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)或級聯(lián)到源基站，任意一對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；b，從基站接收后進(jìn)行同步狀態(tài)檢測，若檢測成功則進(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)，測量與從基站之間的傳輸時(shí)延，測量完成后提前傳輸時(shí)延的時(shí)間將本地同步信號發(fā)送給從基站，從基站將本地同步信號切換為接收到的同步信號；d，從基站始終進(jìn)行同步狀態(tài)檢測，若檢測不成功則進(jìn)入失步狀態(tài)，返回步驟b。
【專利說明】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，這無形中增加了產(chǎn)品成本；另一方面，對于一些特殊的坑道通信場合(如礦井通信中)，由于GPS接收機(jī)和\或GPS信號不可用，從而導(dǎo)致在所有基站間無法實(shí)現(xiàn)同步。
[0003]因此，為了解決無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)或者級聯(lián)到源基站上，任意一對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；
[0007]b，從同步基站接收到來自主同步基站的光纖幀后，進(jìn)行同步狀態(tài)的檢測，如果檢測成功則進(jìn)入同步狀態(tài)，所述檢測成功為連續(xù)接收到的標(biāo)準(zhǔn)同步信號的個(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)，立即測量與從同步基站之間的光纖鏈路上的傳輸時(shí)延，測量完成后提前傳輸時(shí)延的時(shí)間將本地的同步信號發(fā)送給從同步基站，然后從同步基站將本地的同步信號切換為接收到的同步信號；
[0009]d，從同步基站始終進(jìn)行同步狀態(tài)的檢測，如果檢測不成功則進(jìn)入失步狀態(tài)，返回步驟b，所述檢測不成功為接收到非標(biāo)準(zhǔn)同步信號的次數(shù)達(dá)到限定值I或者未檢測出同步信號的次數(shù)達(dá)到限定值2。
[0010]優(yōu)選的，上述同步信號為1ms的脈沖信號，所述檢測成功為連續(xù)接收到100個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的同步信號，所述檢測不成功為接收到非標(biāo)準(zhǔn)同步信號的次數(shù)達(dá)到10次或者未檢測出同步信號的次數(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)送的同步信號后，將檢測恢復(fù)出的同步信號環(huán)回給主同步基站，主同步基站針對收到的從同步基站環(huán)回的同步信號進(jìn)行同步狀態(tài)的檢測，如果檢測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)送的同步信號的初始位置，然后在收到從同步基站環(huán)回的同步信號后，檢測恢復(fù)出同步信號并記下接收位置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)從同步信號處理模塊、多個(gè)主同步信號處理模塊和一個(gè)自適應(yīng)時(shí)延測量及補(bǔ)償模塊，所述從同步信號處理模塊用于檢測來自自身的主同步基站的光纖幀中承載的同步信號，和將檢測出的同步信號環(huán)回轉(zhuǎn)發(fā)給主同步基站；所述主同步信號處理模塊用于將本地的同步信號發(fā)送至自身的從同步基站；所述自適應(yīng)時(shí)延測量及補(bǔ)償模塊用于進(jìn)行基站間傳輸時(shí)延的測量。
[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)延測量及補(bǔ)償機(jī)制，測量及補(bǔ)償過程實(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，在檢測過程中設(shè)計(jì)了主同步基站進(jìn)行同步信號切換情形的容錯(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中斷，可以實(shí)現(xiàn)終端和基站間的無縫鏈接。

【專利附圖】

【附圖說明】
[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)延測量過程的示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作詳細(xì)的說明。
[0019]本實(shí)施例的通信網(wǎng)絡(luò)中共有A、B、C、D4臺基站，這些基站無需在基站中安裝GPS接收模塊，而是通過在不同基站間鋪設(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臺基站連接。每臺基站內(nèi)部設(shè)有I個(gè)從同步信號處理模塊、2個(gè)主同步信號處理模塊和I個(gè)自適應(yīng)時(shí)延測量及補(bǔ)償模塊，從同步信號處理模塊用于檢測來自自身的主同步基站的光纖幀中承載的同步信號，和將檢測出的同步信號環(huán)回轉(zhuǎn)發(fā)給主同步基站；主同步信號處理模塊用于將本地的同步信號發(fā)送至自身的從同步基站；自適應(yīng)時(shí)延測量及補(bǔ)償模塊用于進(jìn)行基站間傳輸時(shí)延的測量。
[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，其它基站通過光纖接口進(jìn)行組網(wǎng)連接，最終直聯(lián)或者級聯(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即為全網(wǎng)絡(luò)的同步信號，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
[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，本實(shí)施例的同步信號為1ms的脈沖信號。
[0023](二)從同步基站進(jìn)行同步狀態(tài)的檢測
[0024]從同步基站接收到來自主同步基站的光纖幀后，首先檢測其同步幀頭，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同步信號時(shí)(標(biāo)準(zhǔn)1ms信號的抖動(dòng)偏差不超過100ns)，同步狀態(tài)檢測成功，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)延測量及補(bǔ)償
[0026]在基站同步信號網(wǎng)絡(luò)中，同步信號時(shí)延主要來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)對發(fā)送出去的同步信號進(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會分別提前Λ tAB和Λ 給基站B和D發(fā)送同步信號，這樣基站A、B、D三者會率先實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)同步；對于基站B和C，B會提前Atrc將其本地同步信號發(fā)往基站C，此時(shí)基站B和C會暫時(shí)實(shí)現(xiàn)本地同步；對于基站B，當(dāng)B和A實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)同步后，基站B會對發(fā)往基站C的同步信號進(jìn)行切換，即由基站B的本地同步信號切換為基站A的全網(wǎng)同步信號。
