СИСТЕМА СИНХРОНИЗАЦИИ ВРЕМЕНИ С МНОЖЕСТВЕННЫМ РЕЗЕРВИРОВАНИЕМ
MULTIPLE BACKUP TIME SYNCHRONISATION SYSTEM

РОДСТВЕННАЯ ЗАЯВКА
В настоящей заявке испрашивается конвенционный приоритет по дате подаче временной патентной заявки США №61/119,628, поданной 3 декабря 2008 г., полное описание которой вводится ссылкой в настоящую заявку.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к синхронизации времени в системах беспроводной связи.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Во многих базовых станциях, в которых синхронизация времени связана с глобальной навигационной спутниковой системой (GNSS), такой как, например, глобальная система позиционирования (GPS), может происходить потеря синхронизации в результате помех в полосе рабочих частот GPS или повреждения принимающей антенны на базовой станции. Во многих известных системах при нарушении работы сервиса GPS генератор тактовых импульсов базовой станции, работа которой синхронизируется внешней эталонной шкалой времени, обеспечиваемой сервисом GPS, переходит в состояние удержания синхронизации, в котором для управления генератором тактовых импульсов базовой станции используется модель внутреннего генератора тактовых импульсов, предназначенная для поддержания точности синхронизации, пока не будет восстановлено использование сервиса GPS.
Во многих случаях стандарт радиосвязи, в соответствии с которым работает базовая станция, требует обеспечения определенной точности синхронизации в этом интервале времени удерживания синхронизации. Например, в системах 3GPP2 (системы Партнерства третьего поколения) точность синхронизации должна поддерживаться в окне 10 мкс (интервал удерживания синхронизации).
Способность внутреннего генератора тактовых импульсов базовой станции обеспечивать работу в течение этого интервала времени зависит от обучающей настройки генератора. В некоторых случаях нарушения, такие как пропадание сервиса GPS, могут происходить во время использования базовой станции, когда отсутствует возможность выполнения достаточного обучения адаптивных алгоритмов, которые используются как часть модели генератора тактовых импульсов во время поддержания точности синхронизации, в результате чего это время может уменьшаться.
Даже если требования стандарта связи в отношении минимального интервала удерживания синхронизации выполняются, то качество обслуживания базовой станции обычно снижается, и это обычно касается режима "мягкой передачи", из-за пониженной точности синхронизации, что обычно и происходит в этом случае. Кроме того, по истечении обязательного минимального интервала удерживания синхронизации функциональные характеристики базовой станции обычно продолжают ухудшаться, поскольку все больше увеличивается рассинхронизация генератора тактовых импульсов станции с внешней эталонной шкалой времени и, соответственно, с остальной частью системы, которая синхронизирована с этой эталонной шкалой, до момента, когда в процессе передачи могут теряться вызовы.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В настоящем изобретении предлагается способ, осуществляемый в системном узле, обменивающемся информацией с группой базовых станций, в состав каждой из которых входят внутренние часы, причем способ включает: обеспечение каждой из базовых станций информацией о времени и прием от них такой информации; формирование эталонного системного времени на основе по меньшей мере некоторой информации о времени; и обеспечение одной из базовых станций, внутренние часы которой не синхронизированы с внешней эталонной шкалой времени, информацией по синхронизации времени для синхронизации внутренних часов этой базовой станции с эталонным системным временем.
В некоторых вариантах осуществления изобретения формирование эталонного системного времени на основе по меньшей мере некоторой информации о времени включает: формирование эталонного системного времени на основе по меньшей мере некоторой информации о времени, полученной по меньшей мере от одной станции, внутренние часы которой синхронизированы с внешней эталонной шкалой времени.
В некоторых вариантах обеспечение каждой базовой станции информацией о времени и прием от них такой информации включает: обеспечение каждой базовой станции информацией, содержащей отсчеты времени, и прием от них такой информации, причем системный узел формирует информацию, содержащую отсчеты времени, на основе эталонного системного времени, и базовая станция формирует информацию, содержащую отсчеты времени, на основе своих внутренних часов.
В некоторых вариантах формирование эталонного системного времени включает синхронизацию часов системного узла с внешней эталонной шкалой времени на основе по меньшей мере некоторой информации о времени.
В некоторых вариантах формирование эталонного системного времени включает: определение для каждой базовой станции, внутренние часы которой синхронизированы с внешней эталонной шкалой времени, соответствующего сдвига между внутренними часами этой базовой станции и часами системного узла; управление часами системного узла в соответствии со средней величиной соответствующих сдвигов времени с теми базовыми станциями, внутренние часы которых синхронизированы с внешней эталонной шкалой времени; и формирование эталонного системного времени на основе выходной информации часов системного узла.
В некоторых вариантах формирование эталонного системного времени включает: формирование в системном узле для каждой базовой станции соответствующих часов и управление этими часами в соответствии по меньшей мере с некоторой информацией о времени, получаемой от этой базовой станции, для синхронизации этих часов с внутренними часами базовой станции; и формирование эталонного системного времени в соответствии со средней величиной отсчетов времени часов системного узла для тех базовых станций, внутренние часы которых синхронизированы с внешней эталонной шкалой времени.
В некоторых вариантах обеспечение каждой базовой станции информацией о времени и прием от них такой информации включает передачу и прием информации о времени с использованием протокола двухстороннего обмена информацией о времени.
В некоторых вариантах обеспечение базовой станции, внутренние часы которой не синхронизированы с внешней эталонной шкалой времени, информацией по синхронизации времени для синхронизации внутренних часов этой базовой станции с эталонным системным временем, включает обеспечение базовой станции информацией по синхронизации времени на основании принятого от этой базовой станции сообщения о состоянии синхронизации с внешней эталонной шкалой времени, которое указывает, что внутренние часы этой базовой станции потеряли синхронизацию с внешней эталонной шкалой времени.
В некоторых вариантах способ также содержит определение того, что внутренние часы одной из базовых станций потеряли синхронизацию с внешней эталонной шкалой времени по отклонению информации о времени, полученной от этой базовой станции, относительно эталонного системного времени.
В некоторых вариантах обеспечение и прием информации о времени и обеспечение информации по синхронизации времени включает обмен информацией с использованием технологии связи с коммутацией пакетов.
