[发明专利]网络同步和频率传播的系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及通信网络中的时频同步的系统和方法，尤其涉及双工光纤网络，如密集波分复用（DWDM）传输系统。

背景技术

近年来，国际电信对数据传输的需求迅速增长，主要驱动力在于通过移动通信的视频、超级计算应用和数据业务。在这些条件下，陆地光纤通信系统（如密集波分复用（DWDM）传输系统）得以发展，以满足日益增长的对更具成本效益且带宽充裕的电信业务的需求。此外，为了容纳网络中不同类型的业务（如，语音，数据，视频）并提高网络中可用带宽的利用率，网络架构从电路交换网络（不论使用与否均预留带宽）转变为分组交换网络。

这一转变意味着弃用同步网络架构（如，同步光网络（SONET）和同步数字体系（SDH））。最初，设计SONET和SDH的目的在于传输来自各种不同来源的电路模式通信，如DS1、DS3。此外，这些网络架构支持被称为脉冲编码调制（PCM）格式的实时、未压缩的电路交换语音编码通信。SONET/SDH中的电路在SONET/SDH净负荷内的虚拟容器（VC）中设置有固定的预留容量。此外，诸如SDH的网络架构使用基本传输格式，即第1级同步传输模块(STM-1)帧。定时分发以及网络同步是自然的。在网络节点中，经由时钟恢复电路从接收信号中获得参考频率。仅需获知VC相对于STM-1帧位置的位置，从而无需用于适当的电路操作的绝对定时参考。

分组交换网络不使用这种固定的帧架构，因此不具有自然的同步定时分发。在这些网络中，在对数据帧进行传输时，不能与其他帧重叠，并且应具有尽可能小的未使用且滞留的容量传输。因此，分组交换网络对于频率传播以及相位和时间同步具有严格要求，以确保适当的呼叫连接和数据传输，例如，流式数据的传送。因此，这些通信网络需要绝对定时参考。

随着绝大多数移动回程网络升级为（载体）以太网，基站变为非同步的。将用于提供绝对定时参考（如钟表时间信息（time of day information））的全球定位系统（GPS）接收器与用于提供参考频率的本地振荡器结合使用可成为一种方案。但这种方法成本高且易被篡改。目前，用于同步基站的两种最为广泛使用的方法为：1）ITU-T同步以太网（G.8261）协议；和2）IEEE-标准1588版本2中描述的精确时间协议（Precision Time Protocol，PTP）。

同步以太网方案以与用于SONET/SDH网络的频率传播非常相似的频率传播为中心。即，每个网络节点中的频率从来自上行节点的频率中获得。在频率方面，同步以太网方案提供基站间网络中节点的优良频率同步。但同步以太网无法提供分组网络中所需的精确的时间和相位信息。例如，同步以太网不考虑诸如延迟等影响。

PTP类似于SONET网络时间协议（Network Time Protocol，NTP）。PTP为具有硬件时间戳的双向时间传送协议。主从端点在媒体接入控制（Media Access Control，MAC）帧内发送定时信息。使用PTP避免了对中间节点进行升级的需要。此外，PTP可使时间和每天（time and day）同步，这对时分双工（Time Division Duplex，TDD）移动网络是必需的。但使用PTP，需要附加的硬件和边界时钟用于广泛网络中定时信号的再生和抖动补偿。此外，使用PTP，仅可实现有限的同步精度，通常为1微秒数量级。

发明内容

本发明目的之一在于为基于分组的电信网络中的节点提供精确的定时。

在实施例中，另一目的在于尤其针对用于下一代移动设备的电信网络，与目前的SDH/SONET或基于GPS定时分组的移动网络中使用的技术相比具有改进的性能。