时间同步节点和方法 【技术领域】
本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种时间同步节点和方法。
背景技术
目前，无线通信系统使用电磁波和固定或者移动的无线通信终端(例如移动无线电话或者附有无线通信卡的笔记本电脑，简称终端)进行通信。无线通信系统分配给无线设备的电磁波频率被分成多个载波频率作为无线通信信道，并使用基站指定无线信道在一定地理范围内提供无线覆盖，这个地理范围称为小区，一般终端都位于系统的无线覆盖范围之内。理论上基站应该在小区的中央。
为了扩大系统覆盖范围或者扩展系统容量，一个或者多个中继站可以设置在支持多跳中继的基站和终端之间(以下把包含中继的无线通信系统简称为系统)。中继站可以中继基站到终端(下行)或终端到基站(上行)的信号。中继站可以提高通信链路信号传输质量，因此可以扩大系统覆盖范围或增加系统容量。
在包含中继的系统中，中继站和基站需要保持时间同步。目前，中继站和基站保持时间同步的方法有两种：第一种，通过中继站发送测距信号，基站根据接收到的测距信号通知中继站调整时间；第二种，中继站和基站都使用GPS，基站利用同步信号(例如CLK-SYNmessage)调整中继站的时间同步。
由于第一种方法并不能调整中继站和基站之间的分秒时间同步，而第二种方法在目前尚未有明确的解决方案。因此，无线通信系统中的时间同步问题亟待解决。
【发明内容】
针对现有技术在中继站具有GPS的情况下并不能实现中继站和基站之间的分秒时间同步以及在中继站没有GPS的情况下缺乏实现无线通信系统的时间同步的问题，本发明旨在提供一种时间同步节点和方法，以解决上述问题。
根据本发明的一方面，提供了一种时间同步方法，包括：下游节点接收上游节点周期或非周期发送的控制消息或控制数据，其中，控制消息或控制数据中包含控制时钟同步信息；下游节点根据控制时钟同步信息调整本地时钟。
根据本发明的又一方面，提供了一种时间同步节点，包括：接收模块，用于接收来自上游节点周期或非周期发送的控制消息或控制数据，其中，控制消息或控制数据中包含控制时钟同步信息；获取模块，用于获取控制时钟同步信息；处理模块，用于根据获取模块中的控制时钟同步信息调整本地时钟。
借助于上述技术方案至少之一，本发明通过在中继站不具有授时设备的情况下，基站发送包括控制时钟同步信息的控制消息或控制数据给其下属站实现时间同步，低成本高效率的实现了基站、中继站和终端之间的分秒时间同步，或者在中继站具有授时设备的情况下，通过中继站发送包括控制时钟同步信息的控制消息或控制数据给下属站实现基站、中继站和终端之间的时间同步，弥补了现有技术中的空白。
【附图说明】
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是相关技术中的无线通信系统的拓扑结构图；
图2是根据本发明的方法实施例一的时间同步方法的流程图；
图3是根据本发明的方法实施例二的时间同步方法的流程图；
图4是根据本发明的装置实施例的时间同步节点的框图；
图5是根据本发明的装置实施例的时间同步节点的具体框图。
【具体实施方式】
功能概述
在本发明的实施例提供的技术方案中，下游节点首先接收到上游节点周期或非周期发送的控制消息或控制数据，其中，控制消息或控制数据中包含控制时钟同步信息，然后根据控制时钟同步信息调整本地时钟，以此解决了现有技术在中继站不具有授时设备的情况下无法实现无线通信系统的分秒时间同步以及在中继站具有授时设备的情况下缺乏实现无线通信系统的时间同步的问题。
目前，导航定位系统和授时系统是一个国家最重要、最关键地基础设施之一。例如，中国有“北斗一号”卫星定位系统、美国有投入巨资建成的全球定位系统(GPS)，俄罗斯有全球导航卫星系统(GLONASS)。
因此，上述授时设备可以是中国的“北斗一号”卫星定位系统，美国的GPS等，以下以GPS为例，详细描述本发明实施例。