В настоящем изобретении также предлагается системный узел, содержащий: коммуникационный интерфейс, выполненный с возможностью обеспечения информации о времени для группы базовых станций, каждая из которых содержит внутренние часы, и прием такой информации от этих станций; часы системного узла; и контроллер часов системного узла, выполненный с возможностью: управления часами системного узла на основе по меньшей мере некоторой информации о времени, принимаемой по меньшей мере от одной из базовых станций; формирование эталонного системного времени на основе выходной информации часов системного узла; и обеспечение базовой станции, внутренние часы которой не синхронизированы с внешней эталонной шкалой времени, информацией по синхронизации времени для синхронизации внутренних часов этой базовой станции с эталонным системным временем.
В некоторых вариантах контроллер часов системного узла выполнен с возможностью управления часами системного узла на основе по меньшей мере некоторой информации о времени, получаемой от каждой базовой станции, внутренние часы которой синхронизированы с внешней эталонной шкалой времени.
В некоторых вариантах коммуникационный интерфейс выполнен с возможностью обеспечения информацией о времени для группы базовых станций и приема от них такой информации путем обеспечения и приема информации, содержащей отсчеты времени, причем коммуникационный интерфейс выполнен с возможностью формирования информации, содержащей отсчеты времени, на основе эталонного системного времени, и приема от каждой базовой станции информации, содержащей отсчеты времени, которая сформирована на основе ее внутренних часов.
В некоторых вариантах контроллер часов системного узла выполнен с возможностью формирования эталонного системного времени путем синхронизации часов системного узла с внешней эталонной шкалой времени на основе по меньшей мере некоторой информации о времени, принимаемой по меньшей мере от одной из базовых станций, внутренние часы которой синхронизированы с внешней эталонной шкалой времени.
В некоторых вариантах контроллер системного узла выполнен с возможностью:
определения для каждой базовой станции, внутренние часы которой синхронизированы с внешней эталонной шкалой времени, соответствующего сдвига между внутренними часами базовой станции и часами системного узла; и управление часами системного узла в соответствии со средней величиной соответствующих сдвигов времени с теми базовыми станциями, внутренние часы которых синхронизированы с внешней эталонной шкалой времени.
В некоторых вариантах часы системного узла содержат соответствующие часы для каждой базовой станции, и контроллер часов системного узла выполнен с возможностью: управления часами системного узла, соответствующими каждой базовой станции, на основе по меньшей мере некоторой информации о времени, получаемой от этой базовой станции, для синхронизации этих часов с внутренними часами базовой станции; и формирования эталонного системного времени в соответствии со средней величиной отсчетов времени соответствующих часов системного узла для тех базовых станций, внутренние часы которых синхронизированы с внешней эталонной шкалой времени.
В некоторых вариантах коммуникационный интерфейс работает по протоколу двухстороннего обмена информацией о времени для каждой базовой станции.
В других вариантах контроллер часов системного узла выполнен с возможностью обеспечения базовой станции информацией по синхронизации времени на основании принятого от базовой станции сообщения о состоянии синхронизации с внешней эталонной шкалой времени, которое указывает, что внутренние часы этой базовой станции потеряли синхронизацию с внешней эталонной шкалой времени.
В других вариантах контроллер часов системного узла выполнен с возможностью определения потери внутренними часами одной из базовых станций синхронизации с внешней эталонной шкалой времени по отклонению информации о времени, принимаемой от этой базовой станции, относительно эталонного системного времени.
В некоторых вариантах коммуникационный интерфейс выполнен с возможностью обмена информацией с использованием технологии связи с коммутацией пакетов.
В настоящем изобретении также предлагается система связи, содержащая: системный узел; а также группу базовых станций, каждая из которых содержит внутренние часы и соответствующий канал связи с системным узлом, который выполнен с возможностью: обмена с каждой базовой станцией информацией о времени; формирования эталонного системного времени на основе по меньшей мере некоторой информации о времени; и обеспечения одной из базовых станций, внутренние часы которой не синхронизированы с внешней эталонной шкалой времени, информацией по синхронизации времени для синхронизации внутренних часов этой базовой станции с эталонным системным временем.
В некоторых вариантах системный узел выполнен с возможностью формирования эталонного системного времени па основе по меньшей мере некоторой информации о времени, принимаемой по меньшей мере от одной из базовых станций, внутренние часы которой синхронизированы с внешней эталонной шкалой времени.
В некоторых вариантах системный узел и базовые станции выполнены с возможностью обмена информацией о времени путем обмена информацией, содержащей отсчеты времени, причем системный узел формирует информацию, содержащую отсчеты времени, на основе эталонного системного времени, и каждая базовая станция формирует информацию, содержащую отсчеты времени, на основе своих внутренних часов.
В некоторых вариантах контроллер часов системного узла выполнен с возможностью формирования эталонного системного времени путем синхронизации часов системного узла с внешней эталонной шкалой времени на основе по меньшей мере некоторой информации о времени, принимаемой по меньшей мере от одной из базовых станций, внутренние часы которой синхронизированы с внешней эталонной шкалой времени.
В некоторых вариантах системный узел выполнен с возможностью: определения для каждой базовой станции, внутренние часы которой синхронизированы с внешней эталонной шкалой времени, соответствующего сдвига между внутренними часами базовой станции и часами системного узла; управление часами системного узла в соответствии со средней величиной соответствующих сдвигов времени с теми базовыми станциями, внутренние часы которых синхронизированы с внешней эталонной шкалой времени; и формирование эталонного системного времени на основе выходной информации часов системного узла.
В некоторых вариантах системный узел выполнен с возможностью: формирования в системном узле для каждой базовой станции соответствующих часов и управления этими часами в соответствии по меньшей мере с некоторой информацией о времени, получаемой от этой базовой станции, для синхронизации этих часов с внутренними часами базовой станции; и формирования эталонного системного времени в соответствии со средней величиной отсчетов времени часов системного узла для тех базовых станций, внутренние часы которых синхронизированы с внешней эталонной шкалой времени.
В некоторых вариантах системный узел и базовые станции выполнены с возможностью обмена информацией о времени с использованием протокола двухстороннего обмена информацией о времени. В других вариантах системный узел выполнен с возможностью обеспечения базовой станции информацией по синхронизации времени на основании принятого от этой базовой станции сообщения о состоянии синхронизации с внешней эталонной шкалой времени, которое указывает, что внутренние часы этой базовой станции потеряли синхронизацию с внешней эталонной шкалой времени.
