CN103840847A - 用于电信设备的***模块 - Google Patents
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Abstract
用于电信设备的***模块(101),该模块包括电路(102、103),该电路被配置成:从一个或多个卫星接收时序信息;执行适合在数据传输网络上同步主时钟时间和从时钟时间的同步协议的至少部分主端功能;以及将时序信息转成成符合同步协议的时序消息。***模块进一步包括数据接口(104),该数据接口包括连接器(105),该连接器用于可拆卸地附连到电信设备的实体装置以及将承载时序消息的比特流传输到实体装置。因为从一个或多个卫星接收的时序信息被转换成符合同步协议的时序消息,所以时序信息能够在诸如位置信息的其他可能数字数据中从***模块传输到实体装置。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于把时序信息从电信设备的***模块传输到电信设备的实体装置的方法。此外,本发明涉及用于把时序信息从电信设备的***模块传输到电信设备的实体装置的计算机程序、电信设备和***模块。
背景技术
在许多情形下,电信设备模块化以使该电信设备包括实体装置和可拆卸地附连到实体装置的一个或多个模块是有益的。电信设备可以是例如但并不必然是网际协议“IP”路由器、以太网交换机、异步传输模式“ATM”交换机、和/或多协议标签交换“MPLS”交换机。每个模块可以是例如收发器模块和诸如可包括用于从一个或多个卫星接收位置和/或时序信息的电路的***模块的其他模块。***模块的上述电路可以是例如被配置成从一个或多个被接收的GNSS信号提取位置和/或时序信息的全球导航卫星***“GNSS”接收器。GNSS可以是例如但并不必需是US全球定位***“GPS”或者俄罗斯的GLONASS卫星***。时序信息典型地被以包括相继和时间上等距的时序脉冲的秒脉冲“PPS”信号的形式从被接收的GNSS信号提取。
在许多情形下,实体装置不包括适合从***模块接收诸如PPS信号的时序信息的其他连接器件或连接器插脚。实体装置可以包括适合从***模块接收仅位置信息的其他连接器件或连接器插脚。
发明内容
以下给出简要概述,以提供对各发明实施例的一些方面的基本理解。本概述不是本发明广泛的描述,它既不是要标识本发明的重要或关键的元素,也不是要描述本发明的范围。以下发明内容仅以简化形式示出本发明的一些概念,作为对本发明的示例性实施例的更加详细描述的前奏。
根据该发明,提供一种用于电信设备的新的***模块。根据本发明的***模块包括:
-第一电路,用于从一个或多个卫星接收时序消息,
-第二电路,用于执行同步协议的至少部分主端功能以及用于把时序信息转换成符合同步协议的时序消息,该同步协议适合在数据传输网络上同步主时钟时间和从时钟时间,以及
-数据接口,该数据接口包括连接器,该连接器用于可拆卸地附连到所述电信设备的实体装置以及用于把承载所述时序消息的比特流传输到所述电信设备的实体装置。
因为从一个或多个卫星接收的时序信息被转换成符合适于在数据传输网络上同步主时钟时间和从时钟时间的同步协议的时序消息,所以时序信息能够在例如位置信息的其他可能数字数据中被从***模块传输到电信设备的实体装置。该同步协议能够例如根据IEEE1588规范(电气和电子工程师协会)。
根据本发明,也提供了新的电信设备。根据本发明的电信设备包括根据本发明的***模块以及包括如下的实体装置:
-数据接口,该数据接口包括连接器,该连接器用于可拆卸地附连到所述***模块的数据接口的相对应的连接器,以及
-处理***,该处理***用于在从所述***模块接收的所述时序消息的基础上运行同步协议的至少部分从端功能,以再生通过***模块从所述一个或多个卫星接收的所述时序信息。
根据本发明,也提供一种用于把时序信息从电信设备的***模块传输到电信设备的实体装置的新的方法,其中,***模块被可拆卸地附连到实体装置。根据本发明的方法包括:
-在所述***模块,从一个或多个卫星接收所述时序信息,
-在所述***模块,运行适合在数据传输网络上同步主时钟时间和从时钟时间的同步协议的至少部分主端功能,
