分布式網(wǎng)絡(luò)授時(shí)的濾波方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)通信領(lǐng)域，尤指一種分布式網(wǎng)絡(luò)授時(shí)的濾波方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著業(yè)務(wù)IP化的發(fā)展加速，通信網(wǎng)絡(luò)承載的業(yè)務(wù)類型在不斷的發(fā)生根本性變化。 移動運(yùn)營商核心網(wǎng)的IP化已全面實(shí)施，移動網(wǎng)絡(luò)中RAN主要基于同步數(shù)字體系（SDH)技術(shù) 構(gòu)建，第三代移動通信（3G)網(wǎng)絡(luò)以及第四代通訊（4G)網(wǎng)絡(luò)都需要基于分組業(yè)務(wù)的傳送。承 載帶寬需求的變化和技術(shù)的演進(jìn)，傳送網(wǎng)也發(fā)生了改變。因此，分組化已經(jīng)成為傳送網(wǎng)絡(luò)最 為重要的特征之一。網(wǎng)絡(luò)通訊對于時(shí)鐘同步的需求有兩個(gè)級別--頻率同步和時(shí)間同步。 時(shí)間同步可以由GPS衛(wèi)星時(shí)鐘來傳遞準(zhǔn)確的時(shí)間信息，雖然同步報(bào)文可以進(jìn)行頻率同步， 但在傳輸網(wǎng)絡(luò)中，由于網(wǎng)絡(luò)流量的不固定，報(bào)文經(jīng)過中間傳輸介質(zhì)（網(wǎng)線，光纖，交換機(jī)，路 由器等）傳輸延遲與駐留時(shí)間延遲的影響，會導(dǎo)致頻率同步的精度出現(xiàn)很大的偏差。
[0003]目前，雖然業(yè)界有采用El，IRIG-B進(jìn)行頻率授時(shí)，但是像El，IRIG-B的信號傳輸需 要單獨(dú)鋪設(shè)專用線纜，需要耗費(fèi)大量的物力與人力成本，成本高，不利于普及應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種分布式網(wǎng)絡(luò)授時(shí)的濾波方法， 解決現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)傳輸中產(chǎn)生的頻率偏差問題和El，IRIG-B進(jìn)行頻率授時(shí)需要單獨(dú)鋪設(shè)線 纜耗費(fèi)人力物力等問題。
[0005] 實(shí)現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案是：
[0006] 本發(fā)明一種分布式網(wǎng)絡(luò)授時(shí)的濾波方法，包括：
[0007] 組件授時(shí)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，確定網(wǎng)絡(luò)中的主從時(shí)鐘節(jié)點(diǎn)；
[0008] 進(jìn)行主從時(shí)鐘節(jié)點(diǎn)的同步通信，獲取主從通信中的單向時(shí)延；
[0009] 以一定數(shù)量的所述單向時(shí)延為一組，計(jì)算得出該組中的最小時(shí)延，同時(shí)記錄所述 最小時(shí)延的對應(yīng)時(shí)間值；
[0010] 再以多組的最小時(shí)延形成第一數(shù)組，且以所述第一數(shù)組中的最小時(shí)延的對應(yīng)時(shí)間 值形成第二數(shù)組；
[0011] 將所述第一數(shù)組和所述第二數(shù)組進(jìn)行卡爾曼濾波計(jì)算，以獲取主從通信中的頻率 差值。
[0012] 提供一種分布式網(wǎng)絡(luò)授時(shí)的濾波方法，有效濾除同步報(bào)文在網(wǎng)絡(luò)傳輸中帶來的抖 動，將傳輸延遲最小的報(bào)文進(jìn)行卡爾曼濾波，最終輸出穩(wěn)定可靠的頻率偏差，有效提高后期 頻率同步的精度與穩(wěn)定度。本發(fā)明利用現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)平臺，結(jié)合低通濾波與卡爾曼濾波算法， 在復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下能夠去除網(wǎng)絡(luò)抖動與傳輸延遲，提高同步報(bào)文給各級從節(jié)點(diǎn)頻率同步 的精度。由于該方法是一種網(wǎng)絡(luò)授時(shí)協(xié)議，無需單獨(dú)鋪設(shè)專用網(wǎng)絡(luò)通道，解決了E1，IRIG-B 進(jìn)行頻率授時(shí)需要單獨(dú)鋪設(shè)線纜耗費(fèi)人力物力的問題。直接利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)資源，大大降低 了投入成本，有很好的實(shí)用性。
[0013] 本發(fā)明分布式網(wǎng)絡(luò)授時(shí)的濾波方法的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述單向時(shí)延為主時(shí)鐘節(jié) 點(diǎn)的發(fā)送時(shí)間戳與從時(shí)鐘節(jié)點(diǎn)的接收時(shí)間戳之間的差值。
