张志华，宋迎东

(中国电子科技集团公司第五十四研究所，河北 石家庄 050081)

抗时钟漂移的协议同步的设计与实现

张志华，宋迎东

(中国电子科技集团公司第五十四研究所，河北 石家庄 050081)

通信双方基于时钟漂移破坏协议信息同步问题，提出了一种在时钟漂移下协议信息保持同步的方式。文中首先介绍了现在常用的处理方式，并分析了在时钟漂移下协议同步保持原理，最后根据协议设计在系统设备中进行了验证，证明该方式具备抗时钟漂移的能力。

时钟漂移; 全域授时; 同步

0 引言

协议信息同步是数字通信系统的一个实际问题，其性能直接影响系统性能，甚至导致其无法正常工作。因此，为保证传输系统的正常工作，要求提供可靠的协议信息同步。在实际的通信系统中，通信双方存在的时钟漂移不满足收发时钟的同步要求，必然会破坏协议信息的同步，导致系统不能正常工作。采用高稳时钟作为双方的同步基础，但是，仅仅延长了可靠的工作时间，未能从根本上解决问题。在现有的数字通信系统中，为保证协议信息的同步，通信双方常常采用同源时钟方式来解决问题，例如时钟主从方式、全域授时[1-3]。对于支持主从时钟的业务终端或用户复用设备(如PCM)，设置其主从方式可使的收发时钟同源，只存在相互抖动，不会发生漂移现象，传输设备能够从根本上解决问题[4-5]。但是，并不是所有的终端都支持主从工作方式，因此这种应用使用范围受限。全域授时能够很好地解决问题，但相对要求较高，设备复杂成本增加。

1 抗时钟漂移的协议同步

由于时钟漂移的存在，系统的收发时钟不同源，破坏协议信息同步主要是由于相差的累积和相位的模糊，如图1所示：

图1 时钟漂移破坏协议信息同步示意图

根据以上分析，可知时钟漂移破坏协议信息同步主要是由于两个原因，第一相差累积(不同源)，第二相位模糊。

抗时钟漂移的协议同步思想是基于协议信息本地恢复来实现通信双方的协议同步的，协议信息的本地恢复允许通信双方的时钟漂移，采用与对端处理同源的时钟，在本地模拟对端的协议信息分接过程，完成协议信息的本地分接，用于控制本地接收协议控制信息的匹配，同时为消除时钟抖动和时延的影响，采用双支路解调消除协议信息定位模糊。抗时钟漂移的协议同步采用同源时钟的处理克服时钟漂移带来的采样相位积累，同时通过双支路解调消除协议信息定位模糊，保证了协议信息的同步运行。

图2为本地协议恢复与对端协议分接时序示意图，可见在收发时钟存在频偏的情况下，本地恢复的a、b两支路的频点信息可以完全覆盖对端的分接频点，保证协议的正常传输。

分析图2本地恢复原理可以简要的介绍为：协议信息的本地恢复包含两个支路的协议信息处理，其处理时钟与对端协议信息处理时钟同源，因此虽然不会存在相差累积，但并不能避免采样出错的情况发生，本地协议信息两个支路的时序处理要求，a支路协议信息的处理要提前于对端协议信息处理，b支路协议信息的处理要落后于对端协议信息处理，考虑本地不能精确估计对端的分接位置，但是可明确知道对端分接的最大时延为单帧长度与传输时延(100km链路)之和，明显小于两帧长度，可设计b支路相对a支路延时略小于单帧长度，此时假设初始对端协议信息与a、b支路协议信息均相同，随后a支路协议信息先出错，对端协议信息与b支路协议信息相同，然后对端协议信息出错，对端协议信息重新与a支路协议信息相同，最后b支路协议信息先出错，回到对端协议信息与a、b支路协议信息相同的状态，这样就完成了对对端协议信息的覆盖，保证协议信息的同步。

图2 本地协议恢复与对端协议分接时序示意图

2 时钟漂移下协议同步设计

原有解调频点采样中b支路为a支路的时延，因此其采样错误在同时发生，致使单个频点的使用时间超过两帧，造成协议失步。采用解调器的本地协议恢复时，a、b支路信息均来源于信息采样，同时a、b支路初始的时序不重合，由使用频点可以发现，同一帧传送的频点使用时间为两帧，不受时钟漂移和抖动的影响，可以保证协议同步的保持。如图3所示：

图3 抗时钟漂移的协议同步基本框架示意图

3 仿真测试

在为验证方案的可行性，搭建的测试平台片内测试的基本原理，如图4所示 。

图4 片内仿真的基本原理

测试过程(10分钟)中，未出现告警现象，同时在分接不连续时观察到告警现象仍未出现，图5为触发条件时的测试图例。

图5 片内测试的测试图例

可见，片内的模拟仿真说明，本地协议恢复可以消除时钟漂移以及抖动造成的协议失步问题。

4 结束语

本文介绍了常用的协议同步方式，利用双支路模糊匹配的方式，提出了一种在时钟漂移下，协议同步设计的思路，经过验证，方案切实有效。这种方案在不增加硬件成本和终端设备限制的前提下，仅仅通过软件设计完成协议信息的同步，对实际工程问题具有较好的使用价值。

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Design and implementation of protocol synchronization for anti clock drift

ZHANG Zhi-hua，SONG Ying-dong

(TheFiftyFourthResearchInstituteofCETC,ShijiazhuangHebei050081,China)

A method for protocol synchronization under clock drift is proposed,based on the problem of protocol synchronization.The paper introduces the commonly used processing methods and analyzes the principle of protocol synchronization under clock drift.The method is verified in the system equipment and shown to be capable of anti clock drift.

Clock drift; Global timing; Synchronization

2016-09-10

张志华(1982-)，女，河北怀安县人，工程师,主要从事微波网络、地面站天线调试和测量.

1001-9383(2016)04-0031-05

TN820

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