-在所述***模块中,把所述时序信息转换成符合所述同步协议的时序消息,
-把承载所述时序消息的比特流从所述***模块传输到所述实体装置,以及
-在所述实体装置中,运行同步协议的至少部分从端功能,以再生从一个或多个卫星接收的所述时序信息。
根据本发明,也提供了一种新的计算机程序,该计算机程序用于将时序信息从电信设备的***模块传输到电信设备的实体装置,其中***模块被可拆卸地附连到实体装置。根据本发明的计算机程序包括计算机可执行指令,该计算机可执行指令用于控制***模块的可编程处理器以:
-运行适合在数据传输网络上同步主时钟时间和从时钟时间的同步协议的至少部分主端功能,
-把从一个或多个卫星接收的时序信息转换成符合同步协议的时序消息,以及
-控制***模块的数据接口,以将承载时序消息的比特流传输到实体装置。
根据本发明的计算机程序产品包括利用根据本发明的计算机程序被编码的例如光盘(“CD”)的非易失性计算机可读介质。
在从属权利要求中将描述本发明的多个示例性实施例。
当结合附图阅读时,将从特定示例性实施例的以下描述,关于构造和其操作方法最佳地理解本发明的各种示例性实施例以及附加目标及其优点。
在本文件中动词“包括”被用作开放式限定,既不排除也不要求未叙述特征的存在。在从属权利要求中描述的特性可相互自由组合,除非另有声明。
附图说明
在下文将参考附图更加详细地解释本发明的示例性实施例和它们的优点,其中:
图1示出根据本发明的示例性实施例的电信设备的示意图,以及
图2示出根据本发明的示例性实施例的用于将时序信息从电信设备的***模块传输到电信设备的实体装置的方法的流程图。
具体实施方式
图1示出根据本发明的示例性实施例的电信设备的示意图。电信设备包括***模块101和实体装置106。实体装置(body device)可以是例如网际协议“IP”路由器、以太网交换机、异步传输模式“ATM”交换机、多协议标签交换“MPLS”交换机。实体装置可以包括用于连接到数据传输网络140的进入和外出端口116。***模块101包括第一电路102,该第一电路102用于从一个或多个卫星110、111和112接收一个或多个信号并且从所接收的一个或多个信号提取时序信息113。第一电路102能够被配置成从自卫星接收的一个或多个信号也提取位置信息。卫星可以是例如全球导航卫星***“GNSS”卫星,并且第一电路102可以是例如被配置成从一个或多个接收的GNSS信号提取位置和时序信息的GNSS接收器。***模块101可以是例如SFP GNSS模块(小型可热插拔)。GNSS可以是例如但不必然是US全球定位***“GPS”或者俄罗斯的GLONASS卫星***。时序信息113能够以例如包括相继的和时间上等距时序脉冲的秒脉冲“PPS”信号的形式从一个或多个被接收的GNSS信号中提取。***模块101包括第二电路103,该第二电路103用于执行适合在数据传输网络上同步主时钟时间和从时钟时间的同步协议的至少部分主端功能。同步协议可以例如根据IEEE1588规范(电气与电子工程师学会)。第二电路103被配置成将时序信息113转换成符合同步协议的相继时序消息。***模块101包括数据接口104,该数据接口104包括用于可拆卸地附连到实体装置106以及将承载时序消息的比特流传输到实体装置的连接器105。
实体装置106包括数据接口107,该数据接口107包括连接器108,该连接器108用于可拆卸地附连到***模块101的数据接口104的相对应连接器105。在图1中示出的示例性情形下,连接器105和107是包括能够提供用于在***模块101和实体装置106之间电子数据传输的电耦合(galvanic coupling)的连接器极的电连接器。也有可能数据接口104和107包括用于在***模块101和实体装置106之间光数据传输的光接口。实体装置106包括处理***109,该处理***109用于在从***模块101接收的时序消息的基础上执行上述同步协议的至少部分从端功能,以再生上述时序消息。实体装置106可以包括可控信号生成器114,该可控信号生成器114通过同步协议的从端功能而被控制,以产生被再生的时序信息115。
