分组网络中的增强型时钟控制制造技术

本发明专利技术的一个实施例提出了一种方法，用于自治地验证从多个源获得的时间和频率信息并生成在客户端时钟和源之间的频率差的适当估计。该方法包括以下步骤：协议数据单元验证，偏移量测量，最小偏移量滤波，和频率滤波。利用这些步骤，可以减轻分组延时变化的负面影响，并且确定了所考虑的源的频率估计，以及关联有效性状态。因此，以相对于现有方法极大降低了的成本和降低的复杂度水平来实现对本地时钟的质量控制。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术的实施例一般地涉及部署在通信网络内的网络元件的时钟控制方法，尤其是涉及分组网络中的增强型时钟控制。
技术介绍
在许多电信应用中，网络中的每个元件均具有其自身的、与网络中的其它时钟独立运行的时钟(这里称为“客户端时钟”)。晶振通常用作网络元件中的客户端时钟，从而提供频率以支持本地时标的生成。虽然晶振在短期测量间隔内提供良好的频率稳定性，但是它们的中期和长期频率稳定性并不满足电信标准。因此，必须针对外部可追溯源来检查和校正客户端时钟。而且，在网络中有极大量元件的情况下，需要每个元件的时钟不仅提供在所有测量间隔内的良好频率稳定性，而且在整个网络内可再生，同时每个元件具有最低成本。存在向客户端网络元件处的客户端时钟提供定时信息的多种方式。在传统电信网络中，网络元件利用诸如T1和SONET之类的时分复用(TDM)链路，这些链路固有地能够在物理层从服务器向客户端运载可靠频率信息。但是，下一代网络可能基于分组交换体系结构(这种网络在这里称为“分组网络”)，并且可能存在这样的情形，其中，互连网络元件的物理介质不再能够在物理层传送频率信息。因此，需要用于传送定时信息的基于分组的方法。图1图示了对于网络元件100而言可能可得的各种定时源。定时源包括网络时间协议(NTP)服务器110、精确定时协议(PTP)服务器120、直接链路源130、多播NTP服务器140、多播PTP服务器150、和实时协议(RTP)服务器160。NTP服务器110和PTP服务器120分别使能了通过IP-WAN 115和LAN 125传送定时信息的基于分组的方法。除非另作特别指定，这里所使用的术语“NTP服务器”和-->“PTP服务器”意味着服务器操作于单播模式中，其中，在服务器和客户端之间存在安全的一对一关联，从而确保某种级别的可追溯性。直接链路源130是诸如全球定位卫星(GPS)、楼宇综合定时供给(BITS)、SONET、SDH和PDH之类的源，其通过直接链路135向网络元件提供定时信息。多播NTP服务器140和多播PTP服务器150是多播服务器，其能够通过服务器和客户端之间的N对M关联来提供基于分组的定时信息，其中，N和M可以是大于或等于1的任意整数，并且N<<M。虽然对于网络元件100而言可用多种定时源，但是并不是在所有情况下都可用所有定时源。此外，它们的频率稳定性并不总是满足电信标准。在通过引用结合于此的美国专利5,751,777和美国专利5,943,381中公开的多输入锁频环(MiFLL)通过最佳地组合主次层级输入实现了对于任意指定时间测量间隔而言都具有良好稳定性的客户端时钟。“主层级输入”指的是经由可核实(可追溯)路径来自已知的可靠定时源(例如，NTP服务器110、PTP服务器120或直接链路源130)的定时信息。“次层级输入”源自比本地振荡器更好或相等的层级的源，但并不显式可核实。多播NTP服务器140和多播PTP服务器150可以被用作次层级输入，其将允许以较低成本、较低功率的本地振荡器来提取时间和频率信息，而不会向主层级源增加额外客户端事务的负担。但是，从多播NTP和PTP流提取时间和频率信息将产生多个问题。首先，并不总是知道这些流是否源自可靠的服务器时钟。其次，在实践中，一个流中的各个分组经历具有极其随机的分量的不同延时，即，称为“分组延时变差”(PDV)的现象。其结果是，可能会向MiFLL发送不准确的数据，从而折衷了客户端时钟的性能。如上所述，本领域中所需的是这样的技术和装置，其用于自治地验证从多个源获得的时间和频率数据并通过减轻PDV的影响来生成对客户端时钟和各个源之间的频率差的合适估计，以使得仅向MiFLL发送可靠数据。
技术实现思路
