP分組可以可靠地檢測一個失效或不合適的基準而不需要另一個比較基準。因此，使用SSP分組通知一個以太網(wǎng)鏈路的同步狀態(tài)可以證明是高效的和實用的。
SSP分組除了傳送質(zhì)量等級信息之外，還可以標識同步基準的源。將主節(jié)點的媒體訪問控制(MAC)地址(即，主節(jié)點的源地址)納入SSP分組就可以傳送這樣的源信息。由于MAC地址是唯一的，因此就沒有兩個節(jié)點會具有相同的MAC地址。通過標識MAC地址，每個線路定時的節(jié)點就能識別定時信號的源，從而可以將這用作優(yōu)先/質(zhì)量等級算法的一部分。此外，由于知道了定時信號的源，就可以免除定時回路。定時回路通常在定時信號的源未知時建立。使用帶有源尋址的SSP分組將提高從以太網(wǎng)設施線路定時的可靠性。
此外，或者也可以是，將同步狀態(tài)信息嵌入其他以太網(wǎng)分組的可用字段(例如，保留的頭標比特)。
除了標識用來產(chǎn)生相應的以太網(wǎng)信號的時鐘信號的精度之外，同步狀態(tài)消息傳送還可以明確地標識發(fā)送了這些以太網(wǎng)信號的網(wǎng)絡單元的MAC地址?；竟?jié)點可以設計成能將在同步狀態(tài)消息內(nèi)所表示的MAC地址與以太網(wǎng)頭標的MAC地址進行比較，確認它們是一致的，然后再確定選擇相應的所恢復的時鐘信號是合適的。如果任何另一個以太網(wǎng)節(jié)點產(chǎn)生一個SSP分組，這個分組就沒有定時可追溯性，因此這檢驗保證了SSP分組來自適當?shù)闹鞴?jié)點。此外，節(jié)點還可以執(zhí)行檢驗，以只接收來自一些經(jīng)核準的主地址的SSP分組。這樣，一個節(jié)點還可以基于一個唯一的物理時鐘(由主節(jié)點的地址表示)選擇輸入基準。
在同步狀態(tài)消息傳送的一個可能實現(xiàn)中，基站節(jié)點設計成能選擇最精確的所恢復的時鐘信號。如果有兩個或更多時鐘信號具有同樣的最佳精度，基站節(jié)點可以參照一個所規(guī)定的優(yōu)先級表來選擇其中一個時鐘信號作為節(jié)點的基準時鐘信號。
圖4為本發(fā)明的另一個示范性無線電話系統(tǒng)400的一部分的方框圖。具體地說，圖4示出了兩個網(wǎng)絡單元402和403(設置在系統(tǒng)400的一個中心局或者兩個不同的中心局處)以及它們各自相應的節(jié)點404和405(設置在系統(tǒng)400的一個基站處)，由基于分組的以太網(wǎng)設施互連。網(wǎng)絡單元402和403基本上與圖1中的網(wǎng)絡單元102相同，只是網(wǎng)絡單元403內(nèi)的時鐘源411不能產(chǎn)生一個具有高精度(例如，50PPB或者更高一些)的時鐘信號。此外，基站節(jié)點404和405基本上與圖1中的基站節(jié)點104相同，只是在節(jié)點404內(nèi)添加了一個導出定時接口454而在節(jié)點405內(nèi)用時鐘選擇器435代替了原來的時鐘選擇器134。在這個實施例中，網(wǎng)絡單元402對從節(jié)點404和405起著一個主定時節(jié)點的作用，而網(wǎng)絡單元403是一個自激節(jié)點。
在工作中，節(jié)點404內(nèi)的導出定時接口454向節(jié)點405內(nèi)的時鐘選擇器435提供基準時鐘信號446(例如，是從網(wǎng)絡單元402發(fā)送給節(jié)點404的高精度的以太網(wǎng)信號恢復的)作為導出時鐘信號456。時鐘選擇器435可以接收一個或多個其他時鐘信號，例如來自同一個基站內(nèi)的其他節(jié)點的所得出的其他時鐘信號和/或來自節(jié)點405內(nèi)的以太網(wǎng)PHY接口的所恢復的時鐘信號，諸如從節(jié)點405接收的來自網(wǎng)絡單元403的以太網(wǎng)信號恢復的時鐘信號441。
