專利名稱：在一組聯(lián)網(wǎng)設(shè)備之間保持全局時(shí)間基準(zhǔn)的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及設(shè)備網(wǎng)絡(luò)，尤其公開了一種在專門的無線網(wǎng)絡(luò)中保持全局時(shí)間基準(zhǔn)的方法。
背景技術(shù)：
無線網(wǎng)絡(luò)作為在移動的設(shè)備、位于家里或其它位置的設(shè)備之間傳送數(shù)據(jù)的解決方案，正變得日益重要，從而最好是不用連線就可以連接設(shè)備。目前已經(jīng)提出了大量物理層和MAC層的解決方案。例如，由Aiello等人在美國專利申請第09/393,126號″BasebandWireless Network for Isochronous Communication”中描述了一種基帶超寬帶無線網(wǎng)絡(luò)，其在此被引用作為參考。超寬帶網(wǎng)絡(luò)發(fā)送一個覆蓋頻譜絕大部分的信號，但在任一獨(dú)立頻帶中以非常低的功率發(fā)送。
無線網(wǎng)絡(luò)有時(shí)是指專用的網(wǎng)絡(luò)，因?yàn)樵摼W(wǎng)絡(luò)包括正好處于網(wǎng)絡(luò)中其他設(shè)備廣播鄰近區(qū)域中的設(shè)備。當(dāng)設(shè)備加電或者設(shè)備移出范圍時(shí)，該設(shè)備可以加入或者離開網(wǎng)絡(luò)。在由歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會出版的HIPERLAN類型1功能說明書ETS300 652中描述了一種特殊的專用網(wǎng)絡(luò)。其在www.etsi.org中可以獲得。
圖1是示例性示出在專用無線網(wǎng)絡(luò)中相互通信的一組無線設(shè)備的框圖。放像機(jī)102將音頻信號發(fā)送至揚(yáng)聲器106a、106b、106c和106d。放像機(jī)102還將視頻信號發(fā)送至顯示屏104。顯示屏104和揚(yáng)聲器106也可以互相發(fā)送信息或者向放像機(jī)102發(fā)送信息。
對于圖1所示的一種應(yīng)用，容易看出，為了獲得理想的結(jié)果，各種設(shè)備之間的同步非常重要。在放像機(jī)102、揚(yáng)聲器106a和106b以及顯示屏104之間的信號通路上可能存在不同程度的延遲或者抖動。如果延遲差異很明顯，則顯示屏104上顯示的視頻演示也許不能與揚(yáng)聲器上播放的音頻完全同步。更糟糕的情況是，如果揚(yáng)聲器106a和揚(yáng)聲器106b不能完全同步，則左右立體聲聲道就可能在時(shí)間上有間隔，而導(dǎo)致令人不快的音頻體驗(yàn)。因此，開發(fā)出一種使這種無線網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備同步的方法是有用的。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明公開了一種用于在加入無線網(wǎng)絡(luò)的一組無線設(shè)備之間保持全局時(shí)間基準(zhǔn)的系統(tǒng)和方法。應(yīng)當(dāng)注意，此處描述的技術(shù)也可以應(yīng)用于其他網(wǎng)絡(luò)，包括某些部分或者全部利用接線、光纜或其他裝置發(fā)送信號的網(wǎng)絡(luò)。為了舉例，本說明書將詳細(xì)描述無線網(wǎng)絡(luò)和尤其是利用HIPERLAN標(biāo)準(zhǔn)的無線專用網(wǎng)絡(luò)。應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不限于這種網(wǎng)絡(luò)并且所述技術(shù)可應(yīng)用于許多不同類型的網(wǎng)絡(luò)。
在一個實(shí)施方式中，網(wǎng)絡(luò)中的每臺設(shè)備都保持著其自身的時(shí)鐘。當(dāng)每臺設(shè)備向網(wǎng)絡(luò)中的其他設(shè)備發(fā)送分組時(shí)，其發(fā)送自身的時(shí)鐘信號或者其自身時(shí)鐘信號的一部分，而并不將一個特定設(shè)備的時(shí)鐘指定為主時(shí)鐘。接收分組的設(shè)備讀取該時(shí)鐘信號，并將其自身的時(shí)鐘調(diào)整為所發(fā)送的值。這種時(shí)鐘調(diào)整以令時(shí)鐘平穩(wěn)地接近共同值而不會在不穩(wěn)定的狀態(tài)下產(chǎn)生振蕩的方式進(jìn)行。
應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明可以以多種方式實(shí)現(xiàn)，包括實(shí)現(xiàn)為流程、裝置、系統(tǒng)、設(shè)備、方法或者計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)如計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)或者其中程序指令通過光或者電通信鏈路發(fā)送的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。下面描述本發(fā)明的幾個創(chuàng)造性的實(shí)施方式。
在一個實(shí)施方式中，在加入網(wǎng)絡(luò)的具有本地時(shí)鐘的多臺網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間保持同步。將來自第一網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的第一分組向加入網(wǎng)絡(luò)的其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行廣播。第一分組包括從第一網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的本地時(shí)鐘中獲得的全局時(shí)間基準(zhǔn)。將接收第一分組的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的時(shí)鐘調(diào)整得更接近于第一網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的本地時(shí)鐘。