如图1所示，为目前包括两个中继站的系统的拓扑结构，其中包括一个基站(具有GPS)，两个中继站分别与基站直接通信，终端一在中继站一的覆盖范围内，假设两个中继站的处理信令时延都相同。下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。
方法实施例一
基于图1所示的系统，在上游节点为基站、下游节点为不具有GPS的中继站(例如，图1中的中继站一、中继站二)的情况下，如图2所示，为本实施例的流程，包括：
步骤S202，基站发送控制消息或控制数据到中继站，其中，控制消息或控制数据中包含控制时钟同步信息。
步骤S204，中继站根据上述控制时钟同步信息调整本地时钟，并将控制时钟同步信息通知到其下属站。其中，下属站可以是终端，也可以是其他中继站。其他中继站或终端分别根据接收到的上述控制消息或控制数据调整本地时钟，实现时间同步。
在具体实施过程中，控制消息可以是周期性的广播消息(例如下行信道描述DCD)，也可以是周期性或者非周期性基于位置服务的广播消息(例如LBS_ADV消息)，控制时钟同步信息可以是全球定位系统时间种类长度值域(GPS time TLV)。
具体地，相应于上述步骤S204，中继站一首先接收到基站发送的控制消息或控制数据，然后获取其中的控制时钟同步信息，根据该控制时钟同步信息调整本地时钟；中继站一随后可以将接收到的控制消息或控制数据直接发送给终端一或中继站二，也可以将包含上述控制时钟同步信息的控制消息或控制数据进行重构后发送给终端一或中继站二。类似地，终端一或中继站二根据接收到的控制消息或控制数据中的控制时钟同步信息进行本地时钟的调整，实现时间同步。
具体地，控制时钟同步信息可以包括上游节点在约定时刻的绝对时间，或者包括上游节点的指定时刻和在指定时刻的绝对时间。下面进行详细描述调整本地时钟的过程。
情况一：控制时钟同步信息包括上游节点在约定时刻的绝对时间。
上游节点预先设置约定时刻，并通知下游节点；下游节点在接收到控制消息或控制数据后，获取在约定时刻的绝对时间，以及获取在约定时刻的本地时钟；通过将在约定时刻的本地时钟减去在这个约定时刻的绝对时间，获得在约定时刻，本地时钟与上游节点的时钟的差值；通过将本地时钟减去这个差值来调整在这个约定时刻的本地时钟。
当然，也可以直接将在约定时刻的绝对时间设置为在约定时刻的本地时钟来调整在这个约定时刻的本地时钟。
具体地，约定时刻可以是基站通过系统或人工预先设置的，中继站一、中继站二以及终端一都知晓，中继站一、中继站二和终端一根据接收到的包括约定时刻的绝对时间的控制时钟同步信息调整本地时钟。
中继站一首先获取在约定时刻的本地时钟；通过将获取的本地时钟减去接收到的绝对时间，获得中继站一的本地时钟与基站时钟的差值；再通过将本地时钟减去这个差值来调整本地时钟，实现时间同步。或者，中继站一直接将接收到的约定时刻的绝对时间设置为在约定时刻的本地时钟来实现时间同步。
例如，该约定时刻可以是包含控制消息的第一帧。中继站一在接收到控制消息后，根据约定时刻(即接收到控制消息的第一帧)的绝对时间来调整本地时钟。中继站一根据接收到控制消息的第一帧时的本地时钟减去接收到的绝对时间，获得此刻中继站一的时钟与基站的时钟之间的差值，然后通过本地时钟减去这个差值来调整本地时钟，实现时间同步。
中继站二或终端一在接收到中继站一发送的控制消息或控制数据后调整本地时钟实现时间同步的过程与中继站一接收到基站发送的控制消息或控制数据后的处理类似，这里不再累赘。
情况二：控制时钟同步信息包括上游节点的指定时刻和在指定时刻的绝对时间。
下游节点从上游节点发送的控制时钟同步信息中获取指定时刻，以及获取在指定时刻的本地时钟；通过将在指定时刻的本地时钟减去在指定时刻的绝对时间获得在指定时刻，本地时钟与上游节点的时钟的差值；通过将本地时钟减去这个差值来调整在指定时刻的本地时钟。
当然，也可以直接将在指定时刻的绝对时间设置为在指定时刻的本地时钟来调整在指定时刻的本地时钟。
与上述情况一不同的是，约定时刻是各节点都已经知晓，无需在控制时钟同步信息中携带，而指定时刻是由基站确定的，需要通知给基站的下属站。