В других вариантах системный узел выполнен с возможностью определения потери внутренними часами одной из базовых станций синхронизации с внешней эталонной шкалой времени по отклонению информации о времени, полученной от этой базовой станции, относительно эталонного системного времени.
В других вариантах системный узел и базовые станции выполнены с возможностью обмена информацией с использованием технологии связи с коммутацией пакетов. В некоторых вариантах по меньшей мере одна базовая станция, но не все станции, расположена таким образом, что она не имеет возможности принимать сигнал системы GNSS (глобальная навигационная спутниковая система), содержащий внешнюю эталонную шкалу времени.
В некоторых вариантах базовые станции содержат фемтосоты, и по меньшей мере для одной из фемтосот соответствующий канал связи между фемтосотой и системным узлом представляет собой канал связи ADSL (асимметричная цифровая абонентская линия).
В настоящем изобретении также предлагается способ, осуществляемый в базовой станции, содержащей внутренние часы, который включает: обмен информацией о времени с системным узлом, который использует каналы связи с группой базовых станций, включая вышеуказанную базовую станцию; и в режиме опосредованной синхронизации с внешней эталонной шкалой времени: прием информации по синхронизации времени от системного узла; и управление внутренними часами базовой станции на основе информации по синхронизации времени для синхронизации внутренних часов базовой станции с системным эталонным временем, формируемым системным узлом, причем системное эталонное время синхронизируется с внешней эталонной шкалой времени, обеспечиваемой системой GNSS (глобальная навигационная спутниковая система).
В некоторых вариантах способ также включает: в режиме непосредственной синхронизации с внешней эталонной шкалой времени: прием из системы GNSS сигнала, который содержит внешнюю эталонную шкалу времени; и управление внутренними часами базовой станции на основе внешней эталонной шкалы времени для синхронизации с ней внутренних часов базовой станции.
В некоторых вариантах способ также включает: переключение из режима опосредованной синхронизации от внешней эталонной шкалы времени в режим непосредственной синхронизации от внешней эталонной шкалы времени в случае определения того, что установлен устойчивый прием сигнала системы GNSS; и переключение из режима непосредственной синхронизации от внешней эталонной шкалы времени в режим опосредованной синхронизации от внешней эталонной шкалы времени в случае определения того, что нарушился прием сигнала системы GNSS.
В некоторых вариантах способ также содержит: передачу сообщения о состоянии синхронизации с внешней эталонной шкалой времени, указывающего, осуществляется или нет устойчивый прием сигнала системы GNSS.
В некоторых вариантах обмен информацией о времени с системным узлом осуществляется в соответствии с протоколом двухстороннего обмена информацией о времени.
В некоторых вариантах обмен информации между базовой станцией и системным узлом осуществляется с использованием технологии связи с коммутацией пакетов.
В настоящем изобретении также предлагается базовая станция, содержащая: коммуникационный интерфейс, выполненный с возможностью обмена информацией с системным узлом; и контроллер внутренних часов, выполненный с возможностью: управления внутренним генератором; формирования внутренних часов на основе выходного сигнала внутреннего генератора; обеспечения информации о времени для системного узла и приема от него такой информации через коммуникационный интерфейс; и в режиме опосредованной синхронизации с внешней эталонной шкалой времени: приема информации по синхронизации времени от системного узла через коммуникационный интерфейс; и управления внутренним генератором на основе информации по синхронизации времени для синхронизации внутренних часов базовой станции с системным эталонным временем, формируемым системным узлом, причем системное эталонное время синхронизируется с внешней эталонной шкалой времени, обеспечиваемой системой GNSS.
В некоторых вариантах базовая станция также содержит: GNSS-приемник, выполненный с возможностью приема сигнала системы GNSS, который содержит внешнюю эталонную шкалу времени, причем в режиме непосредственной синхронизации от внешней эталонной шкалы времени контроллер внутренних часов обеспечивает прием сигнала системы GNSS и управление внутренним генератором на основе внешней эталонной шкалы времени, содержащейся в сигнале системы GPS, для синхронизации внутренних часов с внешней эталонной шкалой времени.
В некоторых вариантах GNSS-приемник представляет собой приемник A-GPS.
В некоторых вариантах контроллер внутренних часов выполнен с возможностью: переключения из режима опосредованной синхронизации с внешней эталонной шкалой времени в режим непосредственной синхронизации с внешней эталонной шкалой времени в случае определения того, что установлен устойчивый прием сигнала системы GNSS; и переключения из режима непосредственной синхронизации с внешней эталонной шкалой времени в режим опосредованной синхронизации с внешней эталонной шкалой времени в случае определения того, что нарушился прием сигнала системы GNSS.
В некоторых вариантах контроллер внутренних часов выполнен с возможностью передачи через коммуникационный интерфейс в системный узел сообщения о состоянии синхронизации по внешней эталонной шкале времени, указывающего, осуществляется или нет GNSS-приемником устойчивый прием сигнала системы GNSS.
В некоторых вариантах коммуникационный интерфейс выполнен с возможностью обеспечения системного узла информацией о времени и приема от него такой информации в соответствии с протоколом двухсторонней передачи информации о времени.
В некоторых вариантах коммуникационный интерфейс выполнен с возможностью обмена информацией с использованием технологии связи с коммутацией пакетов.
В настоящем изобретении также предлагаются:
способ обеспечения базовых приемопередающих станций с  возможностями обмена информацией по синхронизации и настройке по транзитному соединению;
способ использования сообщений о нарушениях синхронизации, передаваемых базовыми приемопередающими станциями, для передачи эталонного времени базовой приемопередающей станции, в которой произошло нарушение синхронизации времени, от другой базовой приемопередающей станции, в которой поддерживается синхронизация, для поддержания синхронизации системы;
способ сравнения синхронизации времени у часов множества базовых станций в общем узле в транзитной сети базовых приемопередающих станций;
способ использования сравнения N часов базовых станций, синхронизированных на общем сетевом узле, для целей идентификации сигналов времени, которые не синхронизированы с системным временем, сформированным по внешней эталонной шкале времени, обеспечиваемой, например, системой GPS; и
способ передачи информации по синхронизации с использованием транзитных соединений между N базовыми приемопередающими станциями для целей сохранения информации по синхронизации базовых приемопередающих станций в том случае, когда от одной до N-1 базовых приемопередающих станций теряют синхронизацию с исходной эталонной шкалой, используемой на каждой базовой станции, такой как внешняя эталонная шкала времени, обеспечиваемая сервисом GNSS.
