徐　丹　中国信息通信研究院知识产权中心高级咨询师李文宇　中国信息通信研究院知识产权中心主任沈　滢　中国信息通信研究院知识产权中心高级咨询师



前传网络的精准同步技术专利分析

徐丹中国信息通信研究院知识产权中心高级咨询师
李文宇中国信息通信研究院知识产权中心主任
沈滢中国信息通信研究院知识产权中心高级咨询师

摘要：随着传统蜂窝结构的无线接入网面临越来越多的挑战，同步以太网成为主要发展方向，相关专利布局早已展开。本报告对前传网络精准同步技术的专利申请进行了针对性的检索，并从核心技术、主要申请人等各个角度进行了全方位的深入分析，也展示了部分重点专利，可供国内相关企业的技术研发和市场布局借鉴。

关键词：同步以太网；IEEE 1588；专利；分析

1　引言

在电信服务提供商网络向下一代网络的演进中，以太网以其优越的性价比、广泛的应用和产品支持，成为IP承载网的主要发展方向，将逐步取代准同步数字体系（PlesiochronousDigitalHierarchy，PDH）以及同步光网络（SynchronousOpticalNetwork，SONET）/同步数字系列（Synchronous Digital Hierarchy，SDH）传输网。因此，在一些要求严格同步的应用，如包括无线基站以及时分复用（TimeDivisionMultiplexing，TDM）电路仿真服务（CircuitEmulationServices，CES）的设备中，电信服务提供商将面临如何通过以太网传输高品质时钟同步的挑战。国际电信联盟电信标准部（International TelecommunicationUnionTelecommunication，ITUT）的标准解决办法是同步以太网（SyncE）。

在同步以太网（SyncE）中，以太网采用与SONET/ SDH相同的方式，通过高品质、可跟踪一级基准时钟信号同步其位时钟。2006年，国际电信联盟在其G.8261中描述了SyncE概念。2007年，在G.8262中对SyncE性能要求进行了标准化，规定了同步以太网网络设备中使用的时钟的最低性能要求。IEEE在2002年发布了IEEE1588标准，该标准定义了一种精确时间同步协议（PTP），2005年又制定了新版本的IEEE 1588，即IEEE1588v2。IEEE1588通过硬件和软件配合获得更精确的定时同步；在传输时间时钟信号时无需额外的时钟线，仍然使用原来以太网的数据线传送时钟信号，既简化了组网连接，又降低了成本。同步以太网只支持频率同步，即时钟同步，不支持时间同步，即相位同步。在以太网中同步时间主要通过IEEE1588PTP协议实现。将应用了精确时间协议（Precision Time Protocol，PTP）的网络称为PTP域。PTP域内有且只有一个同步时钟，域内的所有设备都与该时钟保持同步。

为了获得前传网络的精准同步技术演进趋势、洞察技术前沿发展动态、分析技术竞争格局，本文以广泛、详实的专利文献信息为突破口，对近5年国内外专利数据进行检索和分析，获取该领域的技术发展前沿动态和主流方向。

2　近5年全球和在华专利申请态势分析

2.1前传网络的精准同步技术国内外专利申请总体态势

前传网络的精准同步技术专利申请处于起步阶段。图1所示是同步领域近5年公开的专利申请趋势，国内/国际都是从2007年左右开始进入专利申请的上升期，到2011年左右到达顶峰。国内起步时间较晚，国际专利数量明显较大，是国内的7倍多。国内是从2008年开始出现专利申请的，采取申请后立即公开的策略，国际专利从2001年开始在美国和欧洲陆续出现了专利申请，直到2010年后才给予公开。如图2所示，美国是第一大专利申请受理国，反映出在该领域研究中，美国仍然是技术优势明显的地区，其次是欧洲。

2.2前传网络的精准同步技术重点申请企业分析

图1　国内、国际专利年度申请态势

图2　国际专利地域分布

全球各大设备厂商均有专利部署，各设备厂商参与度高。在美国、韩国和日本，行业内各企业申请者接近20余家，阿尔卡特朗讯、美国博通、爱立信、通用电子、高通等公司都在其中。我国企业中兴、华为在海外进行大量专利部署，排名靠前。

我国企业是国内专利申请的主力，中兴通讯在1588v2频率同步、同步以太网（SyncE）在家庭基站中的优化、1588v2在无线接入网络中应用方面有一定的技术积累；盛科网络和神州数码在ns级精度提升技术上有多件专利申请；烽火通信有涉及ns级精度提升及1588v2频率同步的专利申请。

国外企业已经有一部分专利进入我国，以色列康宁移动接入有限公司使用了一种采用携带以太网信号电缆的通信系统来实现SyncE技术在接入网的优化；阿尔卡特朗讯在2009年就出现了1588v2频率同步专利申请；美国博通公司有专利可以实现1588v2在无线接入网络中的应用。

3　专利申请热点、主流趋势分析与典型案例解析

3.1前传网络的精准同步技术专利申请热点举例

通过对重点专利的解读与分析，能够聚焦到该项技术的专利申请热点，其中解决融合问题就属于业内较为关注的热点问题。

同步以太网（SyncE）技术是通过提取物理链路层的物理时钟信号来恢复上游时钟频率的一种技术，其优点是不受网络延迟影响，时钟恢复性能稳定，可靠性高；缺点是无法测量时延，必须逐跳恢复，并且要有物理硬件支持。精确时间同步协议（PTP）技术是一种包恢复时钟方法，其优点是可以同时测量时延和频率偏移量，可以透传中间设备，可同时支持时钟频率与相位恢复；缺点是恢复的性能容易受中间网络影响，稳定性相对较差。

