一種通信網(wǎng)絡(luò)中基站時(shí)鐘同步的方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種基站時(shí)鐘同步方法,網(wǎng)絡(luò)中任意基站具有一個(gè)與自身的主同步基站連接的光纖接口,和多個(gè)與自身的從同步基站連接的光纖接口,選取某一基站為源基站,任意其它基站直聯(lián)或級(jí)聯(lián)到源基站,任意一對(duì)主從同步基站之間按以下步驟同步:a,從基站的初始同步狀態(tài)置為失步狀態(tài),主基站發(fā)送本地同步信號(hào);b,從基站接收后進(jìn)行同步狀態(tài)檢測(cè),若檢測(cè)成功則進(jìn)入同步狀態(tài);c,主基站得知從同步基站進(jìn)入同步狀態(tài),測(cè)量與從基站之間的傳輸時(shí)延,測(cè)量完成后提前傳輸時(shí)延的時(shí)間將本地同步信號(hào)發(fā)送給從基站,從基站將本地同步信號(hào)切換為接收到的同步信號(hào);d,從基站始終進(jìn)行同步狀態(tài)檢測(cè),若檢測(cè)不成功則進(jìn)入失步狀態(tài),返回步驟b。
【專利說(shuō)明】一種通信網(wǎng)絡(luò)中基站時(shí)鐘同步的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無(wú)線通信領(lǐng)域,尤其涉及一種通信網(wǎng)絡(luò)中基站時(shí)鐘同步的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]對(duì)于時(shí)分多址接入(TDMA)的移動(dòng)通信系統(tǒng),為實(shí)現(xiàn)基站間的時(shí)鐘同步,一種方式是采用全球定位系統(tǒng)(GPS)的同步方式,系統(tǒng)中的各個(gè)基站都以GPS為基準(zhǔn),從而實(shí)現(xiàn)基站間的時(shí)鐘同步。但是這種方式存在如下缺陷:一方面,每個(gè)基站中都需要安裝GPS接收模塊,這無(wú)形中增加了產(chǎn)品成本;另一方面,對(duì)于一些特殊的坑道通信場(chǎng)合(如礦井通信中),由于GPS接收機(jī)和\或GPS信號(hào)不可用,從而導(dǎo)致在所有基站間無(wú)法實(shí)現(xiàn)同步。
[0003]因此,為了解決無(wú)GPS條件下的通信網(wǎng)絡(luò)的基站時(shí)鐘同步的問題,需要提出一種能將通信網(wǎng)絡(luò)中的源基站的同步信息傳遞給處于同一網(wǎng)絡(luò)中的其它基站的方法。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明提出一種基站時(shí)鐘同步的方法,適用于無(wú)GPS條件的應(yīng)用環(huán)境,例如某些專網(wǎng)通信(如礦井、煤炭)情形,該方法將源基站的同步信息傳遞給處于同一網(wǎng)絡(luò)中的其它基站,實(shí)現(xiàn)基站間的同步覆蓋。該方法為:
[0005]網(wǎng)絡(luò)中的任意基站具有一個(gè)用于與自身的主同步基站連接的光纖接口,和多個(gè)用于與自身的從同步基站連接的光纖接口,選取通信網(wǎng)絡(luò)中的某一個(gè)基站作為時(shí)鐘同步的源基站,然后網(wǎng)絡(luò)中的基站相互之間通過(guò)光纖接口進(jìn)行組網(wǎng)連接,使得任意其它基站直聯(lián)或者級(jí)聯(lián)到源基站上,任意一對(duì)主從同步基站之間按照以下步驟進(jìn)行同步:
[0006]a,從同步基站的初始同步狀態(tài)置為失步狀態(tài),主同步基站向從同步基站發(fā)送本地的同步信號(hào);
[0007]b,從同步基站接收到來(lái)自主同步基站的光纖幀后,進(jìn)行同步狀態(tài)的檢測(cè),如果檢測(cè)成功則進(jìn)入同步狀態(tài),所述檢測(cè)成功為連續(xù)接收到的標(biāo)準(zhǔn)同步信號(hào)的個(gè)數(shù)達(dá)到預(yù)定值;
