УЗЕЛ И СИСТЕМА ДЛЯ СИНХРОННОЙ СЕТИ Российский патент 2014 года по МПК H04J3/06 

Область изобретения

Изобретение имеет отношение к временному распределению в коммуникационных сетях, а более конкретно к временной синхронизации в распределительных сетях цифрового телевидения (DTV).

Предпосылки изобретения

В распределении цифрового наземного телевидения (DTT) и мобильного цифрового телевидения (MDTV) зачастую используют одночастотные сети (SFN). В SFN несколько передатчиков одновременно посылают один и тот же сигнал на одном частотном канале.

Во избежание помех в приемных антеннах передатчики в SFN должны быть синхронизированы для одновременного посылания их сигналов. Обычно это достигается установкой приемников системы глобального позиционирования (GPS) во всех местах установки передатчиков. Между тем, приемники GPS могут быть просто умышленно или неумышленно заглушены или отказывать по другим причинам, например, отказ оборудования, и представляют дополнительные затраты для сети в виде оборудования и контроля за ним. Кроме того, особым моментом может быть военный контроль GPS.

Также известны техники для временной синхронизации в узлах сети, не использующие GPS. Например, для синхронизации часов узлов сети и главного узла или генератора синхросигналов, использующих временные метки, может быть использован сетевой протокол временной синхронизации (NTP). Но точность NTP, по крайней мере, в невыделенных сетях слишком ограничена для временной синхронизации в распределительных сетях цифрового телевидения (DTV).

WO 2008/103170 А раскрывает способ пользователя сети для извлечения опорной частоты, переносимой в физическом слое сигнала сети, поступающего от сервера, и использования ее для стабилизации генератора часов пользователя. Способ также включает определение значения поправки часов, основанное на временной метке сервера и временной метки пользователя.

US 7535931 В раскрывает двусторонний протокол передачи времени для оценки ошибки времени между часами двух узлов сети.

Описание изобретения

Объектом изобретения является обеспечение более эффективной альтернативы вышеуказанным техникам и уровню техники.

Более конкретно объектом изобретения является создание улучшенного узла для временной синхронизации в синхронной сети и способ временной синхронизации в синхронной сети с встроенной функцией Передачи Времени, который подходит для интеграции в существующую синхронную сеть.

Эти и другие объекты представленного изобретения получены с помощью узла синхронной сети, имеющего признаки, определенные в независимом пункте 1, с помощью способа узла в синхронной сети, определенные в независимом пункте 7, при помощи синхронной сети согласно пункту 6 и при помощи способа синхронной сети, определенного в независимом пункте 12. Варианты осуществления изобретения охарактеризованы в зависимых пунктах.

Согласно первому аспекту изобретения создан узел для синхронной сети. Узел содержит интерфейс, часы и петлю временной синхронизации. Интерфейс разработан для соединения узла с по крайней мере одним соседним узлом изохронным транспортным каналом. Изохронный транспортный канал разработан для передачи и приема периодических кадров. Периодические кадры содержат информацию о времени. Часы разработаны для установления локального времени. Петля временной синхронизации разработана для синхронизации часов с часами по крайней мере одного соседнего узла. Синхронизация использует информацию об удаленном времени, полученную через интерфейс, информацию о локальном времени и компенсацию задержки от указанного удаленного узла.

Согласно второму аспекту изобретения создана синхронная сеть, содержащая множество узлов в соответствии с представленным изобретением.

Согласно третьему аспекту изобретения создан способ узла в синхронной сети. Синхронная сеть содержит множество узлов. Каждый узел соединен через интерфейс с по крайней мере одним соседним узлом из указанного множества изохронным транспортным каналом. Изохронный транспортный канал разработан для передачи и приема периодических кадров. Периодические кадры содержат информацию о времени. Способ включает этапы получения информации об удаленном времени, отправление информации о локальном времени и синхронизацию часов узла с часами по крайней мере одного из соседних узлов. Информация об удаленном времени получается от по крайней мере одного из соседних узлов с использованием интерфейса. Информация о локальном времени отправляется на по крайней мере один из соседних узлов с использованием интерфейса. На этапе синхронизации часов узла с часами по крайней мере одного соседнего узла используются информация об удаленном времени и информация о локальном времени.

Согласно четвертому аспекту изобретения создан способ синхронной сети. Синхронная сеть содержит множество узлов. Узлы соединены попарно изохронными транспортными каналами. Способ содержит этапы согласования топологии синхронизации сети и синхронизации множества узлов с главным узлом. Этап синхронизации множества узлов с главным узлом использует двунаправленный обмен информацией о времени по изохронным транспортным каналам.