应该注意的是,上述IEEE1588同步协议不是***模块101和实体装置106之间的同步协议的唯一可能选择,而是也可以使用适合同步在经由数据传输网络互连的主和从网络元件中保持的主时钟时间和从时钟时间的其他同步协议。该同步协议可以是由诸如例如IEEE、国际电信联盟“ITU”、欧洲电信标准化协会“ETSI”、或者美国国家标准化协会“ANSI”的标准化组织发布的规范中所定义的同步协议,或者该同步协议可以不是任何标准化组织所定义但是适合同步在经由数据传输网络互连的主和从网络元件中保持的主时钟时间和从时钟时间的适当专用协议。在图1中示出的电信设备中使用的原理是在***模块101和实体装置106之间将使用上述描述的这种同步协议。
其中,T1是在来自主端的第一时序消息的传输时刻的主时钟时间的值,T2是在从端的第一时序消息的接收时刻的从时钟时间的值,T3是在来自从端的第二时序消息的传输时刻的从时钟时间的值,并且T4是在主端的第二时序消息的接收时刻的主时钟时间的值。应该注意的是,与上述第一和第二时序消息结合的词“第一”和“第二”并不必然指示这些时序消息的时间顺序,词“第一”和“第二”仅用作标记。可设置第一时序消息包含值T1,或者可选地,承载值T1的单独消息能够从主端被传输到从端。主端能够被配置成在接收第二时序消息之后把承载值T4的消息发送到从端。还可以在属于下一控制周期的新第一时序消息中把值T4传输到从端,所述下一控制周期包括从主端至从端的新第一时序消息和从从端至主端的新第二时序消息。
上文提供的等式(1)基于如下假定:在来自主端的第一时序消息的传输时刻的从时钟时间的值是因此在第一时序消息在从端的接收时刻的从时钟时刻的值T2是其中D1是从主端到从端的数据传输延迟。相应地,在第二时序消息从从端的传输时刻,主时钟时间的值被假定为为因此在第二时序消息在主端的接收时刻,主时钟时间的值T4是其中,D2是从从端至主端的数据传输延迟。等式(1)基于如下假定:从主端至从端的传输延迟D1等于从从端至主端的相反方向的传输延迟D2,即D1=D2=D。由等式和求解产生等式(1)。
在图1示出的电信设备中,对于在***模块101和实体装置106之间具有良好精确度,假定D1=D2=D仍然有效,其中***模块代表主端,并且实体装置代表从端。在图1中示出的电信设备中,上述差代表与时序信息113相对应的主时钟时间和与再生时序信息115相对应的再生从时钟时间之间的差。在示例性实施例中,其中时序信息113是一串时间上相继的时序脉冲,主时钟时间能够被定义为累积值,该累积值响应于时序消息113的每个时序脉冲按预定量改变、递增或递减。相应地,再生从时钟时间能够被定义为累积值,该累积值响应于再生时序信息115的每个时序脉冲按预定量改变。
在图1中示出的电信设备中,***模块101直接连接到实体装置106,因此,它们之间即主端和从端之间的数据传输延迟小,即D1≈0和D2≈0。在根据本发明的示例性实施例的电信设备中,以根据如下等式计算从时钟时间和主时钟时间之间的差的方式利用上文提出的假定:
其中,T1是在时序消息从主端即从***模块101的传输时刻的主时钟时间的值,并且T2是在时序消息在从端即在实体装置106的接收时刻的从时钟时间的值。在此情形下,没必要在***模块101和实体装置106之间双向传输时序消息。在使用IEEE1588同步协议的情形下,***模块101的第二电路103需要被配置成,仅执行IEEE1588同步协议的部分主端功能,并且相应地,实体装置106的处理***109需要被配置成,仅执行IEEE1588同步协议的部分从端功能。
在根据本发明的示例性实施例的电信设备中,***模块101的第二电路103被配置成生成时序消息,以使每个时序消息包括含有第一比特的第一字段,并且由该第一字段包含的值是对时序信息113所包含的相继时序脉冲的每个以预定量改变、递增或递减的累积值。结合IEEE1588同步协议,每个时序消息能够被布置成包括第一字段和第二字段,该第一字段包含称为最高有效位“MSB”的第一比特,其指示主时钟时间的整秒;第二字段包含称为最低有效位“LSB”的第二比特,其以纳秒(nanosecond)指示主时钟时间的非整数部分。在此情形下,MSB部分可以是对相继时序脉冲的每个以预定量改变的累积值,并且LSB部分可以为零。在其中针对每个时序脉冲生成时序消息并且时序脉冲的到达比率是每秒一个,即秒脉冲“PPS”信号的情形下,每个时序消息的MSB部分可以是按1递增的先前时序消息的MSB部分。为了最小化处理延迟,***模块101的第二电路103被有利地配置成,在接收相对应时序脉冲之前预先生成每个时序消息以及响应相对应时序脉冲的接收将时序消息包括到将要传输到实体装置106的比特流中。