-->本专利技术的一个实施例提出了一种用于自治地验证从服务器时钟接收的时间和频率信息并生成在客户端时钟和所述服务器时钟之间的频率估计的方法。该方法包括以下步骤：接收至少两个协议数据单元(PDU)，其中，每个PDU包括多个时间戳；从每个PDU中提取该多个时间戳；针对每个PDU执行偏移量测量，以计算每个PDU的在客户端时钟和服务器时钟之间的时间偏移量，其中，每个偏移量测量均基于与正在执行的偏移量测量所针对的PDU相关联的至少两个时间戳。该方法还包括以下步骤：对所述时间偏移量执行最小偏移量滤波(MOF)以去除基于无效时间戳数据的任何时间戳；以及对经过滤波的所述时间偏移量执行频率估计滤波(FEF)以生成频率估计，并向MiFLL提供该频率估计以实现客户端时钟在任何指定时间测量间隔内的良好稳定性。所公开的方法的一个优点是，可以通过使用诸如多播NTP和多播PTP服务器之类的不怎么可靠的定时源来补充主层级(tier)源从而实现对客户端时钟的控制。所公开的方法包括以下算法：用于反复核对从多播NTP和多播PTP服务器获得的测量数据的算法，用于自治地建立信道的有效性的算法，以及用于推断根据信道的当前频率估计是否可以用于MiFLL算法的算法。其结果是，可以利用较低成本、较低功率的振荡器来提取客户端时钟处的时间和频率信息，而不会增加主层级源的负担，从而降低服务器和客户端两者的成本。附图说明因此，可以按其来详细地了解以上所记载的本专利技术的特征的方式、本专利技术的更具体的描述、以上的简要描述可以参考实施例来获得，其中一些实施例被示出在附图中。但是，应当注意，附图仅仅例示了本专利技术的典型实施例，因此不应当被视为对本专利技术的范围的限制，因为本专利技术容许其它等效实施例。图1图示了网络元件可得的多种定时源；图2图示了根据本专利技术一个实施例的时间戳的概念；图3A图示了根据本专利技术一个实施例的频率估计生成处理；-->图3B图示了根据本专利技术一个实施例的MiFLL PDU测量处理的步骤；图3C图示了根据本专利技术另一个实施例的MiFLL PDU测量处理的步骤；图4是被配置为实现本专利技术的一个或多个方面的同步元件的示意图；以及图5图示了被配置为实现本专利技术的一个或多个方面的计算设备。具体实施方式本专利技术是在美国专利5,751,777和美国专利5,943,381的基础上的改进，这两个专利的全部内容通过引用而结合于此，以用于所有目的。图2图示了根据本专利技术一个实施例的时间戳的概念。主层级源和次层级源两者均利用了图2所示的时间戳印压(time stamping)处理的变体(variant)。如图所示，时间测量处理可能涉及沿时间线200的四个时间戳，其定义如下所示：T1是表示从客户端210的时钟发起的协议数据单元(PDU)的发送发起间期(epoch)的最佳估计的时间戳，T2是表示在服务器220的时钟处终止的PDU的接收终止间期的最佳估计的时间戳，T3是表示从服务器220的时钟发起的PDU的发送终止间期的最佳估计的时间戳，以及T4是表示在客户端210的时钟处终止的PDU的接收终止间期的最佳估计的时间戳。各个时间戳表示在协议事务处理中的关键间期。除了以精确时间戳来支持连续分组(follow-up packet)的概念的PTP之外，精确的时间戳通常在单个分组中被传送，或者更一般地，在单个PDU中被传送。一旦在客户端时钟处接收到PDU，就使用时间戳来生成对客户端时钟和服务器处的发起源时钟之间的频率差的估计，这里称为“频率估计”。此外，在以下描述中，术语“信道”本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，用于自治地验证从服务器时钟接收的时间和频率信息并生成在客户端时钟和所述服务器时钟之间的频率估计，所述方法包括：　接收至少两个协议数据单元（ＰＤＵ），其中，每个ＰＤＵ包括多个时间戳；　从每个ＰＤＵ中提取所述多个时间戳；　 　针对每个ＰＤＵ执行偏移量测量，以计算每个ＰＤＵ的在所述客户端时钟和所述服务器时钟之间的时间偏移量，其中，每个偏移量测量均基于与正在对其执行所述偏移量测量的ＰＤＵ相关联的至少两个所述时间戳；　对所述时间偏移量执行最小偏移量滤波（Ｍ ＯＦ）以去除基于无效时间戳数据的任何时间戳；以及　对经过滤波的所述时间偏移量执行频率估计滤波（ＦＥＦ）以生成所述频率估计，并向ＭｉＦＬＬ提供所述频率估计以实现所述客户端时钟对于任何指定时间测量间隔的良好稳定性。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2006-2-1 60/763,967;US 2007-1-31 11/669,8821.一种方法，用于自治地验证从服务器时钟接收的时间和频率信息并生成在客户端时钟和所述服务器时钟之间的频率估计，所述方法包括：接收至少两个协议数据单元(PDU)，其中，每个PDU包括多个时间戳；从每个PDU中提取所述多个时间戳；针对每个PDU执行偏移量测量，以计算每个PDU的在所述客户端时钟和所述服务器时钟之间的时间偏移量，其中，每个偏移量测量均基于与正在对其执行所述偏移量测量的PDU相关联的至少两个所述时间戳；对所述时间偏移量执行最小偏移量滤波(MOF)以去除基于无效时间戳数据的任何时间戳；以及对经过滤波的所述时间偏移量执行频率估计滤波(FEF)以生成所述频率估计，并向MiFLL提供所述频率估计以实现所述客户端时钟对于任何指定时间测量间隔的良好稳定性。