Представленное изобретение использует понимание того, что транспортная сеть, используемая для распределения данных или содержания, например, видеоданных в случае распределительной сети DTV, может быть использована для распределения информации о времени от главного узла ко всем узлам сети. Таким образом, может быть достигнута временная синхронизации всех узлов сети с уходом от необходимости в приемниках GPS при этом.

Согласно варианту осуществления изобретения в способе двусторонней передачи времени используются информация о локальном времени и информация об удаленном времени. Другими словами, используется способ передачи времени, основанный на двунаправленном обмене информацией о времени между соседними узлами сети.

Согласно варианту осуществления изобретения петля временной синхронизации разработана для синхронизации часов с часами по крайней мере одного соседнего узла. Синхронизация использует разницу во времени, рассчитанную из информации об удаленном времени и информации о локальном времени. С этой целью часы узла сети, которые должны быть синхронизированы с часами соседнего узла, именуемого узлом-источником, фазово подстроены на разницу во времени между часами двух узлов. Разница во времени между узлами может быть рассчитана в соответствии со способом двусторонней передачи времени. Петля временной синхронизации получается за счет фазовой подстройки часов узла на разницу во времени. Описанные тут варианты осуществления представленного изобретения являются предпочтительными, поскольку они упрощают систему, которая более нечувствительна к сетевым задержкам. Таким образом, снижены требования к инфраструктуре сети. В особенности, нет необходимости в выделенных сетях.

Согласно варианту осуществления изобретения интерфейс дополнительно разработан для выбора по крайней мере одного из соседних узлов в качестве источника информации об удаленном времени. Выбор проводится согласно топологии синхронизации синхронной сети. Так, если узел сети соединен с несколькими соседними узлами, любой из соседних узлов может быть выбран в качестве узла-источника для синхронизации часов узла. Узел-источник может быть определен также, например, путем настройки узла во время развертывания сети или может быть выбран динамически. Источник может быть выбран, например, основываясь на текущем состоянии каналов связи и узлов сети, или основываясь на измерениях, проведенных при достигнутой синхронной стабильности. Узел-источник может быть выбран согласно топологии сетевой синхронизации, полученной из протокола синхронизации.

Согласно варианту осуществления изобретения, синхронная сеть является сетью с динамическим синхронным режимом передачи (DTM). Сети DTM основаны на временном мультиплексировании и разработаны для обеспечения гарантированного качества обслуживания (QoS), например, для потокового видео, но могут быть также использованы для пакетных услуг. Все узлы сети DTM синхронизированы относительно частоты и относительной фазы. Варианты осуществления изобретения могут также использовать другие синхронные сети, такие как SDH/SONET или синхронный Ethernet. Согласно варианту осуществления изобретения создана синхронная сеть. Синхронная сеть содержит множество узлов. Узлы попарно соединены изохронными транспортными каналами. Узлы разработаны для согласования топологии синхронизации сети для синхронизации множества узлов с главным узлом. Синхронизация выполняется путем двунаправленного обмена информацией о времени по изохронным транспортным каналам. Другими словами, согласно варианту осуществления изобретения каждый узел сети может быть синхронизирован для поддержания одной и той же абсолютной фазы, фаза которого определяется главным узлом сети. Главный узел может управляться, например, генератором синхросигналов.

Синхронизация сетевых узлов достигается с использованием способа двусторонней передачи времени так, что узел-источник передает его локальное время соседним узлам, а соседние узлы возвращают их соответствующее локальное время. Тогда разница во времени между узлом-источником и соответствующими соседними узлами может быть рассчитана и использована для поправки часов соседних узлов так, что их соответствующее локальное время такое же, как локальное время узла-источника. Это означает поддержание на соседних узлах такой же абсолютной фазы, как и на узле-источнике. Поскольку соседний узел синхронизирован с узлом-источником, он может по очереди распределять свое локальное время своим соседним узлам так, что соседние узлы могут синхронизироваться с узлом-источником. Процесс может продолжаться пока все узлы в сети не обретут одинаковую абсолютную фазу, т.е. одинаковое локальное время, как у главного узла. Сеть, согласно варианту осуществления изобретения, может содержать более одного главного узла для достижения резервирования. Если представленный главный узел ошибается или ошибается коммуникационный канал, соединяющий представленный главный узел с остальной сетью, может быть назначен другой главный узел, а топология синхронизации сети адаптируется для распределения времени нового главного узла к другим узлам сети.

