[發明專利]差分異常探測和補償方法、裝置及高精度時鐘恢復系統

有效

• 申請號: 201310357251.0
• 申請日: 2013-08-15
• 公開（公告）號: CN104378192B
• 公開（公告）日: 2017-08-04
• 發明（設計）人: 高俊明;郭展鵬;劉佳;汝峰;姚劍鋒;錢嬴
• 申請（專利權）人: 加微通信技術（上海）有限公司
• 主分類號: H04L7/00
• 分類號: H04L7/00;H04L12/26
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司31100
• 代理人: 施浩

技術領域

本發明涉及時鐘恢復機制，尤其涉及通過對鏈路時延突變的探測和補償來實現高精度的時鐘恢復的方法和系統。

背景技術

包交換網絡中，時鐘恢復機制主要包括兩個部分，如圖1所示：在發送端，根據發送端時鐘，產生攜帶發送端時鐘信息的數據包。該數據包可以是一種特殊的數據包，也可以附加在其他數據包里。該數據包產生后，由發送端傳到包交換網絡，并最終到達接收端。在接收端，根據接收到的包含時鐘信息的數據包，恢復出相應的時鐘，使接收端的時鐘同步到發送端的時鐘。

包交換網絡的一個最明顯的特性是，數據包在網絡中傳輸時的時延是變化的。這種變化主要是由于網絡中的路由器、交換機等的緩存作用引起的。網絡時延變化的大小，主要取決于當前的網絡狀況。如過網絡的負載比較大，那么這種時延變化是很明顯的；相反，如果網絡的負載比較小，那么這種時延變化就比較平穩。

為了在接收端得到有效的時鐘數據包，我們需要一定的機制，來濾除這種網絡時延抖動。在美國專利申請7,664,118“System and Method for High Precision Clock Recovery over Packet Networks”中采用了最小延遲技術，濾除網絡中的時延抖動，從而得到有效的時間數據包。其具體實現過程為：在一定的時間窗口中，如1秒鐘，選取傳輸時延最小的時間數據包，通過該時間數據包，計算出在這一時間窗口中的最小時延。

包交換網絡中還會出現一些情況，如因為鏈路保護倒換或者重新路由，在這些情況下，時間數據包所經過的物理路徑延遲會有一個明顯的變化。物理路徑變化后，得到的最小延遲較變化之前將有一個明顯的變化。我們把這種因為物理路徑改變所導致的最小延遲變化的現象稱為鏈路時延突變。

如果不對鏈路時延突變進行處理的話，時鐘恢復的精度將會大大降低。所以需要采取必要的措施消除其對時鐘恢復電路所帶來的影響。

在上述的美國專利申請中，提出了一種對鏈路時延突變進行探測與補償的方案。在該方案中，首先存儲最近的2N個最小延遲點，然后通過曲線擬合分別求出前N個點和后N個點的均值，然后計算兩個均值的差。如果這兩個均值差曲線首先變大X次，然后又減小Y次，那么就可以判斷鏈路時延突變已經發生。其中，X和Y是預先設定的閾值。鏈路時延突變的具體大小為均值差曲線的最大值。

舉例說明如下：

圖2A為鏈路時延曲線，鏈路時延突變發生在點41，突變值為8000ns。圖2B為上述美國專利申請中的使用的均值差曲線。設N為10，X和Y為10。該機制需要一直計算鏈路的前N個點和后N個點之間的均值的差值。該差值從點41開始逐漸增大，到點51為最大，期間共有10個點（51-41）。從點51開始，該差值開始然后一路減小，至點61為最小。期間共有10個點（61-51）。根據美國專利申請中的探測算法，前10個點的均值和后10個點的均值的差值先增加X次，然后又減小Y次，則可以判斷，當前的鏈路已經發生突變，突變的大小為差值曲線的最大值。

上述處理方法的缺點如下：

1.不能做到實時探測，要在鏈路時延突變發生后N+Y個點后才能進行判斷；

2.探測算法復雜，在探測的過程中，需要一直用到曲線擬合的算法；

3.補償實現復雜，需要根據擬合出來的曲線找到最大值作為鏈路時延突變值，并保存該鏈路時延突變值，然后疊加到后續的每個最小延遲點上；

4.補償精度依賴于N的大小，N越大，補償精度越高；但是N越大，探測時間越長。

發明內容

本發明的目的在于解決上述問題，提供了一種差分異常探測和補償方法、裝置及高精度時鐘恢復系統，利用最小時延點的差分，探測迅速，在鏈路時延突變發生后的下一個點就能夠探測出來；探測算法簡單，只需進行差值和比較運算；補償簡單且精度高，無需具體計算出鏈路時延突變的具體值。

本發明的技術方案為：本發明揭示了一種差分異常探測和補償方法，包括：

第一步的異常點探測：基于當前最小時延點和上一個最小時延點檢測出當前最小時延點是正常點或是異常點；

第二步的鏈路時延突變探測：基于第一步判斷出輸入的最小時延點及其下一個最小時延點是正常點抑或異常點判斷輸入的最小時延點是否為鏈路時延變化點；

第三步的鏈路時延突變補償：對后續的最小時延點進行補償。

根據本發明的差分異常探測和補償方法的一實施例，第一步的異常點探測的步驟進一步包括：

步驟11：計算當前最小時延點P(n)和上一個最小時延點P(n-1)之間的偏差D(n)；