在一個實(shí)施方式中，為加入第一網(wǎng)絡(luò)和第二網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備保持第一網(wǎng)絡(luò)本地時(shí)間基準(zhǔn)和第二網(wǎng)絡(luò)本地時(shí)間基準(zhǔn)。在該設(shè)備上保持一個自激時(shí)鐘。確定該自激時(shí)鐘與第一網(wǎng)絡(luò)全局時(shí)間基準(zhǔn)之間的差。計(jì)算第一網(wǎng)絡(luò)偏移以獲得自激時(shí)鐘與第一網(wǎng)絡(luò)全局時(shí)間基準(zhǔn)之間的差。確定自激時(shí)鐘與第二網(wǎng)絡(luò)全局時(shí)間基準(zhǔn)之間的差。計(jì)算第二網(wǎng)絡(luò)偏移以獲得自激時(shí)鐘與第二網(wǎng)絡(luò)全局時(shí)間基準(zhǔn)之間的差。
本發(fā)明的這些以及其他特征和優(yōu)點(diǎn)，將在下面的詳細(xì)描述中以及以例子示出本發(fā)明原理的附圖中進(jìn)行更詳細(xì)的展示。


通過下面結(jié)合附圖的詳細(xì)說明，將很容易理解本發(fā)明，其中相似的標(biāo)號表示相似的結(jié)構(gòu)部件，其中圖1是示例性示出無線專用網(wǎng)絡(luò)中共同進(jìn)行通信的一組無線設(shè)備的框圖；圖2是詳細(xì)示出信道可能將延遲和抖動引入到從發(fā)射機(jī)發(fā)送到接收機(jī)的分組的定時(shí)中的圖；圖3是示例性示出如何將被稱為全局時(shí)間基準(zhǔn)的時(shí)間標(biāo)記插入分組報(bào)頭的圖；圖4A是示例性示出如何將全局時(shí)間基準(zhǔn)分解為最高有效部分和最低有效部分的圖；圖4B是示例性示出存儲自激時(shí)鐘的存儲寄存器的圖，自激時(shí)鐘是32位時(shí)鐘；圖4C是示例性示出存儲自激時(shí)鐘偏移的存儲寄存器的圖；圖5是示例性示出其中的設(shè)備屬于兩個不同的專用網(wǎng)絡(luò)且新設(shè)備加入到其中一個網(wǎng)絡(luò)中的實(shí)施方式的圖；圖6是示例性示出當(dāng)接收到包括全局時(shí)間基準(zhǔn)的分組時(shí)，為了確定是否調(diào)整網(wǎng)絡(luò)設(shè)備本地時(shí)間基準(zhǔn)，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備執(zhí)行的處理的流程圖；圖7A是示例性示出用于將全局時(shí)間基準(zhǔn)包括到分組中的處理的流程圖；以及圖7B是示例性示出由接收機(jī)執(zhí)行的用于準(zhǔn)備更新其自激時(shí)鐘偏移的處理的流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。雖然結(jié)合優(yōu)選實(shí)施方式對本發(fā)明進(jìn)行描述，但是應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明并不限于任何一個實(shí)施方式。相反，本發(fā)明的范圍僅由所附權(quán)利要求書限定，并且本發(fā)明包括許多改變、修改和等價(jià)形式。為了舉例，在下面的描述中闡述了許多具體細(xì)節(jié)，以便提供對本發(fā)明的全面理解。本發(fā)明可以根據(jù)權(quán)利要求書得以實(shí)施而不必包含這些特定細(xì)節(jié)中的部分或者全部。為清楚起見，對與本發(fā)明相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域中已知的技術(shù)資料不再進(jìn)行詳細(xì)描述，這使得不會對本發(fā)明產(chǎn)生不必要的模糊。
圖2是詳細(xì)示出信道可能將延遲和抖動引入到從發(fā)射機(jī)發(fā)送到接收機(jī)的分組的定時(shí)中的圖。發(fā)射機(jī)200以等時(shí)方式發(fā)送分組。即，每個分組以固定的時(shí)間間隔開始發(fā)送。t1、t2、t3和t4之間的時(shí)間差恒定。信道202將延遲和抖動引入傳輸中，使得時(shí)間延遲Δ1、Δ2、Δ3和Δ4被加入由接收機(jī)204收到每個分組的時(shí)間中。這樣，以均勻間隔發(fā)送的分組當(dāng)被收到時(shí)其間隔是不均勻的。
只要僅有一臺發(fā)射機(jī)和一臺接收機(jī)，如果在每個分組的開始包含時(shí)間標(biāo)記，就可以在接收機(jī)端校正分組間定時(shí)。每個時(shí)間標(biāo)記之間的差將指示分組的正確的相對時(shí)間間隔，該正確的相對時(shí)間間隔可以令接收機(jī)將分組在時(shí)間上進(jìn)行復(fù)位或者甚至可能進(jìn)行重新排序。
當(dāng)有多于兩臺設(shè)備時(shí)，則簡單地為分組加入時(shí)間標(biāo)記將無法在設(shè)備之間對數(shù)據(jù)顯示進(jìn)行同步。還應(yīng)當(dāng)注意，即使當(dāng)僅有兩臺設(shè)備時(shí)，時(shí)間標(biāo)記也能夠調(diào)整分組之間的相對間隔，但是其無助于確信在接收機(jī)端在一個與發(fā)射機(jī)端發(fā)生的事件相對的特定時(shí)間發(fā)生事件。返回參考圖1中所示例子，即使對從放像機(jī)102發(fā)送至左右揚(yáng)聲器106a和106b的分組已作時(shí)間標(biāo)記，也仍然可能存在左右立體聲聲道之間的時(shí)間偏移。分組上的時(shí)間標(biāo)記僅用于使每個信道能夠?qū)ζ涫盏降姆纸M準(zhǔn)確地進(jìn)行時(shí)間上的定位。
為了對通過無線網(wǎng)絡(luò)以分組接收的信息進(jìn)行視頻或音頻顯示進(jìn)行同步，或者對從分組接收的信息的使用進(jìn)行協(xié)調(diào)，而在與每臺其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的時(shí)鐘保持同步的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上保持一個時(shí)鐘。