在根据本发明的示例性实施例的电信设备中,***模块101的数据接口104被配置成使用用于将承载时序消息的比特流传输到实体装置106的以太网协议,并且实体装置的数据接口107被配置成支持以太网协议。在此示例性情形下,***模块101的数据接口104可以包括电路119,该电路119包含以太网介质访问控制“MAC”电路和以太网物理介质接口“PHY”电路。实体装置的数据接口107也可以包括以太网MAC和PHY电路。
在根据本发明的示例性实施例的电信设备中,***模块101的第二电路103被配置成生成源指示符消息,该源指示符消息指示从包括卫星110-112的卫星***接收通过时序消息承载的时序信息;并且设置将要传输到实体装置106的比特流以承载源指示符消息。例如当实体装置必须在经由数据接口107接收的时序信息和从除了卫星的源接收的其他时序信息之间选择时,指示时序信息的源的信息能够由实体装置106使用。
在根据本发明的示例性实施例的电信设备中,***模块101的第二电路103被配置成生成跳数消息,该跳数消息指示经由其已经传输时序信息的数据传输链路的数目为零;并且设置将要传输到实体装置106的比特流以承载该跳数消息。例如当实体装置必须在经由数据接口107接收的时序信息和从其他源接收的其他时序信息之间选择时,指示跳数的信息能够由实体装置106使用。
在根据本发明的示例性实施例的电信设备中,当比特流是与由数据接口104和107使用的线路码相对应的形式时,***模块101的第二电路103被配置成,设置被传输到实体装置106的比特流的比特以指示时序消息、和可能源表示符和/或跳数消息。线路码定义比特流被编码成连接器105和108的模拟信号属性的方式。在此情形下,当被接收的比特流是与线路码相对应的形式时,在实体装置中,能够直接从接收的比特流读取时序消息。在此情形下,在***模块101中,对于将时序消息发送到实体装置106,以太网MAC电路不是必需的。
在根据本发明示例性实施例的电信设备中,实体装置106的数据接口107的控制器108能够被可拆卸地附连到数据传输网络的数据传输链路,并且实体装置的数据接口107能够从该数据传输链路接收数据流量。在图1示出的示例性情形下,数据传输链路117的连接器118能够被安装在实体装置106的连接器108中,并且实体装置的数据接口107能够从数据传输链路117接收数据流量。该数据流量能够是例如但不必需是以太网数据流量。
有利地,***模块101被设置有用于从该***模块直接传输出时序信息113的连接器120,和/或连接器105被设置有用于从***模块直接传输出时序信息的诸如引脚的器件,这是因为可能存有被设置有用于接收时序信息113的相对应的装置的实体装置。然而,实体装置106不包括这些器件,并且因此在借助通过数据接口104和108发生的数字数据传输且借助同步协议执行,时序信息113被传输到实体装置106。
利用单一集成元件或利用一个或多个分离互连的元件,能够物理地实现***模块101的第一和第二电路102和103和数据接口104。第一和第二电路102和103和数据接口104的物理实现可以包括一个或多个可编程处理器电路、诸如专用集成电路“ASIC”的一个或多个专用硬件电路、和/或诸如现场可编程门阵列“FPGA”的一个或多个场可编程逻辑电路。与本发明的一些示例性实施例相结合,第一和/第二电路102和103和/或数据接口104的某些功能性能够例如利用同一可编程硬件来实现。因此,在物理实现中,没有必要以图1中示出的方式分离第一和/或第二电路102和103和/或数据接口104。应该注意的是,图1是为了示出目的而被呈现的。实体装置106的处理***109能够利用一个或多个可编程处理器电路、诸如专用集成电路“ASIC”的一个或多个专用硬件电路、诸如现场可编程门阵列“FPGA”的一个或多个场可编程逻辑电路、或这些的组合来实现。
