CN108023723A - 频率同步的方法以及从时钟 - Google Patents

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Abstract

提供了一种频率同步的方法。该方法包括：从时钟接收第一脉冲信号以及第二脉冲信号；所述从时钟根据第一相位差、第二相位差、第一时延以及第二时延确定所述从时钟相对于所述主时钟的频率偏差等于第一频率偏差，所述第一相位差是所述从时钟生成的第三脉冲信号的相位与所述从时钟收到的所述第一脉冲信号的相位的差，所述第二相位差是所述从时钟生成的第四脉冲信号的相位与所述从时钟收到的所述第二脉冲信号的相位的差；所述从时钟根据所述第一频率偏差校准所述从时钟的频率。此外，还提供了相应的从时钟。上述方案有助于提高频率同步的精度。

Description

频率同步的方法以及从时钟
技术领域
本发明实施例涉及电子技术领域，特别涉及频率同步的方法以及从时钟。
背景技术
两个网络设备进行通信前，每个网络设备都需要校准自己的本地时钟。例如，两个路由器进行通信前，每个路由器都需要校准自己的本地时钟的时间以及频率。网络设备参考外部时钟校准自己的本地时钟时，网络设备的角色为从时钟，网络设备所参考的外部时钟的角色为主时钟。从时钟校准自己的频率前，可以先确定从时钟相对于主时钟的频率偏差。从时钟确定的频率偏差不够准确，将导致频率同步的精度比较低。
发明内容
实施例提供了频率同步的方法以及从时钟，有助于提高频率同步的精度。
第一方面，提供了一种频率同步的方法，包括：
从时钟接收第一脉冲信号以及第二脉冲信号，所述第二脉冲信号是主时钟发送所述第一脉冲信号之后发送的；
所述从时钟根据第一相位差、第二相位差、第一时延以及第二时延确定所述从时钟相对于所述主时钟的频率偏差等于第一频率偏差，所述第一相位差是所述从时钟生成的第三脉冲信号的相位与所述从时钟收到的所述第一脉冲信号的相位的差，所述第三脉冲信号是所述从时钟接收到所述第一脉冲信号时生成的，所述第二相位差是所述从时钟生成的第四脉冲信号的相位与所述从时钟收到的所述第二脉冲信号的相位的差，所述第四脉冲信号是所述从时钟接收到所述第二脉冲信号时生成的，所述第一时延是所述从时钟接收到所述第一脉冲信号时所述从时钟确定的所述主时钟和所述从时钟之间的链路的时延，所述第一时延是所述从时钟根据所述主时钟和所述从时钟之间交互的报文确定的，所述第二时延是所述从时钟接收到所述第二脉冲信号时所述从时钟确定的所述主时钟和所述从时钟之间的链路的时延，所述第二时延是所述从时钟根据所述主时钟和所述从时钟之间交互的报文确定的，所述第一时延不等于所述第二时延；
所述从时钟根据所述第一频率偏差校准所述从时钟的频率。
可选地，所述从时钟根据第一相位差、第二相位差、第一时延以及第二时延确定所述从时钟相对于所述主时钟的频率偏差等于第一频率偏差之前，所述方法还包括：所述从时钟根据如下公式确定所述第一时延和所述第二时延；
其中，t1是所述主时钟发送第一报文的时间，t2是所述从时钟接收所述第一报文的时间，t3是所述从时钟发送第二报文的时间，t4是所述主时钟接收所述第二报文的时间，所述从时钟确定所述第一时延使用的所述主时钟和所述从时钟之间交互的报文包括所述第一报文和所述第二报文，t1’是所述主时钟发送第三报文的时间，t2’是所述从时钟接收所述第三报文的时间，t3’是所述从时钟发送第四报文的时间，t4’是所述主时钟接收所述第四报文的时间，Delay是所述第一时延，Delay’是所述第二时延,所述从时钟确定所述第二时延使用的所述主时钟和所述从时钟之间交互的报文包括所述第三报文和所述第四报文。
可选地，所述从时钟根据第一相位差、第二相位差、第一时延以及第二时延确定所述从时钟相对于所述主时钟的频率偏差等于第一频率偏差包括：
所述从时钟根据如下公式确定所述第一频率偏差：
其中，PD是所述第一相位差，PD’是所述第二相位差值，Ts是所述从时钟接收到所述第一脉冲信号的时间与所述从时钟接收到所述第二脉冲信号的时间的差值，FreqOffset是所述第一频率偏差。
可选地，所述第三脉冲信号是所述从时钟接收到所述第一脉冲信号后生成的，并且所述第四脉冲信号是所述从时钟接收到所述第二脉冲信号后生成的。
可选地，所述第三脉冲信号是所述从时钟接收到所述第一脉冲信号前生成的，并且所述第四脉冲信号是所述从时钟接收到所述第二脉冲信号前生成的。
可选地，所述第一报文是同步Sync消息，所述第二报文是延迟请求Delay_req消息。
可选地，所述第一报文是网络时间协议NTP响应报文，所述第二报文是NTP请求报文。
第二方面，提供了一种从时钟，包括：
接收单元，用于接收第一脉冲信号以及第二脉冲信号，所述第二脉冲信号是主时钟发送所述第一脉冲信号之后发送的；
第一确定单元，用于根据第一相位差、第二相位差、第一时延以及第二时延确定所述从时钟相对于所述主时钟的频率偏差等于第一频率偏差，所述第一相位差是所述从时钟生成的第三脉冲信号的相位与所述从时钟收到的所述第一脉冲信号的相位的差，所述第三脉冲信号是所述从时钟接收到所述第一脉冲信号时生成的，所述第二相位差是所述从时钟生成的第四脉冲信号的相位与所述从时钟收到的所述第二脉冲信号的相位的差，所述第四脉冲信号是所述从时钟接收到所述第二脉冲信号时生成的，所述第一时延是所述从时钟接收到所述第一脉冲信号时所述从时钟确定的所述主时钟和所述从时钟之间的链路的时延，所述第一时延是所述从时钟根据所述主时钟和所述从时钟之间交互的报文确定的，所述第二时延是所述从时钟接收到所述第二脉冲信号时所述从时钟确定的所述主时钟和所述从时钟之间的链路的时延，所述第二时延是所述从时钟根据所述主时钟和所述从时钟之间交互的报文确定的，所述第一时延不等于所述第二时延；
校准单元，用于根据所述第一确定单元确定的所述第一频率偏差校准所述从时钟的频率。