Другие особенности и признаки настоящего изобретения станут очевидными специалистам в данной области техники после ознакомления с нижеприведенным описанием конкретных вариантов осуществления изобретения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Различные варианты осуществления изобретения описываются ниже более подробно со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых показано:
фигура 1 - блок-схема системы связи в соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения;
фигура 2 - блок-схема другой системы связи в соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения;
фигура 3 - блок-схема узла системы и двух базовых станций, компоновка и расположение которых соответствует одному из вариантов осуществления изобретения;
фигура 4 - блок-схема алгоритма осуществления способа в системном узле, осуществляющем связь с базовыми станциями, каждая из которых содержит внутренние часы, в соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В нижеприведенном подробном описании иллюстративных вариантов даются ссылки на прилагаемые чертежи, которые составляют часть описания и всего лишь иллюстрируют конкретные варианты осуществления настоящего изобретения. Эти варианты описаны с достаточной степенью подробности, чтобы специалисты в данной области техники могли реализовать изобретение, и необходимо понимать, что могут использоваться и другие варианты, и что изменения логических, механических и электрических схем, а также и другие изменения могут быть осуществлены без выхода за пределы объема изобретения. Поэтому нижеприведенное подробное описание не должно рассматриваться как ограничение, и объем изобретения определяется прилагаемой формулой.
В настоящем изобретении предлагаются различные способы и устройство для множественного резервирования синхронизации базовых станций, развернутых в системе связи, системой GNSS (глобальная навигационная спутниковая система).
В настоящем изобретении обеспечивается сравнение часов базовых станций, синхронизируемых от системы GNSS, на системном узле, который является общим узлом для всех базовых станций, таким как транзитный коммутационный узел, общий для всех базовых станций. В некоторых вариантах используется сравнение фаз часов базовых станций, то есть, относительные сдвиги по времени, в дополнение к информационным сообщениям, получаемым из GNSS-приемников для определения того, что работа часов базовой станции нарушена. Если обнаружена ошибка отсчета времени, то есть часы базовой станции потеряли синхронизацию с внешней эталонной шкалой времени, обеспечиваемой сервисом GNSS, то общий коммутационный узел обеспечивает информацию по синхронизации времени в базовой станции, в которой возникла ошибка отсчета времени. Информация по синхронизации времени формируется на основе эталонного системного времени, формируемого на коммутационном узле по информации о времени, переданной теми базовыми станциями, которые еще синхронизированы с внешней эталонной шкалой времени.
Варианты осуществления настоящего изобретения эффективно используют существующую множественную избыточность часов, синхронизируемых системой GNSS, находящихся на множестве базовых станций, для улучшения возможности поддержания работоспособности базовых станций в случаях нарушения сервиса GNSS. В этом случае по меньшей мере в некоторых вариантах осуществления изобретения может быть устранен существующий одноточечный механизм отказов, действующий во многих традиционных архитектурах базовых станциях, синхронизируемых системой GNSS, путем использования доступных часов окружающих базовых станций, которые сохраняют синхронизацию с внешней эталонной шкалой времени, обеспечиваемой сервисом GNSS, для формирования информации по синхронизации времени для одной или нескольких базовых станций, которые утратили возможность использования сервиса GNSS и/или расположены таким образом, что этот сервис недоступен, например, при нахождении базовой станции в туннеле. Соответственно, некоторые варианты осуществления настоящего изобретения могут обеспечивать возможности расширения синхронизации системного времени на базовые станции, расположенные в местах, в которых невозможно принимать напрямую сигналы синхронизации системы GNSS.
Ниже со ссылками на фигуру 1 описывается пример системы связи, выполненной в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения.
На фигуре 1 приведена блок-схема системы связи, настроенной и скомпонованной в соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения; система 100 связи содержит общий коммутационный узел 108 и базовые станции BTS 110A-BTS 110D. Общий коммутационный узел 108 - это один из примеров системного узла, в котором могут быть реализованы варианты настоящего изобретения. Общий коммутационный узел 108 использует соответствующие каналы связи, 116А-116D, с базовыми станциями BTS 110А-BTS 110D, соответственно.
В варианте, представленном на фигуре 1, общий коммутационный узел 108 соединяется с базовой сетью 102 через кольцо 106 волоконно-оптической связи и маршрутизатор 104. В более общем случае общий коммутационный узел 108 может быть соединен с базовой сетью 102 с использованием любой схемы транзитной сети.
Каждая базовая станция BTS 110A-BTS 110D содержит внутренние часы 112А-112D, соответственно. В состав базовых станций BTS 110A, BTS НОВ и BTS HOC входят GNSS-приемники 114А, 114 В и 114С, соответственно. Базовая станция BTS 110D не имеет GNSS-приемника.
В процессе работы общий коммутационный узел 108 обменивается сообщениями, содержащими информацию о времени, с каждой из базовых станций BTS 110A-BTS 110D через соответствующие каналы связи и формирует эталонное системное время на основе по меньшей мере некоторой информации о времени, которую узел получает по меньшей мере от одной из базовых станций BTS 110A-110D, внутренние часы которой синхронизированы с внешней эталонной шкалой времени, обеспечиваемой системой GNSS.