Согласно варианту осуществления способа для синхронизированной сети способ дополнительно включает в отдельном узле временное мультиплексирование информации о времени от множества узлов, соединенных с этим отдельным узлом, и впоследствии синхронизацию мультиплексированной во времени информации о времени с главным узлом в том отдельном узле.

Дополнительные объекты, признаки и преимущества настоящего изобретения становятся понятными при изучении следующего подробного описания, чертежей и формулы изобретения. Специалисты в данной области понимают, что различные признаки настоящего изобретения могут быть объединены для создания вариантов осуществления, отличных от описанных далее.

Краткое описание чертежей

Изложенное, так же как и дополнительные объекты, признаки и преимущества представленного изобретения, будет более понятно с помощью следующего иллюстративного и не ограничивающего подробного описания вариантов осуществления представленного изобретения со ссылками на чертежи изобретения, на которых:

На Фиг.1 изображена SFN для распределения DTV с использованием GPS синхронизации.

На Фиг.2 изображена SFN для распределения DTV с использованием синхронизации Передачи Времени согласно варианту осуществления изобретения.

На Фиг.3 проиллюстрирован кадр DTM.

На Фиг.4 изображен узел сети в соответствии с вариантом осуществления изобретения.

На Фиг.5 изображена топология синхронизации сети в соответствии с вариантом осуществления изобретения.

На Фиг.6 проиллюстрирована двусторонняя Передача Времени в соответствии с вариантом осуществления изобретения.

Все фигуры схематичные, необязательны к представлению в определенном масштабе и, вообще, показывают части, необходимые в порядке прояснения изобретения, тогда как другие части могут быть опущены или только предложены.

Детальное описание

На Фиг.1 показана обычная распределительная сеть 100 DTV для SFN передачи с использованием GPS. В главном блоке 101 программные потоки от различных каналов ввода могут быть получены и мультиплексированы в подходящие транспортные потоки, например, транспортные потоки MPEG в DVB-ASI формате (Цифровое Видео Вещание-Асинхронный Последовательный Интерфейс). Информация синхронизации, считанная с приемника 104 GPS, вставляется в транспортный поток.

Транспортные потоки передаются через транспортную сеть 102, которая обеспечивает множественные соединения от главного блока 101 ко всем передающим блокам 103. Транспортная сеть 102 может включать, например, оптическое волокно или микроволновые каналы.

На передающих блоках 103 время распространения по транспортной сети 102 может быть компенсировано сравнением вставленной информации синхронизации со сведениями о локальном времени, полученными от приемников 104 GPS, которыми оснащены передающие блоки 103. Дополнительная задержка для синхронизации передачи SFN может быть рассчитана при помощи сравнения полученной информации синхронизации с локальным временем.

Информация синхронизации может быть предоставлена, например, приемниками 104 GPS для главного блока 101 и передающих блоков 103 с использованием как 10 МГц опорной частоты, так и системы отсчета времени Импульс В Секунду (PPS). Система отсчета времени PPS может быть поделена на 100 этапов, обеспеченных циклами 10 МГц опорной частоты. Это используется для временной метки транспортного потока видео в главном блоке 101. Временная метка вкладывается в транспортный поток и позволяет передающим блокам 103 синхронизировать сигнал с локальным наличествующим сигналом GPS так, что передатчики будут передавать сигнал почти в одно и то же время. Временная метка видео-потока обычно выполняется в адаптере SFN.

На Фиг.2 изображена распределительная сеть 200 DTV в соответствии с вариантом осуществления изобретения. Как в обычной распределительной сети 100, которая обсуждалась со ссылкой на Фиг.1, программные потоки, полученные от различных каналов ввода, могут быть мультиплексированы в подходящие транспортные потоки, например, транспортные потоки MPEG в DVB-ASI формате, в главном блоке 201, вместе с информацией синхронизации, считанной с приемника 204 GPS.

Транспортные потоки передаются сквозь транспортную сеть 202, которая обеспечивает многоадресные соединения от главного блока 201 ко всем передающим блокам 203, т.е. узлам в сети. Транспортная сеть 202 может включать, например, оптическое волокно или микроволновые каналы.

По сравнению с обычной распределительной сетью 100 DTV распределительная сеть 200, показанная на Фиг.2, не использует приемники GPS на передающих блоках 203. Вместо этого узлы распределительной сети 200, т.е. главный блок 201 и передающие блоки 203 синхронизованы обменом информации о времени по транспортной сети 202.