根据第二方面，在第二方面的第一种可能的实现方式中，
所述的从时钟还包括第二确定单元，所述第二确定单元用于：在所述第一确定单元确定所述从时钟相对于所述主时钟的频率偏差等于第一频率偏差之前，根据如下公式确定所述第一时延和所述第二时延；
其中，t1是所述主时钟发送第一报文的时间，t2是所述从时钟接收所述第一报文的时间，t3是所述从时钟发送第二报文的时间，t4是所述主时钟接收所述第二报文的时间，所述从时钟确定所述第一时延使用的所述主时钟和所述从时钟之间交互的报文包括所述第一报文和所述第二报文，t1’是所述主时钟发送第三报文的时间，t2’是所述从时钟接收所述第三报文的时间，t3’是所述从时钟发送第四报文的时间，t4’是所述主时钟接收所述第四报文的时间，Delay是所述第一时延，Delay’是所述第二时延,所述从时钟确定所述第二时延使用的所述主时钟和所述从时钟之间交互的报文包括所述第三报文和所述第四报文。
可选地，所述第一确定单元用于根据如下公式确定所述第一频率偏差：
其中，PD是所述第一相位差，PD’是所述第二相位差值，Ts是所述从时钟接收到所述第一脉冲信号的时间与所述从时钟接收到所述第二脉冲信号的时间的差值，FreqOffset是所述第一频率偏差。
可选地，所述第三脉冲信号是所述从时钟接收到所述第一脉冲信号后生成的，并且所述第四脉冲信号是所述从时钟接收到所述第二脉冲信号后生成的。
可选地，所述第三脉冲信号是所述从时钟接收到所述第一脉冲信号前生成的，并且所述第四脉冲信号是所述从时钟接收到所述第二脉冲信号前生成的。
可选地，所述第一报文是同步Sync消息，所述第二报文是延迟请求Delay_req消息。
可选地，所述第一报文是网络时间协议NTP响应报文，所述第二报文是NTP请求报文。
第三方面，提供了一种时间同步***。所述时间同步***包括主时钟以及如第二方面，或者第二方面的任意一种可能的实现方式所述的从时钟。
第四方面，提供了一种从时钟。所述从时钟可以执行如第一方面，或者第一方面的任意一种可能的实现方式所述的方法。
上述技术方案中，从时钟确定相对于主时钟的频率偏差时，考虑到了主时钟和从时钟之间的链路的时延的变化。具体来说，所述从时钟根据第一相位差、第二相位差、第一时延以及第二时延确定所述从时钟相对于所述主时钟的频率偏差等于第一频率偏差。所述第一时延是所述从时钟接收到所述第一脉冲信号时所述从时钟确定的所述主时钟和所述从时钟之间的链路的时延。所述第二时延是所述从时钟接收到所述第二脉冲信号时所述从时钟确定的所述主时钟和所述从时钟之间的链路的时延。所述第一时延不等于所述第二时延。因此，上述技术方案有助于降低从时钟确定的频率偏差中的误差。进而，上述方案有助于提高频率同步的精度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是实施例提供的一种网络的示意图；
图2是实施例提供的一种方法的示意图；
图3是实施例提供的一种从时钟的结构示意图；
图4是实施例提供的一种从时钟的结构示意图；
图5是实施例提供的一种时钟同步***的结构示意图；
图6是实施例提供的主时钟和从时钟进行报文交互的示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下可以获得其他实施例。
本申请文件中，“链路的时延发生变化”是指不同的脉冲信号在链路上进行传输的时延不相等。“链路的时延没有发生变化”是指不同的脉冲信号在链路上进行传输的时延相等。
本申请文件中，同步(Sync)消息、延迟请求(Delay_Req)消息以及延迟响应(Delay_Resp)消息是精确时间协议(Precision Time Protocol，PTP)定义的消息。PTP可以是电器电子工程师协会(Institute of Electrical and Electronics Engineers，IEEE)制定的IEEE1588-2008。
从时钟根据主时钟提供的信息进行频率同步时，从时钟可以确定从时钟相对于主时钟的频率偏差。主时钟和从时钟之间的链路的时延的变化可能会降低从时钟计算出的从时钟相对于主时钟的频率偏差的准确性。也就是说，从时钟如果不考虑主时钟和从时钟之间的链路的时延的变化引入的误差，则可能导致从时钟计算出的频率偏差不准确。进而，降低了从时钟频率同步的精度。
具体来说，主时钟分别向从时钟发送了脉冲信号1和脉冲信号2。脉冲信号1经由主时钟和从时钟之间的链路到达从时钟。脉冲信号1在链路上进行传输的时延是Δt1。脉冲信号2经由主时钟和从时钟之间的链路到达从时钟。脉冲信号2在链路上进行传输的时延是Δt2。从时钟收到脉冲信号1时，从时钟确定收到的脉冲信号1的相位与从时钟生成的脉冲信号3的相位的差值PD1。从时钟收到脉冲信号2时，从时钟确定收到的脉冲信号2的相位与从时钟生成的脉冲信号4的相位的差值PD2。进一步的，从时钟根据PD1和PD2确定主时钟与从时钟之间的频率偏差。
上述技术方案中，从时钟根据PD1和PD2确定的频率偏差可能是不精确的。也就是说，从时钟根据PD1和PD2确定的频率偏差与主时钟与从时钟之间的频率偏差是有误差的。上述误差是由于没有考虑到脉冲信号的链路时延的变化而造成的。具体来说，如果不同的脉冲信号的链路时延都相等，那么从时钟根据PD1和PD2计算出的频率偏差是不会有偏差的。但实际场景中，脉冲信号的链路时延可能会受到温度、压力或者其他物理因素的影响。物理因素发生变化时，链路时延也发生变化。脉冲信号1的链路时延不等于脉冲信号2的链路时延时，从时钟根据PD1和PD2计算出的频率偏差存在偏差。
具体来说，当脉冲信号1的链路时延delay1不等于脉冲信号2的链路时延delay2时，从时钟利用PD1和PD2计算出的频率偏差受delay1不等于delay2的影响。假设从时钟能够获取delay1和delay2，那么从时钟根据PD1’和PD2’计算得到的频率偏差就是精确的。PD1’等于PD1减去delay1。PD2’等于PD2减去delay2。
