一种基于1588协议的时间同步硬件架构与时间同步方法

摘要

本发明提供一种基于1588协议的时间同步硬件架构与时间同步方法，通过位于第一设备中的主控制板来接收1588报文，并从1588报文中提取出时间同步信息，通过位于第一设备中的接口板将时间同步信号发送至第一设备中的其他部件，这样其他部件则可以基于时间同步信号与主控板进行时间同步；又或者通过接口板发送1588报文至其他设备，这样其他设备也可以基于1588报文来提取时间同步信号，实现不同设备之间的时间同步。因此对于第一设备来说其在同步过程中需要采用适用于1588协议的主控制板和接口板，而无需安装GPS天线，因此避免采用GPS天线带来的问题。

说明书

技术领域

本发明属于1588协议技术领域，更具体的说，尤其涉及一种基于1588协议的时间同步硬件架构与时间同步方法。

背景技术

在移动网络发展快速的今天，为了满足不断增长的无线宽带业务需求，移动运营商不断增加空中接口带宽和增加基站数量，随之而来的无线接入网络的能源消耗问题也变得日益严重。为了解决传统无线接入网络的缺点，移动运营商提出一种集中式/协作式/云计算无线接入网(C-RAN，CentralizedCooperativeCloudRAN)，其中C-RAN是基于集中化处理(CentralizedProcessing)，协作式无线电(CollaborativeRadio)和实时云计算构架(Real-timeCloudInfrastructure)的新型无线接入网。MiniC-RAN基站(微型C-RAN基站)正是一种基于通用平台的室内覆盖的LTE基站产品，其高容量的处理性能可以极大的减轻运营商的负担。

MiniC-RAN基站在应用到分时长期演进(TD-LTE，TimeDivisionLongTermEvolution)系统中，是需要MiniC-RAN基站实现时间同步的，而目前的基站大多采用全球定位系统(GPS，GlobalPositioningSystem)进行时钟同步，这样每个基站上均需要安装GPS天线，通过GPS天线接收GPS同步信号，然后从GPS同步信号中提取秒脉冲(1PPS，1PulseperSecond)+日时间(TOD，TimeofDay)的同步信号。而GPS天线对安装环境有特殊要求，从而加大安装选址难度以及后期维护难度，进而提高成本。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种基于1588协议的时间同步硬件架构与时间同步方法，采用适用于以太网传输的1588协议来实现设备之间的时间同步，从而避免采用GPS天线带来的问题。技术方案如下：

本发明提供一种基于1588协议的时间同步硬件架构，所述硬件架构包括：主控制板和接口板，其中所述主控制板和所述接口板位于第一设备中，且所述接口板与所述主控制板连接；

所述主控制板用于接收1588报文，并从所述1588报文中提取出时间同步信号，通过所述接口板向第一设备中的其他部件发送所述时间同步信号和/或向其他设备发送所述1588报文；

其中所述1588报文为基于1588协议的时间同步报文。

优选地，所述接口板包括至少一个第一输入输出接口，所述主控制板通过一个所述第一输入输出接口与所述接口板连接；

所述主控制板用于通过所述第一输入输出接口发送所述时间同步信号至所述接口板，以使所述接口板通过其他第一输入输出接口发送所述时间同步信号至位于所述第一设备中的其他部件。

优选地，所述主控制板内设置有第一时钟芯片，所述接口板中设置有第二时钟芯片；

所述主控制板用于将所述时间同步信号存储在所述第一时钟芯片中，并通过所述第一时钟芯片与所述第二时钟芯片之间的第一输入输出接口将所述时间同步信号发送至所述第二时钟芯片中；