Вместе с распределительной сетью DTV 200, согласно варианту осуществления изобретения, распределение информации о времени с целью синхронизации всех узлов сети совершается по той же транспортной сети 202, которая переносит видеосигналы. В главном блоке 201 используются такие же сигналы системы отсчета времени, как и в обычных распределительных сетях 100 DTV, которые обеспечиваются генератором 204 синхросигналов в виде приемника 204 GPS или любым другим пригодным генератором 204 синхросигналов. Обратите внимание, что главный блок 201 и генератор 204 синхросигналов не обязательно расположены в одном месте. Для показа того, что временная метка для видеосигнала не ограничивает наличие генератора 204 синхросигналов на ее стороне, здесь главный блок 201 разделен на два узла 201^{1 и} 201².

Узел 201¹ обеспечивает временные метки для видеосигналов в сети, а узел 201² обеспечивает генератор 204 синхросигналов для синхронизации всех узлов сети, включая узел 201¹. В альтернативном воплощении главный блок 201 является отдельным узлом, обеспечивающим и временные метки для видеосигналов, и систему отсчета времени из генератора 204 синхросигналов для синхронизации всех узлов сети. В альтернативном варианте могут существовать несколько главных узлов для глобального или локального распределения по сети 202 ко всем или части передающих узлов 203. Информация о времени синхронизации распределяется через транспортную сеть 202, а в передающих блоках 203 такая же информация синхронизации обеспечивается для передатчика SFN, как это обеспечивается приемником 104 GPS в обычных распределительных сетях 100.

Распределительная сеть DTV 200, согласно варианту осуществления изобретения, может быть основана, например, на сети с Динамическим Синхронным Режимом Передачи (DTM), стандартизованной Европейским Институтом Телекоммуникационных Стандартов (ETSI). DTM разработан для обеспечения гарантированного качества обслуживания (QoS), например, для видео- и аудиопотока, но может быть также использован для пакетных услуг. Транспортный механизм DTM основан на временном мультиплексировании и является, в этом смысле, подобным SDH/SONET, хотя и более гибким и адаптируемым ко всем типам трафика и применений. С другой стороны, сигнальную систему можно было бы сравнить с имеющимся в пакетных технологиях, таких как Асинхронный Режим Передачи (ATM) и Интернет Протокол (IP).

Как показано на Фиг.3, в DTM передаче объем канала поделен на кадры 301 фиксированного размера длительностью 125 мкс, которые дополнительно поделены на количество 64-битных временных слотов. Число временных слотов в кадре зависит от скорости цифрового потока в канале. Слоты могут быть использованы также для внутренней сетевой сигнализации, т.е. как слоты 302 управления или для трафика пользователя, т.е. как слоты 303 данных. Поскольку каждый слот делает 8000 повторений в секунду, транспортная способность слота 512 кб/с.

На Фиг.4 проиллюстрирован узел 400 для распределительной сети DTV в соответствии с вариантом осуществления изобретения. Обратите внимание, что узел 400 соответствует узлу 203, как описано выше. Узел 400 содержит сетевой интерфейс 401 для соединения узла с по крайней мере одним соседним узлом для отправления и получения данных через пару однонаправленных транспортных каналов 402. Эти транспортные каналы могут быть, например, DTM каналами. Узел 400 дополнительно соединен с передатчиком 405 для передачи синхронных потоков, таким образом, передатчик 405 включает элемент 403 синхронизации для синхронизации передачи транспортного потока с временной привязкой, полученной от узла 400. Узел 400 обеспечивает рабочий сигнал для передачи в форме АТМ-сигнала, 10 МГц и PPS временную привязку, содержащий информацию о времени и частоте, на которой рабочий сигнал должен быть передан на элемент 403 синхронизации в передатчике 405. Интерфейс синхронизации, который включает элемент 404 синхронизации, восстанавливает синхронизацию в виде 10 МГц и PPS так, что достигается удобное взаимодействие между передатчиком 405 и синхронизатором 403. Кроме того, транспортный поток ТВ-сигнала обеспечивается через интерфейс 405, например, ASI или Ethernet. Передатчик 405 синхронизирует транспортный поток, используя сигналы синхронизации перед модуляцией, усилением и передачей. Далее, временная привязка в узле 400 обеспечивается локальными часами, т.е., элементом 404 синхронизации, синхронизированным с системой отчета времени распределительной сети DTV. Локальные часы 404 связаны с интерфейсом 401 для обмена, т.е., отправки и получения, информацией о времени с по крайней мере одним соседним узлом, который соединен через узел 400 транспортным каналом 402.