在专利申请CN201110415169.X（一种时钟频率同步方法及装置）中，提出一种解决方案：建立精确时间同步协议（PTP）报文与同步以太网（SyncE）协议时钟等级QL之间的映射，对PTP包恢复时钟进行SyncE模式互相映射，采用SyncE的系统时钟选择方法统一管理拓扑结构，完成时钟拓扑建立。有效地达到了两种技术的混合应用，实现了同步以太网（SyncE）与精确时间同步协议（PTP）两种时间技术的对接。

另外，在PTP同步技术和同步以太网（SyncE）技术同时使用时，一般使用SyncE同步时钟、PTP同步时间，如要实现同步以太网（SyncE）的时间同步，存在着配合问题，占用网络资源和CPU资源多，组网配置过程复杂。专利申请CN201310204015.5（一种同步时间的方法和设备）就通过同步以太网中网络设备与上游设备进行通信，获得本设备相对于上游设备的时钟偏差，调整本地时间等一系列的技术手段，实现了既简化同步以太网的组网配置，又能保证时间同步精度的技术效果。

3.2前传网络的精准同步技术技术研发主流趋势分析

从专利数据中获取的信息可看出，当前业内主流厂商都在提升时间同步精度上有所研发投入，研发主流倾向包括：从上层协议层面，全面解决数据包传输流程中产生的同步精度下降问题。其中，数据包传输流程涵盖了时间源头、传输过程和处理机制多个方面：在时钟源头，解决了检测时钟源的精度问题，专利申请CN200910243677.7在TD-SCDMA基站组网中，引入一种时钟检测方法获知相位差确定异常，解决由于恒温晶体振荡器OCXO时钟同步模块性能引起的基站同步精度下降问题；在传输过程中，解决了以太网包传输过程中产生时延对精度影响、以太网与E1转换引起的时延的问题，专利申请CN201110112517.6产生了1588协议对于计算传输链路不对称时延的成熟解决方案，精度可以达到ns级别，专利申请CN201210352371.7将PTP数据包链路时延抖动由传统E1转换器上的几十μs压缩到ns级；在处理机制上，解决了针对同步信息终结处理机制的优化问题，专利申请CN201410794956.3达到PTP系统中上游设备与下游设备间的表征时间同步。

另外，从芯片层面上，在保证精度的同时，软硬件结合处理优化精度提升算法，降低资源消耗，简化芯片设计工艺也是当前技术研发的主流趋势之一：专利申请CN201110112517.6采用软硬件结合的处理方法提高时间同步精度，在PHY芯片中识别记录时间戳，在物理层采用SyncE实现频率同步；专利申请CN201110351801.9、CN201310593640.3针 对 多 个MAC独自实现时间戳芯片资源消耗大的问题，出现了不同时间戳格式包封装方法，以及在多个MAC中实现精准时间戳的技术方案，达到ns级精度；专利申请CN201510003305.2改进了集中PTP引擎广播时间戳给MAC的方式，减少了广播时间戳信息在芯片内的走线。

4　结束语

总体而言，前传网络的精准同步技术专利申请处于起步阶段，国内起步时间较晚，美国具有明显的技术优势。国内普遍采取申请后立即公开的策略，国际专利从2001年开始在美国和欧洲陆续出现专利申请，部分直到2010年后才给予公开；全球各大设备厂商参与度高，我国企业是专利申请的主力，国外企业也有一部分专利进入我国。

通过对重点专利进行解读与分析，发现解决同步以太网（SyncE）技术与精确时间同步协议（PTP）技术的融合问题是业内较为关注的热点问题，IEEE1588v2同步机制在无线接入网中的应用和时间同步精度提升方面专利数量最多，存在基础性专利，围绕着同步精度提升、芯片资源消耗等核心问题，从软硬件的角度都已经出现了较为成熟的解决方案，可以借鉴相关成果做出进一步的改进和创新，或考虑与主要的厂商进行合作研发，对于国外公司进入我国的重要专利，需要注意防范侵权风险进行规避设计，避免落入其保护范围。

参考文献

［1］吴敏凉，石旭刚，张胜，等.基于IEEE1588的同步以太网实现方式［J］.单片机与嵌入式系统应用，2010，01：38-40.

［2］吴先涛，吴承治.同步以太网及其时钟［J］.现代传输，2007，06：70-74.

收稿日期：（2016-04-25）

The analysis of precision synchronization technology patent neural network

XU Dan，LI Wenyu，SHEN Ying

Abstract：The traditional cellular structure of the radio access network which is facing more and more challenges，synchronous ethernet is becoming the hot field of research and development，relevant patent layout of synchronous ethernet has already been developed.Based on the targeted patent search in the field of synchronous ethernet，the quantity of patent applications is analyzed and studied，including technical composition，the main applicants and so on.It is hoped to be helpful for the technical development and market distribution of related domestic enterprises.

Key words：synchronous ethernet；IEEE 1588；patent；analysis