CN1421075A - 电信网同步 - Google Patents

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Abstract

一种对电信网中节点同步的方法，其中主节点耦合到主要参考时钟(PRC)并且多个从节点的每个被安排利用在进入数据链路上接收的数据使其内部时钟与PRC同步。该方法包括在网络中传播来自主节点的同步状态消息，消息经过的每个节点将自己的标识合并到该消息中，从而在每一条消息中生成该消息遵循的节点路径。对于每个节点的每个进入链路，在该链路上接收的同步状态消息的路径或路径长度被记录为该链路的一个属性。

Description

电信网同步
发明领域
本发明涉及电信网中节点的同步，并且特别是，虽然不是必须的，涉及通用移动电信***网中节点的同步。
发明背景
在数字通信网中，如电信网或具有几个专用交换机的专用网中，通常需要同步各个网络节点的时间时钟以便确保网络的正确运行。网络同步允许网络中的所有节点根据一个共同的时间基础运行。这意味着当一个节点(也就是交叉点)向另一个节点发送数据时，两个节点可以预期在大致相同的速率运行，以保证数据在节点之间成功地传送。在EP0450828中可以找到有关网络节点同步需要的背景信息。
在所谓的“主-从”同步中，选择一个主节点向分层网络节点中的所有从节点分发高质量时钟信号(由主要参考时钟(PRC)生成)。主节点向临近节点分发PRC时钟信号，临近节点依次向其临近节点分发接收的并且重新生成的时钟信号，直到网络中所有节点都使用相同的时钟起点。
在移动电信网中同步需要尤其重要，并且在引入通用移动电信***(UMTS)网时更是如此，其中UMTS地面无线接入网(UTRAN)在网络同步上设定了非常严格的限制。
典型的UTRAN配置包括多个在网络中执行交换功能(在某些方式上与传统电话交换以及GSM网的移动交换中心类似)的无线网络控制器(RNC)，以及多个提供UTRAN和移动终端之间接口的无线基站(RBS)(每个RBS负责一个给定的小区)组成。RNC和RBS按一层(或多层)排列，单一一个RNC可能负责数十个RBS。UTRAN中的链路结构可能很复杂，相同类型的节点彼此链接，也与不同类型的节点链接。在某些情况下，从共同位于的GSM网中获得同步或者在GSM节点上应用UTRAN同步。
如果同步失败，例如因两个节点之间的链路失败，则必须快速采取行动来重新建立同步。这通常意味着为受到失败影响的节点(以及该节点的下游节点)选择能够用来获得同步的替代进入链路。典型地，某些进入链路比其它链路更适合此目的，并且合适链路的选择需要一个连接到所有网络节点的网络层管理***。这个工作要求网络中的每个节点都对网络有完全的了解并且，在失败的情况下，网络同步会受到网络节点的无法预料组合的影响。
WO95/24801描述了一种通过在分层网络节点中向下传播同步消息来同步网络的方法。每个同步消息包括一个主节点地址、由消息经过的中间节点数指示的到主节点的距离、以及传输节点标识。消息传递经过的每个节点使距离计数器加1并且将传输节点标识改变为自己的标识。路径域允许接收节点为同步目的而为进入链路区分优先级。
WO96/39760描述了一种通过发送由同步消息经过的所有节点的标识组成的同步消息来检测同步数字系列网中定时回路的方法。同步消息还包括时钟信号经过节点的节点数的计数。这用于防止过长的同步链。
发明概述
本发明的一个目的是克服或至少减少已知同步网中的缺点。特别是，本发明的一个目的是提供一个同步网，其中同步问题自动地，并且在没有或最少操作者干预的情况下在节点级基本上得到解决。本发明的第二个目的是实现网络同步过程的快速稳定。本发明的第三个目的是使新引入的网络节点与网络快速同步。
根据本发明的第一个方面，提供了一种对电信网中节点同步的方法，其中主节点耦合到主要参考时钟(PRC)并且多个从节点的每个都安排利用在进入数据链路上接收的数据使它们的内部时钟与PRC同步，该方法包括：
在网络上传播来自主节点的同步状态消息，消息通过的每个节点都把自己的标识合并到消息中，因此在每个消息中生成该消息遵循的路径；
在网络的至少某些节点处在消息传播中引入延迟；以及
对于每个节点的至少某些进入链路的每一个，将链路上接收的同步状态消息的路径和/或路径长度记录为该链路的一个属性。