Для базовой станции, внутренние часы которой не синхронизированы с внешней эталонной шкалой времени, содержащейся в сигнале синхронизации системы GNSS, полученном GNSS-приемником, таким как GNSS-приемники 114А-114С, общий коммутационный узел 108 обеспечивает информацию по синхронизации времени для синхронизации внутренних часов этой базовой станции с эталонным системным временем. Например, в примере, представленном на фигуре 1, базовая станция BTS 110A утратила возможность пользоваться сервисом GNSS, поскольку на антенну этой станции действуют помехи, указанные ссылочным номером 115. В этом случае внутренние часы 112А, вероятно, потеряют синхронизацию с внешней эталонной шкалой времени, обеспечиваемой сервисом GNSS. После определения того, что базовая станция BTS 110A потеряла синхронизацию с внешней эталонной шкалой времени, что может указываться, например, сообщением о состоянии синхронизации с этой шкалой времени, формируемым станцией BTS 110А, или же общий коммутационный узел 108 определяет, что сообщение, содержащее информацию о времени, полученное от станции BTS 110A, содержит время, отклоняющееся от эталонного системного времени, формируемого на основе по меньшей мере некоторой информации, поступающей по меньшей мере от одной из базовых станций, которая сохраняет синхронизацию с внешней эталонной шкалой времени, общий коммутационный узел 108 обеспечивает станцию BTS 110A информацией по синхронизации времени для синхронизации внутренних часов 112А с эталонным системным временем. Формирование эталонного системного времени на основе по меньшей мере некоторой информации, поступающей по меньшей мере от одной базовой станции, которая сохраняет синхронизацию с внешней эталонной шкалой времени, означает, что эталонное системное время будет синхронизировано с внешней эталонной шкалой времени.
Кроме того, следует отметить, что базовая станция BTS 110D не имеет GNSS-приемника и потому неспособна непосредственно принимать сигнал синхронизации GNSS для коррекции внутренних часов 112D. Соответственно, поскольку базовая станция BTS 110D не может синхронизироваться с внешней эталонной шкалой времени путем приема сигнала синхронизации системы GNSS, общий коммутационный узел 108 передает по каналу 116D связи в станцию BTS 110D информацию по синхронизации времени для синхронизации внутренних часов 112D с эталонным системным временем, формируемым общим коммутационным узлом 108, которое, как уже указывалось, формируется на основе информации о времени, поступающей по меньшей мере от одной базовой станции, такой как станция BTS НОВ и/или BTS HOC, которые еще синхронизируются с помощью сигналов синхронизации системы GNSS с внешней эталонной шкалой времени, так что системное эталонное время синхронизируется с внешней эталонной шкалой времени.
В некоторых вариантах базовая станция BTS 110D, не имеющая GNSS-приемника, может использоваться в зоне, в которой невозможен непосредственный прием сигнала синхронизации системы GNSS, такой как транспортный туннель.
В некоторых вариантах общий коммутационный узел 108 и базовые станции BTS 110А и BTS 110D выполнены с возможностью обеспечения обмена по каналам связи 116А-116D сообщениями, содержащими информацию о времени, а именно сообщениями, содержащими отсчеты времени, причем общий коммутационный узел 108 формирует отсчеты времени на основе эталонного системного времени, и каждая базовая станция BTS 110A-BTS 110D формирует отсчеты времени на основе информации своих внутренних часов 112А-112D. В некоторых вариантах общий коммутационный узел 108 и базовые станции BTS 110А-BTS 11 OD выполнены с возможностью обмена сообщениями с использованием протокола двухсторонней передачи информации о времени.
В других вариантах общий коммутационный узел 108 содержит внутренние часы (на фигуре 1 не показаны) и выполнен с возможностью формирования эталонного системного времени путем синхронизации этих часов с внешней эталонной шкалой времени на основе по меньшей мере некоторой информации о времени, принимаемой по меньшей мере от одной из базовых станций BTS 110A-BTS 110D. В некоторых случаях для каждой базовой станции, внутренние часы которой синхронизированы с внешней эталонной шкалой времени, общий коммутационный узел 108 обеспечивает определение соответствующего сдвига времени между внутренними часами базовой станции и часами общего коммутационного узла. В этом случае общий коммутационный узел 108 управляет своими внутренними часами в соответствии со средней величиной соответствующих сдвигов времени с теми базовыми станциями, внутренние часы которых синхронизированы с внешней эталонной шкалой времени, и формирует эталонное системное время на основе выходной информации своих внутренних часов.
В некоторых вариантах для каждой базовой станции BTS 110А-BTS 110D общий коммутационный узел 108 формирует соответствующие часы коммутационного узла (на фигуре 1 не показаны) и управляет ими в соответствии с информацией о времени, которой он обменивается с базовыми станциями, для синхронизации этих часов коммутационного узла с внутренними часами соответствующей базовой станции. В некоторых случаях общий коммутационный узел 108 формирует эталонное системное время в соответствии со средней величиной отсчетов времени часов коммутационного узла, соответствующих тем базовым станциям, внутренние часы которых синхронизированы с внешней эталонной шкалой времени. Например, если допустить, что базовые станции BTS 110 В и BTS 110C в некоторый момент получают информацию сервиса GNSS через GNSS-приемники 114 В и 114С, то общий коммутационный узел 108 может формировать эталонное системное время в соответствии со средней величиной отсчетов времени часов коммутационного узла, соответствующих базовым станциям BTS 110 В и BTS 110C.
В некоторых вариантах общий коммутационный узел 108 и базовые станции BTS 110A-110D выполнены с возможностью обмена информацией по каналам 116А-116D связи, соответственно, используя технологию связи с коммутацией пакетов.
В иллюстративном варианте, представленном на фигуре 1, предполагается, что базовые станции BTS 110A-110D представляют собой стандартные базовые приемопередающие станции макросот. Однако в более общем случае варианты осуществления настоящего изобретения могут быть реализованы в любой базовой станции, включая без ограничения базовые станции WiMAX, 4G, CDMA, фемтосот, базовые станции LTE (система долговременной эволюции) и их сочетания.
Ниже описывается пример системы связи, содержащей базовые станции фемтосот в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения, со ссылками на фигуру 2.
На фигуре 2 приведена блок-схема системы 200 связи, компоновка и расположение которой соответствует другому варианту осуществления изобретения. Система 200 связи содержит общий коммутационный узел 208 и базовые станции 210А-210С фемтосот. Общий коммутационный узел 208 использует соответствующие каналы 216А-216С связи с каждой из фемтосот 210А-210С, соответственно. В варианте, схема которого представлена на фигуре 2, предполагается, что каналы 216А-216С связи являются цифровыми абонентскими линиями (DSL). В некоторых вариантах это могут быть асинхронные цифровые абонентские линии (ADSL).