Много интерфейсов, таких как представленные каналами 402¹ и 402², могут быть мультиплексированы во времени в интерфейсе 401 до отправки в централизованное измерение фазы в часах 404. Это представляет четвертый аспект изобретения подходящим для простого интерфейса 401 и, таким образом, более низкой сложности реализации при расширении синхронной транспортной системы для включения Передачи Времени. Синхронный сигнал, повторяющийся с номинальным периодом 125 мкс и имеющий низкий джиттер, подходит для временного мультиплексирования между интерфейсами и одним центральным измерением дробной величины высокого разрешения.

На Фиг.5 проиллюстрирована синхронизация узлов в распределительной сети 500 DTV. Сеть 500 состоит из множества узлов 501. Отдельные узлы, например, узлы 501¹ и 501⁵,оборудованы генераторами 502 синхросигналов, например приемниками GPS, и могут служить главными узлами для временного распределения по сети 500, т.е. для обеспечения информацией о времени других узлов сети 500. Обычно один главный узел, например узел 501¹ _, используется для синхронизации всех узлов сети, а другие узлы, обеспеченные генераторами синхросигналов, такой как узел 501¹ на Фиг.5, служат резервными узлами. Дополнительно, каждый узел 501¹ и 501⁵ может служить главным узлом для части сети.

Точечная 503 и пунктирная 504 линии иллюстрируют возможные топологии синхронизации для распределения информации синхронизации от главных узлов 501¹ и/или 501⁵ к другим узлам сети 500. Если сеть 500 является сетью DTM, топология синхронизации автоматически определяется протоколом синхронизации DTM (DSYP). В случае ошибки синхронизационного пути DSYP пересчитает дерево синхронизации, позволяя автоматическое восстановление синхронизации и избегая петель синхронизации в сети.

В распределительной сети DTV, согласно варианту осуществления изобретения, для синхронизации всех узлов сети с генератором синхросигналов используется способ двусторонней Передачи Времени. Используя двустороннюю Передачу Времени, узел-источник передает свое локальное время своим соседним узлам. Соседние узлы возвращают их время узлу-источнику. Тогда узлы могут рассчитать разницу во времени, которая может быть использована для синхронизации с часами узла-источника. Этот процесс повторяется, пока все узлы сети не будут работать на одном времени. Например, ссылаясь на Фиг.5, узел 502² может синхронизировать свои часы с часами узла 501¹, которые контролируются генератором синхросигналов 502¹. Тогда узел 501⁴ может синхронизироваться с узлом 502² и так далее.

Два соседних узла, согласно варианту осуществления изобретения, могут синхронизировать свои соответствующие часы за счет использования двунаправленного обмена информацией о времени согласно схеме двусторонней Передачи Времени. Это достигается передачей информации о времени соседним узлам и получением информации о времени от соседних узлов. Если распределительная сеть DTV является сетью DTM, информация о времени может быть передана выделенным слотом, т.е. каналом Передачи Времени, например, слот 302 на Фиг.3. Канал Передачи Времени может быть использован для передачи временных меток, измерений разницы во времени, коэффициентов поправки и многочисленных статистических данных между узлами, участвующими в двусторонней Передаче Времени.

В варианте, согласно представленному изобретению, вместо выполнения отдельной маршрутизации синхронизации в сети, которая обычно представляет собой 8 кГц частотное распределение, и отдельной маршрутизации распределения Передачи Времени в сети маршрутизация обоих распределений строго ограничена общей маршрутизацией. В дополнение к двойной функциональности отдельная маршрутизация требует сложного управления устранением сбоев. Общая маршрутизация может потребовать небольших корректировок в алгоритме маршрутизации для оптимизации выполнения. Тем не менее, корректировки для общей маршрутизации связаны с гораздо меньшими операционными вопросами, чем управление устранения сбоев отдельной маршрутизацией. Далее, общая маршрутизация распределений обеспечивает улучшенную ясность для выбранной маршрутизации.