[0008]C,主同步基站一旦得知從同步基站進(jìn)入同步狀態(tài),立即測(cè)量與從同步基站之間的光纖鏈路上的傳輸時(shí)延,測(cè)量完成后提前傳輸時(shí)延的時(shí)間將本地的同步信號(hào)發(fā)送給從同步基站,然后從同步基站將本地的同步信號(hào)切換為接收到的同步信號(hào);
[0009]d,從同步基站始終進(jìn)行同步狀態(tài)的檢測(cè),如果檢測(cè)不成功則進(jìn)入失步狀態(tài),返回步驟b,所述檢測(cè)不成功為接收到非標(biāo)準(zhǔn)同步信號(hào)的次數(shù)達(dá)到限定值I或者未檢測(cè)出同步信號(hào)的次數(shù)達(dá)到限定值2。
[0010]優(yōu)選的,上述同步信號(hào)為1ms的脈沖信號(hào),所述檢測(cè)成功為連續(xù)接收到100個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的同步信號(hào),所述檢測(cè)不成功為接收到非標(biāo)準(zhǔn)同步信號(hào)的次數(shù)達(dá)到10次或者未檢測(cè)出同步信號(hào)的次數(shù)達(dá)到5次。
[0011]優(yōu)選的,步驟c中,從同步基站接收主同步基站發(fā)送的同步信號(hào)后,將檢測(cè)恢復(fù)出的同步信號(hào)環(huán)回給主同步基站,主同步基站針對(duì)收到的從同步基站環(huán)回的同步信號(hào)進(jìn)行同步狀態(tài)的檢測(cè),如果檢測(cè)成功則得知從同步基站進(jìn)入了同步狀態(tài)。進(jìn)一步的,可以按照以下方法測(cè)量所述傳輸時(shí)延:主同步基站首先記錄發(fā)送的同步信號(hào)的初始位置,然后在收到從同步基站環(huán)回的同步信號(hào)后,檢測(cè)恢復(fù)出同步信號(hào)并記下接收位置t2,計(jì)算光纖鏈路上的傳輸時(shí)延為At=(t「t2)/2。
[0012]優(yōu)選的,網(wǎng)絡(luò)中的任意基站中可以設(shè)有一個(gè)從同步信號(hào)處理模塊、多個(gè)主同步信號(hào)處理模塊和一個(gè)自適應(yīng)時(shí)延測(cè)量及補(bǔ)償模塊,所述從同步信號(hào)處理模塊用于檢測(cè)來(lái)自自身的主同步基站的光纖幀中承載的同步信號(hào),和將檢測(cè)出的同步信號(hào)環(huán)回轉(zhuǎn)發(fā)給主同步基站;所述主同步信號(hào)處理模塊用于將本地的同步信號(hào)發(fā)送至自身的從同步基站;所述自適應(yīng)時(shí)延測(cè)量及補(bǔ)償模塊用于進(jìn)行基站間傳輸時(shí)延的測(cè)量。
[0013]優(yōu)選的,源基站丟失后,以通信網(wǎng)絡(luò)中的任意其它基站作為源基站,重新做全網(wǎng)的時(shí)鐘同步。
[0014]本發(fā)明所提供的基站時(shí)鐘同步的方法,具有以下優(yōu)點(diǎn):1,可解決無(wú)GPS條件下的基站同步覆蓋問題;2,基站上不必安裝GPS接收模塊,節(jié)約了制造成本;3,組網(wǎng)方式靈活,任一基站均可作為源基站,可支持鏈型、星型等多種組網(wǎng)模式;4,同步信號(hào)傳輸網(wǎng)絡(luò)采用光口接入方式,可方便應(yīng)用于環(huán)境復(fù)雜、具有防爆要求(如煤礦等)的坑道通信環(huán)境中;5,采用自適應(yīng)的時(shí)延測(cè)量及補(bǔ)償機(jī)制,測(cè)量及補(bǔ)償過(guò)程實(shí)時(shí)且精度高;6,從同步基站在同步時(shí)延補(bǔ)償后繼續(xù)進(jìn)行同步狀態(tài)的檢測(cè),在檢測(cè)過(guò)程中設(shè)計(jì)了主同步基站進(jìn)行同步信號(hào)切換情形的容錯(cuò)機(jī)制,可以保證自身工作狀態(tài)的穩(wěn)定;7,源基站斷開時(shí),其它基站與終端之間的通信不會(huì)中斷,可以實(shí)現(xiàn)終端和基站間的無(wú)縫鏈接。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是本發(fā)明實(shí)施例采用的基站組網(wǎng)示意圖;