图2示出根据本发明的示例性实施例的用于将时序信息从电信设备的***模块传输到电信设备的实体装置的方法的流程图。***模块能够例如是连接到实体装置的***式(plug-in)单元。
上述方法包括下列动作:
-动作201:在***模块,从一个或多个卫星接收时序信息,该***模块被可拆卸地附连到电信设备的实体装置,
-动作202:在***模块中,执行适合在数据传输网络上同步主时钟时间和从时钟时间的同步协议的至少部分主端功能,
-动作203:在***模块中,将时序信息转换成符合同步协议的时序消息,
-动作204:将承载时序消息的比特流从***模块传输到实体装置,以及
-动作205:在实体装置中,执行同步协议的至少部分从端功能,以便再生从一个或多个卫星接收的时序信息。
根据本发明的示例性实施例的方法进一步包括:生成源指示符消息,该源指示符消息指示由时序消息承载的时序信息从包括一个或多个卫星的卫星***被接收;以及设置该比特流以承载该源指示符消息。
根据本发明的示例性实施例的方法进一步包括:生成跳数消息,该跳数消息指示经由其已经传输该时序消息的数据传输链路的数目为零;以及设置该比特流以承载该跳数消息。
在根据本发明示例性实施例的方法中,以太网协议被用于传输承载时序消息和可能源指示符和/或跳数消息的比特流。
根据本发明示例性实施例的方法中,时序消息被生成,以使每个时序消息包括第一字段,该第一字段含有第一比特,并且该第一字段所包含的值是累积值,该累积值对于通过从一个或多个卫星接收的时序信息所包含的相继时序脉冲的每个以预定量而改变。为了最小化处理延迟,优选地在接收相对应的时序脉冲之前预先生成每个时序消息,并且响应于相对应的时序脉冲的接收,该时序消息被包括在将要传输到实体装置的比特流中。
在根据本发明的示例性实施例的方法中,当所述比特流为对应于定义该比特流被编码成承载该比特流的模拟信号的属性的方式的线路码的形式时,将要传输到实体装置的比特流的比特被设置以指示该时序消息。
在根据本发明的示例性实施例的方法中,在***模块和实体装置之间使用的同步协议是其中从时钟时间和主时钟时间之间的差根据如下等式可计算的同步协议:
其中,T1是在符合同步协议的第一个时序消息从主端的传输时刻的主时钟时间的值,T2是在第一个时序消息在从端的接收时刻的从时钟时间的值,T3是在符合同步协议的第二个时序消息从从端的传输时刻的从时钟时间的值,并且T4是在第二个时序消息在主端的接收时刻的主时钟时间的值,***模块代表主端并且实体装置代表从端。
在根据本发明的示例性实施例的方法中,同步协议根据IEEE1588规范。
根据本发明的示例性实施例的计算机程序包括用于控制可编程处理器以执行根据本发明的一个或多个上述示例性实施例的方法的计算机可执行指令。
根据本发明的示例性实施例的计算机程序包括用于将时序信息从电信设备的***模块传输到电信设备的实体装置的软件模块,其中,***模块被可拆卸地附连到实体装置。软件模块包括计算机可执行指令,该计算机可执行指令用于控制***模块的可编程处理器以:
-运行适合在数据传输网络上同步主时钟时间和从时钟时间的同步协议的至少部分主端功能,
-将从一个或多个卫星接收的时序信息转换成符合同步协议的时序消息,以及
-控制***模块的数据接口,以将承载时序消息的比特流传输到电信设备的实体装置。
软件模块可以是例如利用适当的编程语言生成的子程序和功能。
根据本发明的示例性实施例的计算机程序产品包括利用根据本发明的实施例的计算机程序来编码的例如光盘(“CD”)的非易失性计算机可读介质。
根据本发明的示例性实施例的信号被编码以承载定义根据本发明的实施例的计算机程序的信息。
在上文所给出的描述中提供的具体示例不应该被认为是限制随附权利要求的适用范围和/或解释。
Claims (17)
1.一种用于电信设备的***模块(101),所述***模块包括:
第一电路(102),所述第一电路用于从一个或多个卫星接收时序信息,
所述***模块的特征在于还包括:
第二电路(103),所述第二电路用于运行同步协议的至少部分主端功能以及用于把所述时序信息转换成符合所述同步协议的时序消息,所述同步协议适合在数据传输网络上同步主时钟时间和从时钟时间,以及
