专利名称：多模式时钟的切换方法及相应的多模式时钟的制作方法
技术领域：
本发明涉及包括GPS时钟模式和基于1588协议的1588时钟模式的多模式时钟的切换技术，具体地，涉及在多模式时钟中从GPS时钟模式切换到1588时钟模式的切换方法及相应的多模式时钟。
背景技术：
在通信网络中，时间同步是实现语音、数据等传输的重要技术之一。随着通信网络从电路交换技术向分组交换技术的转换，对于时间同步的要求也逐渐提高。IEEE 1588标准的全称为“网络测量和控制系统的精密时钟同步协议标准(IEEE1588 Precision Clock Synchronization Protocol) ”(以下称为 “ 1588 协议”)，其是通用的提升网络系统的定时同步能力的规范，能够使分布式通信网络具有严格的定时同步。基本构思是通过硬件和软件将网络设备(客户机)的内时钟与主控机(服务器)的主时钟实现同步。一般地，网络设备的内时钟可采用具有主备时钟的多模式冗余结构。如果主用时钟发生故障，则切换到备用时钟进行工作。对于现有的主用时钟采用电路时钟(例如，GPS时钟)而备用时钟采用基于1588协议的1588时钟的多模式时钟，当从GPS时钟向1588时钟切换时，1588时钟从禁用(Disable)状态转换到启用(Enable)状态，S卩1588时钟被启动，并进行与主时钟的同步，生成同步时钟信号。然而，在这种技术方案中，由于1588时钟在切换时才开始启动，因此,在生成冋步时钟信号之前需要花费一定时间进行同步等操作，从而导致需要花费较长时间以从电路时钟转换到1588时钟，这将破坏网络设备的内时钟的准确性，并影响语音或数据的传输。
发明内容
本发明正是鉴于上述技术问题而提出的，目的在于提供一种多模式时钟的切换方法及相应的多模式时钟，其能够快速且平滑地进行时钟模式的切换，增强多模式时钟的稳定性。根据本发明的一个方面，提供一种多模式时钟的切换方法，其中，所述多模式包括作为主用时钟的GPS时钟模式和作为备用时钟的基于1588协议的1588时钟模式，所述方法包括:分别接收来自GPS时间服务器和1588时间服务器的时间信息；在所述GPS时钟模式下:基于来自所述GPS时间服务器的时间信息，执行与所述GPS时间服务器的频率同步和相位同步；生成同步时钟信号；在所述1588时钟模式下:启动1588协议栈；检测所述GPS时钟模式下的所述频率同步是否完成；如果检测为所述GPS时钟模式下的所述频率同步完成，则基于来自所述1588时间服务器的时间信息，执行与所述1588时间服务器的相位同步；监控所述GPS时钟模式是否发生故障；以及在所述GPS时钟模式发生故障时，切换到所述1588时钟模式。根据本发明的另一个方面，提供一种多模式时钟，其中所述多模式包括作为主用时钟的GPS时钟模式和作为备用时钟的基于1588协议的1588时钟模式，所述多模式时钟包括:接收装置，用于分别接收来自GPS时间服务器和1588时间服务器的时间信息；频率同步装置，用于在所述GPS时钟模式下，基于来自所述GPS时间服务器的时间信息，执行与所述GPS时间服务器的频率同步；第一相位同步装置，用于在所述GPS时钟模式下，基于来自所述GPS时间服务器的时间信息，执行与所述GPS时间服务器的相位同步；时钟生成装置，用于生成同步时钟信号；协议栈启动装置，用于在所述1588时钟模式下，启动1588协议栈；检测装置，用于在所述1588时钟模式下，检测所述GPS时钟模式下的所述频率同步是否完成；第二相位同步装置，用于在所述1588时钟模式下，如果检测为所述GPS时钟模式下的所述频率同步完成，则基于来自所述1588时间服务器的时间信息，执行与所述1588时间服务器的相位同步；监控装置，用于监控所述GPS时钟模式是否发生故障；以及切换装置，用于在所述GPS时钟模式发生故障时，切换到所述1588时钟模式。
图1是根据本发明的一个实施例的多模式时钟的切换方法的流程图；图2是根据本发明的一个实施例的多模式时钟的示意性方框图。图3是表示图2所示的多模式时钟的1588时钟模式下的状态转换的示意图。