[0027]本實(shí)施例中，從同步基站接收主同步基站發(fā)送的同步信號后,將檢測恢復(fù)出的同步信號環(huán)回給主同步基站，主同步基站針對收到的從同步基站環(huán)回的同步信號進(jìn)行如步驟(二)所述的同步狀態(tài)的檢測，如果檢測成功則得知從同步基站進(jìn)入了同步狀態(tài)，立即開始測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，還可以通過協(xié)議通知等方式來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)延測量流程如圖3所示，主同步基站在發(fā)送1ms同步信號時(shí)，記下同步信號幀頭的初始位置為h，從同步基站接收1ms同步信號并檢測恢復(fù)出1ms脈沖后，完成同步信號的環(huán)回(該過程認(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同步信號后，檢測恢復(fù)出同步信號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)測量結(jié)果，主同步基站在發(fā)送1ms同步信號時(shí)，需提前At=(Vt2)/2將信號發(fā)送出去，這樣在從同步基站內(nèi)恢復(fù)出來的1ms信號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，檢測過程中設(shè)計(jì)了主同步基站進(jìn)行同步信號切換情形的容錯(cuò)機(jī)制
[0030]從同步基站在整個(gè)同步過程中需要始終進(jìn)行同步狀態(tài)的檢測。同步狀態(tài)下，在經(jīng)過同步信號的時(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，則將檢測不出同步信號或者接收到非標(biāo)準(zhǔn)的同步信號，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，同步狀態(tài)檢測成功后，重復(fù)步驟(三)進(jìn)行自適應(yīng)時(shí)延測量及補(bǔ)償。
[0031]然而，在從同步基站經(jīng)過同步信號的時(shí)延補(bǔ)償之后，如果主同步基站進(jìn)行了本地1ms信號和恢復(fù)出的同步信號的切換，那么從同步基站在切換瞬間也會檢測不出同步信號或者接收到非標(biāo)準(zhǔn)的同步信號，對于該情形如果不進(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)過同步時(shí)延補(bǔ)償后繼續(xù)進(jìn)行同步狀態(tài)的檢測時(shí)設(shè)計(jì)了如下容錯(cuò)機(jī)制，分兩種情況:
[0032]第一，從同步基站檢測到1ms巾貞頭并恢復(fù)出了 1ms同步信號,但該1ms信號不是標(biāo)準(zhǔn)的1ms同步信號，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。
[0033]第二，從同步基站未恢復(fù)出1ms同步信號，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。
[0034]本實(shí)施例中，在基站C經(jīng)過同步信號的時(shí)延補(bǔ)償后，基站B才將本地1ms信號切換為恢復(fù)出的同步信號，則基站C在后續(xù)同步狀態(tài)的檢測的過程中設(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。對于基站C，相當(dāng)于將基站A的全網(wǎng)同步信號提前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，對終端和基站進(jìn)行實(shí)際業(yè)務(wù)測試，在無GPS的條件下，可實(shí)現(xiàn)終端和基站間的無縫連接及越區(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)或者級聯(lián)到源基站上，任意一對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； b，從同步基站接收到來自主同步基站的光纖幀后，進(jìn)行同步狀態(tài)的檢測，如果檢測成功則進(jìn)入同步狀態(tài)，所述檢測成功為連續(xù)接收到的標(biāo)準(zhǔn)同步信號的個(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)，立即測量與從同步基站之間的光纖鏈路上的傳輸時(shí)延，測量完成后提前傳輸時(shí)延的時(shí)間將本地的同步信號發(fā)送給從同步基站，然后從同步基站將本地的同步信號切換為接收到的同步信號； d，從同步基站始終進(jìn)行同步狀態(tài)的檢測，如果檢測不成功則進(jìn)入失步狀態(tài)，返回步驟b，所述檢測不成功為接收到非標(biāo)準(zhǔn)同步信號的次數(shù)達(dá)到限定值I或者未檢測出同步信號的次數(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，所述同步信號為1ms的脈沖信號，所述檢測成功為連續(xù)接收到100個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的同步信號，所述檢測不成功為接收到非標(biāo)準(zhǔn)同步信號的次數(shù)達(dá)到10次或者未檢測出同步信號的次數(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)送的同步信號后，將檢測恢復(fù)出的同步信號環(huán)回給主同步基站，主同步基站針對收到的從同步基站環(huán)回的同步信號進(jìn)行同步狀態(tài)的檢測，如果檢測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)送的同步信號的初始位置^，然后在收到從同步基站環(huán)回的同步信號后，檢測恢復(fù)出同步信號并記下接收位置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)從同步信號處理模塊、多個(gè)主同步信號處理模塊和一個(gè)自適應(yīng)時(shí)延測量及補(bǔ)償模塊，所述從同步信號處理模塊用于檢測來自自身的主同步基站的光纖幀中承載的同步信號，和將檢測出的同步信號環(huán)回轉(zhuǎn)發(fā)給主同步基站；所述主同步信號處理模塊用于將本地的同步信號發(fā)送至自身的從同步基站；所述自適應(yīng)時(shí)延測量及補(bǔ)償模塊用于進(jìn)行基站間傳輸時(shí)延的測量。
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】H04W56/00GK104168639SQ201310182043
【公開日】2014年11月26日 申請日期: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 申請人:北京信威通信技術(shù)股份有限公司