在一個實(shí)施方式中，針對需要精確至僅為大約百萬分之五的每臺網(wǎng)絡(luò)設(shè)備指定一個時(shí)鐘。為了在網(wǎng)絡(luò)的所有設(shè)備時(shí)鐘之間保持可接受的同步關(guān)系，每當(dāng)其中的一臺設(shè)備發(fā)送分組時(shí)，該設(shè)備都在分組報(bào)頭中準(zhǔn)確定義的點(diǎn)包含其時(shí)鐘值或者如下所述的其部分時(shí)鐘值。當(dāng)其他設(shè)備接收到那個分組時(shí)，它們將其各自的時(shí)鐘向時(shí)間標(biāo)記指示的時(shí)間調(diào)整。如下所述，在一個實(shí)施方式中，通過計(jì)算時(shí)鐘偏移實(shí)現(xiàn)該時(shí)間調(diào)整，并通過取設(shè)備時(shí)鐘和時(shí)間標(biāo)記之間的差的一半計(jì)算該時(shí)鐘偏移。
圖3是示例性示出如何將被稱為全局時(shí)間基準(zhǔn)的時(shí)間標(biāo)記插入分組報(bào)頭的圖。分組報(bào)頭300包括時(shí)鐘同步序列302。時(shí)鐘同步序列302被選擇為一種有助于接收機(jī)獲得用于對分組其余部分采樣的時(shí)鐘信號的適當(dāng)序列。其次包括幀同步序列304，用于精確識別分組中被編碼數(shù)據(jù)的開始。這樣，幀同步序列的結(jié)尾就精確確定了幀的開始。可以使用任意數(shù)目的已知幀同步序列。在一個實(shí)施方式中，使用13位的Barker碼。只要幀序列被發(fā)送，發(fā)射機(jī)就會記錄其本地時(shí)間基準(zhǔn)。
應(yīng)當(dāng)注意，理想的是，發(fā)射機(jī)的本地時(shí)間基準(zhǔn)將與加入網(wǎng)絡(luò)中的每臺設(shè)備保持的本地時(shí)間基準(zhǔn)一致。如果是這種情況，則每臺設(shè)備的本地時(shí)間基準(zhǔn)實(shí)際上就是全局時(shí)間基準(zhǔn)，因?yàn)槠渑c系統(tǒng)中每個其他本地時(shí)間基準(zhǔn)一致。為了解釋的目的，發(fā)射機(jī)記錄并后來插入分組的本地時(shí)間基準(zhǔn)將被稱為全局時(shí)間基準(zhǔn)。這是因?yàn)榘l(fā)射機(jī)主張其為全局時(shí)間基準(zhǔn)，并且此時(shí)所有的接收設(shè)備將它們自身的本地時(shí)間基準(zhǔn)向全局時(shí)間基準(zhǔn)調(diào)整。還應(yīng)當(dāng)注意，每臺設(shè)備都認(rèn)為其自身的本地時(shí)間基準(zhǔn)將是全局時(shí)間基準(zhǔn)，并且主張其自身的本地時(shí)間基準(zhǔn)是其發(fā)送分組的全局時(shí)間基準(zhǔn)。這樣，當(dāng)每臺發(fā)送設(shè)備在向其他設(shè)備廣播的分組中包含其本地時(shí)間基準(zhǔn)時(shí)，每臺發(fā)送設(shè)備都主張其本地時(shí)間基準(zhǔn)是全局時(shí)間基準(zhǔn)。經(jīng)過一段時(shí)間，當(dāng)發(fā)送了足夠的分組時(shí)，所有的本地時(shí)間基準(zhǔn)都向相同的全局時(shí)間收斂，并且廣播全局時(shí)間基準(zhǔn)如果有變化的話，也僅導(dǎo)致由接收設(shè)備引起的很小的變化。
全局時(shí)間基準(zhǔn)306在幀同步序列304之后插入分組中。在所示的實(shí)施方式中，是在幀同步序列之后立即插入全局時(shí)間基準(zhǔn)，但是這并不是必須的。當(dāng)檢測到幀同步序列并主張幀同步序列信號時(shí)，接收機(jī)在此時(shí)記錄其本地時(shí)間基準(zhǔn)?？梢粤⒓醋x取分組中的全局時(shí)間基準(zhǔn)或者可以很久以后再讀取，只要該時(shí)間基準(zhǔn)可以與主張幀同步序列信號的時(shí)間相比。這樣，全局時(shí)間基準(zhǔn)306可以出現(xiàn)在緊跟著幀同步序列304的分組中或者出現(xiàn)在分組中后面的點(diǎn)處。然后發(fā)送分組的其余部分308。分組的其余部分可能包括分組報(bào)頭的更多信息以及最后包括數(shù)據(jù)的分組有效載荷。
應(yīng)當(dāng)注意，在一個實(shí)施方式中，在分組中沒有包括整個全局時(shí)間基準(zhǔn)。而是僅包括了全局時(shí)間基準(zhǔn)的被稱為最低有效部分的最低有效位。只要時(shí)鐘之間的差小于由全局時(shí)間基準(zhǔn)的最低有效部分計(jì)算出的時(shí)間量，則僅包括全局時(shí)間基準(zhǔn)的最低有效部分就已經(jīng)足夠。如果在進(jìn)行調(diào)整前時(shí)鐘之間的漂移量不足以令時(shí)鐘失去同步超過可以由最低有效部分表示的最大時(shí)間量，該條件就得到滿足。在一個實(shí)施方式中，使用32位全局時(shí)間基準(zhǔn)，而隨每一分組發(fā)送的最低有效部分是32位全局時(shí)間基準(zhǔn)中的最低12位。
在上述實(shí)施方式中，使用的時(shí)鐘的相對時(shí)鐘漂移約為百萬分之五(ppm)，而時(shí)鐘頻率為1MHz。全局時(shí)間基準(zhǔn)的最低有效部分共計(jì)212微秒。因此，在累計(jì)達(dá)到212微秒誤差之前，需要更新時(shí)鐘。對于精確度為5ppm的1MHz時(shí)鐘，更新之間的最大時(shí)間間隔大約為5分鐘，這取決于使用的更新方法。當(dāng)然，不同系統(tǒng)中的最大時(shí)間間隔因時(shí)鐘的速度和精確度以及隨時(shí)鐘的最低有效部分發(fā)送的位數(shù)而變化。如果最低有效部分提供的全局時(shí)間基準(zhǔn)越多，則更新的頻率就越低。例如，如果使用14位，則全局時(shí)間基準(zhǔn)的最低有效部分可以精確表示達(dá)214微秒的累積漂移。假設(shè)相對時(shí)鐘漂移不變，則所需的更新頻率僅為通常的四分之一。