具体实施例方式下面通过结合附图对本发明的具体实施例的详细描述，本发明的上述和其它目的、特征和优点将变得更加明显。图1是根据本发明的一个实施例的多模式时钟的切换方法的流程图。以下结合附图，对本实施例进行详细描述。在本实施例中，多模式时钟的多模式包括作为主用时钟的GPS时钟模式和作为备用时钟的基于1588协议的1588时钟模式。虽然在本实施例中以GPS时钟作为主用时钟为例进行说明，但本领域的普通技术人员容易理解，也可以采用其它电路时钟作为主用时钟。如图1所示，在步骤S101，分别接收来自GPS时间服务器和1588时间服务器的时间信息。在本实施例中，GPS时间服务器从GPS卫星获取标准的时间信号以提供主时钟，而1588时间服务器是支持1588协议的主时钟，可使用GPS作为基准时钟。例如，在移动通信系统中，1588时间服务器可位于核心网中。GPS时间服务器和1588时间服务器所提供的时间信息包括各自的主时钟关于频率和相位的信息。接着，在步骤S105，在GPS时钟模式下，基于所接收的来自GPS时间服务器的时间信息，执行与GPS时间服务器的频率同步和相位同步。对于GPS时钟的频率同步和相位同步，可以采用现有的任意一种用于频率同步和相位同步的方法。现有的频率和相位同步的方法对于本领域的普通技术人员来说是已知的，此处省略相应的说明。在完成了与GPS时间服务器的频率同步和相位同步之后，在步骤S110，生成同步时钟信号。这样，多模式时钟在GPS时钟模式下提供同步时钟信号，多模式时钟工作在GSP时钟模式。与GPS时钟模式下的操作并行地，在步骤SI 15，在1588时钟模式下，启动1588协议栈，以与1588时间服务器同步。
然后，在步骤S120，检测GPS时钟模式下的频率同步是否完成。在本实施例中，可以通过设置状态标志来指示频率同步的状态，例如，用“I”表明频率已同步，用“0”表明频率未同步。在这种情况下，检查用于指示频率同步的状态标志，如果状态标志被设置为指示频率已同步，例如“1”，则表明GPS时钟模式下的频率同步已完成。如果状态标志被设置为指示频率未同步，例如“0”，则继续等待，并周期性地检查该状态标志。当然，对于本领域的普通技术人员来说，除了上述检测频率同步的方法外，还能够容易地想到其它能够用于检测频率同步是否完成的方法。然后，在步骤S125，当检测为GPS时钟模式下的频率同步完成时，在1588时钟模式下，基于所接收的来自1588时间服务器的时间信息，执行与1588时间服务器的相位同步。根据1588协议，同步的基本原理包括主时钟发出时间信息和从时钟接收时间信息的记录，并对每一个时间信息添加时间戳，然后，根据时间信息的时间戳，可测量从主时钟到从时钟的传输延时。在本实施例中，首先，测量1588时间服务器(主时钟)与多模式时钟(从时钟)之间的传输延时。具体地，1588时间服务器向多模式时钟发送同步报文(Sync)和跟随报文(FolloW_up)，其中同步报文和跟随报文分别包含描述同步报文的预计发送时间和真实发送时间。多模式时钟接收同步报文并记录该同步报文的真实接收时间。多模式时钟在接收到同步报文后，向1588时间服务器发送延迟请求报文(Delay_Req)，并记录该延迟请求报文的真实发送时间。1588时间服务器响应于该延迟请求报文，发送延迟应答报文(Delay_ReSp)，其包括延迟请求报文的真实接收时间。这样，通过比较同步报文的真实发送时间和真实接收时间以及延迟请求报文的真实发送时间和真实接收时间，能够测量出从1588时间服务器到多模式时钟的传输延时。然后，根据所测量的传输延时，修正多模式时钟的时间，从而实现多模式时钟与1588时间服务器的相位同步。通过以上的协议栈同步、检测频率同步和相位同步的操作，1588时钟被恢复，并准备提供同步时钟信号。当多模式时钟处于GPS时钟模式时，在1588时钟模式下，定期地执行上述的协议栈同步、检测频率同步和相位同步的操作。在多模式时钟在GPS时钟模式下开始工作之后，在步骤S130，监控GPS时钟模式是否发生故障。如果监控到GPS时钟模式发生故障，则在步骤S135，将多模式时钟的工作模式从GPS时钟模式切换到1588时钟模式，从而使得多模式时钟在1588时钟模式下工作，生成同步时钟信号(如图中用虚线表示的箭头)。通过以上描述可以看出，在本实施例的多模式时钟的切换方法中，由于与GPS时钟模式下的操作并行地在1588时钟模式下进行协议栈、频率和相位的同步，因此，当多模式时钟从GPS时钟模式向1588时钟模式切换时，能够在1588时钟模式下立刻提供同步时钟信号，从而减少了模式的切换时间，实现快速且平滑的模式切换，增加了多模式时钟的稳定性，降低了时钟出现错误的风险。在同一个发明构思下，图2示出了根据本发明的一个实施例的多模式时钟200的示意性方框图。下面结合附图，对本实施例进行详细描述，其中对于与前面的实施例相同的部分，适当省略其说明。在本实施例中，多模式时钟200的多模式包括作为主用时钟的GPS时钟模式和作为备用时钟的基于1588协议的1588时钟模式。