图1为一个网络的示意图。所述网络可以是一个遵循全球移动通讯***(GlobalSystem for Mobile Communications，GSM)的网络。图1所示的网络包括基站控制器101、基站102、基站103、终端104以及终端105。终端104在基站102所管辖的小区中。终端105在基站103所管辖的小区中。终端104和终端105可以是遵循GSM的手机。当终端104想要和终端105进行通话时，终端104可以通过基站102、基站控制器101以及基站103对终端105发起寻呼。
基站控制器101中可以包含全球定位***(Global Positioning System，GPS)接收机以及时钟。GPS卫星(图中未示出)可以对基站控制器101进行时间同步处理。具体地，GPS卫星可以包括原子时钟(atomic clock)。GPS卫星可以在原子时钟的驱动下，向基站控制器101发送GPS信号。所述GPS信号中可以包括非常精确的时间数据。基站控制器101中的GPS接收机接收到所述GPS信号后，可以根据所述GPS信号中的时间数据，将基站控制器101中的时钟同步到GPS卫星中的原子时钟。具体地，将基站控制器101中的时钟的时间同步到GPS卫星中的原子时钟的时间。以及，将基站控制器101中的时钟的频率同步到GPS卫星中的原子时钟的频率。上述过程中，GPS卫星的角色为主时钟，基站控制器101的角色为从时钟。
另外，基站控制器101也可以对基站102或者基站103进行时钟同步处理。下文以基站控制器101对基站102进行时钟同步处理为例进行说明。例如，基站控制器101中时钟为遵循IEEE1588-2008的设备。基站102中包含的时钟也是遵循IEEE1588-2008的设备。基站控制器101可以根据IEEE1588-2008的规定对基站102进行时钟同步处理。例如，基站控制器101向基站102发送Sync消息。基站102向基站控制器101发送Delay_Req消息。基站控制器101向基站102发送Delay_Resp消息。基站102可以根据上述交互过程获得的时间戳校准自己的时钟。具体地，基站102可以校准自己的时钟的时间，以及校准自己的时钟的频率。上述过程中，基站控制器101的角色为主时钟，基站102的角色为从时钟。
图2为本发明实施例提供的一种方法的示意图。参见图2，所述方法包括S201、S202以及S203。图3为本发明实施例提供的一种从时钟的结构示意图。举例来说，图3所示的从时钟300可以用于执行图2所示的方法。另外，图2所示的方法可以应用于图1所示的网络中。
S201、从时钟接收第一脉冲信号以及第二脉冲信号。
所述第二脉冲信号是主时钟发送所述第一脉冲信号之后发送的。
举例来说，主时钟以及从时钟都可以是网络设备。下文对主时钟的一种具体实现方式进行说明。关于从时钟的具体实现方式，可以参考主时钟的具体实现方式。具体地，主时钟可以是路由器、交换机、基站控制器或者基站。所述路由器中可以包括网络处理器、交换网芯片以及流量管理芯片。所述交换机中可以包括网络处理器、交换网芯片以及流量管理芯片。所述基站可以包括基带芯片以及射频芯片。所述基站控制器中可以包括中央处理器。
主时钟中包含时钟发生器(clock generator)。clock generator具体可以通过晶振(crystal oscillator)实现。举例来说，clock generator可以是单相时钟(Single-phase clock)、二相时钟(Two-phase clock)或者四相时钟(4-phase clock)。clockgenerator可以产生时钟信号(clock signal)。clock signal可以是方波的形式。clocksignal可以用于协调数字电路的行为。例如，当主时钟是路由器或者交换机时，clocksignal可以用于驱动主时钟中的网络处理器、交换网芯片以及流量管理芯片。当主时钟是基站时，clock signal可以用于驱动主时钟中的基带芯片以及射频芯片。当主时钟是基站控制器时，clock signal可以用于驱动主时钟中的中央处理器。clock signal可以包含多个脉冲信号。举例来说，所述多个脉冲信号可以是分别多个电信号或者分别是多个光信号。当主时钟是路由器或者交换机时，所述主时钟可以通过以太网接口向所述从时钟发送所述多个电信号。或者，所述主时钟可以通过光模块向所述从时钟发送所述多个光信号。所述多个脉冲信号包含所述第一脉冲信号以及所述第二脉冲信号。所述主时钟可以先发送所述第一脉冲信号，再发送所述第二脉冲信号。
下文以图3所示的从时钟300为例对S201的一种具体实现方式进行说明。参见图3，从时钟300包括接收器301、相位检测器302、脉冲发生器303、解析器304、中央处理单元305以及晶振306。其中，接收器301与相位检测器302耦合。脉冲发生器303与相位检测器302耦合。接收器301与解析器304耦合。解析器304与中央处理单元305耦合。中央处理单元305与晶振306耦合。从时钟300可以通过接收器301执行S201。具体地，从时钟300可以通过接收器301接收所述第一脉冲信号以及所述第二脉冲信号。
下面为图2为例对S201的一种应用场景进行描述。举例来说，图1中的基站控制器101可以用于实现图2所示的方法提及的主时钟。图1中的基站102可以用于实现图2所示的方法提及的从时钟。基站102可以接收来自基站控制器101的所述第一脉冲信号以及所述第二脉冲信号。
S202、所述从时钟根据第一相位差、第二相位差、第一时延以及第二时延确定所述从时钟相对于所述主时钟的频率偏差等于第一频率偏差。