所述接口板用于将所述第二时钟芯片中的时间同步信号通过与其他部件之间的第一输入输出接口发送至其他部件的时钟芯片中。

优选地，所述接口板还包括第二输入输出接口，所述第二输入输出接口用于连接所述第一设备与第二设备；

所述主控制板用于通过所述第二输入输出接口将所述1588报文发送至所述第二设备，以由所述第二设备将所述1588报文发送至无线接入网基站的至少一个远端射频单元中。

优选地，所述第一设备为位于微型集中式/协作式/云计算无线接入网基站中的基带单元。

优选地，所述第二设备为位于微型集中式/协作式/云计算无线接入网基站中的交换机。

本发明还提供一种时间同步方法，包括：

通过第一设备中的主控制板接收1588报文，并通过所述主控制板从所述1588报文中提取出时间同步信号，其中所述1588报文为基于1588协议的时间同步报文；

通过所述第一设备中的接口板将所述时间同步信号发送至位于第一设备中的其他部件中，以使其他部件基于所述时间同步信号与所述主控制板进行时间同步；

通过所述接口板将所述1588报文发送至第二设备中，以由所述第二设备将所述1588报文发送至无线接入网基站的至少一个远端射频单元中，实现第一设备、第二设备和远端射频单元之间的时间同步。

优选地，所述通过所述第一设备中的接口板将所述时间同步信号发送至位于第一设备中的其他部件中，包括：通过所述第一设备中接口板的第一输入输出接口将所述时间同步信号发送至位于第一设备中的其他部件中。

优选地，所述通过所述接口板将所述1588报文发送至第二设备中，包括：通过所述接口板的第二输入输出接口将所述1588报文发送至第二设备中。

与现有技术相比，本发明提供的上述技术方案具有如下优点：

本发明提供的上述技术方案中，通过位于第一设备中的主控制板来接收1588报文，并从1588报文中提取出时间同步信息，通过位于第一设备中的接口板将时间同步信号发送至第一设备中的其他部件，这样其他部件则可以基于时间同步信号与主控板进行时间同步；又或者通过接口板发送1588报文至其他设备，这样其他设备也可以基于1588报文来提取时间同步信号，实现不同设备之间的时间同步。也就是说本发明提供的上述技术方案通过接口板来发送时间同步信号或者1588报文来实现时间同步，实现基于1588协议的时间同步，并且对于第一设备来说其在同步过程中需要采用适用于1588协议的主控制板和接口板，而无需安装GPS天线，因此避免采用GPS天线带来的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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他的附图。

图1是本发明实施例提供的基于1588协议的时间同步硬件架构的一种示意图；

图2是本发明实施例提供的基于1588协议的时间同步硬件架构的另一种示意图；

图3是本发明实施例提供的基于1588协议的时间同步硬件架构的一种实际示意图；

图4是本发明实施例提供的基于1588协议的时间同步硬件架构的另一种实际示意图；

图5是本发明实施例提供的时间同步方法的流程图。

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清楚、完整地描述，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所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，其示出了本发明实施例提供的基于1588协议的时间同步硬件架构，包括：主控制板11和接口板12，其中主控制板11和接口板12位于第一设备13中，且接口板12和主控制板11连接。

其中主控制板11用于接收1588报文，并从1588报文中提取出时间同步信息，通过接口板12向第一设备13中的其他部件发送时间同步信号和/或向其他设备发送1588报文，1588报文为基于1588协议的时间同步报文。

也就是说对于适用于1588协议的第一设备13来说，为能够实现第一设备13中各个部件之间的时间同步，首先由主控制板11从接收到的1588报文中提取出时间同步信号，然后再通过接口板12向第一设备13中的其他部件来发送时间同步信号，这样位于第一设备13中的其他设备可以基于时间同步信号来与主控制板11进行时间同步。而对于位于第一设备13之外的其他设备来说，主控制板11接收到的1588报文直接通过接口板12发送给其他设备，这样其他设备的主控制板在接收到1588报文后，就可以直接从1588报文中提取时间同步信号来进行时间同步。