2.如权利要求1所述的方法，其中，所述多个时间戳包括由以下时间戳构成的群组中的至少两个：包括从所述客户端时钟发起的所述PDU的发送发起间期的最佳估计的时间戳T1，包括终止于经由网络与所述客户端相连接的所述服务器时钟的所述PDU的接收终止间期的最佳估计的时间戳T2，包括从所述服务器时钟发起的所述PDU的发送发起间期的最佳估计的时间戳T3，以及包括终止于所述客户端时钟的所述PDU的接收终止间期的最佳估计的时间戳T4，其中，“间期”指的是时间间隔。3.如权利要求1所述的方法，其中，所述频率估计被与针对信道的关联有效性标志一道输出，其中，所述信道包括所述服务器时钟以及从所述服务器时钟到所述客户端时钟的关联路径。4.如权利要求1所述的方法，其中，所述最小偏移量滤波步骤包括以下步骤：步骤1：将当前(索引n)样本添加到MOF缓冲器，并移除最旧的索引样本；步骤2：验证是否至少bufmini个所述输入是有效的，如果不是，则将当前Out_Validi[n]设置为false并退出；步骤3：更新非倾斜缓冲器条目；步骤3a：计算新的倾斜度系数：tilti＝NCOsystT0/resi，其中，NCOsyst是当前应用于本地振荡器的整个系统的分式频率校正(ppb的分式单位)，T0是偏移量样本之间的间隔(秒)；步骤3b：将累积倾斜度(ctilt)初始化为零；步骤3c：对循环存储操作如下：当前样本是n模N，最旧的样本是(n-N+1)模N，设置索引j＝(n-N+1)模N；步骤3d：δutmi[j]＝δmi[j]+ctilt；步骤3e：ctilt＝ctilt+tilti；步骤3f：如果j＝n模N，则退出步骤3；步骤3g：j＝(j+1)模N，并去往步骤3d；步骤4：更新时间n处的当前最小测量偏移量值；步骤4a：搜索整个非倾斜条目的集合(in_valid设置为TRUE)，并确定最小条目的索引jfloor，在不相上下的情况下，较新的条目具有优先权；步骤4b：如果δmi[jfloor]<δmini[(n-1)模N]，则δmini[(n)模N]＝δmi[jfloor]；步骤4c：否则，δmini[(n)模N]＝δmini[(n-1)模N](1-slewmof)+δmi[jfloor]slewmof。5.如权利要求1所述的方法，其中，所述频率估计滤波步骤包括以下步骤：步骤1：将当前(索引n)的样本添加到FEF缓冲器，并移除最旧的索引样本；步骤2：如果输入数据有效，则将osmini[n]参数更新为：δsmini[n]＝[δsmini[n-1]((Tsf/T0)-1)+δmini[n]]/(Tsf/T0)；步骤3：转换为经平滑的频率估计；步骤3a：如果最新和最旧的In_FEF_Validi[n]条目两者都有效，则将频率转换为以下频率估计：fsmini[n]＝[δsmini[n]-δsmini[n-M]]/(M T0)，将当前条目Out_FEF_Validi[n]设置为TRUE；步骤3b：否则，将当前条目Out_FEF_Validi[n]设置为FALSE；步骤4：如果所述Out_FEF_Valid为TRUE，则将festi[n]参数更新为：festi[n]＝[festi[n-1]((restTsf/T0)-1)+fsmini[n]]/(restTsf/T0)。6.如权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：对所述频率估计滤波步骤的输出应用频率群集化(FC)，以去除与给定时间间期中的在前的信道行为不一致的频率估计异常点。7.如权利要求6所述的方法，其中，所述频率群集化算法包括以下步骤：步骤1：将所有Cluster_Valid标志都初始化为TRUE；步骤2：计算m，其中，m是在In_Valid和Cluster_Valid两者均被断言的情况下的元素的数目；步骤3：计算候选群集的质心：步骤3a：针对m的集合中的每条有效信道计算权重wi[n]＝wri[n]/∑wri[n]，对全部m条有效信道求和，其中，wri[n]＝1/σ2i[n-1]，σ2i[n]的计算在稍后论述；步骤3b：使用3a中的权重来计算群集加权平均fcavg[n]＝∑fi[n]wri[n]，对全部m条有效信道求和；步骤4：针对各条有效信道：步骤4a：计算群集异常点阈值Tci[n]＝pσ2i[n-1][1+1/m]，其中，p是固定的百分点系...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔治P扎木帕蒂，
申请(专利权)人：迅腾有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]