[发明专利]差分异常探测和补偿方法、装置及高精度时钟恢复系统

说明书

技术领域

本发明涉及时钟恢复机制，尤其涉及通过对链路时延突变的探测和补偿来实现高精度的时钟恢复的方法和系统。

背景技术

包交换网络中，时钟恢复机制主要包括两个部分，如图1所示：在发送端，根据发送端时钟，产生携带发送端时钟信息的数据包。该数据包可以是一种特殊的数据包，也可以附加在其他数据包里。该数据包产生后，由发送端传到包交换网络，并最终到达接收端。在接收端，根据接收到的包含时钟信息的数据包，恢复出相应的时钟，使接收端的时钟同步到发送端的时钟。

包交换网络的一个最明显的特性是，数据包在网络中传输时的时延是变化的。这种变化主要是由于网络中的路由器、交换机等的缓存作用引起的。网络时延变化的大小，主要取决于当前的网络状况。如过网络的负载比较大，那么这种时延变化是很明显的；相反，如果网络的负载比较小，那么这种时延变化就比较平稳。

为了在接收端得到有效的时钟数据包，我们需要一定的机制，来滤除这种网络时延抖动。在美国专利申请7,664,118“System and Method for High Precision Clock Recovery over Packet Networks”中采用了最小延迟技术，滤除网络中的时延抖动，从而得到有效的时间数据包。其具体实现过程为：在一定的时间窗口中，如1秒钟，选取传输时延最小的时间数据包，通过该时间数据包，计算出在这一时间窗口中的最小时延。

包交换网络中还会出现一些情况，如因为链路保护倒换或者重新路由，在这些情况下，时间数据包所经过的物理路径延迟会有一个明显的变化。物理路径变化后，得到的最小延迟较变化之前将有一个明显的变化。我们把这种因为物理路径改变所导致的最小延迟变化的现象称为链路时延突变。

如果不对链路时延突变进行处理的话，时钟恢复的精度将会大大降低。所以需要采取必要的措施消除其对时钟恢复电路所带来的影响。

在上述的美国专利申请中，提出了一种对链路时延突变进行探测与补偿的方案。在该方案中，首先存储最近的2N个最小延迟点，然后通过曲线拟合分别求出前N个点和后N个点的均值，然后计算两个均值的差。如果这两个均值差曲线首先变大X次，然后又减小Y次，那么就可以判断链路时延突变已经发生。其中，X和Y是预先设定的阈值。链路时延突变的具体大小为均值差曲线的最大值。

举例说明如下：

图2A为链路时延曲线，链路时延突变发生在点41，突变值为8000ns。图2B为上述美国专利申请中的使用的均值差曲线。设N为10，X和Y为10。该机制需要一直计算链路的前N个点和后N个点之间的均值的差值。该差值从点41开始逐渐增大，到点51为最大，期间共有10个点（51-41）。从点51开始，该差值开始然后一路减小，至点61为最小。期间共有10个点（61-51）。根据美国专利申请中的探测算法，前10个点的均值和后10个点的均值的差值先增加X次，然后又减小Y次，则可以判断，当前的链路已经发生突变，突变的大小为差值曲线的最大值。

上述处理方法的缺点如下：

1.不能做到实时探测，要在链路时延突变发生后N+Y个点后才能进行判断；

2.探测算法复杂，在探测的过程中，需要一直用到曲线拟合的算法；

3.补偿实现复杂，需要根据拟合出来的曲线找到最大值作为链路时延突变值，并保存该链路时延突变值，然后叠加到后续的每个最小延迟点上；

4.补偿精度依赖于N的大小，N越大，补偿精度越高；但是N越大，探测时间越长。

发明内容

本发明的目的在于解决上述问题，提供了一种差分异常探测和补偿方法、装置及高精度时钟恢复系统，利用最小时延点的差分，探测迅速，在链路时延突变发生后的下一个点就能够探测出来；探测算法简单，只需进行差值和比较运算；补偿简单且精度高，无需具体计算出链路时延突变的具体值。

本发明的技术方案为：本发明揭示了一种差分异常探测和补偿方法，包括：

第一步的异常点探测：基于当前最小时延点和上一个最小时延点检测出当前最小时延点是正常点或是异常点；

第二步的链路时延突变探测：基于第一步判断出输入的最小时延点及其下一个最小时延点是正常点抑或异常点判断输入的最小时延点是否为链路时延变化点；

第三步的链路时延突变补偿：对后续的最小时延点进行补偿。

根据本发明的差分异常探测和补偿方法的一实施例，第一步的异常点探测的步骤进一步包括：

步骤11：计算当前最小时延点P(n)和上一个最小时延点P(n-1)之间的偏差D(n)；