Способ тактовой синхронизации и устройство синхронизации для осуществления способа в синхронной распределенной сетевой системе

 

Изобретение относится к системе связи и в частности к асинхронной распределенной сетевой системе для реализации тактовой синхронизации, основанной на временной информации, принимаемой от спутника связи глобальной спутниковой системы местоопределения (GPS). Технический результат - повышение точности тактовой синхронизации в синхронной распределенной сетевой системе в условиях, когда невозможно принимать временную информацию от спутника связи системы GPS. В способе тактовой синхронизации принимается стандартная временная информация от глобальной спутниковой системы связи GPS. При прерывании приема стандартной временной информации системы GPS значение счетчика импульсов в секунду (PPS) сравнивается с секундной информацией внутреннего тактового сигнала (RTS) каждый раз, когда генерируется тактовый сигнал PPS. Если значение отсчета PPS счетчика не является идентичным секундной информации сигнала RTS, информация сигнала RTS корректируется. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Область техники Настоящее изобретение относится к системе связи и в частности к синхронной распределенной сетевой системе для реализации тактовой синхронизации, основанной на временной информации, принимаемой от спутника связи глобальной спутниковой системы местоопределения (GPS).

Предшествующий уровень техники В основном, синхронная распределенная сетевая система поддерживает синхронизацию между системными часами при использовании временной информации, обеспечиваемой спутником связи глобальной спутниковой системы местоопределения GPS. Благодаря точности, подобной точности атомных часов, для информации временной синхронизации среди различных данных, обеспечиваемых спутником связи системы GPS, синхронная распределенная сетевая система принимает временную информацию от приемника сигналов системы GPS и синхронизирует всю систему на основе тактового сигнала, получаемого из временной информации.

Фиг. 1 представляет собой блок-схему обычной синхронной распределенной сетевой системы, основной системы связи для поддержки тактовой синхронизации, использующей GPS. На фиг. 1 ссылочные позиции 2 и 4 обозначают основные коммутаторы, связанные с узлами N₁ и N₂. Основной коммутатор 2 соединяется с блоком пакетной связи 10, имеющим множество абонентов RSCI-RSCn и связанным с блоком доступа к радиосвязи 100. Блок доступа к радиосвязи 100 осуществляет двухстороннюю радиосвязь с мобильным абонентским терминалом 150 (MST 1). Следовательно, хотя частоты сигналов передачи и приема блока доступа к радиосвязи 100 и другого блока доступа к радиосвязи 110 отличаются одна от другой, их системные часы должны быть синхронизированы с точки зрения характеристик синхронной связи, как если бы использовались единственные системные часы. Таким образом, для осуществления синхронной связи, основанной на точной временной информации, каждый из блоков доступа к радиосвязи 100 и 110 имеет приемник для приема GSP информации.

Однако в некоторых случаях невозможно принимать временную информацию спутниковой системы связи GPS. Такие случаи включают расположение приемника сигналов GPS в области, которая не обеспечивает надежный прием временной информации от спутников связи системы GPS, отказ приемника сигналов GPS или размещение аппаратуры в условиях, когда трудно реализовать пакетную передачу и прием из-за прерывания или опроса в спутниковой связи. В таких случаях синхронная связь поддерживается с использованием тактового сигнала реального времени (сигнала RTC) в блоке доступа к радиосвязи. Однако неточность часов реального времени относительно временной информации системы GPS может привести к потере синхронизации между узлами, вызывая затруднения в осуществлении синхронной связи. Следовательно, существует необходимость в способе точной тактовой синхронизации в синхронной распределенной сетевой системе, даже если невозможно получить временную информацию от спутника связи системы GPS.

Сущность изобретения Следовательно, для преодоления указанной выше проблемы задачей настоящего изобретения является создание способа, обеспечивающего коррекцию часов реального времени.

Также задачей настоящего изобретения является создание способа более точной тактовой синхронизации в синхронной распределенной сетевой системе в условиях, когда невозможно принимать временную информацию от спутника связи системы GPS.

Кроме того, задачей настоящего изобретения является создание способа тактовой синхронизации и устройств синхронизации для осуществления способа в синхронной распределенной сетевой системе.

А также задачей настоящего изобретения является создание способа, обеспечивающего коррекцию ошибок сдвига синхронизации на основе принимаемого импульсного сигнала, определяемого числом импульсов в секунду (сигнала PPS), при прерывании осуществления связи в системе GPS. Указанный результат достигается в заявленном способе тактовой синхронизации в синхронной распределенной сетевой системе, согласно которому принимают стандартную временную информацию системы GPS. Значение PPS счетчика сравнивают с секундной информацией внутреннего тактового сигнала реального времени (RTC) каждый раз, когда генерируется тактовый сигнал RTC при прерывании приема стандартной временной информации системы GPS. Информацию внутреннего тактового сигнала реального времени RTC корректируют, если значение PPS счетчика не идентично секундной информации тактового сигнала реального времени RTC.