通過選擇高精度的導出時鐘信號456作為節(jié)點405內(nèi)的基準時鐘信號447，網(wǎng)絡單元403不必能產(chǎn)生它自己的具有有效精度的時鐘信號419。如圖4所示，時鐘源411能產(chǎn)生一個精度只為約100PPM的時鐘信號。這個可供選擇的體系結(jié)構可用來進一步降低根據(jù)本發(fā)明實現(xiàn)無線電話系統(tǒng)的成本。
雖然本發(fā)明是以一個基站節(jié)點從至少三個不同的所接收的以太網(wǎng)信號恢復至少三個時鐘信號的情況進行說明的，但理論上本發(fā)明可在一個基站從單個所接收的以太網(wǎng)信號恢復少到只有一個時鐘信號的情況下實現(xiàn)。
雖然本發(fā)明以一個無線電話系統(tǒng)在它的基站與它的中心局之間具有基于分組的以太網(wǎng)設施為背景進行說明的，但本發(fā)明也可以在其他情況下實現(xiàn)。例如，無線電話系統(tǒng)可以是一個混合式系統(tǒng)，其中一個或多個基于分組的以太網(wǎng)設施將至少一個基站連接到至少一個中心局上，而系統(tǒng)的一個或多個其他基站用傳統(tǒng)的同步(例如，DS1/E1)連接與一個或多個中心局連接。本發(fā)明還可以在任何其他以太網(wǎng)的情況下實現(xiàn)，不只是無線電話系統(tǒng)的基站和中心局的以太網(wǎng)。概括地說，本發(fā)明可以在無線電話系統(tǒng)之外的通信系統(tǒng)和/或以太網(wǎng)設施之外的基于分組的連接的情況下實現(xiàn)。
本發(fā)明可以實現(xiàn)為基于電路的過程，包括作為單個集成電路(諸如一個ASIC或FPGA)、一個多芯片模塊、單個卡或一個多卡電路部件的可能實現(xiàn)。如熟悉該技術的人員可看到的那樣，各個電路元件的功能也可以作為一個軟件程序內(nèi)的處理步驟實現(xiàn)。在例如數(shù)字信號處理器、微控制器或通用計算機內(nèi)可以使用這樣的軟件。
本發(fā)明可以體現(xiàn)為方法和實現(xiàn)這些方法的設備。本發(fā)明還可以體現(xiàn)為錄在諸如軟盤、CD-ROM、硬盤驅(qū)動器或任何其他機器可讀存儲媒體之類的有形媒體上的程序代碼，在一個諸如計算機之類的機器裝入和執(zhí)行這程序代碼時，這個機器就成為一個實現(xiàn)本發(fā)明的設備。本發(fā)明還可以體現(xiàn)為無論是存儲在存儲媒體內(nèi)、由一個機器裝入和/或執(zhí)行的還是通過諸如電線、電纜或光纖或者通過電磁輻射之類的某些傳輸媒體或載體發(fā)送的程序代碼，在一個諸如計算機之類的機器裝入和執(zhí)行這程序代碼時，這個機器就成為一個實現(xiàn)本發(fā)明的設備。在一個通用處理器上實現(xiàn)時，這些程序代碼段與處理器配合，提供了一個模擬專用邏輯電路操作的獨特設備。
除非有明確說明，否則每個數(shù)值和范圍應理解為是近似的，猶如在值或范圍前加有“大約”或“近似為”的修飾詞。
還可以理解的是，熟悉該技術的人員在不背離如在以下權利要求書中所給出的本發(fā)明的專利保護范圍的情況下可以對為了解釋本發(fā)明的實質(zhì)所說明和示出的這些部分的細節(jié)、材料和配置進行各種更改。