[0016]圖2是本發(fā)明實(shí)施例主從同步基站之間進(jìn)行同步的流程圖;
[0017]圖3是本發(fā)明實(shí)施例的自適應(yīng)時(shí)延測(cè)量過(guò)程的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作詳細(xì)的說(shuō)明。
[0019]本實(shí)施例的通信網(wǎng)絡(luò)中共有A、B、C、D4臺(tái)基站,這些基站無(wú)需在基站中安裝GPS接收模塊,而是通過(guò)在不同基站間鋪設(shè)光纖同步傳輸網(wǎng)絡(luò),即可方便的實(shí)現(xiàn)基站間的時(shí)鐘同步。每臺(tái)基站均具有I個(gè)用于與自身的主同步基站連接的光纖接口,和2個(gè)用于與自身的從同步基站連接的光纖接口,可任意與其它3臺(tái)基站連接。每臺(tái)基站內(nèi)部設(shè)有I個(gè)從同步信號(hào)處理模塊、2個(gè)主同步信號(hào)處理模塊和I個(gè)自適應(yīng)時(shí)延測(cè)量及補(bǔ)償模塊,從同步信號(hào)處理模塊用于檢測(cè)來(lái)自自身的主同步基站的光纖幀中承載的同步信號(hào),和將檢測(cè)出的同步信號(hào)環(huán)回轉(zhuǎn)發(fā)給主同步基站;主同步信號(hào)處理模塊用于將本地的同步信號(hào)發(fā)送至自身的從同步基站;自適應(yīng)時(shí)延測(cè)量及補(bǔ)償模塊用于進(jìn)行基站間傳輸時(shí)延的測(cè)量。
[0020]本實(shí)施例采用的基站組網(wǎng)如圖1所示,選取A為時(shí)鐘同步的源基站,其它基站通過(guò)光纖接口進(jìn)行組網(wǎng)連接,最終直聯(lián)或者級(jí)聯(lián)到A基站上。B和D是A的從同步基站,同時(shí)B又是C的主同步基站,A基站的本地同步信號(hào)即為全網(wǎng)絡(luò)的同步信號(hào),最終要將A基站的同步信息傳遞給處于同一網(wǎng)絡(luò)中的B、C、D基站。任意一對(duì)主從同步基站(A-B,A-D, B-C)之間按照以下步驟進(jìn)行同步,如圖2所示:
[0021](一)主同步基站發(fā)送同步信號(hào)
[0022]基站上電啟動(dòng)后,從同步基站的初始同步狀態(tài)置為失步狀態(tài),主同步基站向從同步基站發(fā)送本地的同步信號(hào),本實(shí)施例的同步信號(hào)為1ms的脈沖信號(hào)。
[0023](二)從同步基站進(jìn)行同步狀態(tài)的檢測(cè)
[0024]從同步基站接收到來(lái)自主同步基站的光纖幀后,首先檢測(cè)其同步幀頭,當(dāng)接收數(shù)據(jù)等于同步巾貞頭時(shí),開始計(jì)數(shù),當(dāng)連續(xù)接收到100個(gè)標(biāo)準(zhǔn)1ms同步信號(hào)時(shí)(標(biāo)準(zhǔn)1ms信號(hào)的抖動(dòng)偏差不超過(guò)100ns),同步狀態(tài)檢測(cè)成功,此時(shí)將同步標(biāo)志置為高表示進(jìn)入同步狀態(tài)。通過(guò)上層軟件上報(bào)的方式,網(wǎng)管可方便的獲取到同步標(biāo)志。
[0025](三)主同步基站進(jìn)行自適應(yīng)時(shí)延測(cè)量及補(bǔ)償