在实际应用中，主控制板11可以根据实际需求选择性的控制接口板12的发送，如主控制板11检测到第一设备13需要与其他设备之间进行时间同步时，主控制板11则控制接口板12直接向其他设备发送1588报文，若检测到第一设备13中各个部件之间需要进行时间同步，则控制接口板12向第一设备13中的其他部件发送时间同步信号；若检测到第一设备13中各个部件之间且第一设备13与其他设备之间均需要进行时间同步，则控制接口板12向第一设备13中的其他部件发送时间同步信号，且控制接口板12向其他设备发送1588报文。

在本发明实施例中，接口板12发送时间同步信号或1588报文的一种可行方式是：接口板12中包括至少一个第一输入输出接口，主控制板11通过一个第一输入输出接口与接口板连接，这样主控制板11可以通过第一输入输出接口发送时间同步信号至接口板，再由接口板12通过其他第一输入输出接口发送时间同步信号至位于第一设备中的其他部件。

并且为了保证第一设备13内的各个部件能够进行时间同步，主控制板11内设置有第一时钟芯片，接口板12中内设置有第二时钟芯片，且第一时钟芯片和第二时钟芯片之间通过第一输入输出接口连接，如图2所示。主控制板在提取到时间同步信号后，首先将其存储在主控制板11内的第一时钟芯片中，当第一设备13要求其内各个部件进行时间同步时，通过第一时钟芯片与第二时钟芯片之间的第一输入输出接口将时间同步信号发送至第二时钟芯片中。然后再由接口板12将第二时钟芯片中的时间同步信号通过与其他部件之间的第一输入输出接口发送至其他部件的时钟芯片中，进而由各个部件中的时钟芯片基于时间同步信号进行时间同步。

在图2所示的硬件架构的基础上，接口板12还可以包括第二输入输出接口，第二输入输出接口用于连接第一设备13与第二设备14，使得主控制板11可以通过第二输入输出接口将1588报文发送至第二设备，进一步由第二设备将1588报文发送至无线接入网基站的至少一个远端射频单元(RRU，RemoteRadioUnit)中。RRU则可以进一步发送1588报文至其他无线接入网基站中，这样其他无线接入网基站中的各个设备则可以基于1588报文进行时间同步，实现不同无线接入网基站之间的时间同步，且在实现不同无线接入网基站之间的时间同步过程中，同一个无线接入网基站之内的其他设备，如上述第一设备、第二设备和RRU之间也可以基于1588报文进行时间同步，从而实现同一个无线接入网基站中各个设备之间的时间同步。

下面以第一设备13为位于MiniC-RAN基站中的基带单元(BBU，BaseBandUnit)，第二设备为位于MiniC-RAN基站中的交换机为例，对本发明实施例阐述的硬件架构进行说明。

其中MiniC-RAN基站是一种基于通用处理平台的室内覆盖的LTE基站设备，其内的BBU包括：处理板卡(CPU板)、主控制板(MCH板)、接口板(IO板)以及机箱，BBU通过IO板连接交换机，再通过交换机连接至少一个RRU。BBU作为MiniC-RAN基站的一种通用平台的架构，其不同于传统基站设备中BBU采用专用的DPS(DigitalSignalProcessor，数字信号处理)板卡来处理协议栈，BBU采用MCH板来处理协议栈部分，其内的MCH板和IO板都是采用市场上通用的板卡，且MCH板和IO板上采用的是通用时钟芯片，因此本发明实施例提供的基于1588协议的时间同步硬件架构适用于通用板卡和通用时钟芯片，增加硬件架构的适用范围，且可以减少硬件开发的成本。

当BBU作为第一设备时，其相对应的硬件架构如图3所示，其中BBU中的MCH板接收来自分组传送网络(PTN，PacketTransportNetwork)的1588报文，并从1588报文中提取出时间同步信号存储在第一时钟芯片中，所提取出的时间同步信号的形式是：1PPS+TOD同步信号，表示在1秒脉冲(PPS)周期内发送的时间信息(TOD)。