本发明的实施方案使节点可比较不同进入数据链路的优点作为同步信息的源。如果需要同步(或重新同步)，则该节点选择具有指示从主节点最短路径长度的属性的进入链路。在至少某些节点处消息传播中延迟的引入，增加了一个给定节点首先通过一个较短路径，而不是较长路径接收到同步消息的可能性。这将趋向于降低同步网络所需要的整体时间。
应该理解，在初始化一个新网络时必须传播同步状态消息。同步状态消息还会周期性地或在此后的其它时间间隔广播以便使网络能够应付网络结构的动态改变(例如，因节点间链路的失败或新链路或节点的引入)。
同步状态消息可响应主节点对另一个网络节点发出的同步状态请求消息的接收而生成。这样的请求消息可在新节点一进入网络中就生成。同步状态消息可由从节点响应该从节点对相邻的网络节点发出的同步状态请求消息的接收而生成，该同步状态消息包括发送节点已经被同步所经过的路径的标识。
同步状态消息经过的节点可额外地将自己到主节点的“距离”增加到消息中。这个距离可由消息从主节点到当前节点所进行的节点到节点的跳数来定义。临近主节点的节点的距离是PRC+1，临近距离为PRC+1的节点的节点的距离是PRC+2，等等。对于每个进入链路，节点将该链路上接收的同步状态消息中包含的距离记录为该链路的一个属性。
本发明特别适合于如GSM和UMTS(特别是UMTS网中的UTRAN部分)的移动电信网。但是，本发明还适合于如公共电话交换网(PSTN)的固定线路网。
由一个从节点引入的延迟对于引入延迟的所有从节点可以是相同的。替代地，该延迟可随与主节点的距离而增加。优选地，与主节点相邻的从节点不引入延迟。节点引入的延迟可以合并到同步状态消息中。这避免了在所有网络节点具有延迟表的需要。但是，在替代方案中，延迟表可以存在于所有节点中。
根据本发明的第二个方面，提供了一个电信网，包括耦合到主要参考时钟(PRC)的一个主节点和多个从节点，每个从节点安排利用在进入数据链路上接收的数据使其内部时钟与PRC同步，每个从节点包括：
用于在到该节点的至少某些进入链路上或到该节点的至少某些进入链路的每一个上接收合并有消息经过的节点标识的同步状态消息的装置；
用于将同步状态消息的路径或路径长度记录为在其上接收该消息的链路的一个属性的装置；
用于将该节点的标识合并到所述消息之一中，从而在所述消息中生成该消息遵循的路径的装置；以及
用于利用输出链路将修改后的同步状态消息传播到相邻节点的装置，
其中网络中至少某些节点被安排在各个修改后消息的传播中引入延迟。
应该理解，如由在进入链路上接收的同步状态消息的路径所标识的，接收节点在最佳进入链路上同步。在最佳进入链路上接收的同步状态消息是节点合并其标识的消息，并且被传播到相邻节点。
根据本发明的第三个方面，提供了用于在多节点电信网中使用的节点，该节点包括：
用于在到该节点的进入链路上或到该节点的进入链路的每一个上接收合并有该消息经过的节点的标识的同步状态消息的装置；
用于将该或每个同步状态消息的路径或路径长度记录为在其上接收该消息的链路的一个属性的装置；
用于将节点的标识合并到消息之一中，从而在该消息中生成该消息遵循的节点路径；以及
用于在预定的时间延迟之后，利用输出链路将修改后的同步状态消息传播到相邻节点的装置。
根据本发明的第四个方面，提供了一种对电信网中节点同步的方法，其中一个主节点耦合到主要参考时钟(PRC)并且多个从节点的每个被安排利用在进入数据链路上接收的数据使其内部时钟与PRC同步，该方法包括：
通过网络传播来自主节点的同步状态消息，消息经过的每个从节点增加在消息中包含的距离计数器，从而在每个消息中生成该消息采用的路径长度；
在至少某些网络节点处的消息传播中引入延迟；以及
对于每个节点的至少某些进入链路的每一个，将在链路上接收的同步状态消息的路径长度记录为该路径的一个属性。
根据本发明的第五个方面，提供了一种对电信网中节点同步的方法，其中一个主节点耦合到主要参考时钟(PRC)并且多个从节点的每个被安排利用在进入数据链路上接收的数据使其内部时钟与PRC同步，该方法包括：
通过网络传播来自主节点的同步状态消息，消息经过的每个从节点将其自身的标识合并到该消息中，从而在每个消息中生成该消息遵循的路径；
对于每个从节点的每个进入链路，将在该链路上接收的同步状态消息的路径或路径长度记录为该路径的一个属性；以及