如图2所示，本实施例的多模式时钟200包括:接收装置201，其分别接收来自GPS时间服务器和1588时间服务器的时间信息；频率同步装置202，其在GPS时钟模式下，基于所接收的来自GPS时间服务器的时间信息，执行与GPS时间服务器的频率同步；第一相位同步装置203，其在GPS时钟模式下，基于所接收的来自GPS时间服务器的时间信息，执行与GPS时间服务器的相位同步；时钟生成装置204，其生成同步时钟信号；协议栈启动装置205，其在1588时钟模式下，启动1588协议栈；检测装置206，其在1588时钟模式下，检测GPS时钟模式下的频率同步是否完成；第二相位同步装置207，其在1588时钟模式下，如果检测装置206检测为GPS时钟模式下的频率同步完成，则基于所接收的来自1588时间服务器的时间信息，执行与1588时间服务器的相位同步；监控装置208，其监控GPS时钟模式是否发生故障；以及切换装置209，其在GPS时钟模式发生故障时，切换到1588时钟模式。在本实施例的多模式时钟200中，接收装置201分别接收GPS时间服务器和1588时间服务器所发送的时间信息。如前所述，时间信息包括主时钟在频率和相位方面的信息。在本实施例中，接收装置201可包括用于接收GPS时间服务器所发送的时间信息的第一接收单元和用于接收1588时间服务器所发送的时间信息的第二接收单元。在接收装置201接收了来自GPS时间服务器和1588时间服务器的时间信息后，在GPS时钟模式下，频率同步装置202开始执行与GPS时间服务器的频率同步，第一相位同步装置203开始执行与GPS时间服务器的相位同步。当频率同步和相位同步完成后，时钟生成装置204生成同步时钟信号。此时，多模式时钟200工作在GPS时钟模式下。在本实施例中，时钟生成装置204可包括晶体振荡器、锁相环和可配置的计数器。与此并行地，在1588时钟模式下，协议栈启动装置205启动1588协议栈，以与1588时间服务器同步，并且检测装置206检测在GPS时钟模式下的频率同步是否完成。在本实施例中，可通过设置状态标志来指示频率同步的状态。在这种情况下，在检测装置206中,标志检查单元2061检查用于指示频率同步的状态标志，如果状态标志被设置为指示频率已同步，则表明在GPS时钟模式下的频率同步已完成。当检测装置206检测到在GPS时钟模式下的频率同步已完成后，第二相位同步装置207开始在1588时钟模式下执行与1588时间服务器的同步。在第二相位同步装置207中，测量单元2071测量1588时间服务器与多模式时钟200之间的传输延时，并由修正单元2072根据所测量的传输延时，修正多模式时钟200的时间，以实现相位同步。在多模式时钟200在GPS时钟模式下工作之后，监控装置208监控GPS时钟模式是否发生故障。当监控装置208监控到GPS时钟模式发生故障时，切换装置209将多模式时钟200的工作模式从GPS时钟模式切换到1588时钟模式(如图中虚线所示)。本实施例的多模式时钟200可用作移动通信系统的基站的时钟系统。应当指出，本实施例的多模式时钟200在操作上能够实现图1所示的实施例的多模式时钟的切换方法。应当指出，上述实施例的多模式时钟及其组成部分可以由诸如超大规模集成电路或门阵列、诸如逻辑芯片、晶体管等的半导体、或者诸如现场可编程门阵列、可编程逻辑设备等的可编程硬件设备的硬件电路实现，也可以用由各种类型的处理器执行的软件实现，也可以由上述硬件电路和软件的结合实现。图3示出了表示图2所示的多模式时钟的1588时钟模式下的状态转换的示意图。如图3所示，在1588时钟模式下，首先进入启动状态，在该状态下，执行1588协议栈与1588时间服务器的同步。然后，进入频率同步检测状态，在该状态下，检测GPS时钟模式下的频率是否同步，如果检测到频率未同步，则保持该状态，如果检测到频率已同步，则进入下一状态，即相位同步状态。在相位同步状态下，执行与1588时间服务器的相位同步，并在完成相位同步之后，1588时钟被恢复，进入监听状态。在监听状态下，等待切换指令，并在接收到切换指令后，进入工作状态以提供同步时钟信号。此外，在监听状态下，在没有接收到切换指令时周期性地返回启动状态，以更新同步。以上虽然通过示例性的实施例详细描述了本发明的多模式时钟的切换方法及相应的多模式时钟，但是以上这些实施例并不是穷举的，本领域技术人员可以在本发明的精神和范围内实现各种变化和修改。因此，本发明并不限于这些实施例，本发明的范围仅由所附的权利要求限定。