Каналы Передачи Времени размещены так, что они обеспечивают одинаковую информацию в двух направлениях. Таким образом, информация не зависит от выбора маршрутизации синхронизации/Передачи Времени в сети. Поскольку узел выбран в качестве узла-источника для соседнего узла, он имеет всю информацию, например, временные метки, измерения разницы во времени, коэффициенты поправки и другие разнообразные статистические данные между узлами, включенными в двустороннюю Передачу Времени. Таким образом, все узлы автоматически потенциально являются узлами-источниками для своих соседних узлов. Так, актуальная маршрутизация синхронизации/Передачи Времени в сети основывается на локальном выборе на каждом узле. Это разрешает беспрерывную перемаршрутизацию Передачи Времени, как определено динамической маршрутизацией синхронизации.

Основной принцип двусторонней Передачи Времени показан на Фиг.6. Время должно быть распределено от узла-источника А со шкалой t_A локального времени к подчиненному узлу В со шкалой t_B локального времени. Узел-источник может считывать свою шкалу времени из генератора синхросигналов, например, приемника GPS, или он может быть синхронизирован с главным узлом сети. С помощью протокола DSYP узел В настроен для получения информации о времени от узла А.

Дополнительно может быть реализовано то, что до тех пор, пока обмен находится относительно близко во времени, обмен временными метками может быть перекрыт (t_B1<t_B3<t_B2) или представлен в обратном порядке (t_B3<t_B1<t_B2) без изменения функциональности. Дополнительно, узел А может вставлять свое локальное время t_A1 в поток, который передается на узел В и достигает узла В в локальное время t_B2.

В приемнике на узле В сформирован псевдодиапазон наблюдений p_AB=t_B2-t_A1. Тогда локальные часы узла А являются t_A2. Таким же образом узел В может послать временную метку на узел А в локальное время t_B3 и t_A3 соответственно, которая получается узлом А в локальное время t_A4 и t_B4 соответственно. Псевдодиапазон наблюдений p_BA=t_A4-t_B3 формируется в приемнике узла А. Далее применяются нижеследующие отношения:

ΔT=t_A-t_B,

t_A4=t_B4+ΔT,

t_A2=t_B2+ΔT,

t_A2=t_A1+d_AB,link,

t_B4=t_B3+d_BA,link,

где d_AB,link и d_BA,link являются задержками передачи от узла А к узлу В и, соответственно, наоборот. Тогда предполагаемая временная ошибка ΔTE между узлами А и В может быть выражена так:

$$\Delta TE=\frac{p_{BA,link}-p_{AB,link}}{2}=\Delta T+\frac{d_{BA,link}-d_{AB,link}}{2}$$ ,

в то время как время кругового прохождения (RTT) может быть выражено так:

RTT=d_BA,link+d_AB,link=p_BA,link+p_AB,link.

Двусторонняя передача времени основана на двунаправленном обмене информацией о времени между парами интерфейсов. В основном режиме работы распространение задержек по каналу, d_AB,link и d_BA,link соответственно, может считаться симметричным и может быть рассчитано из измеренного время кругового прохождения (RTT), которое есть суммой задержки передачи соединений узлов канала А и В, d_AB,link и d_BA,link соответственно:

$$d_{AB,link}=d_{BA,link}=\frac{RTT}{2}$$

В случае асимметричных задержек передачи, т.е. d_AB,link≠d_BA,link, для учета измеренной асимметрии может быть использована постоянная калибровки c_asym:

d_AB,link=RTT×c_asymandd_BA,link=RTT×(1-c_asym),

где 0<c_asym<1 и c_asym=0,5 для симметричной задержки передачи. Определение постоянной калибровки c_asym требует знаний времени кругового прохождения (RTT) и асимметричной ошибки ΔЕ, которая известна, когда канал работает, а оба узла получают правильное время от других источников времени, а не от калибруемого канала. Асимметричная ошибка ΔЕ формируется из выражения ΔТЕ при условии, что t_A=t_B, в таком случае мы получим:

$$\Delta E=\frac{p_{BA,link}-p_{AB,link}}{2}=\frac{d_{BA,link}-d_{AB,link}}{2}$$ .

Поскольку сумма d_AB,link и d_BA,link известна как RTT, d_AB,link и d_BA,link могут быть рассчитаны как

d_AB,link=RTT/2-ΔE и d_BA,link=RTT/2+ΔE.

Исходя из того, что значение c_asym просто рассчитать из обоих d_AB,link и d_BA,link, значения станут:

$$c_{asym}=\frac{d_{AB,link}/RTT=1-d_{BA,link}/RTT=-1/2-\Delta E}{RTT}$$

Входные и выходные задержки интерфейса d_AB,out и d_BA,in соответственно, используются при выражении задержек передачи, как

d_AB=d_A,out+d_AB,link+d_B,in,

где d_AB,link является задержкой передачи соединений узлов канала А и В.