对于每个从节点，确定最佳进入信令链路并且在由该链路上接收的同步状态消息的路径指示的时间延迟过去之后，假设在其间没有确定更好的链路，则在该链路上同步。
根据本发明的第六个方面，提供了一种对电信网中节点同步的方法，其中一个主节点耦合到主要参考时钟(PRC)并且多个从节点的每个被安排利用在进入数据链路上接收的数据使其内部时钟与PRC同步，该方法包括：
向网络中的相邻节点发送来自要被同步的节点的同步状态消息请求；
从相邻节点向请求节点返回同步状态消息，所述消息包括来自主节点的消息遵循的路径；
在其上接收到具有最短路径的消息的进入信令链路上同步所述节点；
将具有最短路径的消息的路径扩展为包括接收节点标识；以及
向至少某些相邻节点传播修改后的同步消息。
根据本发明的第七个方面，提供了一个在多节点电信网中使用的节点，该节点包括：
用于向网络中的相邻节点发送同步状态消息请求的装置；
用于在到该节点的进入链路上接收合并有该消息经过的节点标识的各个同步状态消息的装置；
用于将同步状态消息的路径或路径长度记录为在其上接收消息的各个链路的属性的装置；
用于在具有最短路径长度的消息中合并节点标识，从而在消息中生成该消息遵循的路径的装置；以及
用于利用输出链路向至少某些相邻节点传播修改后的同步状态消息的装置。
根据本发明的第八个方面，提供了一种对电信网中节点同步的方法，其中一个主节点耦合到主要参考时钟(PRC)并且多个从节点的每个被安排利用在进入数据链路上接收的数据使其内部时钟与PRC同步，该方法包括：
向网络中的相邻节点发送来自要被同步的节点的同步状态消息请求；
从相邻节点向请求节点返回同步状态消息，所述消息包括来自主节点的消息采用的路径长度；
在接收到具有最短路径长度的消息的进入信令链路上同步所述节点；
扩展消息路径；以及
向至少某些相邻节点传播修改后的同步消息。
附图简述
图1示意地说明一个多节点电信网；
图2示意地说明一个在同步之前的替代的多节点电信网；
图3说明同步之后的图2中的网络；
图4是一个流程图，说明一种同步图2和3中网络节点的方法；
图5示意地说明一个同步之前的多节点电信网，并且包括一个新节点；
图6说明同步之后的图5中的网络；以及
图7是一个流程图，说明了一种对引入多节点电信网中的新节点同步的方法。
优选实施方案详述
图1说明了一个包括节点A到G的多节点电信网。节点由传输用户数据、信令数据或两者组合的数据链路互连。在一个例子中，图1的网络是一个UMTS地面无线接入网(UTRAN)，其中某个节点(如节点A)是无线网络控制器(RNC)而其它节点(如节点B到G)是无线基站(RBS)。
节点A是所谓的“主节点”并且连接到主要参考时钟(PRC)。如上面已经略述的，从节点B到G能够利用在进入数据链路上接收的数据信号与另一个网络节点(并且因此与整个网络)同步。同步的准确性很大程度上依赖于同步的节点距主节点多远。因此在选择在哪个进入链路上进行同步的一个重要考虑因素是信号从主节点到达该节点所采用的节点间跳数。
图1中的网络一初始化，节点A就通过向其连接的每个节点(在这种请求下仅有节点B)发送一个同步状态消息(SSM)来初始化同步选择过程。SSM包括一个“路径”域，节点A将其自身的标识与节点A是主节点的指示一起放在该域中。SSM在给定的进入信令链路上由节点B接收。节点B分析SSM并且确定路径。该路径存储为进入信令链路的一个属性。然后节点B将其自身的标识加入到SSM的路径域(成为{节点APRC，节点B})，并且将修改后的SSM传播到其连接的节点C、D和E。
接收节点再次将接收的SSM中包含的路径存储为该消息在其上接收的链路的一个属性。同时节点D和E没有连接到其它任何节点上，节点C连接到节点F和G。因此节点C将其标识加入到SSM路径域(现在是{节点APRC，节点B，节点C})并且将其传播到节点F和G。节点F和G没有连接到其它任何节点并且因此SSM传播在这些节点终止。SSM中包含的路径存储为到节点F和G的进入链路的一个属性。
在图1的非常简单的例子中，每个节点只有一个在其上同步的单一进入数据链路。图2说明修改后的网络，其中在节点A和C之间存在一条额外的链路。在这个网络中，一初始化，节点C就接收到来自节点A和B的SSM。从节点A接收的SSM中包含的路径是{节点APRC}，同时从节点B接收的SSM中包含的路径是{节点APRC，节点B}。如果网络是完全可操作的，则节点C将选择来自节点A的进入链路作为在其上同步的链路。其通过比较分配给这些链路的属性作为各个SSM的结果来做到这一点。如果来自节点A的链路失败，则节点C只能选择在来自节点B的进入链路上同步。图3说明了同步之后的图2的网络。应该理解，这个选择过程可以扩展为从三个或更多进入链路中选择。