权利要求
1.一种多模式时钟的切换方法，其中，所述多模式包括作为主用时钟的GPS时钟模式和作为备用时钟的基于1588协议的1588时钟模式，所述方法包括: 分别接收来自GPS时间服务器和1588时间服务器的时间信息； 在所述GPS时钟模式下: 基于来自所述GPS时间服务器的时间信息，执行与所述GPS时间服务器的频率同步和相位同步； 生成同步时钟信号； 在所述1588时钟模式下: 启动1588协议栈； 检测所述GPS时钟模式下的所述频率同步是否完成； 如果检测为所述GPS时钟模式下的所述频率同步完成，则基于来自所述1588时间服务器的时间信息，执行与所述1588时间服务器的相位同步； 监控所述GPS时钟模式是否发生故障；以及 在所述GPS时钟模式发生故障时，切换到所述1588时钟模式。
2.根据权利要求1所述的切换方法，其中，检测所述GPS时钟模式下的所述频率同步是否完成的步骤包括: 检查用于指示频率同步的状态标志；以及 如果所述状态标志被设置为指示频率已同步，则表明所述GPS时钟模式下的所述频率冋步已完成。
3.根据权利要求1所述的切换方法，其中，在所述1588时钟模式下，执行与所述1588时间服务器的相位同步的步骤包括: 测量所述1588时间服务器与所述多模式时钟之间的传输延时；以及 根据所述传输延时，修正所述多模式时钟的时间。
4.一种多模式时钟，其中所述多模式包括作为主用时钟的GPS时钟模式和作为备用时钟的基于1588协议的1588时钟模式，所述多模式时钟包括: 接收装置，用于分别接收来自GPS时间服务器和1588时间服务器的时间信息； 频率同步装置，用于在所述GPS时钟模式下，基于来自所述GPS时间服务器的时间信息，执行与所述GPS时间服务器的频率同步； 第一相位同步装置，用于在所述GPS时钟模式下，基于所述时间信息，执行与所述GPS时间服务器的相位同步； 时钟生成装置，用于生成同步时钟信号； 协议栈启动装置，用于在所述1588时钟模式下，启动1588协议栈； 检测装置，用于在所述1588时钟模式下，检测所述GPS时钟模式下的所述频率同步是否完成； 第二相位同步装置，用于在所述1588时钟模式下，如果检测为所述GPS时钟模式下的所述频率同步完成，则基于来自所述1588时间服务器的时间信息，执行与所述1588时间服务器的相位同步； 监控装置，用于监控所述GPS时钟模式是否发生故障；以及 切换装置，用于在所述GPS时钟模式发生故障时，切换到所述1588时钟模式。
5.根据权利要求4所述的多模式时钟，其中，所述检测装置包括: 标志检查单元，用于检查用于指示频率同步的状态标志，如果所述状态标志被设置为指示频率已同步，则表明所述GPS时钟模式下的所述频率同步已完成。
6.根据权利要求4所述的多模式时钟，其中，所述第二相位同步装置包括: 测量单元，用于测量所述1588时间服务器与所述多模式时钟之间的传输延时；以及 修正单兀，用于 根据所述传输延时，修正所述多模式时钟的时间。
全文摘要
公开了多模式时钟的切换方法，其中，该多模式包括GPS时钟模式和基于1588协议的1588时钟模式，该方法包括分别接收来自GPS时间服务器和1588时间服务器的时间信息；在GPS时钟模式下基于来自GPS时间服务器的时间信息，执行与GPS时间服务器的频率同步和相位同步；生成同步时钟信号；在1588时钟模式下启动1588协议栈；检测GPS时钟模式下的频率同步是否完成；如果检测为GPS时钟模式下的频率同步完成，则基于来自1588时间服务器的时间信息，执行与1588时间服务器的相位同步；监控GPS时钟模式是否发生故障；在GPS时钟模式发生故障时，切换到1588时钟模式。本发明的切换方法能够减少多模式时钟的模式切换时间，实现快速且平滑的模式切换。还公开了相应的多模式时钟。
文档编号H04L7/00GK103095446SQ20111033469
公开日2013年5月8日 申请日期2011年10月28日 优先权日2011年10月28日
发明者丰建中, 孙卓海, 王文兵, 陈亮, 顾峥浩 申请人:上海贝尔股份有限公司