所述第一相位差是所述从时钟生成的第三脉冲信号的相位与所述从时钟收到的所述第一脉冲信号的相位的差，所述第三脉冲信号是所述从时钟接收到所述第一脉冲信号时生成的，所述第二相位差是所述从时钟生成的第四脉冲信号的相位与所述从时钟收到的所述第二脉冲信号的相位的差，所述第四脉冲信号是所述从时钟接收到所述第二脉冲信号时生成的，所述第一时延是所述从时钟接收到所述第一脉冲信号时所述从时钟确定的所述主时钟和所述从时钟之间的链路的时延，所述第一时延是所述从时钟根据所述主时钟和所述从时钟之间交互的报文确定的，所述第二时延是所述从时钟接收到所述第二脉冲信号时所述从时钟确定的所述主时钟和所述从时钟之间的链路的时延，所述第二时延是所述从时钟根据所述主时钟和所述从时钟之间交互的报文确定的，所述第一时延不等于所述第二时延。
下文以图3所示的从时钟300为例对S202的一种具体实现方式进行说明。从时钟300可以用于执行S202。具体来说，中央处理单元305可以用于执行S202。
从时钟300包括脉冲发生器303。脉冲发生器303可以通过整形器或者比较器实现。例如，晶振306可以向脉冲发生器303发送正弦波。脉冲发生器303接收到正弦波后，可以将正弦波转换为方波。脉冲发生器303产生的方波中可以包含多个脉冲信号。脉冲发生器303产生的方波可以作为用于驱动从时钟300中的数字电路的时钟信号。关于从时钟300产生的时钟信号驱动从时钟300中的数字电路的具体实现方式，可以参考上文中对所述主时钟产生的时钟信号驱动所述主时钟中的数字电路的描述，这里不再赘述。
脉冲发生器303产生的时钟信号包括所述第三脉冲信号以及所述第四脉冲信号。脉冲发生器303可以先产生所述第三脉冲信号，再产生所述第四脉冲信号。
从时钟300中可以包含相位检测器302。相位检测器302可以用于确定所述第一相位差以及所述第二相位差。具体地，相位检测器302可以包括脉冲检测器。脉冲检测器302用于检测来自于所述主时钟的脉冲信号，例如所述第一脉冲信号以及所述第二脉冲信号。例如，相位检测器302可以通过与接收器301连接的接收端口接收所述第一脉冲信号以及所述第二脉冲信号。脉冲检测器302还可以用于检测所述从时钟生成的脉冲信号，例如所述第三脉冲信号以及所述第四脉冲信号。例如，相位检测器302可以通过与脉冲发生器303连接的接收端口接收所述第三脉冲信号以及所述第四脉冲信号。相位检测器302可以根据检测到所述第一脉冲信号和所述第三脉冲信号，确定所述第一相位差。相位检测器302也可以根据检测到所述第二脉冲信号和所述第四脉冲信号，确定所述第二相位差。相位检测器302确定所述第一相位差以及所述第二相位差后，可以将所述第一相位差以及所述第二相位差发送至中央处理单元305。中央处理单元305可以将所述第一相位差以及所述第二相位差保存在中央处理单元305中的寄存器中。
从时钟300接收到所述第一脉冲信号时可以生成的所述第三脉冲信号。例如，在接收器301接收到所述第一脉冲信号前，脉冲发生器303可以生成所述第三脉冲信号。或者，在接收器301接收到所述第一脉冲信号后，脉冲发生器303可以生成所述第三脉冲信号。从时钟300接收到所述第二脉冲信号时可以生成的所述第四脉冲信号。例如，在接收器301接收到所述第二脉冲信号前，脉冲发生器303可以生成所述第四脉冲信号。或者，在接收器301接收到所述第二脉冲信号后，脉冲发生器303可以生成所述第四脉冲信号。
所述第一时延是所述从时钟确定的所述主时钟和所述从时钟之间的链路的时延。所述第二时延是所述从时钟确定的所述主时钟和所述从时钟之间的链路的时延。所述主时钟和所述从时钟之间的链路的时延具体可以是所述主时钟生成的信号从所述主时钟传输至所述从时钟的时长。由于环境的变化，所述主时钟在不同时间生成的信号，从所述主时钟传输至所述从时钟的时长可能是不相等的。例如，所述主时钟在时间t1(例如中午12点)生成信号1，在时间t2(例如早晨5点)生成信号2。信号1的时延为d1。信号2的时延为d2。在时间t1所述主时钟和所述从时钟之间的链路所在的环境的温度可能高于在时间t2所述主时钟和所述从时钟之间的链路所在的环境的温度。这导致可能导致d1不等于d2。
下面结合图3对所述从时钟确定时延的过程进行举例说明：从时钟300接收到所述第一脉冲信号前，从时钟300可以根据从时钟300与所述主时钟之间交互的报文确定所述第一时延。从时钟300可以根据PTP确定所述第一时延。例如，从时钟300可以根据IEEE1588-2008确定所述第一时延。关于所述第一时延的确定方式的具体实现，可以参见如下描述：所述主时钟向从时钟300发送的Sync消息中可以携带时间戳1，所述时间戳1用于指示所述主时钟发送所述Sync消息的时间。例如，接收器301接收到所述Sync消息后，可以将所述Sync消息转发给解析器304。解析器304对所述Sync消息进行解析，从而获得时间戳1。从时钟300收到所述Sync消息时，可以根据接收所述Sync消息的时间生成时间戳2。所述时间戳2用于指示从时钟300接收所述Sync消息的时间。从时钟300向所述主时钟发送Delay_Req消息。所述Delay_Req消息携带时间戳3。时间戳3用于指示从时钟300发送所述Delay_Req消息的时间。所述主时钟向从时钟300发送Delay_Resp消息。所述Delay_Resp消息携带时间戳4。时间戳3用于指示所述主时钟接收所述Delay_Req消息的时间。从时钟300可以根据时间戳1、时间戳2、时间戳3以及时间戳4确定所述第一时延。例如，中央处理单元305根据时间戳1、时间戳2、时间戳3以及时间戳4，可以确定所述第一时延。例如，所述第一时延等于(时间戳2-时间戳1+时间戳4-时间戳3)的一半。中央处理单元305确定所述第一时延后，可以将所述第一时延保存在中央处理单元305中的寄存器中。