為了便于說明各個權項，在權利要求書中使用了圖號和/或標號來標注要求保護的主題的一個或多個可能實施例。這不應視為要將這些權項的專利保護范圍限制為相應圖中所示的這些實施例。
雖然在下面的方法權項中的步驟(如果有的話)以帶有相應標號的具體順序敘述，但除非權項的敘述蘊涵對于實現(xiàn)某些或所有這些步驟的具體順序，這些步驟不一定要局限于以這種具體順序?qū)崿F(xiàn)。
權利要求
1.一種用于基于分組的網(wǎng)絡(例如，圖1的100)的節(jié)點(例如，104)，所述節(jié)點包括一個或多個接收機(例如，130)，每個接收機適合接收來自該網(wǎng)絡的另一個節(jié)點(例如，102)的一個輸入的基于分組的信號，并從這個輸入的基于分組的信號中恢復一個時鐘信號(例如，140)；一個時鐘選擇器(例如，134)，適合選擇一個或多個所恢復的時鐘信號中的一個所恢復的時鐘信號作為基準時鐘信號(例如，146)；以及一個或多個發(fā)送機(例如，132)，每個發(fā)送機適合根據(jù)基準時鐘信號產(chǎn)生一個輸出的基于分組的信號發(fā)送給該網(wǎng)絡的另一個節(jié)點(例如，102)。
2.權利要求1的節(jié)點，其中所述節(jié)點適合為一個無線電話系統(tǒng)的一個基站的一部分；以及所述基站適合用基準時鐘信號產(chǎn)生無線傳輸發(fā)送給該無線電話系統(tǒng)的一個或多個無線單元。
3.權利要求1的節(jié)點，其中所述輸入和輸出的基于分組的信號是以太網(wǎng)信號。
4.權利要求1的節(jié)點，其中所述時鐘選擇器適合執(zhí)行所恢復的時鐘信號的成對比較(例如，圖2)，以選擇基準時鐘信號。
5.權利要求4的節(jié)點，其中，對于每對所恢復的時鐘信號，所述時鐘選擇器適合產(chǎn)生一個這對所恢復的時鐘信號之間的相對頻率偏移的度量；以及用該相對頻率偏移的度量確定(1)這對的兩個所恢復的時鐘信號都精確到足以選為基準時鐘信號還是(2)這對的兩個所恢復的時鐘信號中至少有一個所恢復的時鐘信號未精確到足以選為基準時鐘信號。
6.權利要求5的節(jié)點，其中所述時鐘選擇器適合分析一對或多對所恢復的時鐘信號，至少直至相對頻率偏移的度量表明至少一個所恢復的時鐘信號精確到足以選為基準時鐘信號。
7.權利要求1的節(jié)點，其中(圖3)至少一個接收機適合從它的相應的輸入的基于分組的信號恢復標識用來產(chǎn)生這個輸入的基于分組的信號的時鐘信號的精度的同步狀態(tài)信息；以及所述時鐘選擇器適合用所恢復的同步狀態(tài)信息識別相應的所恢復的時鐘信號是否精確到足以選為基準時鐘信號。
8.權利要求7的節(jié)點，其中所述同步狀態(tài)信息包含在所述輸入的基于分組的信號的一個獨立的同步狀態(tài)分組內(nèi)。
9.權利要求7的節(jié)點，其中所述同步源信息包括另一個節(jié)點的源地址；以及所述時鐘選擇器適合用另一個節(jié)點的源地址確定相應的所恢復的時鐘信號是否可以選為基準時鐘信號。
10.權利要求7的節(jié)點，其中所述時鐘選擇器適合在至少一個接收機在一段比所規(guī)定的長的時間內(nèi)沒有接收到任何同步狀態(tài)信息時確定相應的所恢復的時鐘信號不適合選為基準時鐘信號。
11.權利要求1的節(jié)點，其中所述節(jié)點(例如，圖4的404)還包括一個導出定時接口(例如，454)，該接口適合將基準時鐘信號作為一個導出時鐘信號(例如，456)提供給該網(wǎng)絡的另一個節(jié)點(例如，405)，這信號可選用作這另一個節(jié)點的基準時鐘信號(例如，447)。