Краткое описание чертежей Перечисленные выше задачи и преимущества настоящего изобретения поясняются в подробном описании предпочтительного варианта осуществления со ссылками на чертежи, на которых представлено следующее: Фиг. 1 - блок-схема известной синхронной распределенной сетевой системы; Фиг. 2 - блок-схема корректора тактового сигнала реального времени в блоке доступа к радиосвязи, показанном на фиг. 2; Фиг. 3 - блок-схема управления инициализацией времени, соответствующей настоящему изобретению; Фиг. 4 - блок-схема контроля принимаемого сигнала PPS коррекции тактового сигнала реального времени RTC в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения; Фиг. 5 - подробная блок-схема подпоследовательности по фиг. 4.

Подробное описание предпочтительного варианта осуществления настоящего изобретения
Предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения будет описан подробно со ссылками на чертежи. Настоящее изобретение иллюстративно описывается на примере конкретного варианта осуществления. Однако нужно отметить, что специалист в данной области техники сможет реализовать настоящее изобретение на основе описания, без указанных деталей. Кроме того, не приводится подробного описания хорошо известных функций и операций с блоками, в целях более наглядного отображения сущности изобретения.

На фиг. 2 представлена блок-схема корректора тактового сигнала реального времени в каждом из блоков доступа к радиосвязи 100 и 110. Корректор 105 включает ПЗУ 103, запоминающее устройство с произвольной выборкой (ЗУПВ) 104, центральный процессор 101, локальный тактовый генератор 102, приемник импульсного сигнала PPS 107, GPS приемник 106 принимает временную информацию от спутника связи системы GPS через антенну 106-1, обеспечивая временную информацию для центрального процессора 101, и выдает сигнал PPS на приемник 107 сигнала PPS через линию L₁. Сигнал PPS генерируется каждую секунду на основе стандартного времени и выдается, даже если приемник GPS 106 не может принимать временную информацию из-за некоторых проблем приема. Приемник сигнала PPS 107 принимает сигнал PPS и обеспечивает передачу тактового сигнала PPS на центральный процессор 101. Локальный тактовый генератор 102 генерирует тактовый сигнал реального времени RTC, который корректируется на основе тактового сигнала PPS под управлением центрального процессора 101, когда происходят сдвиги синхронизации. Центральный процессор 101 определяет, идентичен ли тактовый сигнал PPS сигналу RTC, и корректирует сдвиги синхронизации, когда сигналы не являются идентичными. Таким образом, так как сигнал RTC локального тактового генератора 102 корректируется на основе тактового сигнала PPS, тактовая синхронизация в синхронной распределенной сетевой системе поддерживается с большей точностью, даже когда временная информация не может быть принята от спутника связи системы GPS.

На фиг. 3, 4, 5 представлены блок-схемами последовательности операций при коррекции сдвигов синхронизации в соответствии с настоящим изобретением. Фиг. 3 представляет собой блок-схему последовательности операций в процедуре управления временной инициализацией в соответствии с настоящим изобретением. Фиг. 4 представляет собой блок-схему последовательности операций в процедуре контроля приема сигнала PPS и коррекции сигнала PCT в соответствии с вариантом реализации настоящего изобретения. На фиг. 5 представлена подробная блок-схема подпоследовательности операций по фиг. 4. Процедуры для стадий, показанных на фиг. 3, 4 и 5, программируются на программном языке, например на языке C, и записываются в ПЗУ 103 (Фиг. 2). Так как ПЗУ 103 действует как энергонезависимая память, записанные программные данные не стираются.

Со ссылками на чертежи ниже будет описано функционирование в соответствии с настоящим изобретением. На фиг. 2, типовое 256-байтовое ПЗУ и 128- байтовое запоминающее устройство с произвольной выборкой могут использоваться как ПЗУ 103 и запоминающее устройство с произвольной выборкой 104 соответственно. Центральный процессор, имеющий 8-битовую или выше шину данных, например шину последовательных данных "Intel 186", может быть использован в качестве центрального процессора 101. В качестве локального тактового генератора 102, "S653" может быть использован кварцевый генератор или "MM58274CN " компании National. Структура по фиг. 2 может быть реализована с описанными выше компонентами, и блок- схемы фиг. 3, 4 и 5 программируются в варианте реализации настоящего изобретения.

Когда блок доступа к радиосвязи 100 получает питание, GPS приемник 106 принимает стандартную временную информацию системы GPS в нормальном состоянии приема. Центральный процессор 101 преобразует временную информацию во внутренний системный тактовый сигнал и инициализирует сигнал RTC локального тактового генератора 102. Центральный процессор 101 также инициализирует счетчик сигнала PPS (PSC) для контроля приемника 107 сигнала PPS и устанавливает начальные данные. Инициализация осуществляется на этапах, иллюстрируемых фиг. 3, как описывается далее. Кроме того, центральный процессор 101 корректирует сигнал RTC каждый раз, когда генерируется тактовый сигнал PPS на этапах, иллюстрируемых фиг. 4, и подробная процедура коррекции выполняется, как показано на фиг. 5.