中继站一在接收到基站发送的控制消息或控制数据时，首先获取控制时钟同步信息中携带的指定时刻，以及获取指定时刻的本地时钟；通过将本地时钟减去指定时刻的绝对时间获得指定时刻的本地时钟与上游节点的时钟的差值；然后再通过本地时钟减去这个差值来调整本地时钟，实现时间同步。或者，中继站一直接将接收到的绝对时间设置为在指定时刻的本地时钟。
例如，这个指定时刻可以是收到控制消息的第N帧或者一个绝对帧数K，例如K为2，表示控制消息的第二帧。中继站一根据接收到的控制消息中的指定时刻以及在指定时刻的绝对时间来调整本地时钟。具体的，中继站一首先获取指定时刻，即控制消息的第二帧，随后在接收到控制消息的第二帧这个时刻，获取本地时钟，并将本地时钟减去接收到的绝对时间获得本地时钟和基站时钟之间的差值，再将本地时钟减去这个差值校准本地时钟，实现时间同步。
中继站二或终端一在接收到中继站一发送的控制消息或控制数据后调整本地时钟实现时间同步的过程与上述情况一中中继站一接收到基站发送的控制消息或控制数据后的处理类似，这里不再累赘。
由上描述可知，在中继站不具有授时设备的情况下，基站通过发送包含控制时钟同步信息的控制消息或控制数据给下属站，低成本高效率的实现了基站、中继站和终端之间的分秒时间同步。
方法实施例二
基于图1所示的系统，在上述上游节点为具有GPS的中继站(中继站一)，上述下游节点为不具有GPS的中继站(中继站二)或终端的情况下，基站与中继站一之间通过基站利用同步信号(例如CLK-SYN message)来实现时间同步，但是中继站一与其下属站(中继站二或终端一)之间的时间同步是通过由中继站一发送的控制消息或控制数据来实现的。如图3所示，为本实施例的流程，包括：
步骤S302，中继站一发送控制消息或控制数据到下属站，其中，控制消息或控制数据中包含控制时钟同步信息。
步骤S304，下属站根据上述控制时钟同步信息调整本地时钟。其中，下属站可以是终端，也可以是其他中继站。其他中继站或终端分别根据接收到的上述控制消息或控制数据调整本地时钟，实现时间同步。在下属站为其他中继站的情况下，还需要将控制消息或控制数据发送给所属下属站。
在具体实施过程中，控制消息可以是周期性的广播消息(例如下行信道描述DCD)，也可以是周期性或者非周期性基于位置服务的广播消息(例如LBS_ADV消息)，控制时钟同步信息为全球定位系统时间种类长度值域(GPS time TLV)。
具体地，相应于步骤S304，中继站二或终端一根据接收到的中继站一发送的控制消息或控制数据获取其中的控制时钟同步信息，根据该控制时钟同步信息调整本地时钟。中继站二可以将接收到的控制消息或控制数据直接发送给所属下属站，也可以将包含上述控制时钟同步信息的控制消息或控制数据进行重构后发送给所属下属站。类似地，所属中继站二的下属站根据接收到的控制消息或控制数据中的控制时钟同步信息进行本地时钟的调整，实现时间同步。
具体地，控制时钟同步信息包括上游节点在约定时刻的绝对时间，或者包括上游节点的指定时刻和在指定时刻的绝对时间。与上述方法实施例一和方法实施例二类似，这里也可以分为两种情况。
情况一：控制时钟同步信息包括上游节点在约定时刻的绝对时间。
上游节点预先设置约定时刻，并通知下游节点；下游节点获取在约定时刻的本地时钟；通过将在约定时刻的本地时钟减去在约定时刻的绝对时间，获得在约定时刻，本地时钟与上游节点的时钟的差值，通过将在约定时刻的本地时钟减去差值来调整在约定时刻的本地时钟。
当然，也可以直接将在约定时刻的绝对时间设置为在约定时刻的本地时钟来调整在约定时刻的本地时钟。
具体地，上述约定时刻是中继站一通过系统或人工预先设置的，中继站二、终端一都知晓，中继站二和终端一根据接收到的包括约定时刻的绝对时间的控制时钟同步信息调整本地时钟。
中继站二或终端一首先获取在约定时刻的本地时钟；通过将获取的本地时钟减去接收到的绝对时间，获得中继站的本地时钟与基站时钟的差值；再通过将本地时钟减去这个差值来调整本地时钟，实现时间同步。或者，中继站二或终端一直接将接收到的绝对时间设置为在约定时刻的本地时钟来实现时间同步。