在由加入網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備之一發(fā)送的每個分組中包含全局時(shí)間基準(zhǔn)的所述方案的一個優(yōu)點(diǎn)是，隨著網(wǎng)絡(luò)流量增加，將對本地時(shí)間基準(zhǔn)進(jìn)行更頻繁的更新。這減少了本地時(shí)間基準(zhǔn)之間的變化。
圖4A是示例性示出如何將全局時(shí)間基準(zhǔn)分解為最高有效部分和最低有效部分的圖。如上所述，在一個實(shí)施方式中，最高有效部分是20位而最低有效部分是12位。最低有效部分的大小可以增加，以便以需要更多用于傳輸?shù)南到y(tǒng)開銷為代價(jià)，降低所需的更新頻率。應(yīng)當(dāng)注意，除了在由每臺設(shè)備發(fā)送的分組中包括最低有效部分，MAC層協(xié)議還周期性地提示一臺或者多臺設(shè)備廣播整個全局時(shí)間基準(zhǔn)，即最高有效部分和最低有效部分。在一個實(shí)施方式中，每20秒廣播一次該全局時(shí)間基準(zhǔn)。周期性對整個全局時(shí)間基準(zhǔn)進(jìn)行廣播的原因在于，允許校正產(chǎn)生于其中一臺設(shè)備的誤差，這些設(shè)備改變?nèi)謺r(shí)間基準(zhǔn)，使之超過由全局時(shí)間基準(zhǔn)的最低有效部分表示的最大時(shí)間。
在不同的實(shí)施方式中，廣播整個全局時(shí)間基準(zhǔn)的任務(wù)可由加入網(wǎng)絡(luò)中的一臺或者所有設(shè)備完成。例如，可以指示每臺設(shè)備周期性地廣播全局時(shí)間基準(zhǔn)。這種周期性的廣播可以是交錯的。另外，MAC層協(xié)議可以指示一臺指定的設(shè)備以一定的時(shí)間間隔廣播整個全局時(shí)間基準(zhǔn)。
圖4B是示例性示出存儲自激時(shí)鐘的存儲寄存器的圖。自激時(shí)鐘是32位時(shí)鐘。如前所述，在一個實(shí)施方式中，時(shí)鐘是1兆赫茲時(shí)鐘。在其他的實(shí)施方式中，可以根據(jù)需要設(shè)置時(shí)鐘頻率。優(yōu)選地，自激時(shí)鐘只能被讀取。即，無法將對全局時(shí)間基準(zhǔn)的調(diào)整寫入該時(shí)鐘。更合適地，定義自激時(shí)鐘偏移，使得全局時(shí)間基準(zhǔn)等于自激時(shí)鐘加上自激時(shí)鐘偏移之和。
圖4C是示例性示出存儲自激時(shí)鐘偏移的存儲寄存器的圖。如同自激時(shí)鐘，自激時(shí)鐘偏移為32位寄存器。然而，可以對自激時(shí)鐘偏移進(jìn)行讀和寫。每次收到來自其中一個其他設(shè)備的全局時(shí)間基準(zhǔn)時(shí)，就將自激時(shí)鐘進(jìn)行調(diào)整，使得自激時(shí)鐘和自激時(shí)鐘偏移之和收斂于由廣播設(shè)備指定的全局時(shí)間基準(zhǔn)。
在不同的實(shí)施方式中，根據(jù)不同的方案，依據(jù)收到的全局時(shí)間基準(zhǔn)對本地時(shí)間基準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)整。在一個實(shí)施方式中，根據(jù)收到的全局時(shí)間基準(zhǔn)和本地時(shí)間基準(zhǔn)之差對本地時(shí)間基準(zhǔn)進(jìn)行線性調(diào)整。該調(diào)整可表示為下式ΔFRCO＝(GTR-LTR)*L其中ΔFRCO是自激時(shí)鐘偏移的變化。GTR是隨分組接收的全局時(shí)間基準(zhǔn)。LTR是設(shè)備存儲的本地時(shí)間基準(zhǔn)的當(dāng)前值。如上所述，在接收到幾個分組并進(jìn)行調(diào)整后，存儲在每臺設(shè)備中的本地時(shí)間基準(zhǔn)將收斂于單一值并且該值將為全局時(shí)間基準(zhǔn)。L是線性因子，其調(diào)整好比是全局時(shí)間基準(zhǔn)與計(jì)算的本地時(shí)間基準(zhǔn)之差的對自激時(shí)鐘偏移進(jìn)行調(diào)整的量。在一個實(shí)施方式中，L等于0.5，對自激時(shí)鐘偏移的調(diào)整等于收到的全局時(shí)間基準(zhǔn)和存儲的本地時(shí)間基準(zhǔn)之差的一半。
在不同的實(shí)施方式中使用多種調(diào)整方案，其根據(jù)全局時(shí)間基準(zhǔn)和本地時(shí)間基準(zhǔn)之差對自激時(shí)鐘偏移進(jìn)行非線性調(diào)整。在一個實(shí)施方式中，自激時(shí)鐘偏移的變化等于一個縮放因子乘以全局時(shí)間基準(zhǔn)和本地時(shí)間基準(zhǔn)之差的平方。對該兩個基準(zhǔn)之差進(jìn)行平方具有當(dāng)全局時(shí)間基準(zhǔn)和本地時(shí)間基準(zhǔn)之差很大時(shí)，令自激時(shí)鐘偏移的變化更大的優(yōu)點(diǎn)。如果使用差的平方，則計(jì)算全局時(shí)間基準(zhǔn)和本地時(shí)間基準(zhǔn)之差的符號，并將其應(yīng)用于該差，使得在適當(dāng)?shù)姆较驅(qū)ψ约r(shí)鐘偏移作出調(diào)整。
在另一個實(shí)施方式中，實(shí)現(xiàn)另一個非線性調(diào)整方案，使得該系統(tǒng)更健壯。計(jì)算全局時(shí)間基準(zhǔn)和本地時(shí)間基準(zhǔn)之差。如果該差大于閾值，則不對本地時(shí)間基準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)整。如果該差小于閾值，則進(jìn)行調(diào)整。這樣，如果網(wǎng)絡(luò)中的一臺設(shè)備發(fā)生故障或者一臺注冊到網(wǎng)絡(luò)中的新設(shè)備試圖主張一個不正確的全局時(shí)間基準(zhǔn)并將干擾網(wǎng)絡(luò)中當(dāng)前設(shè)備達(dá)成一致的全局時(shí)間基準(zhǔn)時(shí)，該設(shè)備對全局時(shí)間基準(zhǔn)的主張可以被忽略。