还应该理解，节点C只向节点F和G(至少当网络完全可操作时)传播从节点A接收的SSM。只有当到节点A的链路失败时，节点C才向节点F和G传播来自节点B的SSM。
图2说明了利用当节点D连接到节点E并且节点E连接回节点B时出现的虚线的所谓“定向回路”。在这种情况下，从节点E传播到节点B的SSM将包括路径{节点APRC，节点B，节点D，节点E}。节点B将发现其自身的标识包含在路径中并且因此检测到一个定向回路。
应该理解，当节点有几个在其上可接收SSM的进入链路时，有可能节点在随后接收具有较短路径的SSM之前结束接收具有相对长路径的SSM。结果是该节点将首先在第一个SSM被在其上接收的链路上同步，并且随后必须在第二个SSM在其上被接收的链路上重新同步。这个行为导致网络有一个相对较长的稳定时间。
通过在每个从节点处的SSM的重新传输中引入延迟可以减轻这个问题。假设这个延迟足够长，则将增加在一个节点处通过较短路径传播的SSM在通过较长路径上传播的SSM之前接收的可能性。图4是一个说明这种方法的流程图。
在上述实施方案的修改中，除了将其标识加入到SSM的路径中，节点还将其同步参考距离加入到SSM中。例如(参考图2)，主节点A将距离PRC加入到SSM中，同时节点B和C将加入距离PRC+1，节点D、E、F和G将加入距离PRC+2等。然后有一个节点确定进入链路的同步质量的简单操作。
在上述实施方案的另一个修改中，引入第二个SSM消息，这里称为同步状态消息请求(SSM2)。这个消息由节点生成并且发送到相邻节点，请求这些节点向询问节点返回第一种形式的SSM(SSM1)。这个过程可由例如在已有网络中引入的新节点X使用。在图5中说明了这种情况，图6说明了获得同步之后的情况。图7是说明这种方法的流程图。
本领域的技术人员应该理解，在不背离本发明范围的情况下可以对上述实施方案有各种修改。例如，在接收从节点上引入作用于接收的SSM上的延迟(而不是延迟消息的发送)。这个延迟提供了在同步发生之前其它SSM到达节点(其可能在较短的路径上传播)的机会。

Claims (19)

1.一种对电信网中节点同步的方法，其中主节点耦合到主要参考时钟(PRC)并且多个从节点的每个被安排利用在进入数据链路上接收的数据将其内部时钟与PRC同步，所述方法包括：
通过网络传播来自主节点的同步状态消息，消息通过的每个节点都把自己的标识合并到消息中，因此在每个消息中生成所述消息遵循的路径；
在网络的至少某些节点处在消息传播中引入延迟；以及
对于每个节点的至少某些进入链路的每一个，将链路上接收的同步状态消息的路径或路径长度记录为所述链路的一个属性。
2.根据权利要求1的方法并且包括选择具有指示距主节点最短路径长度属性的进入链路作为在其上同步的链路。
3.根据权利要求1或2的方法并且包括在初始化一个新网络时传播同步状态消息。
4.根据上述权利要求任何一个的方法并且包括周期性地或在此后的其它时间间隔发送同步状态消息以便使网络应付网络结构中的动态改变。
5.根据上述权利要求任何一个的方法并且包括，其中响应在主节点处对从另一个网络节点发送的同步状态请求消息的接收来生成同步状态消息。
6.根据上述权利要求任何一个的方法并且包括响应在从节点处对从相邻从节点发送的同步状态请求消息的接收而在所述从节点生成同步状态消息，所述同步状态消息包括在其上发送从节点被同步的路径的标识。
7.根据上述权利要求任何一个的方法，其中同步状态消息经过的节点将其自身距主节点的距离加入到消息中并且，对每个进入链路，节点将在所述链路上接收的同步状态消息中包括的距离记录为所述链路的一个属性。
8.根据上述权利要求任何一个的方法，其中所述网络是UMTS网。
9.根据上述权利要求任何一个的方法，其中一个从节点引入的延迟对引入延迟的所有从节点是相同的。
10.根据权利要求1到8的任何一个的方法，其中延迟随距主节点的距离而增加。
11.根据上述权利要求任何一个的方法，其中在同步状态消息中识别一个节点对同步状态消息引入的延迟。