[0026]在基站同步信號(hào)網(wǎng)絡(luò)中,同步信號(hào)時(shí)延主要來(lái)源于基站與基站之間的光纖傳輸延時(shí)。因此主同步基站得知從同步基站進(jìn)入同步狀態(tài)后,立即測(cè)量與從同步基站之間的光纖鏈路上的傳輸時(shí)延,以便后續(xù)對(duì)發(fā)送出去的同步信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償?;続和B、基站A和D、基站B和C分別進(jìn)行線路時(shí)延的測(cè)量,假設(shè)A-B之間的線路延時(shí)為A-D之間的延時(shí)為Δ、,B-C之間的延時(shí)為Λ tBC,那么源基站A會(huì)分別提前Λ tAB和Λ 給基站B和D發(fā)送同步信號(hào),這樣基站A、B、D三者會(huì)率先實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)同步;對(duì)于基站B和C,B會(huì)提前Atrc將其本地同步信號(hào)發(fā)往基站C,此時(shí)基站B和C會(huì)暫時(shí)實(shí)現(xiàn)本地同步;對(duì)于基站B,當(dāng)B和A實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)同步后,基站B會(huì)對(duì)發(fā)往基站C的同步信號(hào)進(jìn)行切換,即由基站B的本地同步信號(hào)切換為基站A的全網(wǎng)同步信號(hào)。
[0027]本實(shí)施例中,從同步基站接收主同步基站發(fā)送的同步信號(hào)后,將檢測(cè)恢復(fù)出的同步信號(hào)環(huán)回給主同步基站,主同步基站針對(duì)收到的從同步基站環(huán)回的同步信號(hào)進(jìn)行如步驟(二)所述的同步狀態(tài)的檢測(cè),如果檢測(cè)成功則得知從同步基站進(jìn)入了同步狀態(tài),立即開始測(cè)量與從同步基站之間的光纖鏈路上的傳輸時(shí)延。在實(shí)際應(yīng)用中,還可以通過(guò)協(xié)議通知等方式來(lái)得知從同步基站的狀態(tài)。
[0028]本實(shí)施例主從同步基站之間的時(shí)延測(cè)量流程如圖3所示,主同步基站在發(fā)送1ms同步信號(hào)時(shí),記下同步信號(hào)幀頭的初始位置為h,從同步基站接收1ms同步信號(hào)并檢測(cè)恢復(fù)出1ms脈沖后,完成同步信號(hào)的環(huán)回(該過(guò)程認(rèn)為不存在時(shí)間延時(shí)),主同步基站收到從同步基站環(huán)回的1ms同步信號(hào)后,檢測(cè)恢復(fù)出同步信號(hào)并記下幀頭的接收位置t2,計(jì)算光纖鏈路上的傳輸時(shí)延為At=Urt2)/2。根據(jù)延時(shí)測(cè)量結(jié)果,主同步基站在發(fā)送1ms同步信號(hào)時(shí),需提前At=(Vt2)/2將信號(hào)發(fā)送出去,這樣在從同步基站內(nèi)恢復(fù)出來(lái)的1ms信號(hào)即與主同步基站同步。
[0029](四)從同步基站繼續(xù)進(jìn)行同步狀態(tài)的檢測(cè),檢測(cè)過(guò)程中設(shè)計(jì)了主同步基站進(jìn)行同步信號(hào)切換情形的容錯(cuò)機(jī)制
[0030]從同步基站在整個(gè)同步過(guò)程中需要始終進(jìn)行同步狀態(tài)的檢測(cè)。同步狀態(tài)下,在經(jīng)過(guò)同步信號(hào)的時(shí)延補(bǔ)償后,如果由于外部原因,導(dǎo)致光纖鏈路傳輸異常,則將檢測(cè)不出同步信號(hào)或者接收到非標(biāo)準(zhǔn)的同步信號(hào),則從同步基站將同步標(biāo)志置為低表示進(jìn)入失步狀態(tài),并且重新跳回至步驟(二)繼續(xù)進(jìn)行同步狀態(tài)的檢測(cè),同步狀態(tài)檢測(cè)成功后,重復(fù)步驟(三)進(jìn)行自適應(yīng)時(shí)延測(cè)量及補(bǔ)償。