在某些實(shí)施方式中，在某些情況下可以關(guān)閉閾值檢測。例如，如果一臺設(shè)備拒絕了超過一定數(shù)目的變化，則可以暫時(shí)關(guān)閉閾值功能。這將是適當(dāng)?shù)?，因?yàn)榻邮沾罅颗c其本地時(shí)間基準(zhǔn)相差甚遠(yuǎn)的全局時(shí)間基準(zhǔn)的設(shè)備在大量情況下實(shí)際上極有可能是不正確的?？梢允褂糜?jì)數(shù)器對收到的全局時(shí)間基準(zhǔn)和本地時(shí)間基準(zhǔn)之差最近超過閾值的次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)。在一個實(shí)施方式中，該計(jì)數(shù)器被設(shè)計(jì)為僅對來自獨(dú)特來源的全局時(shí)間基準(zhǔn)計(jì)數(shù)，使得忽略重復(fù)進(jìn)行的單一不正確來源廣播?？梢詫﹂撝岛蜑殛P(guān)閉閾值測試而必須超出閾值的次數(shù)進(jìn)行編程或預(yù)置。
圖5是示例性示出其中的設(shè)備屬于兩個不同的專用網(wǎng)絡(luò)且新設(shè)備加入到其中一個網(wǎng)絡(luò)中的實(shí)施方式的圖。設(shè)備502、504、506和508都屬于第一專用網(wǎng)絡(luò)530。設(shè)備508以及設(shè)備512和514屬于專用網(wǎng)絡(luò)540。設(shè)備522請求加入網(wǎng)絡(luò)530。如上所述，在一個實(shí)施方式中，無線專用網(wǎng)絡(luò)使用HIPERLAN協(xié)議。在這種實(shí)施方式中，每個網(wǎng)絡(luò)有其自身的HIPERLAN ID。該HIPERLAN ID包括在由設(shè)備發(fā)送的分組中。
兩個分離的網(wǎng)絡(luò)可以具有兩個分離的獨(dú)立時(shí)鐘，利用一臺設(shè)備比如同時(shí)加入兩個網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備508來保持兩個分離的時(shí)鐘。更準(zhǔn)確地，該設(shè)備僅需要保持單一的自激時(shí)鐘并跟蹤兩個自激時(shí)鐘的偏移。對每個自激時(shí)鐘的偏移進(jìn)行修改，以便跟蹤網(wǎng)絡(luò)的兩個不同的全局時(shí)間。這樣，設(shè)備508就可以具有單一的自激時(shí)鐘和兩個寄存器，它們用于在一給定時(shí)間計(jì)算兩個不同的自激時(shí)鐘偏移，以便將自激時(shí)鐘時(shí)間調(diào)整為其參加的任意一個網(wǎng)絡(luò)的全局時(shí)間。
使用HIPERLAN規(guī)范的其他方面，以便于實(shí)現(xiàn)專用網(wǎng)絡(luò)各設(shè)備之間共享的全局時(shí)間基準(zhǔn)。例如，可以利用規(guī)范中所述的Hello分組對整個全局時(shí)間基準(zhǔn)進(jìn)行周期性廣播。修改標(biāo)準(zhǔn)Hello過程以攜帶整個全局時(shí)間基準(zhǔn)。在ETS 300 652功能說明書HIPERLAN Type 1的6.4.5的Neighbour Information Declaration中對Hello過程進(jìn)行了更詳細(xì)的描述。也可以參見6.1.14的Neighbour Information Base和6.1.15的Hello Information Base。
如上所述，設(shè)備可以使用HIPERLAN ID以確定分組是否屬于其網(wǎng)絡(luò)，并因此確定是否將其本地時(shí)間基準(zhǔn)調(diào)整為分組中指定的全局時(shí)間基準(zhǔn)?？梢酝ㄟ^連接網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備使用保留的網(wǎng)絡(luò)管理ID?？梢詫⒕W(wǎng)絡(luò)設(shè)備配置為忽略HIPERLAN查找請求中包含的時(shí)間基準(zhǔn)。
可以實(shí)現(xiàn)各種方法以避免穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)全局時(shí)間基準(zhǔn)受到新設(shè)備的干擾。在一個實(shí)施方式中，引入新設(shè)備以提供全是0的全局時(shí)間基準(zhǔn)，0是一個被所有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備忽略的特殊值。新設(shè)備也可以優(yōu)選地被配置為將其本地時(shí)間基準(zhǔn)初始設(shè)置為與收到的全局時(shí)間基準(zhǔn)相等，而不是如上所述調(diào)整其本地基準(zhǔn)。然而，對新設(shè)備的約定規(guī)范并不能避免不遵守規(guī)范的惡意設(shè)備或者屬于其他網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備的危害。出于那種原因，也可以實(shí)現(xiàn)其他過程如檢查HIPERLAN ID或者拒絕某些大的變化。
圖6是示例性示出當(dāng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接收到包括全局時(shí)間基準(zhǔn)的分組時(shí)執(zhí)行一種處理以確定是否調(diào)整該網(wǎng)絡(luò)設(shè)備本地時(shí)間基準(zhǔn)時(shí)的流程圖。流程開始于600。在步驟602，檢查HIPERLAN ID。如果不匹配，則流程結(jié)束于620。如果匹配，則將控制傳送到步驟604并確定該分組是否為查找請求。如果該分組是查找請求，則步驟結(jié)束于620。如果該分組不是查找請求，則將控制傳送到步驟606并檢查全局時(shí)間基準(zhǔn)。在步驟608，確定全局時(shí)間基準(zhǔn)是否為特殊值。如果是，則將控制傳送到步驟620并且流程結(jié)束。如果全局時(shí)間基準(zhǔn)不是特殊值，則將控制傳送到步驟610并計(jì)算全局時(shí)間基準(zhǔn)和本地時(shí)間基準(zhǔn)之間的差。然后，在步驟612，更新自激時(shí)鐘偏移。根據(jù)上述線性或者非線性方案中的任一個或者其他任意適合的方案更新自激時(shí)鐘。然后流程結(jié)束于620。