Соответствующее отношение относится и к d_BA. Компенсирующие значения d_AB,link и d_BA,link могут быть рассчитаны из d_AB и d_BA как

d_AB,link=d_AB-d_A,out-d_B,in и d_BA,link=d_BA-d_B,out-d_A,in.

Наблюдаемый псевдодиапазон, таким образом, становится после компенсации:

p_AB,link=p_AB-d_A,вых-d_B,in и p_BA,link=p_BA-d_B,out-d_A,in.

Как описано выше со ссылкой на Фиг.3, в DTM транспорте используются фиксированные размеры длительности кадра 125 мкс. Таким образом, шкала локального времени узла может быть установлена делением шкалы времени с использованием однообразного увеличения целого и значения, представляющего долю 125 мкс периодических часов, которые могут представлять шкалу времени, например, международного атомного времени (TAI) или другие подходящие временные шкалы. Для узла А, например, шкала локального времени может быть выражена так:

t_A=(n_A+frac_A)×125µs.

Соответствующее отношение применимо к локальному времени узла В:

t_B=(n_B+frac_B)×125µs.

Временные метки, принятые со стороны приемника, будут состоять из целой части n_A и n_B дробного значения, также как дробных значений frac_A и frac_B разрешения для получения непрерывной шкалы времени высокого разрешения. Использование начала кадра на передающей стороне начинается при frac_A=0, так что не требуется передача определенного дробного времени между узлами. Аппаратная задержка от начала кадра узла до начала кадра на коннекторе оборудования содержится в выходной задержке d_A,out и d_B,out для узла А и В соответственно. Подобным образом задержка от входного коннектора до фактического точного измерения разрешения дробных значений содержится в измерениях, учитывая высокое разрешение и низкие значения джиттера по сравнению с распределением временных меток пакетных сообщений, как было сделано в уровне техники (например, NTP)

Дополнительно, наблюдения за псевдодиапазоном p_AB и p_BA в дробной форме выражены следующим образом:

p_AB=(N_B2+frac_B2-n_A1)×125µs,

p_BA=(n_A4+frac_A4-n_B3)×125µs.

Рассчитанная временная ошибка ΔТЕ требует, чтобы узел произвел сдвиг частоты так, что временная ошибка стала равна 0. Большая часть ΔТЕ, т.е. кратные 125 мкс, может быть откорректирована грубой регулировкой локальных часов 404. Остальная часть ΔТЕ может либо привести фазу локальных часов к выравниванию времени так, что они работают в режиме абсолютного времени. Альтернативный подход может принять оставшуюся временную ошибку как коэффициент сдвига ТЕО (инициируя его с ΔТЕ, при достижении синхронизации) и сделать петлю временной синхронизации на относительную временную ошибку TER=ΔТЕ-ТЕО. ТЕ0 для узла должна быть передана одновременно со временем от узла так, что любой приемник времени мог откорректировать ТЕ0 для удаленного узла. Полная относительная погрешность времени TER=ΔТЕ-TE0_L+TEO_R, где TE0_L и TEO_R являются коэффициентами сдвига для локального узла и удаленного узла соответственно.

В обычной сети DTM аппаратные часы DTM (DEC) задают 8 кГц временной синхронизации, полученной от входящих интерфейсов, как выбрано DSYP. В сети DTV, использующей двустороннюю Передачу Времени, измерение фазы петли DEC фазовой синхронизации теперь требует включения разницы во времени между локальным и удаленным узлами в порядке устранения 125 мкс погрешности между узлами. Это превращает функциональность DEC в петлю временной синхронизации (TLL).

Специалисту в данной области техники понятно, что представленное изобретение никоим образом не ограничивается вариантами, описанными выше. Напротив, в рамках прилагаемой формулы возможны многие модификации и изменения. Например, варианты осуществления изобретения могут быть основаны на сетевых технологиях, отличных от DTM.