12.根据权利要求1到10的任何一个的方法，其中由存储在所述节点的延迟表定义该节点对同步状态消息引入的延迟。
13.一个包括一个耦合到主要参考时钟(PRC)的主节点和多个从节点的电信网，每个从节点被安排利用在进入数据链路上接收的数据使其内部时钟与PRC同步，每个从节点包括：
用于在到所述节点的至少某些进入链路上或到所述节点的至少某些进入链路的每一个上接收合并有消息经过的节点标识的同步状态消息的装置；
用于将同步状态消息的路径或路径长度记录为在其上接收所述消息的链路的一个属性的装置；
用于将所述节点的标识合并到所述消息之一中，从而在所述消息中生成所述消息遵循的路径的装置；以及
用于利用输出链路将修改后的同步状态消息传播到相邻节点的装置，
其中网络中至少某些节点被安排在各个修改后消息的传播中引入延迟。
14.一个用于多节点电信网的节点，所述节点包括：
用于在到所述节点的至少某些进入链路上或到所述节点的至少某些进入链路的每一个上接收合并有消息经过其传送的节点标识的同步状态消息的装置；
用于将所述或每个同步状态消息的路径或路径长度记录为在其上接收所述消息的链路的一个属性的装置；
用于将所述节点的标识合并到所述消息之一中，从而在所述消息中生成所述消息遵循的路径的装置；以及
用于在预定的时间延迟之后利用输出链路将修改后的同步状态消息传播到相邻节点的装置。
15.一种对电信网中节点同步的方法，其中一个主节点耦合到主要参考时钟(PRC)并且多个从节点的每个被安排利用在进入数据链路上接收的数据使其内部时钟与PRC同步，所述方法包括：
通过网络传播来自主节点的同步状态消息，消息经过的每个从节点增加在消息中包含的距离计数器，从而在每个消息中生成所述消息采用的路径长度；
在至少某些网络节点处的消息传播中引入延迟；以及
对于每个节点的至少某些进入链路的每一个，将在链路上接收的同步状态消息的路径长度记录为所述路径的一个属性。
16.一种对电信网中节点同步的方法，其中一个主节点耦合到主要参考时钟(PRC)并且多个从节点的每个被安排利用在进入数据链路上接收的数据使其内部时钟与PRC同步，所述方法包括：
通过网络传播来自主节点的同步状态消息，消息经过的每个节点将其自身的标识合并到所述消息中，从而在每个消息中生成所述消息遵循的路径；
对于每个从节点的至少某些进入链路中的每个，将在所述链路上接收的同步状态消息的路径或路径长度记录为所述路径的一个属性；以及
对于每个从节点，确定最佳进入信令链路并且在由所述链路上接收的同步状态消息的路径指示的时间延迟过去之后，假设在其间没有确定更好的链路，则在所述链路上同步。
17.一种对电信网中节点同步的方法，其中一个主节点耦合到主要参考时钟(PRC)并且多个从节点的每个被安排利用在进入数据链路上接收的数据使其内部时钟与PRC同步，所述方法包括：
向网络中的相邻节点发送来自要被同步的节点的同步状态消息请求；
从相邻节点向请求节点返回同步状态消息，所述消息包括来自主节点的消息遵循的路径；
在其上接收到具有最短路径的消息的进入信令链路上同步所述节点；
将具有最短路径的消息的路径扩展为包括接收节点标识；以及
向至少某些相邻节点传播修改后的同步消息。
18.一个在多节点电信网中使用的节点，所述节点包括：
用于向网络中的相邻节点发送同步状态消息请求的装置；
用于在到所述节点的进入链路上接收合并有所述消息经过的节点标识的各个同步状态消息的装置；
用于将同步状态消息的路径或路径长度记录为在其上接收消息的各个链路的属性的装置；
用于在具有最短路径长度的消息中合并节点标识，从而在消息中生成所述消息遵循的路径的装置；以及
用于利用输出链路向至少某些相邻节点传播修改后的同步状态消息的装置。
19.一种对电信网中节点同步的方法，其中一个主节点耦合到主要参考时钟(PRC)并且多个从节点的每个被安排利用在进入数据链路上接收的数据使其内部时钟与PRC同步，所述方法包括：
向网络中的相邻节点发送来自要被同步的节点的同步状态消息请求；
从相邻节点向请求节点返回同步状态消息，所述消息包括来自主节点的消息采用的路径长度；
在接收到具有最短路径长度的消息的进入信令链路上同步所述节点；
扩展消息路径；以及
向至少某些相邻节点传播修改后的同步消息。
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