[0031]然而,在從同步基站經(jīng)過(guò)同步信號(hào)的時(shí)延補(bǔ)償之后,如果主同步基站進(jìn)行了本地1ms信號(hào)和恢復(fù)出的同步信號(hào)的切換,那么從同步基站在切換瞬間也會(huì)檢測(cè)不出同步信號(hào)或者接收到非標(biāo)準(zhǔn)的同步信號(hào),對(duì)于該情形如果不進(jìn)行容錯(cuò)保護(hù)而是立即將同步標(biāo)志置為低,系統(tǒng)就會(huì)周期性的進(jìn)入“同步-失步-同步-失步…”循環(huán)往復(fù)的狀態(tài)。為了避免上述狀態(tài)的出現(xiàn),本實(shí)施例在從同步基站經(jīng)過(guò)同步時(shí)延補(bǔ)償后繼續(xù)進(jìn)行同步狀態(tài)的檢測(cè)時(shí)設(shè)計(jì)了如下容錯(cuò)機(jī)制,分兩種情況:
[0032]第一,從同步基站檢測(cè)到1ms巾貞頭并恢復(fù)出了 1ms同步信號(hào),但該1ms信號(hào)不是標(biāo)準(zhǔn)的1ms同步信號(hào),可容許有10次誤差,當(dāng)誤差達(dá)到10次后,同步標(biāo)志置為低,進(jìn)入失步狀態(tài),并重新跳回至步驟(二)進(jìn)行同步狀態(tài)的檢測(cè)。
[0033]第二,從同步基站未恢復(fù)出1ms同步信號(hào),可容許有5次誤差,當(dāng)誤差達(dá)到5次后,同步標(biāo)志置為低,進(jìn)入失步狀態(tài),并重新跳回至步驟(二)進(jìn)行同步狀態(tài)的檢測(cè)。
[0034]本實(shí)施例中,在基站C經(jīng)過(guò)同步信號(hào)的時(shí)延補(bǔ)償后,基站B才將本地1ms信號(hào)切換為恢復(fù)出的同步信號(hào),則基站C在后續(xù)同步狀態(tài)的檢測(cè)的過(guò)程中設(shè)計(jì)的容錯(cuò)機(jī)制,可有效的避免切換瞬間基站B和C之間的瞬時(shí)失步現(xiàn)象。對(duì)于基站C,相當(dāng)于將基站A的全網(wǎng)同步信號(hào)提前ΔΙ^Δ?αβ+Δ?κ;發(fā)送,至此基站A、B、C、D之間實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)同步。
[0035]當(dāng)基站A丟失后,基站B、C、D可以以二者中的任意基站為源基站重新組網(wǎng),進(jìn)而達(dá)到全網(wǎng)同步狀態(tài)。
[0036]采用本發(fā)明中的時(shí)鐘同步傳輸及恢復(fù)方法,對(duì)終端和基站進(jìn)行實(shí)際業(yè)務(wù)測(cè)試,在無(wú)GPS的條件下,可實(shí)現(xiàn)終端和基站間的無(wú)縫連接及越區(qū)切換。
[0037]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已,并不用以限制本發(fā)明,凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等,均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種通信網(wǎng)絡(luò)中基站時(shí)鐘同步的方法,其特征在于,網(wǎng)絡(luò)中的任意基站具有一個(gè)用于與自身的主同步基站連接的光纖接口,和多個(gè)用于與自身的從同步基站連接的光纖接口,選取通信網(wǎng)絡(luò)中的某一個(gè)基站作為時(shí)鐘同步的源基站,然后網(wǎng)絡(luò)中的基站相互之間通過(guò)光纖接口進(jìn)行組網(wǎng)連接,使得任意其它基站直聯(lián)或者級(jí)聯(lián)到源基站上,任意一對(duì)主從同步基站之間按照以下步驟進(jìn)行同步: