[发明专利]用于共享媒质统计时分复用系统的定时与同步方法

说明书

技术领域

本发明属于通信技术领域，涉及一种定时与同步方法，具体涉及一种用于共享媒质统计时分复用系统的定时与同步方法，可用于基于共享媒质统计时分复用技术的点到多点局域网和接入网领域。

背景技术

统计时分复用STDM是一种常用的信道复用技术，在这种技术中，信道被以时分的方式划分并在多个用户间动态共享。这种技术根据用户的实际需要动态分配信道资源，当某个用户有数据要传输时，则为该用户分配信道资源；当用户暂停数据传输时，则不为该用户分配信道资源，此时信道的传输能力可以被其他用户使用，从而具有较高的信道利用率。

这一技术广泛应用在基于共享媒质的局域网和接入网中，其常见形式是一个有中心的点到多点网络。在这种网络中，存在一个中心站点统一分配信道资源，除中心站点之外的其它站点称为从属站点，当从属站点有数据要传输时，首先要由中心站点为其分配信道资源，典型的方式是由从属站点向中心站点发出请求，然后中心站点进行准许分配，或者中心站点规划一段时间由多个站点以竞争的方式来共享这段信道资源，从属站点必须严格按照中心站点指定的时间接入信道。

上述由中心站点基于统计时分复用技术分配信道资源的方式实际上将信道划分成了连续且大小不一的时间段，各从属站点按中心站点指定的时间段有序使用信道资源。为了让上述基于统计时分复用技术的共享媒质系统正常工作，首先需要解决两个问题，一是定时的问题，即中心站点如何表示其划分的各个时间段在信道时间轴上的起止时刻；二是同步的问题，即从属站点的时钟要与中心站点的时钟建立同步，这样才能使中心站点和从属站点基于相同的时间基准接入信道。此外，在覆盖范围较大的接入网中，各从属站点到中心站点的距离差异较大导致各从属站点到中心站点之间的信号传播时延差异较大，这将导致不同从属站点与中心站点之间的同步程度不同，从而可能导致不同从属站点的信号发生碰撞，因此，还需要解决同步校正的问题，即消除信号传播时延对同步造成的影响。

上述共享媒质统计时分复用技术在实际使用中，一般是将信道划分成连续的数据传输周期，每个数据传输周期DTC由若干个时间段组成，每个时间段是一次数据传输机会。系统的定时与同步是由中心站点发布系统时间，典型的方式是周期性发布携带系统时间戳的信标帧，从属站点根据中心站点发布的系统时间来重置本地的计时器，从而建立各从属站点与中心站点之间的同步。各数据传输周期的起止时刻以系统时钟值表示，每个数据传输周期中的各时间段则以相对数据传输周期起点时刻的偏移值表示。上述现有共享媒质统计时分复用系统使用现有定时与同步方法的数据传输周期示意图如图1所示，其中B帧为中心站点以固定周期发布的Beacon帧，即信标帧，携带有系统时间戳值，当从属站点收到B帧时重置自己的本地时钟值，从而与中心站点建立时钟同步。每个数据传输周期DTC的信道分配由中心站点通过专门的信道规划帧发布，在信道规划帧中使用系统时间值来表示DTC的起止时刻以及DTC中每个传输时间段的起止时刻，每个时间段的起止时刻使用相对该DTC起始时刻的偏移值来表示。

为解决上文所述的同步校正问题，需测量中心站点和从属站点之间的往返时延。通常采用的测量往返时延的方法如图2所示，当从属站点收到中心站点发来的带有时间戳的测量帧时，重置本地时钟为收到的时间戳值，等待一段时间进行处理后返回一个带有本地当前时间戳的响应帧，当中心站点收到从属站点发来的响应帧时，将利用该帧中携带的时间戳值计算它与从属站点之间的往返时延。往返时延等于下行时延与上行时延之和，由图2可知往返时延RTT＝T_down+T_up＝T_响应-T_等待＝(t₂-t₀)-(t₁-t₀)＝t₂-t₁，即往返时延等于中心站点当前本地时钟值与所收到的响应帧中时间戳值的差值。按上述方法获得往返时延之后，中心站点调整从属站点的发送时刻以保证信号在中心站点期望的正确时间到达，从而避免碰撞。

上述的定时与同步方法依赖于中心站点发布的时间戳，数据传输周期的定时需要用系统时间表示，开销较大；往返时延的测量需要设计专门的流程，较为复杂。

发明内容

本发明的目的在于避免上述已有技术中的不足，基于点到多点网络提出一种用于共享媒质统计时分复用系统的定时与同步方法，以减小系统的定时与同步开销，简化测量中心站点和从属站点之间往返时延的方法。

实现本发明目的的技术方案，包括如下步骤：