12.一種用于基于分組的網(wǎng)絡(例如，圖1的100)的節(jié)點(例如，104)的方法，所述方法包括下列步驟接收來自該網(wǎng)絡的一個或多個其他節(jié)點(例如，102)的一個或多個輸入的基于分組的信號；從一個或多個輸入的基于分組的信號恢復一個或多個時鐘信號(例如，140)；選擇一個或多個所恢復的時鐘信號中的一個所恢復的時鐘信號作為一個基準時鐘信號(例如，146)；以及根據(jù)基準時鐘信號產(chǎn)生一個或多個輸出的基于分組的信號發(fā)送給該網(wǎng)絡的一個或多個其他節(jié)點(例如，102)。
13.一種基于分組的網(wǎng)絡的節(jié)點(例如，圖4的405)，所述節(jié)點包括一個或多個接收機，每個接收機適合接收一個來自該網(wǎng)絡的另一個節(jié)點的輸入的基于分組的信號；一個時鐘選擇器(例如，435)，適合接收來自該網(wǎng)絡的一個或多個其他節(jié)點(例如，404)的一個或多個導出時鐘信號(例如，456)，其中所述一個或多個導出時鐘信號可選用作基準時鐘信號(例如，447)；以及一個或多個發(fā)送機，每個發(fā)送機適合根據(jù)基準時鐘信號產(chǎn)生一個輸出的基于分組的信號發(fā)送給該網(wǎng)絡的另一個節(jié)點。
14.權利要求13的節(jié)點，其中所述節(jié)點適合為一個無線電話系統(tǒng)的一個基站的一部分；以及所述基站適合用基準時鐘信號產(chǎn)生無線傳輸發(fā)送給該無線電話系統(tǒng)的一個或多個無線單元。
15.權利要求14的節(jié)點，其中每個導出時鐘信號是從基站的另一個節(jié)點接收到的。
16.權利要求13的節(jié)點，其中所述輸入和輸出的基于分組的信號是以太網(wǎng)信號。
17.一種用于基于分組的網(wǎng)絡的節(jié)點(例如，圖4的405)的方法，所述方法包括下列步驟接收來自該網(wǎng)絡的一個或多個其他節(jié)點的一個或多個輸入的基于分組的信號；接收來自該網(wǎng)絡的一個或多個其他節(jié)點(例如，404)的一個或多個導出時鐘信號(例如，456)，其中所述一個或多個導出時鐘信號可選用作基準時鐘信號(例如，447)；以及根據(jù)基準時鐘信號產(chǎn)生一個或多個輸出的基于分組的信號發(fā)送給該網(wǎng)絡的一個或多個其他節(jié)點。
18.一種用于基于分組的網(wǎng)絡(例如，圖1的100)的節(jié)點(例如，102)，所述節(jié)點包括一個時鐘源(例如，110)，適合產(chǎn)生一個供該節(jié)點使用的基準時鐘信號(例如118)；以及一個或多個發(fā)送機(例如，114)，每個發(fā)送機適合根據(jù)基準時鐘信號產(chǎn)生一個輸出的基于分組的信號發(fā)送給該網(wǎng)絡的另一個節(jié)點(例如104)，其中所述輸出的基于分組的信號包括標識基準時鐘信號的精度的同步狀態(tài)信息。
19.權利要求18的節(jié)點，其中所述同步狀態(tài)信息包含在所述輸出的基于分組的信號的一個獨立的同步狀態(tài)分組內(nèi)。
20.權利要求18的節(jié)點，其中所述同步狀態(tài)信息包括該節(jié)點的源地址。
21.權利要求18的節(jié)點，其中每個發(fā)送機適合將相繼傳輸同步狀態(tài)信息之間的時間量限制為不超過一個所規(guī)定的時間量門限。
22.權利要求18的節(jié)點，其中所述節(jié)點適合為一個無線電話系統(tǒng)的一個中心局的一部分；以及每個其他節(jié)點為該無線電話系統(tǒng)的一個基站。