数据接口(104),所述数据接口包括连接器(105),所述连接器用于可拆卸地附连到所述电信设备的实体装置以及用于把承载所述时序消息的比特流传输到所述电信设备的所述实体装置。
2.根据权利要求1所述的***模块,其中,所述第二电路被配置成:
生成源指示符消息,所述源指示符消息指示由所述时序消息承载的所述时序信息已经从包括所述一个或多个卫星的卫星***接收到;以及
设置所述比特流以承载所述源指示符消息。
3.根据权利要求1或2所述的***模块,其中,所述第二电路被配置成:
生成跳数消息,所述跳数消息指示传输所述时序信息所经由的数据传输链路的数目为零;以及
设置所述比特流以承载所述跳数消息。
4.根据权利要求1或2所述的***模块,其中,所述第二电路被配置成:
生成所述时序消息,以使得每个时序消息包括含有第一比特的第一字段,并且所述第一字段包含的值是累积值,其中,对于被接收的时序信息所包含的相继时序脉冲的每一个,所述累积值按预定量改变。
5.根据权利要求4所述的***模块,其中,所述第二电路被配置成:
在接收由所接收的时序信息所包含的相对应的时序脉冲之前,预先生成每个时序消息;以及
响应所述相对应的时序脉冲的接收,把所述时序消息包括在所述比特流中。
6.根据权利要求1或2所述的***模块,其中,所述数据接口包括电连接器,所述电连接器包括连接器极,所述连接器极用于提供与所述实体装置的相对应的连接器极的电耦合。
7.根据权利要求1或2的所述***模块,其中,所述数据接口包括光接口,所述光接口用于生成承载所述比特流的光信号。
8.根据权利要求1或2所述的***模块,其中,所述第二电路被配置成:
当所述比特流是对应于所述数据接口所使用的线路码的形式时,设置所述比特流的比特以指示所述时序消息,所述线路码定义把所述比特流编码成所述连接器(105)的模拟信号的属性的方式。
10.根据权利要求1或2所述的***模块,其中,所述同步协议根据IEEE1588规范。
11.根据权利要求1或2所述的***模块,其中,所述数据接口被配置成使用以太网协议以把所述比特流传输到所述电信设备的所述实体装置。
12.根据权利要求1或2所述的***模块,其中,所述***模块是可连接到所述电信设备的所述实体装置的***式单元。
13.电信设备,所述电信设备包括根据权利要求1所述的***模块(101)以及实体装置(106),所述实体装置包括:
数据接口(107),所述数据接口包括连接器(108),所述连接器用于可拆卸地附连到所述***模块的所述数据接口的相对应的连接器,以及
处理***(109),所述处理***用于在从所述***模块接收的所述时序消息的基础上运行所述同步协议的至少部分从端功能,使得再生通过所述***模块从所述一个或多个卫星接收的所述时序信息。
14.根据权利要求13所述的电信设备,其中,所述实体装置的所述数据接口的所述连接器能够被可拆卸地附连到数据传输网络的数据传输链路,并且所述实体装置的所述数据接口能够从所述数据传输网络的所述数据传输链路接收数据流量。
15.根据权利要求13所述的电信设备,其中,所述实体装置的所述数据接口被配置成支持以太网协议。
16.根据权利要求13-15任何一项所述的电信设备,其中,所述实体装置是下列至少之一:网际协议“IP”路由器、以太网交换机、异步传输模式“ATM”交换机、多协议标签交换“MPLS”交换机。
17.一种方法,包括:
在电信设备的***模块从一个或多个卫星接收(201)时序信息,所述***模块被可拆卸地附连到所述电信设备的实体装置,
所述方法的特征在于进一步包括:
在所述***模块中,运行(202)适合在数据传输网络上同步主时钟时间和从时钟时间的同步协议的至少部分主端功能,
在所述***模块中,把所述时序信息转换成(203)符合所述同步协议的时序消息,
把承载所述时序消息的比特流从所述***模块传输(204)到所述实体装置,以及
在所述实体装置中,运行(205)所述同步协议的至少部分从端功能,使得再生从所述一个或多个卫星接收的所述时序信息。
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