В состав каждой фемтосоты 210А-210С входят внутренние часы 212А-212С, соответственно, и GNSS-приемники, которые в рассматриваемом варианте указаны обозначениями A-GPS 214A-214С, соответственно. В системе A-GPS приемник GPS получает не только сигналы системы GPS от одного или нескольких спутников, но также и вспомогательную информацию от одного или нескольких сетевых серверов, которая помогает принимать сигналы спутников GPS и/или обрабатывать принятые сигналы для уменьшения объема обработки информации, осуществляемой приемником, и потенциального улучшения характеристик старта приемника GPS. Более полная информация по системе A-GPS не приводится, чтобы не загромождать описание.
В варианте, схема которого представлена на фигуре 2, общий коммутационный узел 208 соединяется с базовой сетью 202 через линию связи транзитной сети. Общий коммуникационный узел 208 содержит мультиплексер DSLAM 207, подключаемый к DSL-линиям. Мультиплексер DSLAM 207 объединяет данные, предназначенные для сети 202, которые получены по DSL-линиям 216А-216С связи, и передает их по линии связи в транзитную сеть 202. В некоторых вариантах линия связи с транзитной сетью может быть оптической линией.
В процессе работы общий коммутационный узел 208 действует аналогично общему коммутационному узлу 108, описанному выше со ссылками на фигуру 1, для поддержания GPS-синхронизации фемтосот 210А-210С. А именно общий коммутационный узел 208 обменивается сообщениями, содержащими информацию о времени, с фемтосотами 210А-210С, и формирует эталонное системное время, синхронизированное с внешней эталонной шкалой времени, обеспечиваемой сервисом GPS, на основе по меньшей мере некоторой информации, которую узел принимает по меньшей мере от одной из фемтосот 210А-210С, внутренние часы которой еще синхронизированы с внешней эталонной шкалой времени, обеспечиваемой системой GPS. Если синхронизация фемтосоты с внешней эталонной шкалой времени нарушается, то общий коммутационный узел 208 обеспечивает эту фемтосоту соответствующей информацией для синхронизации ее внутренних часов с эталонным системным временем, которое синхронизировано с внешней эталонной шкалой времени, в результате чего обеспечивается опосредованное восстановление синхронизации времени фемтосоты с внешней эталонной шкалой времени.
В примере, показанном на фигуре 2, фемтосота 210А не может пользоваться сервисом GPS, поскольку на GPS-антенну этой соты действуют помехи, указанные ссылочным номером 215. После определения того, что фемтосота 210А потеряла синхронизацию с внешней эталонной шкалой времени, обеспечиваемой сервисом GPS, общий коммутационный узел 208 обеспечивает фемтосоту 210А информацией по синхронизации времени для синхронизации внутренних часов 212А с эталонным системным временем, формируемым этим узлом. Как уже указывалось, формирование эталонного системного времени на основе по меньшей мере некоторой информации, поступающей по меньшей мере от одной фемтосоты, которая сохраняет синхронизацию с внешней эталонной шкалой времени, означает, что эталонное системное время будет синхронизировано с внешней эталонной шкалой времени.
Рассмотрение компонентов, которые могут входить в состав общего коммутационного узла и базовой станции в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения, будет дано ниже со ссылками на фигуру 3.
На фигуре 3 представлена блок-схема системы 300 связи, которая содержит общий коммутационный узел 308 и две базовые станции BTS 310А и 310В, компоновка которых соответствует одному из вариантов осуществления изобретения.
Общий коммутационный узел 308 содержит два коммуникационных интерфейса 322А и 322В, контроллер 324 часов узла, два цифроаналоговых преобразователя 326А и 326В, два генератора 328А и 328В, а также интерфейс 330 транзитной сети. Коммуникационные интерфейсы 322А и 322В функционально соединяются с контроллером 324 часов коммутационного узла. Контроллер 324 функционально соединяется с цифроаналоговыми преобразователями 326А и 326В, которые, в свою очередь, функционально соединяются с генераторами 328А и 328В, соответственно. Каждый из генераторов 328А и 328В имеет соответствующий выход, функционально соединенный с контроллером 324 часов коммутационного узла. Сетевой интерфейс 330 обеспечивает сопряжение с базовой сетью (на фигуре 3 не показана).
Каждая из базовых станций BTS 310A, 310В содержит GPS-приемник 314А, 314В, внутренние часы 312А, 312В и коммуникационный интерфейс 320А, 320В, соответственно. Внутренние часы 312А содержат контроллер 318А, цифро-аналоговый преобразователь 323А и генератор 325А, и внутренние часы 312В содержат контроллер 318В, цифроаналоговый преобразователь 323В и генератор 325В.
Контроллер 318А внутренних часов функционально соединяется с цифроаналоговым преобразователем 323А, который, в свою очередь функционально соединяется с генератором 325А. Выход генератора 325А функционально соединяется с входом контроллера 318А внутренних часов. GPS-приемник 314А также функционально соединяется с GPS-приемником 314А и коммуникационным интерфейсом 320А. Базовая станция BTS 310 В имеет такую же структуру и состав функциональных элементов, что и базовая станция BTS 310A. Коммуникационные интерфейсы 320А и 320В базовых станций BTS 310A и BTS 310B, соответственно, функционально соединяются с коммуникационными интерфейсами 322А и 322В, соответственно, общего коммуникационного узла 308 с использованием линий 316А и 316В связи.
В процессе работы, когда базовые станции BTS 310A и BTS 310B получают сигналы синхронизации системы GPS и синхронизируются с внешней эталонной шкалой времени, обеспечиваемой сервисом GPS, контроллеры 318А и 318В внутренних часов осуществляют управление генераторами 325А и 325В в соответствии с внешней эталонной шкалой времени, содержащейся в сигналах синхронизации системы GPS, принимаемых приемниками 314А и 314В, соответственно. В результате внутренние часы 312А и 312 В будут установлены в соответствии с внешней эталонной шкалой времени. В рассматриваемом варианте контроллеры 318А и 318В внутренних часов формируют цифровые управляющие сигналы, которые преобразуются цифроаналоговыми преобразователями 323А и 323В в аналоговые управляющие сигналы для подачи на аналоговые входы генераторов 325А и 325В, соответственно.
Коммуникационные интерфейсы 320А и 320В обмениваются сообщениями, содержащими информацию о времени, с коммуникационными интерфейсами 322А и 322В общего коммутационного узла 308 по линиям 316А и 316В связи, соответственно.