中继站二在接收到中继站一的控制消息或控制数据后的处理与上述方法实施例一中中继站一接收到基站发送的控制消息或控制数据后的处理类似，终端一在接收到控制消息或控制数据后的处理也与上述法实施例一中的终端一的处理类似，这里都不再累赘。
情况二：控制时钟同步信息包括上游节点的指定时刻和在指定时刻的绝对时间。
下游节点从控制时钟同步信息中获取指定时刻，以及获取在指定时刻的本地时钟；通过将在指定时刻的本地时钟减去在指定时刻的绝对时间获得在指定时刻，本地时钟与上游节点的时钟的差值；通过将本地时钟减去差值来调整在指定时刻的本地时钟。
当然，也可以直接将在指定时刻的绝对时间设置为在指定时刻的本地时钟来调整在指定时刻的本地时钟。
与上述情况一不同的是，约定时刻是各节点都已经知晓，无需在控制时钟同步信息携带，而指定时刻是在中继站一确定的，需要通知给中继站一的下属站。
中继站二在接收到中继站一的控制消息或控制数据后的处理与上述方法实施例一中中继站一接收到基站发送的控制消息或控制数据后的处理类似，终端一在接收到控制消息或控制数据后的处理也与上述法实施例一中的终端一的处理类似，这里都不再累赘。
由上描述可知，在中继站具有授时设备的情况下，基站与中继站通过同步信号实现时间同步，而中继站与其下属站的时间同步是通过中继站下发的包含控制时钟同步信息的控制消息或控制数据来实现的，本实施例提供的技术方案弥补了现有的技术空白。
装置实施例
本实施例提供了一种时间同步节点，用于实现上述方法，如图4所示，包括接收模块10、获取模块20、处理模块30，下面结合图4进行详细描述。
接收模块10，用于接收来自上游节点周期或非周期发送的控制消息或控制数据，其中，控制消息或控制数据中包含控制时钟同步信息。
具体地，如方法实施例一所描述的，上游节点可以是基站，则下游节点为不具有授时设备(例如GPS)的中继站；如方法实施例二所描述的，上游节点也可以是具有授时设备的中继站，则下游节点为不具有授时设备的中继站或终端。具体详细的描述在上述方法实施例一和二中类似，这里不再累赘。
获取模块20，连接至接收模块10，用于获取接收模块10中的控制消息或控制数据中的控制时钟同步信息。
处理模块30，连接至获取模块20，用于根据获取模块20中的控制时钟同步信息调整本地时钟。
具体地，如上述方法实施例一与方法实施例二所述，控制时钟同步信息可以包括上游节点在约定时刻的绝对时间，也可以包括上游节点的指定时刻和在所述指定时刻的绝对时间，相应地，调整本地时钟的处理也可以分为两种情况。基于此，给出了时间同步节点的具体框图，如图5所示：
其中，获取模块20包括：第一获取子模块202、第二获取子模块204；处理模块30包括：第一处理子模块302、第二处理子模块304，下面结合图5进行详细描述。
第一获取子模块202，用于获取方法实施例一(或方法实施例二)中的情况一中的上游节点在约定时刻的绝对时间。
第二获取子模块204，用于获取方法实施例一(或方法实施例二)中的情况二中的上游节点的指定时刻和在指定时刻的绝对时间。
第一处理子模块302，，连接至第一获取子模块202，根据在约定时刻的绝对时间调整本地时钟。具体地，根据约定时刻的绝对时间调整本地时钟的过程上述方法实施例一已详细描述，这里不再累赘。
第二处理子模块304，连接至第二获取子模块204，根据指定时刻和在指定时刻的绝对时间调整本地时钟。具体地，根据指定时刻的绝对时间调整本地时钟的过程上述方法实施例一已详细描述，这里不再累赘。
在该时间同步节点还有下属站的情况下，时间同步节点还包括发送模块40，用于将控制消息或控制数据重构后发送或直接发送给下游节点。
综上所述，通过本发明，在中继站不具有授时设备的情况下，考虑了中继站处理信令的延时，通过基站下发包含控制时钟同步信息的控制消息或控制数据低成本高效率的实现了基站与其下属站之间的分秒时间同步；在中继站具有授时设备的情况下，通过中继站下发包含控制时钟同步信息的控制消息或控制数据实现中继站与其下属站之间的时间同步，弥补了现有的技术空白。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。