a,從同步基站的初始同步狀態(tài)置為失步狀態(tài),主同步基站向從同步基站發(fā)送本地的同步信號(hào); b,從同步基站接收到來(lái)自主同步基站的光纖幀后,進(jìn)行同步狀態(tài)的檢測(cè),如果檢測(cè)成功則進(jìn)入同步狀態(tài),所述檢測(cè)成功為連續(xù)接收到的標(biāo)準(zhǔn)同步信號(hào)的個(gè)數(shù)達(dá)到預(yù)定值; c,主同步基站一旦得知從同步基站進(jìn)入同步狀態(tài),立即測(cè)量與從同步基站之間的光纖鏈路上的傳輸時(shí)延,測(cè)量完成后提前傳輸時(shí)延的時(shí)間將本地的同步信號(hào)發(fā)送給從同步基站,然后從同步基站將本地的同步信號(hào)切換為接收到的同步信號(hào); d,從同步基站始終進(jìn)行同步狀態(tài)的檢測(cè),如果檢測(cè)不成功則進(jìn)入失步狀態(tài),返回步驟b,所述檢測(cè)不成功為接收到非標(biāo)準(zhǔn)同步信號(hào)的次數(shù)達(dá)到限定值I或者未檢測(cè)出同步信號(hào)的次數(shù)達(dá)到限定值2。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法,其特征在于,所述同步信號(hào)為1ms的脈沖信號(hào),所述檢測(cè)成功為連續(xù)接收到100個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的同步信號(hào),所述檢測(cè)不成功為接收到非標(biāo)準(zhǔn)同步信號(hào)的次數(shù)達(dá)到10次或者未檢測(cè)出同步信號(hào)的次數(shù)達(dá)到5次。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法,其特征在于步驟c,從同步基站接收主同步基站發(fā)送的同步信號(hào)后,將檢測(cè)恢復(fù)出的同步信號(hào)環(huán)回給主同步基站,主同步基站針對(duì)收到的從同步基站環(huán)回的同步信號(hào)進(jìn)行同步狀態(tài)的檢測(cè),如果檢測(cè)成功則得知從同步基站進(jìn)入了同步狀態(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法,其特征在于,按照以下方法測(cè)量所述傳輸時(shí)延:主同步基站首先記錄發(fā)送的同步信號(hào)的初始位置^,然后在收到從同步基站環(huán)回的同步信號(hào)后,檢測(cè)恢復(fù)出同步信號(hào)并記下接收位置t2,計(jì)算光纖鏈路上的傳輸時(shí)延為Atza1-tJ/〗。
5.根據(jù)權(quán)利要求3的方法,其特征在于,網(wǎng)絡(luò)中的任意基站中設(shè)有一個(gè)從同步信號(hào)處理模塊、多個(gè)主同步信號(hào)處理模塊和一個(gè)自適應(yīng)時(shí)延測(cè)量及補(bǔ)償模塊,所述從同步信號(hào)處理模塊用于檢測(cè)來(lái)自自身的主同步基站的光纖幀中承載的同步信號(hào),和將檢測(cè)出的同步信號(hào)環(huán)回轉(zhuǎn)發(fā)給主同步基站;所述主同步信號(hào)處理模塊用于將本地的同步信號(hào)發(fā)送至自身的從同步基站;所述自適應(yīng)時(shí)延測(cè)量及補(bǔ)償模塊用于進(jìn)行基站間傳輸時(shí)延的測(cè)量。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法,其特征在于,源基站丟失后,以通信網(wǎng)絡(luò)中的任意其它基站作為源基站,重新做全網(wǎng)的時(shí)鐘同步。
【文檔編號(hào)】H04W56/00GK104168639SQ201310182043
【公開日】2014年11月26日 申請(qǐng)日期:2013年5月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月16日
【發(fā)明者】王蓋, 賈俊明, 張寶功, 李金安 申請(qǐng)人:北京信威通信技術(shù)股份有限公司