В рассматриваемых вариантах общий коммутационный узел 308 содержит генераторы 328А и 328В, соответствующие базовым станциям BTS 310A и BTS 310В. Контроллер 324 часов коммутационного узла формирует соответствующие часы коммутационного узла в соответствии с выходами генераторов 328А и 328В. Для каждой базовой станции контроллер 324 часов коммутационного узла управляет соответствующим генератором на основе информации о времени, получаемой от каждой базовой станции для синхронизации с внутренними часами базовой станции соответствующих часов коммутационного узла, которые обеспечиваются контроллером часов коммутационного узла в соответствии с выходом соответствующего генератора. Контроллер 324 часов коммутационного узла также формирует эталонное системное время на основе средней величины отсчетов времени часов коммутационного узла, соответствующих тем базовым станциями, которые продолжают синхронизироваться с внешней эталонной шкалой времени, обеспечиваемой сервисом GPS. Например, в то время как обе станции BTS 310A и BTS 320B получают сигналы синхронизации системы GPS, так что их внутренние часы 312А и 312В, соответственно, синхронизированы с внешней эталонной шкалой времени, обеспечиваемой сервисом GPS, контроллер 324 часов коммутационного узла синхронизирует генераторы 328А и 328В с генераторами 325А и 325В, соответственно, и формирует эталонное системное время, получаемое как средняя величина отсчетов времени часов коммутационного узла, формируемых в соответствии с выходными сигналами генераторов 328А и 328В.
Если, например, базовая станция 310A теряет связь с сервисом GPS, а базовая станция 310В продолжает использовать этот сервис, то контроллер 324 часов коммутационного узла формирует эталонное системное время в соответствии с отсчетами часов коммутационного узла, работающих в соответствии с выходом генератора 328В, и передает информацию синхронизации времени в станцию 310A по линии 316А связи для использования контроллером 318А внутренних часов в целях управления генератором 325А, так чтобы внутренние часы 312А были синхронизированы с эталонным системным временем, формируемым общим коммутационным узлом 308. Поскольку эталонное системное время, обеспечиваемое общим коммутационным узлом 308, формируется в соответствии с выходом генератора 328В, который синхронизирован с генератором 325В путем обмена информацией о времени между коммутационным узлом 308 и базовой станцией BTS 310B, то синхронизация генератора 325А в базовой станции BTS 310A с эталонным системным временем будет также синхронизировать генератор 325А с внешней эталонной шкалой времени, пока базовая станция BTS 310В продолжает пользоваться сервисом GPS, и генератор 325В синхронизируется с внешней эталонной шкалой времени.
В некоторых вариантах коммуникационные интерфейсы 320А, 320В, 322А и 322В выполнены с возможностью обеспечения обмена информацией о времени путем обмена информацией, содержащей отсчеты времени. Например, в некоторых вариантах коммуникационные интерфейсы 322А и 322В выполнены с возможностью формирования отсчетов времени в соответствии с отсчетами времени часов коммутационного узла, формируемых в соответствии с выходными сигналами генераторов 328А и 328В, соответственно, и получают отсчеты времени из коммуникационных интерфейсов 320А и 320В базовых станций, соответственно, которые формируются в соответствии с информацией внутренних часов 312А и 312В, соответственно.
Как показано на фигуре 3, общий коммутационный узел 308 содержит соответствующие генераторы для каждой базовой станции. В другом варианте общий коммутационный узел 308 содержит только один генератор, вне зависимости от числа базовых станций. В таком варианте контроллер 324 часов коммутационного узла выполнен с возможностью формирования своих внутренних часов по выходным сигналам этого генератора. Кроме того, контроллер 324 часов коммутационного узла обеспечивает формирование эталонного системного времени в соответствии с выходным сигналом часов коммутационного узла.
В некоторых вариантах коммуникационные интерфейсы 322А и 322В выполнены с возможностью обмена сообщениями, содержащими информацию о времени с базовыми станциями, а именно сообщениями, содержащими отсчеты времени, причем коммуникационные интерфейсы 322А и 322В формируют отсчеты времени в соответствии с эталонным системным временем, формируемым контроллером 324 часов коммутационного узла, и получают отсчеты времени из каждой базовой станции, формируемые на основе внутренних часов базовых станций.
В некоторых вариантах контроллер 324 часов коммутационного узла выполнен с возможностью формирования эталонного системного времени путем синхронизации часов коммутационного узла с внешней эталонной шкалой времени, на основе по меньшей мере некоторой информации, которую узел принимает по меньшей мере от одной из базовых станций, внутренние часы которой еще синхронизированы с внешней эталонной шкалой времени, обеспечиваемой системой GPS.
В других вариантах для каждой базовой станции, внутренние часы которой синхронизированы с внешней эталонной шкалой времени, контроллер 324 часов коммутационного узла обеспечивает определение соответствующего сдвига времени между внутренними часами базовой станции и часами коммутационного узла и управление часами коммутационного узла в соответствии со средней величиной соответствующих сдвигов времени с теми базовыми станциями, внутренние часы которых синхронизированы с внешней эталонной шкалой времени.
В некоторых вариантах коммуникационные интерфейсы 322А, 322В, 320А и 320В представляют собой устройства сопряжения, работающие по протоколу двухсторонней передачи информации о времени.
В некоторых вариантах контроллеры 318А и 318В внутренних часов базовых станций BTS 310A и BTS 310В выполнены с возможностью передачи сообщения о состоянии синхронизации с внешней эталонной шкалой времени через соответствующие коммуникационные интерфейсы 320А и 320В в общий коммутационный узел 308 с указанием того, получает ли соответствующий GPS-приемник 314 и 314В устойчивый сигнал системы GPS.
В некоторых вариантах контроллер 324 часов коммутационного узла выполнен с возможностью обеспечения базовой станции информацией для синхронизации времени в соответствии с сообщением о состоянии синхронизации с внешней эталонной шкалой времени, полученным от базовой станции, которое указывает, что внутренние часы этой базовой станции потеряли синхронизацию с внешней эталонной шкалой времени.
В других вариантах контроллер 324 часов коммутационного узла выполнен с возможностью определения того, что внутренние часы одной из нескольких базовых станций потеряли синхронизацию с внешней эталонной шкалой времени по отклонению информации о времени, полученной от этой базовой станции, относительно эталонного системного времени.