从时钟300接收到所述第二脉冲信号前，从时钟300可以根据从时钟300与所述主时钟之间交互的报文确定所述第二时延。关于所述第二时延的确定方式的具体实现，可以参见上文对所述第一时延的确定方式的描述，此处不再赘述。从时钟300确定所述第二时延后，可以将所述第二时延存储在从时钟300中的寄存器中。
中央处理单元305中的算术逻辑单元可以通过访问中央处理单元305中的寄存器获得所述第一时延、所述第二时延、所述第一相位差以及所述第二相位差。然后，中央处理单元305中的算术逻辑单元可以根据所述第一时延、所述第二时延、所述第一相位差以及所述第二相位差，计算从时钟300相对于所述主时钟的频率偏差，即所述第一频率偏差。
举例来说，从时钟300与所述主时钟之间交互的报文可以是网络时间协议(network time protocol，NTP)定义的报文。从时钟300可以根据NTP确定所述第一时延。关于NTP，可以参考互联网工程任务小组(Internet Engineering Task Force，IETF)发布的请求评论(request for comments，RFC)5905。所述第二报文可以是NTP请求报文。所述第一报文可以是NTP响应报文。
具体来说，从时钟300可以是NTP定义的网络时间协议客户(NTP client)。所述主时钟可以是NTP定义的服务器(Server)。NTP client向Server发送请求报文(requestpacket)。request packet的发送时间为t0。Server接收request packet。request packet的接收时间为t1。Server向NTP client发送响应报文(response packet)。responsepacket的发送时间为t2。NTP client接收response packet。response packet的接收时间为t3。
NTP client可以根据公式round-trip delay＝(t3-t0)-(t2-t1)计算round-tripdelay。进一步，NTP client可以根据round-trip delay确定所述第一时延。所述第一时延是round-trip delay的一半。关于所述第二时延的确定方式的具体实现，可以参见上文对所述第一时延的确定方式的描述，此处不再赘述。
下面以图2为例对S202的一种应用场景进行描述。举例来说，图1中的基站控制器101可以用于实现图2所示的方法提及的主时钟。图1中的基站102可以用于实现图2所示的方法提及的从时钟。基站102可以接收来自基站控制器101的所述第一脉冲信号以及所述第二脉冲信号。另外，基站102可以根据IEEE1588-2008与基站控制器101进行交互，从而确定所述第一时延和所述第二时延。基站102可以根据所述第一时延、所述第二时延、所述第一相位差以及所述第二相位差，计算基站102相对于基站控制器101的频率偏差，即所述第一频率偏差。
S203、所述从时钟根据所述第一频率偏差校准所述从时钟的频率。
举例来说，从时钟300中可以包括电压源。电压源的输出电压作用于晶振306。电压源的输出电压越高，则晶振306的工作频率越高。中央处理单元305可以通过控制器电压源的输出电压校准从时钟300的频率。
例如，中央处理单元305可以根据所述第一频率偏差确定电压调整值1。具体地，存储器307中可以存储有频率偏差与电压调整值的对应关系。中央处理单元305可以通过访问存储器307在所述对应关系中查找与所述第一频率偏差对应的电压调整值，即电压调整值1。中央处理单元305确定电压调整值1之前，电压源的输出电压为电压值1。中央处理单元305确定电压调整值1之后，可以依据电压调整值1，将电压源的输出电压调整为电压值2。电压值2等于电压值1与电压调整值1的和。因此，如果电压调整值1是正数，则意味着从时钟300的频率低于所述主时钟的频率。中央处理单元305可以通过提高晶振306的工作频率，校准从时钟300的频率。如果电压调整值1是负数，则意味着从时钟300的频率高于所述主时钟的频率。中央处理单元305可以通过降低晶振306的工作频率，校准从时钟300的频率。
上述技术方案中，晶振306可以被替换为直接数字式频率合成器(Direct DigitalSynthesizer，DDS)。也就是说，所述DDS也可以用于生成脉冲。另外，中央处理单元305执行S203之前，所述DDS的工作频率可以是工作频率1。S203具体实现时，中央处理单元305可以将所述DDS的工作频率调整为工作频率2。工作频率2等于工作频率1与所述第一频率偏差的和。
图2所示的方案中，从时钟确定相对于主时钟的频率偏差时，考虑到了主时钟和从时钟之间的链路的时延的变化。具体来说，所述从时钟根据第一相位差、第二相位差、第一时延以及第二时延确定所述从时钟相对于所述主时钟的频率偏差等于第一频率偏差。所述第一时延是所述从时钟接收到所述第一脉冲信号时所述从时钟确定的所述主时钟和所述从时钟之间的链路的时延。所述第二时延是所述从时钟接收到所述第二脉冲信号时所述从时钟确定的所述主时钟和所述从时钟之间的链路的时延。所述第一时延不等于所述第二时延。因此，上述技术方案有助于降低从时钟确定的频率偏差中的误差。进而，上述方案有助于提高频率同步的精度。
可选地，上述技术方案中，S202之前，所述方法还可以包括：所述从时钟根据如下公式确定所述第一时延和所述第二时延。
其中，t1是所述主时钟发送第一报文的时间，t2是所述从时钟接收所述第一报文的时间，t3是所述从时钟发送第二报文的时间，t4是所述主时钟接收所述第二报文的时间，所述从时钟确定所述第一时延使用的所述主时钟和所述从时钟之间交互的报文包括所述第一报文和所述第二报文，t1’是所述主时钟发送第三报文的时间，t2’是所述从时钟接收所述第三报文的时间，t3’是所述从时钟发送第四报文的时间，t4’是所述主时钟接收所述第四报文的时间，Delay是所述第一时延，Delay’是所述第二时延,所述从时钟确定所述第二时延使用的所述主时钟和所述从时钟之间交互的报文包括所述第三报文和所述第四报文。