圖7A是示例性示出用于在分組中包括全局時(shí)間基準(zhǔn)的處理的流程圖。該流程開始于700，在此寫入時(shí)鐘同步序列。接著，在步驟702，寫入幀同步序列。只要幀同步序列一完成，就在步驟704讀取發(fā)送設(shè)備的本地時(shí)間基準(zhǔn)。該值將被插入分組中作為與幀同步序列完成時(shí)間對應(yīng)的全局時(shí)間基準(zhǔn)。下面，在步驟706，全局時(shí)間基準(zhǔn)被寫入分組。應(yīng)當(dāng)注意，在步驟704和706之間，可以插入其他步驟。重要的是，或者在幀同步序列完成后立即存儲全局時(shí)間基準(zhǔn)或者在幀同步序列完成后的某個特定時(shí)間存儲全局時(shí)間基準(zhǔn)，使得接收設(shè)備可以在特定的參考點(diǎn)將其本地時(shí)間基準(zhǔn)與發(fā)送的全局時(shí)間基準(zhǔn)相比較。
圖7B是示例性示出由接收機(jī)執(zhí)行的用于準(zhǔn)備更新其自激時(shí)鐘偏移的處理的流程圖。流程開始于710，在此檢測幀同步序列。在步驟712立即存儲本地時(shí)間。應(yīng)當(dāng)注意，雖然優(yōu)選地是立即存儲本地時(shí)間，但是也可以在主張幀同步信號之后的設(shè)定時(shí)間存儲本地時(shí)間。然后，在步驟714，從分組中讀取全局時(shí)間基準(zhǔn)。以這種方式，所發(fā)送的全局時(shí)間和本地時(shí)間，分別參考寫入幀同步序列和檢測幀同步序列的時(shí)間，在特定的點(diǎn)得以存儲。以這種方式，能夠比較本地時(shí)間基準(zhǔn)和全局時(shí)間基準(zhǔn)并能夠適當(dāng)?shù)卣{(diào)整自激時(shí)鐘偏移。
本發(fā)明公開了一種專用網(wǎng)絡(luò)中保持全局時(shí)間基準(zhǔn)的方法。每臺設(shè)備保持本地自激時(shí)鐘和本地自激時(shí)鐘偏移，它們共同構(gòu)成本地時(shí)間基準(zhǔn)。將每個自激時(shí)鐘調(diào)整為接收的全局時(shí)間基準(zhǔn)，該全局時(shí)間基準(zhǔn)是任意一臺剛好正在廣播的設(shè)備的本地時(shí)間基準(zhǔn)。以這種方式，網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備的所有本地時(shí)間基準(zhǔn)最終收斂于一個時(shí)間基準(zhǔn)。通過跟蹤每個網(wǎng)絡(luò)的一個自激時(shí)鐘偏移，一臺設(shè)備可以加入多個網(wǎng)絡(luò)。
雖然為了理解清楚對前述發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)描述，但是很明顯，可以在所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)進(jìn)行某些改變和變更。應(yīng)當(dāng)注意，可以有許多其他方式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的方法和裝置。因此，這些實(shí)施方式只是示意性的而不是限制性的，并且本發(fā)明不限于此處所給出的細(xì)節(jié)，而可以在所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)和等價(jià)情況下進(jìn)行修改。
權(quán)利要求
1.一種保持參加網(wǎng)絡(luò)的并具有本地時(shí)鐘的多臺網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間同步的方法，包括如下步驟從第一網(wǎng)絡(luò)設(shè)備向參加網(wǎng)絡(luò)中的其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備廣播第一分組，其中第一分組包括從第一網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的本地時(shí)鐘導(dǎo)出的全局時(shí)間基準(zhǔn)；以及將收到第一分組的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的時(shí)鐘調(diào)整得更接近于第一網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的本地時(shí)鐘。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的保持多臺網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間同步的方法，還包括從第二網(wǎng)絡(luò)設(shè)備向參加網(wǎng)絡(luò)的其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備廣播第二分組，其中第二分組包括從第二網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的本地時(shí)鐘導(dǎo)出的全局時(shí)間基準(zhǔn)；以及將收到第二分組的其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的時(shí)鐘調(diào)整得更接近于第二網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的本地時(shí)鐘。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的保持多臺網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間同步的方法，其中全局時(shí)間基準(zhǔn)包括第一網(wǎng)絡(luò)設(shè)備本地時(shí)鐘的最低有效部分而不包括第一網(wǎng)絡(luò)設(shè)備本地時(shí)鐘的最高有效部分。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的保持多臺網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間同步的方法，其中對其中一個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備本地時(shí)鐘的最高有效部分進(jìn)行周期性地廣播，并且令所有本地時(shí)鐘的最高有效部分統(tǒng)一于所廣播的最高有效部分。