[0014] 本發(fā)明分布式網(wǎng)絡(luò)授時(shí)的濾波方法的進(jìn)一步改進(jìn)在于，將所述第一數(shù)組和所述第 二數(shù)組進(jìn)行卡爾曼濾波計(jì)算包括：
[0015] 利用卡爾曼濾波估計(jì)算法的狀態(tài)方程和觀測方程，對所述第一數(shù)組和所述第二數(shù) 組經(jīng)過線性卡爾曼濾波算法得出最佳單向時(shí)延，并計(jì)算得出主從頻率差值；
[0016] 所述狀態(tài)方程為：
[0017]X(k) ? ? ?Xm?W(k) ? [X(k) ?H? ? ?Xm]⑴
[0018] 所述觀測方程為：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種分布式網(wǎng)絡(luò)授時(shí)的濾波方法，其特征在于，包括： 組建授時(shí)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，確定網(wǎng)絡(luò)中的主從時(shí)鐘節(jié)點(diǎn)； 進(jìn)行主從時(shí)鐘節(jié)點(diǎn)的同步通信，獲取主從通信中的單向時(shí)延； 以一定數(shù)量的所述單向時(shí)延為一組，計(jì)算得出該組中的最小時(shí)延，同時(shí)記錄所述最小 時(shí)延的對應(yīng)時(shí)間值； 再以多組的最小時(shí)延形成第一數(shù)組，且以所述第一數(shù)組中的最小時(shí)延的對應(yīng)時(shí)間值形 成第二數(shù)組； 將所述第一數(shù)組和所述第二數(shù)組進(jìn)行卡爾曼濾波計(jì)算，以獲取主從通信中的頻率差 值。
2. 如權(quán)利要求1所述的分布式網(wǎng)絡(luò)授時(shí)的濾波方法，其特征在于，所述單向時(shí)延為主 時(shí)鐘節(jié)點(diǎn)的發(fā)送時(shí)間戳與從時(shí)鐘節(jié)點(diǎn)的接收時(shí)間戳之間的差值。
3. 如權(quán)利要求1所述的分布式網(wǎng)絡(luò)授時(shí)的濾波方法，其特征在于，將所述第一數(shù)組和 所述第二數(shù)組進(jìn)行卡爾曼濾波計(jì)算包括： 利用卡爾曼濾波估計(jì)算法的狀態(tài)方程和觀測方程，對所述第一數(shù)組和所述第二數(shù)組經(jīng) 過線性卡爾曼濾波算法得出最佳單向時(shí)延，并計(jì)算得出主從頻率差值； 所述狀態(tài)方程為： X(k) · · *X(k.i) *W(k) · [X(k) ·Η· . -Xik.!)] ⑴ 所述觀測方程為： # F(k) *^· · · ·Z(kM>· ·τ · Q (2) 式⑴和式⑵中：Κ為單向時(shí)延的編組序號，X(k)為第K組的最小時(shí)延，X 為第K+l 組的最小時(shí)延，?為三角狀態(tài)矩陣，w(k)為權(quán)重矩陣，H為觀測矩陣，X (k)WM為主從單向路徑 時(shí)延的觀測值，I為單位矩陣，Q為模型噪聲。
4. 如權(quán)利要求3所述的分布式網(wǎng)絡(luò)授時(shí)的濾波方法，其特征在于，所述線性卡爾曼濾 波算法包括： Λ A I
Λ ^ 式⑶至式（7)中，I1為第Κ+l組的最小時(shí)延，矩陣中為卡爾曼濾波 之后主從單向時(shí)延的最優(yōu)估計(jì)值，F(xiàn)req1^1為第K+1次濾波后主從通信之間的頻率差值，?為 三角矩陣，w(k)為第K次的權(quán)重矩陣，H為觀測矩陣，Tmp為臨時(shí)矩陣，R為1，Q為模型噪聲， I為單位矩陣，P0^1,k.u為第K+1次的估計(jì)誤差。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種分布式網(wǎng)絡(luò)授時(shí)的濾波方法，包括：搭建同步時(shí)鐘，確定網(wǎng)絡(luò)中的主從時(shí)鐘節(jié)點(diǎn)；進(jìn)行主從時(shí)鐘節(jié)點(diǎn)的同步通信，獲取主從通信中的單向時(shí)延；以一定數(shù)量的所述單向時(shí)延為一組，計(jì)算得出該組中的最小時(shí)延，同時(shí)記錄所述最小時(shí)延的對應(yīng)時(shí)間值；再以多組的最小時(shí)延形成第一數(shù)組，以每一最小時(shí)延的對應(yīng)時(shí)間值形成第二數(shù)組；將所述第一數(shù)組和所述第二數(shù)組進(jìn)行卡爾曼濾波計(jì)算，以獲取主從通信中的頻率差值。提供一種分布式網(wǎng)絡(luò)授時(shí)的濾波方法，有效濾除同步報(bào)文在網(wǎng)絡(luò)傳輸中帶來的抖動，將傳輸延遲最小的報(bào)文進(jìn)行卡爾曼濾波，最終輸出穩(wěn)定可靠的頻率偏差，有效提高后期頻率同步的精度與穩(wěn)定度。
【IPC分類】H04J3-06
【公開號】CN104660361
【申請?zhí)枴緾N201510072034
【發(fā)明人】楊德朝, 林承益, 桂征服, 林芹, 羅素芬
【申請人】楊德朝
【公開日】2015年5月27日
【申請日】2015年2月11日