Изобретение имеет отношение к временному распределению в коммуникационных сетях, а более конкретно к синхронизации в распределительных сетях цифрового телевидения, и позволяет снизить требования к инфраструктуре сети, в частности, нет необходимости в выделенных сетях. Изобретение раскрывает узел для временной синхронизации в распределительных сетях цифрового телевидения, который содержит интерфейс, часы для установления локального времени, петлю временной синхронизации. Интерфейс сконфигурирован для соединения указанного узла с по крайней мере одним соседним узлом по изохронному транспортному каналу для передачи и приема периодических кадров, содержащих информацию о времени. Петля временной синхронизации сконфигурирована на основании полученной информации об удаленном времени через указанный интерфейс и информации о локальном времени, синхронизации указанных часов с часами по крайней мере одного соседнего узла. Это облегчает то, что узел или соответствующая синхронная сеть, содержащая узлы, согласно концепции изобретения, становятся более нечувствительными к задержкам сети. 4 н. и 10 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Узел для синхронной сети, указанный узел содержит:
интерфейс, сконфигурированный для соединения указанного узла с по крайней мере одним соседним узлом по изохронному транспортному каналу для передачи и приема периодических кадров, содержащих пользовательские данные,
часы для установления локального времени и
петлю временной синхронизации, сконфигурированную на основании полученной информации об удаленном времени через указанный интерфейс и информации о локальном времени, синхронизации указанных часов с часами по крайней мере одного соседнего узла,
где посредством указанных периодических кадров происходит обмен указанной информацией об удаленном и локальном времени между указанным узлом и по крайней мере одним соседним узлом.

2. Узел по п.1, где информация о локальном времени и информация об удаленном времени используются в способе двусторонней Передачи Времени.

3. Узел по п.2, где указанная петля временной синхронизации сконфигурирована для синхронизации указанных часов с часами по крайней мере одного соседнего узла, использующего разницу во времени, рассчитанную из информации об удаленном и информации о локальном времени.

4. Узел по п.1, где указанный интерфейс сконфигурирован дополнительно для выбора согласно топологии синхронизации синхронной сети по крайней мере одного соседнего узла в качестве источника информации об удаленном времени.

5. Узел по п.1, где синхронная сеть является сетью с динамическим синхронным режимом передачи, DTM.

6. Узел по любому из пп.1-5, где указанные часы для установления локального времени первоначально синхронизированы с помощью петли фазовой синхронизации для получения частоты и стабильной фазы, и причем указанные часы для установления локального времени инициализированы удаленными часами посредством переназначения.

7. Синхронная сеть, включающая множество узлов по любому из пп.1-6, указанное множество узлов соединены изохронными транспортными каналами и сконфигурированы для адаптации топологии синхронизации сети для синхронизации множества узлов с главным узлом посредством двунаправленного обмена информацией о времени по указанным изохронным транспортным каналам.

8. Способ узла в синхронной сети, включающей множество узлов, каждый узел связан посредством интерфейса с по крайней мере одним соседним узлом указанного множества узлов по изохронному транспортному каналу для передачи и приема периодических кадров, содержащих пользовательские данные, указанный способ включает этапы:
получения посредством указанного интерфейса информации об удаленном времени от по крайней мере одного из соседних узлов;
направления посредством указанного интерфейса информации о локальном времени на по крайней мере один соседний узел и
синхронизации с использованием информации об удаленном времени и локальном времени, часов указанного узла с часами по крайней мере одного из соседних узлов, где для каждого узла посредством периодических кадров происходит обмен указанной информацией об удаленном и локальном времени между указанным узлом и указанным по крайней мере одним соседним узлом.

9. Способ по п.8, где информация о локальном и удаленном времени используется в способе двусторонней передачи времени.

10. Способ по п.9, где на этапе синхронизации часов указанного узла с часами по крайней мере одного из соседних узлов используется разница во времени, рассчитанная из информации об удаленном и локальном времени.

11. Способ по п.8, дополнительно включающий этап выбора, согласно топологии синхронизации синхронной сети по крайней мере одного соседнего узла в качестве источника информации удаленного времени.

12. Способ по п.8, где синхронной сетью является сеть с динамическим синхронным режимом передачи, DTM.

13. Способ синхронной сети, содержащей множество узлов, указанное множество узлов соединены изохронными транспортными каналами, указанный способ включает этапы:
адаптации топологии синхронизации сети и
синхронизации множества узлов с главным узлом посредством двунаправленного обмена информации о времени посредством периодических кадров, содержащих пользовательские данные, по изохронным транспортным каналам.

14. Способ синхронной сети по п.13, дополнительно включающий:
в отдельном узле временное мультиплексирование информации о времени от множества узлов, соединенных с указанным узлом; и впоследствии
синхронизацию указанной мультиплексированной во времени информации о времени с указанным главным узлом в указанном отдельном узле.