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的保持多臺網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間同步的方法，其中將收到第一分組的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的時(shí)鐘調(diào)整得更接近于第一網(wǎng)絡(luò)設(shè)備本地時(shí)鐘的步驟包括根據(jù)被調(diào)整時(shí)鐘的未經(jīng)調(diào)整的值和所廣播的全局時(shí)間基準(zhǔn)之差的線性函數(shù)，調(diào)整網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的時(shí)鐘。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的保持多臺網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間同步的方法，其中將收到第一分組的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的時(shí)鐘調(diào)整得更接近于第一網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的本地時(shí)鐘的步驟包括以廣播的全局時(shí)間基準(zhǔn)和正被調(diào)整時(shí)鐘的未經(jīng)調(diào)整的值之差的大約一半的量，調(diào)整網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的時(shí)鐘。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的保持多臺網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間同步的方法，其中將收到第一分組的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的時(shí)鐘調(diào)整得更接近于第一網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的本地時(shí)鐘的步驟包括根據(jù)正被調(diào)整時(shí)鐘的未經(jīng)調(diào)整的值和廣播的全局時(shí)間基準(zhǔn)之差的非線性函數(shù)，調(diào)整網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的時(shí)鐘。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的保持多臺網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間同步的方法，其中當(dāng)正被調(diào)整時(shí)鐘的未經(jīng)調(diào)整的值和廣播的全局時(shí)間基準(zhǔn)之差大于最大可調(diào)整差時(shí)，正被調(diào)整時(shí)鐘的未經(jīng)調(diào)整的值和廣播的全局時(shí)間基準(zhǔn)之差的非線性函數(shù)實(shí)質(zhì)上不對正被調(diào)整時(shí)鐘進(jìn)行調(diào)整。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的保持多臺網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間同步的方法，其中在傳送分組的幀同步部分之后立即從第一網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的本地時(shí)鐘導(dǎo)出全局時(shí)間基準(zhǔn)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的保持多臺網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間同步的方法，其中將收到第一分組的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的時(shí)鐘調(diào)整得更接近于第一網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的本地時(shí)鐘的步驟包括將檢測到幀同步時(shí)接收網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的本地時(shí)鐘與所發(fā)送的全局時(shí)間基準(zhǔn)相比較。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的保持多臺網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間同步的方法，其中由參加網(wǎng)絡(luò)的任意網(wǎng)絡(luò)設(shè)備廣播的所有數(shù)據(jù)分組包括從廣播網(wǎng)絡(luò)設(shè)備本地時(shí)鐘導(dǎo)出的全局時(shí)間基準(zhǔn)，這使得發(fā)送的數(shù)據(jù)越多，接收網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的本地時(shí)鐘更新得越頻繁。
12.一種為參加第一網(wǎng)絡(luò)和第二網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備保持第一網(wǎng)絡(luò)本地時(shí)間基準(zhǔn)和第二網(wǎng)絡(luò)本地時(shí)間基準(zhǔn)的方法，包括如下步驟在該設(shè)備中保持一個自激時(shí)鐘；確定自激時(shí)鐘與第一網(wǎng)絡(luò)全局時(shí)間基準(zhǔn)之差；計(jì)算第一網(wǎng)絡(luò)偏移以說明自激時(shí)鐘和第一網(wǎng)絡(luò)全局時(shí)間基準(zhǔn)之差；確定自激時(shí)鐘和第二網(wǎng)絡(luò)全局時(shí)間基準(zhǔn)之差；以及計(jì)算第二網(wǎng)絡(luò)偏移以說明自激時(shí)鐘和第二網(wǎng)絡(luò)全局時(shí)間基準(zhǔn)之差。