23.權利要求18的節(jié)點，其中所述節(jié)點適合為一個中心局以太網(wǎng)分組傳輸系統(tǒng)的一部分；以及每個其他節(jié)點為一個以太網(wǎng)絡單元。
24.權利要求18的節(jié)點，其中每個輸出的基于分組的信號是一個以太網(wǎng)信號。
25.一種用于基于分組的網(wǎng)絡(例如，圖1的100)的節(jié)點(例如，102)的方法，所述方法包括下列步驟產(chǎn)生一個供該節(jié)點用的基準時鐘信號(例如，118)；以及根據(jù)基準時鐘信號產(chǎn)生一個或多個輸出的基于分組的信號發(fā)送給該網(wǎng)絡的一個或多個其他節(jié)點(例如，104)，其中至少一個輸出的基于分組的信號包括標識基準時鐘信號的精度的同步狀態(tài)信息。
26.一種基于分組的網(wǎng)絡(例如，圖1的100)，所述基于分組的網(wǎng)絡包括一個或多個主節(jié)點(例如，102)，每個主節(jié)點適合產(chǎn)生一個用于本主節(jié)點的主基準時鐘信號(例如，118)；以及根據(jù)主基準時鐘信號產(chǎn)生和發(fā)送一個或多個基于分組的信號；以及一個第一從節(jié)點(例如，104)，適合接收來自一個或多個主節(jié)點的一個或多個基于分組的信號和從所述一個或多個基于分組的信號恢復一個或多個時鐘信號(例如，140)；選擇所恢復的一個或多個時鐘信號中的一個所恢復的時鐘信號作為第一從基準時鐘信號(例如，146)；以及根據(jù)第一從基準時鐘信號產(chǎn)生一個或多個基于分組的信號發(fā)送給一個或多個主節(jié)點。
27.權利要求26的基于分組的網(wǎng)絡，其中所述第一從節(jié)點(例如，圖4的404)還適合提供第一從基準時鐘信號作為一個導出時鐘信號(例如，456)；以及所述基于分組的網(wǎng)絡還包括一個第二從節(jié)點(例如，405)，該節(jié)點適合接收來自該網(wǎng)絡的一個或多個主節(jié)點的一個或多個輸入的基于分組的信號；接收來自第一從節(jié)點的導出時鐘信號，其中所述導出時鐘信號可選用作第二從基準時鐘信號(例如，447)；以及根據(jù)第二從基準時鐘信號產(chǎn)生一個或多個基于分組的信號發(fā)送給一個或多個主節(jié)點。
28.權利要求26的基于分組的網(wǎng)絡，其中來自至少一個主節(jié)點的至少一個基于分組的信號包括標識主基準時鐘信號的精度的同步狀態(tài)信息。
全文摘要
在一個諸如由無線電話系統(tǒng)的中心局和基站組成的網(wǎng)絡之類的基于分組的網(wǎng)絡(例如，以太網(wǎng))內(nèi)，一個節(jié)點接收來自網(wǎng)絡的一個或多個其他節(jié)點的一個或多個輸入的基于分組的信號，從每個輸入的基于分組的信號恢復一個時鐘信號。節(jié)點選擇其中一個所恢復的時鐘信號作為節(jié)點的基準時鐘信號。在節(jié)點是一個基站的一部分時，節(jié)點用所選的時鐘產(chǎn)生一個或多個輸出的基于分組的信號，發(fā)送給一個或多個中心局。節(jié)點還用所選的時鐘產(chǎn)生基站的無線傳輸。在一個實現(xiàn)中，基站和中心局由以太網(wǎng)設施連接。
文檔編號H04L12/56GK1855784SQ20061007702
公開日2006年11月1日 申請日期2006年4月26日 優(yōu)先權日2005年4月27日
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