图6为主时钟和从时钟进行报文交互的示意图。图6所示的方案可以使得所示从时钟获得确定所述第一时延以及所述第二时延所需的参数。
参见图6，进行报文交互的实体为主时钟1和从时钟1。主时钟1和从时钟1之间交互的报文包括消息1、消息2以及消息3。其中，主时钟1用于实现图2所示的方法中的所述主时钟。从时钟1用于实现图2所示的方法中的所述从时钟。消息1用于实现所述第一报文。消息2用于实现所述第二报文。主时钟1向从时钟1发送消息1。接收到消息1后，从时钟向主时钟发送消息2。接收到消息2后，主时钟1向从时钟1发送消息3。主时钟1和从时钟1可以支持IEEE1588-2008定义的功能。消息1可以是同步消息(Sync message)。所述同步消息中可以携带t1。所述同步消息到达从时钟的时间为t2。消息2可以是延迟请求消息(Delay_Reqmessage)。所述延迟请求消息中可以携带t3。所述延迟请求消息到达主时钟1的时间为t4。消息3可以是延迟响应消息(Delay_Resp message)。所述延迟响应消息中可以携带t4。通过上述报文交互，所述从时钟可以获得确定所述第一时延所需的参数，即t1、t2、t3以及t4。当然，主时钟1和从时钟1可以参照图6所示的报文交互过程交互其他报文。例如，主时钟1向从时钟1发送消息1’。从时钟1向主时钟1发送消息2’。主时钟1向从时钟1发送消息3’。消息1’可以是同步消息。消息2’可以是延迟请求消息。消息3’可以是延迟响应消息。通过上述过程，所述从时钟可以获得确定所述第二时延所需的参数，即t1’、t2’、t3’以及t4’。
可选地，上述技术方案中，S202可以包括：
所述从时钟根据如下公式确定所述第一频率偏差：
其中，PD是所述第一相位差，PD’是所述第二相位差值，Ts是所述从时钟接收到所述第一脉冲信号的时间与所述从时钟接收到所述第二脉冲信号的时间的差值，FreqOffset是所述第一频率偏差。
可选地，上述技术方案中，所述第三脉冲信号是所述从时钟接收到所述第一脉冲信号后生成的，并且所述第四脉冲信号是所述从时钟接收到所述第二脉冲信号后生成的。
可选地，上述技术方案中，所述第三脉冲信号是所述从时钟接收到所述第一脉冲信号前生成的，并且所述第四脉冲信号是所述从时钟接收到所述第二脉冲信号前生成的。
可选地，上述技术方案中，所述第一报文是同步消息，所述第二报文是延迟请求消息。
可选地，上述技术方案中，所述第一报文是NTP响应报文，所述第二报文是NTP请求报文。
图4为本发明实施例提供的一种从时钟的结构示意图。参见图4，从时钟400包括接收单元401、第一确定单元402以及校准单元403。举例来说，从时钟400可以用于执行图2所示的方法。例如，接收单元401可以用于执行S201。第一确定单元402可以用于执行S202。校准单元403可以用于执行S203。关于从时钟400涉及的技术术语的含义，以及从时钟400涉及的涉及的技术方案的具体实现方式，可以参见图2所示的方法对应的实施例中的描述。此处不再赘述。另外，图3所示的从时钟300可以具体实现图4所示的从时钟400。
接收单元401用于接收第一脉冲信号以及第二脉冲信号，所述第二脉冲信号是主时钟发送所述第一脉冲信号之后发送的。
举例来说，从时钟300中的接收器301可以用于实现接收单元401。
第一确定单元402用于根据第一相位差、第二相位差、第一时延以及第二时延确定所述从时钟相对于所述主时钟的频率偏差等于第一频率偏差，所述第一相位差是所述从时钟生成的第三脉冲信号的相位与所述从时钟收到的所述第一脉冲信号的相位的差，所述第三脉冲信号是所述从时钟接收到所述第一脉冲信号时生成的，所述第二相位差是所述从时钟生成的第四脉冲信号的相位与所述从时钟收到的所述第二脉冲信号的相位的差，所述第四脉冲信号是所述从时钟接收到所述第二脉冲信号时生成的，所述第一时延是所述从时钟接收到所述第一脉冲信号时所述从时钟确定的所述主时钟和所述从时钟之间的链路的时延，所述第一时延是所述从时钟根据所述主时钟和所述从时钟之间交互的报文确定的，所述第二时延是所述从时钟接收到所述第二脉冲信号时所述从时钟确定的所述主时钟和所述从时钟之间的链路的时延，所述第二时延是所述从时钟根据所述主时钟和所述从时钟之间交互的报文确定的，所述第一时延不等于所述第二时延。
举例来说，中央处理单元305可以用于实现第一确定单元402。相位检测器302可以用于确定所述第一相位差以及所述第二相位差。中央处理单元305可以用于确定所述第一时延以及所述第二时延。脉冲发生器303可以用于生成所述第三脉冲信号以及所述第四脉冲信号。
校准单元403用于根据所述第一确定单元确定的所述第一频率偏差校准所述从时钟的频率。
举例来说，中央处理单元305以及从时钟300中的电压源可以用于实现校准单元403。