Согласно фиг. 3, сигнал RTC инициализируется, когда временная информация нормально принимается от спутника связи, системы GPS на этапе 300. Нужно заметить, что настоящее изобретение описывает технологию более точной синхронизации тактовых сигналов в случае, когда связь в системе GPS реализуется и затем прерывается. На этапе 301 временная информация преобразуется в данные текущего времени: год/месяц/число/час/минута/секунда, т.е. в сигнал RTC. На этапе 302 локальный тактовый генератор 102 инициализируется на основе преобразованной информации. На этапе 303 счетчик сигнала PPS для приемника 107 инициализируется секундной информацией. Следовательно, значение счетчика сигнала PPS представляет:
[((время/16)х3600)+(минутах60)+секунда) /период обновления). Центральный процессор 101 преобразует информацию в часах и минутах сигнала RTC в информацию в полных минутах на этапе 304 и инициализирует приемник 107 сигнала PPS на основе преобразованной информации в полных минутах. После инициализации (фиг. 3) центральный процессор 101 обеспечивает выполнение задачи приемника 107 сигнала PPS на этапах по фиг. 4.

Согласно фиг. 4, центральный процессор 101 задействует блок обработки сигнала PPS 107 приемника PPS в секунду, т.к. приемник PPS 107 генерирует тактовый сигнал PPS в секунду. Когда приемник PPS 107 начинает работать на этапе 400, секундная информация считывается на этапе 401 и блок обработки PPS действует, а информация минут обновляется на этапе 402, когда значение счетчика PPS приемника 107 увеличивается до 60. Причиной использования информации в полных минутах как опорной информации является уменьшение нагрузок на центральный процессор 101 и обеспечение базы для эффективного преобразования информации часов/минут в процессе временной коррекции. На этапе 403 величина отсчета PPS сравнивается с секундной информацией для точной коррекции RTC сигнала. Если блок доступа к радиосвязи 100 не принимает временную информацию от спутника связи на этапе 403, т.е. значение отсчета PPS не идентично секундной информации, то выполняется обработка на этапе 404. Если они идентичны, процедура заканчивается на этапе 405.

На фиг. 5 иллюстрируются операции этапа 404. В этом случае центральный процессор 101 управляет блоком обработки сигнала RTC, являющимся внутренним модулем программного обеспечения, т. е. модулем коррекции, и осуществляет этапы 500-504. Когда блок обработки PPS выдает запрос коррекции, процедура коррекции начинается на этапе 500. На этапе 501 секундное время сигнала RTC повторно инициализируется с помощью тактового сигнала отсчета PPS приемника PPS 107. На этапе 502 информация часов/минут сигнала RTC снова преобразуется в информацию в полных минутах. На этапе 503 информация часов/минут сигнала RTC повторно инициализируется с помощью преобразованной информации в полных минутах. Если коррекция заканчивается, процедура завершается на этапе 504.

Тактовая синхронизация более точно поддерживается за счет описанной выше коррекции в синхронной распределенной сетевой системе, даже когда временная информация не принимается от спутника связи системы GPS.

Формула изобретения

1. Способ тактовой синхронизации в синхронной распределенной сетевой системе, при котором стандартное время устанавливают в системе, использующей тактовый сигнал реального времени (RTC), путем приема тактового сигнала глобальной спутниковой системы местоопределения (GPS) и поддерживают синхронизацию между тактовыми сигналами системы с помощью сигнала RTC, отличающийся тем, что принимают стандартную временную информацию от системы GPS, сравнивают значения импульсов в секунду (PPS) счетчика с секундной информацией внутреннего тактового сигнала реального времени RTC всякий раз, когда генерируется тактовый сигнал PPS при прерывании приема стандартной временной информации системы GPS и корректируют информацию сигнала RTC, если значение PPS счетчика не является идентичным секундной информации сигнала RTC.

2. Устройство тактовой синхронизации в синхронной распределенной сетевой системе, в котором стандартная временная информация устанавливается в системе, использующей тактовый сигнал реального времени (RTC), путем приема тактового сигнала глобальной спутниковой системы местоопределения (GPS), и синхронизация между тактовыми сигналами поддерживается с помощью сигнала RTC, отличающееся тем, что содержит приемник сигнала GPS для приема стандартной временной информации и сигнала PPS от спутника системы GPS, генератор сигнала RTC для установки сигнала RTC выходным сигналом приемника GPS при первоначальной установке системы и для коррекции ошибки смещения тактирования сигнала RTC с помощью сигнала коррекции RTC, приемник сигнала PPS для приема сигнала PPS от приемника сигнала GPS для коррекции дополнительной информации системы и корректор для определения того, является ли сигнал PPS идентичным сигналу RTC, когда сигнал PPS генерируется в приемнике GPS, для контроля возникновения смещения тактирования в генераторе сигнала RTC и для коррекции смещений тактирования генератора RTC при возникновении смещений тактирования.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что корректор содержит ПЗУ для хранения программы коррекции реального времени, запоминающее устройство с произвольной выборкой, предназначенное для использования в качестве памяти задачи, центральный процессор, локальный генератор тактового сигнала и приемник сигнала PPS.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5