13.一種被配置為與發(fā)送網(wǎng)絡(luò)設(shè)備保持同步的接收網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，包括一個接收網(wǎng)絡(luò)設(shè)備本地時(shí)鐘；一個被配置為從發(fā)送網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接收第一分組的接口，其中第一分組包括從發(fā)送網(wǎng)絡(luò)設(shè)備本地時(shí)鐘導(dǎo)出的全局時(shí)間基準(zhǔn)；以及一個被配置為將接收網(wǎng)絡(luò)設(shè)備本地時(shí)鐘調(diào)整得更接近于發(fā)送網(wǎng)絡(luò)設(shè)備本地時(shí)鐘的處理器。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的被配置為與發(fā)送網(wǎng)絡(luò)設(shè)備保持同步的接收網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，其中接收網(wǎng)絡(luò)設(shè)備本地時(shí)鐘包括一個自激時(shí)鐘和一個自激時(shí)鐘偏移。
15.一種被配置為與接收網(wǎng)絡(luò)設(shè)備保持同步的發(fā)送網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，包括一個發(fā)送網(wǎng)絡(luò)設(shè)備本地時(shí)鐘；一個被配置為發(fā)送第一分組的接口，其中第一分組包括從發(fā)送網(wǎng)絡(luò)設(shè)備本地時(shí)鐘導(dǎo)出的全局時(shí)間基準(zhǔn)，并且其中接收網(wǎng)絡(luò)設(shè)備利用該全局時(shí)間基準(zhǔn)將接收網(wǎng)絡(luò)設(shè)備本地時(shí)鐘調(diào)整得更接近于發(fā)送網(wǎng)絡(luò)設(shè)備本地時(shí)鐘。
16.一種設(shè)備網(wǎng)絡(luò)，包括被配置為發(fā)送第一分組的發(fā)送網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，其中第一分組包括從一個發(fā)送網(wǎng)絡(luò)設(shè)備本地時(shí)鐘導(dǎo)出的全局時(shí)間基準(zhǔn)；以及被配置為從發(fā)送網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接收第一分組并將接收網(wǎng)絡(luò)設(shè)備本地時(shí)鐘調(diào)整得更接近于該全局時(shí)間基準(zhǔn)的接收網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。
17.一種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，包括一個自激時(shí)鐘；一個處理器，該處理器被配置為確定自激時(shí)鐘與第一網(wǎng)絡(luò)全局時(shí)間基準(zhǔn)之差；計(jì)算第一網(wǎng)絡(luò)偏移以說明自激時(shí)鐘和第一網(wǎng)絡(luò)全局時(shí)間基準(zhǔn)之差；確定自激時(shí)鐘和第二網(wǎng)絡(luò)全局時(shí)間基準(zhǔn)之差；以及計(jì)算第二網(wǎng)絡(luò)偏移以說明自激時(shí)鐘和第二網(wǎng)絡(luò)全局時(shí)間基準(zhǔn)之差。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種保持參加網(wǎng)絡(luò)的具有本地時(shí)鐘的多臺網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間同步的方法。從第一網(wǎng)絡(luò)設(shè)備向參加網(wǎng)絡(luò)的其它網(wǎng)絡(luò)設(shè)備廣播第一分組。第一分組包括從第一網(wǎng)絡(luò)設(shè)備本地時(shí)鐘導(dǎo)出的全局時(shí)間基準(zhǔn)。將收到第一分組的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的時(shí)鐘調(diào)整得更接近于第一網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的本地時(shí)鐘?？梢詾閰⒓拥谝痪W(wǎng)絡(luò)和第二網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備保持第一網(wǎng)絡(luò)本地時(shí)間基準(zhǔn)和第二網(wǎng)絡(luò)本地時(shí)間基準(zhǔn)。在該設(shè)備中保持一個自激時(shí)鐘。確定自激時(shí)鐘與第一網(wǎng)絡(luò)全局時(shí)間基準(zhǔn)之差。計(jì)算第一網(wǎng)絡(luò)偏移以說明自激時(shí)鐘和第一網(wǎng)絡(luò)全局時(shí)間基準(zhǔn)之差。確定自激時(shí)鐘和第二網(wǎng)絡(luò)全局時(shí)間基準(zhǔn)之差。計(jì)算第二網(wǎng)絡(luò)偏移以說明自激時(shí)鐘和第二網(wǎng)絡(luò)全局時(shí)間基準(zhǔn)之差。
文檔編號H04L7/04GK1561589SQ02806422
公開日2005年1月5日 申請日期2002年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月13日
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