图5为本发明实施例提供的一种时钟同步***的结构示意图。参见图5，时钟同步***500包括主时钟501以及从时钟502。主时钟501和从时钟502可以支持IEEE 1588-2002定义的功能。从时钟502可以执行图2所示的方法。例如，从时钟502可以执行S201、S202以及S203。主时钟501具体可以是S202提及的所述主时钟。关于从时钟502执行图2所示的方法时涉及的技术术语的含义以及技术方案的具体实现方式，可以参见图2所示的方法对应的实施例中的描述。此处不再赘述。另外，从时钟502可以通过图4所示的从时钟400实现。例如，从时钟502可以包括接收单元401、第一确定单元402以及校准单元403。关于从时钟502通过图4所示的从时钟400实现时涉及的技术术语的含义以及涉及的技术方案的具体实现方式，可以参见图4所示的从时钟所对应的实施例中的描述。此处不再赘述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的***、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的***、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，可以仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：闪存盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储计算机程序的介质。

Claims (10)

1.一种频率同步的方法，其特征在于，包括：
从时钟接收第一脉冲信号以及第二脉冲信号，所述第二脉冲信号是主时钟发送所述第一脉冲信号之后发送的；
所述从时钟根据第一相位差、第二相位差、第一时延以及第二时延确定所述从时钟相对于所述主时钟的频率偏差等于第一频率偏差，所述第一相位差是所述从时钟生成的第三脉冲信号的相位与所述从时钟收到的所述第一脉冲信号的相位的差，所述第三脉冲信号是所述从时钟接收到所述第一脉冲信号时生成的，所述第二相位差是所述从时钟生成的第四脉冲信号的相位与所述从时钟收到的所述第二脉冲信号的相位的差，所述第四脉冲信号是所述从时钟接收到所述第二脉冲信号时生成的，所述第一时延是所述从时钟接收到所述第一脉冲信号时所述从时钟确定的所述主时钟和所述从时钟之间的链路的时延，所述第一时延是所述从时钟根据所述主时钟和所述从时钟之间交互的报文确定的，所述第二时延是所述从时钟接收到所述第二脉冲信号时所述从时钟确定的所述主时钟和所述从时钟之间的链路的时延，所述第二时延是所述从时钟根据所述主时钟和所述从时钟之间交互的报文确定的，所述第一时延不等于所述第二时延；
所述从时钟根据所述第一频率偏差校准所述从时钟的频率。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述从时钟根据第一相位差、第二相位差、第一时延以及第二时延确定所述从时钟相对于所述主时钟的频率偏差等于第一频率偏差之前，所述方法还包括：所述从时钟根据如下公式确定所述第一时延和所述第二时延；
<mrow> <mi>D</mi> <mi>e</mi> <mi>l</mi> <mi>a</mi> <mi>y</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mn>2</mn> <mo>-</mo> <mi>t</mi> <mn>1</mn> <mo>)</mo> <mo>+</mo> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mn>4</mn> <mo>-</mo> <mi>t</mi> <mn>3</mn> <mo>)</mo> </mrow> <mn>2</mn> </mfrac> </mrow>
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其中，t1是所述主时钟发送第一报文的时间，t2是所述从时钟接收所述第一报文的时间，t3是所述从时钟发送第二报文的时间，t4是所述主时钟接收所述第二报文的时间，所述从时钟确定所述第一时延使用的所述主时钟和所述从时钟之间交互的报文包括所述第一报文和所述第二报文，t1’是所述主时钟发送第三报文的时间，t2’是所述从时钟接收所述第三报文的时间，t3’是所述从时钟发送第四报文的时间，t4’是所述主时钟接收所述第四报文的时间，Delay是所述第一时延，Delay’是所述第二时延,所述从时钟确定所述第二时延使用的所述主时钟和所述从时钟之间交互的报文包括所述第三报文和所述第四报文。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述从时钟根据第一相位差、第二相位差、第一时延以及第二时延确定所述从时钟相对于所述主时钟的频率偏差等于第一频率偏差包括：
所述从时钟根据如下公式确定所述第一频率偏差：
<mrow> <mi>F</mi> <mi>r</mi> <mi>e</mi> <mi>q</mi> <mi>O</mi> <mi>f</mi> <mi>f</mi> <mi>e</mi> <mi>t</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mo>(</mo> <mi>P</mi> <mi>D</mi> <mo>-</mo> <mi>D</mi> <mi>e</mi> <mi>l</mi> <mi>a</mi> <mi>y</mi> <mo>)</mo> <mo>-</mo> <mo>(</mo> <msup> <mi>PD</mi> <mo>&amp;prime;</mo> </msup> <mo>-</mo> <msup> <mi>Delay</mi> <mo>&amp;prime;</mo> </msup> <mo>)</mo> </mrow> <mrow> <mi>T</mi> <mi>s</mi> </mrow> </mfrac> <mo>;</mo> </mrow>
其中，PD是所述第一相位差，PD’是所述第二相位差值，Ts是所述从时钟接收到所述第一脉冲信号的时间与所述从时钟接收到所述第二脉冲信号的时间的差值，FreqOffset是所述第一频率偏差。
4.根据权利要求1至3中任一所述的方法，其特征在于，