第一时钟芯片中存储的时间同步信号通过IO板传输到位于IO板上的第二时钟芯片上，并将第二时钟芯片上的时间同步信号作为主时钟通过IO板的第一输入输出接口发送至BBU的其他部件中，这样就使形式为1PPS+TOD的时间同步信号能从MCH板传输到BBU的所有IO板上，这样就使整个BBU内的部件之间达到时间同步。

此外，MCH板中的1588报文还可以通过IO板的第二输入输出接口传输给交换机，并经过交换机将1588报文传输给与交换机连接的RRU中，RRU在接收到1588报文后，将交换机传输1588报文的时间差作为修正值来去掉1588报文经过交换机的时间，得到准确的路径时延，这样RRU中的时钟芯片基于修正后的时间同步信号进行时间同步，实现RRU和BBU之间的时间同步。当然交换机在接收到1588报文后，也可以由其自身的时钟芯片基于1588报文进行时间同步，以实现1588报文从BBU到RRU传输路径中各个设备之间的时间同步，并且RRU在接收到1588报文后，还可以转发给其他MiniC-RAN基站以实现不同基站的时间同步。

其中上述交换机传输1588报文的时间差是指1588报文在到达交换机至交换机发出的时间差值，如图4所示1588报文传输过程，交换机包括物理层(phy，PhysicalLayer)1和phy2，其中phy1和phy2由同一个时钟提供，1588报文经过phy1时记录时间t1，到达phy2时记录时间t2，时间差t2-t1则是1588报文中的修正值，可以将其填到1588报文的CF(CorrectField，正确字段)域里面。当RRU接收到1588报文后，可以从CF域中得到修正值进行时间修正。

从上述技术方案可知，本发明实施例提供的基于1588协议的时间同步硬件架构通过位于第一设备中的主控制板来接收1588报文，并从1588报文中提取出时间同步信息，通过位于第一设备中的接口板将时间同步信号发送至第一设备中的其他部件，这样其他部件则可以基于时间同步信号与主控板进行时间同步；又或者通过接口板发送1588报文至其他设备，这样其他设备也可以基于1588报文来提取时间同步信号，实现不同设备之间的时间同步。也就是说本发明提供的上述技术方案通过接口板来发送时间同步信号或者1588报文来实现时间同步，实现基于1588协议的时间同步，并且对于第一设备来说其在同步过程中需要采用适用于1588协议的主控制板和接口板，而无需安装GPS天线，因此避免采用GPS天线带来的问题。

与上述硬件架构实施例相对应，本发明实施例还提供一种时间同步方法，如图5所示，可以包括以下步骤：

101：通过第一设备中的主控制板接收1588报文，并通过主控制板从1588报文中提取出时间同步信号，其中1588报文为基于1588协议的时间同步报文。

102：通过第一设备中的接口板将时间同步信号发送至位于第一设备中的其他部件中，以使其他部件基于时间同步信号与主控制板进行时间同步。例如通过接口板的第一输入输出接口将时间同步信号发送至位于第一设备中的其他部件中，这样其他部件在接收到时间同步信号后，可以触发自身的时钟芯片来基于时间同步信号进行时间修改，以实现第一设备中各个部件之间的时间同步。

103：通过接口板将1588报文发送至第二设备中，以由第二设备将1588报文发送至无线接入网基站的至少一个RRU中，实现第一设备、第二设备和RRU之间的时间同步。例如通过接口板的第二输入输出接口将1588报文发送至第二设备中，进一步由第二设备将1588报文发送至无线接入网基站的至少一个RRU中。RRU则可以进一步发送1588报文至其他无线接入网基站中，这样其他无线接入网基站中的各个设备则可以基于1588报文进行时间同步，实现不同无线接入网基站之间的时间同步，且在实现不同无线接入网基站之间的时间同步过程中，同一个无线接入网基站之内的其他设备，如上述第一设备、第二设备和RRU之间也可以基于1588报文进行时间同步，从而实现同一个无线接入网基站中各个设备之间的时间同步。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于方法类实施例而言，由于其与装置实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见装置实施例的部分说明即可。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。