Базовые станции 310A и 310В выполнены с возможностью работы в двух режимах: режим опосредованной синхронизации с внешней эталонной шкалой времени и режим непосредственной синхронизации с внешней эталонной шкалой времени.
В режиме опосредованной синхронизации с внешней эталонной шкалой времени контроллеры 318А и 318В внутренних часов базовых станций обеспечивают прием информации синхронизации по времени от общего коммутационного узла 308 и осуществляют управление соответствующими внутренними генераторами по информации синхронизации по времени для синхронизации своих внутренних часов с эталонным системным временем, формируемым общим коммутационным узлом.
В режиме непосредственной синхронизации с внешней эталонной шкалой времени контроллеры 318А и 318В внутренних часов обеспечивают управление своими внутренними генераторами на основе внешней эталонной шкалы времени, содержащейся в сигнале системы GPS, принимаемом их GPS-приемниками для синхронизации их внутренних часов с внешней эталонной шкалой времени.
В некоторых вариантах контроллеры 318А и 318В внутренних часов обеспечивают переключение из режима опосредованной синхронизации от внешней эталонной шкалы времени в режим непосредственной синхронизации от внешней эталонной шкалы времени в случае определения того, что установлен устойчивый прием сигнала системы GPS.
В других вариантах контроллеры 318А и 318В внутренних часов обеспечивают переключение из режима непосредственной синхронизации с внешней эталонной шкалой времени в режим опосредованной синхронизации с внешней эталонной шкалой времени в случае определения того, что нарушился прием сигнала системы GPS.
В некоторых вариантах информация обмена между общим коммутационным узлом 308 и базовыми станциями BTS 310A и BTS 310В может быть информацией, содержащей отсчеты времени, формируемые на основе выходных сигналов генераторов 325А и 325В базовых станций BTS 310A и BTS 310В, соответственно, и информацией, содержащей отсчеты времени, формируемые на основе выходных сигналов генераторов 328А и 328В общего коммутационного узла.
В некоторых вариантах коммуникационные интерфейсы 322А, 322В, 320А и 320В реализуются как интерфейсы MAC/PHY, работающие в соответствии с протоколом двухсторонней передачи данных, например, как это определено в стандарте IEEE 1588 по синхронизации часов. Стандарт IEEE 1588 полностью вводится ссылкой в настоящую заявку.
В некоторых вариантах генераторы 328А и 328В реализуются как цифровые генераторы, которые могут быть, например, логическими устройствами, такими как вентильные матрицы, программируемые пользователем, или устройствами, содержащими аппаратные средства с прошитыми программами, или аппаратные средства с прошитыми программами и программное обеспечение, подходящие для выполнения логических операций цифрового генератора. В некоторых вариантах функциональные возможности контроллера 324 часов коммутационного узла аналогичным образом могут быть реализованы с использованием аппаратных средств с прошитыми программами, или аппаратных средств с прошитыми программами и программного обеспечения.
Ниже со ссылками на блок-схему алгоритма, представленного на фигуре 4, описывается способ, реализуемый в системном узле, таком как транзитный коммутационный узел для синхронизации с множественным резервированием базовых станций, обменивающихся информацией с системным узлом.
На стадии 401 системный узел обеспечивает информацию о времени и принимает информацию о времени от каждой базовой станции. Это может, например, включать обмен с каждой базовой станцией информацией, содержащей отсчеты времени. В некоторых вариантах коммутационный узел и базовые станции могут обмениваться информацией, содержащей отсчеты времени, с использованием протокола двухстороннего обмена информации о времени.
На стадии 402 транзитный коммутационный узел формирует эталонное системное время, которое синхронизируется с внешней эталонной шкалой времени, на основе по меньшей мере некоторой информации, получаемой по меньшей мере от одной из базовых станций, внутренние часы которой синхронизируются с внешней эталонной шкалой времени, обеспечиваемой сервисом GNSS.
На стадии 403 для базовой станции, внутренние часы которой не синхронизированы с внешней эталонной шкалой времени, транзитный коммутационный узел обеспечивает информацию по синхронизации времени для синхронизации внутренних часов этой базовой станции с эталонным системным временем, которое синхронизировано с внешней эталонной шкалой времени. Таким образом, транзитный коммутационный узел использует внутренние часы по меньшей мере одной базовой станции, которые синхронизированы с внешней эталонной шкалой времени, для формирования информации по синхронизации времени для другой базовой станции, которая потеряла синхронизацию с внешней эталонной шкалой времени.
В вышеописанных вариантах элементы и схемы устройства соединены друг с другом, как показано на фигурах, для упрощения. В практических применениях настоящего изобретения элементы, схемы и др. могут соединяться друг с другом непосредственно. Кроме того, элементы, схемы и другие части могут соединяться друг с другом опосредованно через другие элементы, схемы и другие части, необходимые для работы устройств и аппаратов. Таким образом, в действительной конфигурации устройств и аппаратов элементы и схемы соединяются друг с другом непосредственно или опосредованно.
Хотя в вариантах осуществления изобретения, рассмотренных в настоящем описании, предполагается непосредственное соединение между каждой базовой станцией и системным узлом, в некоторых вариантах может предусматриваться корректировка асимметричной задержки, которая потенциально может создаваться промежуточным узлом, который расположен между базовой станцией и системным узлом. Асимметричная задержка при обмене информацией о времени между системным узлом и базовой станцией, то есть разница между временем, необходимым для передачи информации о времени из базовой станции в системный узел, и временем, необходимым для передачи информации о времени из системного узла в базовую станцию, потенциально может приводить к ухудшению точности синхронизации времени, которая может быть обеспечена. В зависимости от требуемой точности времени может допускаться некоторая степень асимметрии без необходимости ее компенсации. В некоторых вариантах асимметрия, вносимая промежуточным узлом, может моделироваться на системном узле для учета асимметрии при формировании эталонного системного времени и обеспечении информации по синхронизации времени.
Вышеприведенное описание содержит многие подробные конкретные варианты, которые приводятся лишь в качестве примеров, и не должны рассматриваться как ограничивающие объем настоящего изобретения. В описанные варианты специалистами в данной области техники могут быть внесены различные изменения и модификации без выхода за пределы объема изобретения, который определяется исключительно прилагаемой формулой.