所述第三脉冲信号是所述从时钟接收到所述第一脉冲信号后生成的，并且所述第四脉冲信号是所述从时钟接收到所述第二脉冲信号后生成的；或者
所述第三脉冲信号是所述从时钟接收到所述第一脉冲信号前生成的，并且所述第四脉冲信号是所述从时钟接收到所述第二脉冲信号前生成的。
5.根据权利要求2或者3所述的方法，其特征在于，
所述第一报文是同步Sync消息，所述第二报文是延迟请求Delay_req消息；
或者
所述第一报文是网络时间协议NTP响应报文，所述第二报文是NTP请求报文。
6.一种从时钟，其特征在于，包括：
接收单元，用于接收第一脉冲信号以及第二脉冲信号，所述第二脉冲信号是主时钟发送所述第一脉冲信号之后发送的；
第一确定单元，用于根据第一相位差、第二相位差、第一时延以及第二时延确定所述从时钟相对于所述主时钟的频率偏差等于第一频率偏差，所述第一相位差是所述从时钟生成的第三脉冲信号的相位与所述从时钟收到的所述第一脉冲信号的相位的差，所述第三脉冲信号是所述从时钟接收到所述第一脉冲信号时生成的，所述第二相位差是所述从时钟生成的第四脉冲信号的相位与所述从时钟收到的所述第二脉冲信号的相位的差，所述第四脉冲信号是所述从时钟接收到所述第二脉冲信号时生成的，所述第一时延是所述从时钟接收到所述第一脉冲信号时所述从时钟确定的所述主时钟和所述从时钟之间的链路的时延，所述第一时延是所述从时钟根据所述主时钟和所述从时钟之间交互的报文确定的，所述第二时延是所述从时钟接收到所述第二脉冲信号时所述从时钟确定的所述主时钟和所述从时钟之间的链路的时延，所述第二时延是所述从时钟根据所述主时钟和所述从时钟之间交互的报文确定的，所述第一时延不等于所述第二时延；
校准单元，用于根据所述第一确定单元确定的所述第一频率偏差校准所述从时钟的频率。
7.根据权利要求6所述的从时钟，其特征在于，还包括第二确定单元，所述第二确定单元用于：在所述第一确定单元确定所述从时钟相对于所述主时钟的频率偏差等于第一频率偏差之前，根据如下公式确定所述第一时延和所述第二时延；
<mrow> <mi>D</mi> <mi>e</mi> <mi>l</mi> <mi>a</mi> <mi>y</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mn>2</mn> <mo>-</mo> <mi>t</mi> <mn>1</mn> <mo>)</mo> <mo>+</mo> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mn>4</mn> <mo>-</mo> <mi>t</mi> <mn>3</mn> <mo>)</mo> </mrow> <mn>2</mn> </mfrac> </mrow>
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其中，t1是所述主时钟发送第一报文的时间，t2是所述从时钟接收所述第一报文的时间，t3是所述从时钟发送第二报文的时间，t4是所述主时钟接收所述第二报文的时间，所述从时钟确定所述第一时延使用的所述主时钟和所述从时钟之间交互的报文包括所述第一报文和所述第二报文，t1’是所述主时钟发送第三报文的时间，t2’是所述从时钟接收所述第三报文的时间，t3’是所述从时钟发送第四报文的时间，t4’是所述主时钟接收所述第四报文的时间，Delay是所述第一时延，Delay’是所述第二时延,所述从时钟确定所述第二时延使用的所述主时钟和所述从时钟之间交互的报文包括所述第三报文和所述第四报文。
8.根据权利要求7所述的从时钟，其特征在于，所述第一确定单元用于根据如下公式确定所述第一频率偏差：
<mrow> <mi>F</mi> <mi>r</mi> <mi>e</mi> <mi>q</mi> <mi>O</mi> <mi>f</mi> <mi>f</mi> <mi>s</mi> <mi>e</mi> <mi>t</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mo>(</mo> <mi>P</mi> <mi>D</mi> <mo>-</mo> <mi>D</mi> <mi>e</mi> <mi>l</mi> <mi>a</mi> <mi>y</mi> <mo>)</mo> <mo>-</mo> <mo>(</mo> <msup> <mi>PD</mi> <mo>&amp;prime;</mo> </msup> <mo>-</mo> <msup> <mi>Delay</mi> <mo>&amp;prime;</mo> </msup> <mo>)</mo> </mrow> <mrow> <mi>T</mi> <mi>s</mi> </mrow> </mfrac> <mo>;</mo> </mrow>
其中，PD是所述第一相位差，PD’是所述第二相位差值，Ts是所述从时钟接收到所述第一脉冲信号的时间与所述从时钟接收到所述第二脉冲信号的时间的差值，FreqOffset是所述第一频率偏差。
9.根据权利要求6至8中任一所述的从时钟，其特征在于，
所述第三脉冲信号是所述从时钟接收到所述第一脉冲信号后生成的，并且所述第四脉冲信号是所述从时钟接收到所述第二脉冲信号后生成的；或者
所述第三脉冲信号是所述从时钟接收到所述第一脉冲信号前生成的，并且所述第四脉冲信号是所述从时钟接收到所述第二脉冲信号前生成的。
10.根据权利要求7或者8所述的从时钟，其特征在于，
所述第一报文是同步Sync消息，所述第二报文是延迟请求Delay_req消息；
或者
所述第一报文是网络时间协议NTP响应报文，所述第二报文是NTP请求报文。
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