CN1143464C - 蜂窝电信网的同步 - Google Patents

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Abstract

在蜂窝通信网(20)中位于网络的控制节点(30)里的一个主计时单元(60)和位于该网络中控制节点或被控制节点例如基站(22)上的一个从属计时单元(STU)之间实现同步。为了实现同步，主计时单元或从属计时单元中的一个用作发起方计时单元，发送包括第一个参数(t1)的一个同步分析命令消息给这两个计时单元中用作响应方计时单元的另一个。作为响应，响应方计时单元发送一则同步分析响应消息给发起方单元，其中包括至少第二个参数(t2)，最好包括第三个参数(t3)。发起方单元利用例如从同步分析响应消息中提取的参数为从属计时单元确定一个同步调整值。当主计时单元是发起方计时单元时，主计时单元将同步更新命令消息里的同步调整值发送给从属计时单元。

Description

蜂窝电信网的同步
发明背景
1.发明领域
本发明涉及蜂窝通信领域，具体而言涉及象码分多址(CDMA)蜂窝网这样的蜂窝网内计时单元的同步。
2.相关技术
在移动通信里，移动电话这样的移动台通过无线通信信道跟基站通信。通常，多个基站自己又通过一个较上层的节点，例如无线电网络控制器(RNC)，跟一个移动交换中心(MSC)相连。移动交换中心(MSC)一般都通过例如一个网关跟其它的通信网例如公共交换电话网相连。
在码分多址(CDMA)移动通信系统里，基站和特定移动台之间传递的信息是用一个数学码(例如信道码和扰频码)调制了的，以此将它跟使用相同无线电频率的其它移动台的信息区分开来。这样，在CDMA里，每一条无线电链路都是用码来区分的。Prentice Hall 1997年出版，Garg、Vijay K.等等的《CDMA在无线/个人通信中的应用》对CDMA的各个方面都进行了介绍。
另外，在CDMA移动通信里，具有重叠覆盖区的几个基站在下行链路利用合适的码发射同样的基带信号。换句话说，同时从几个不同的基站向移动台发射具有相同用户数据的帧。这样移动台就可以同时接收和利用来自几个基站的信号。此外，由于无线电环境的改变非常迅速，因此移动台很可能同时跟几个基站之间存在无线电信道，这样，移动台就能够选择或者合并最好的信道，如果需要，利用从所有基站发往移动台的信号，以便降低无线电干扰，提高容量。
在上行链路方向上，多个基站收到移动台为了实现移动连接以帧的形式发送的用户数据。移动台以这些基站要求的最低功率发射信号。要求功率最低的基站能够最清楚地“听”到移动台的信号。然而，当干扰最小时，接收移动台的信号接收得最好的基站会在连接过程中随机地改变。因此，象无线电网络控制器(RNC)这样的较上层的节点会选择基站从移动台收到的信号中质量最好的那些帧。
上述CDMA方式中在多个基站和一个移动台之间这样使用无线电信道叫做“软切换”。
分集和软切换的原理要求参与特定连接的基站相对于上级节点同步，例如跟无线电网络控制器(RNC)同步。需要同步的原因之一是参与连接的多个基站必须同时发送相同的帧信息给连接中的移动台。
授予Griffith等的美国专利5388102描述了在基站和上层节点之间实现同步的各种技术。这些技术包括地球轨道卫星(例如利用全球定位系统[GPS])、专用同步链路和数据链路上的中断同步信号。GPS用于获得(例如)3～10微秒的绝对相位差(例如IS-95就是这样做的)。在其它系统里，如果软切换程序获得了移动台的帮助，有移动台给出源到目标基站的相位差大小，基站采用其它的同步精度(例如2.5或者10毫秒)就足够了(例如移动辅助切换，MAHO)。
在授予Averbuch的美国专利5245634中，丢失GPS信号会导致基站向中心站发射一则同步消息。中心站启动一个测量计数器，并发送一个主序列给这一基站。然后基站发送一个返回序列。当两个站点的计数器说明已经经历了M次这种序列的循环时，中心站就将它测量所得的往返时间延迟发送给基站。基站完成计算(例如漂移)，并通过调整基站的本地时钟补偿往返时间延迟带来的偏差。
在移动连接的下行链路(从上层节点到基站)和上行链路(从基站到上层节点)里识别帧的一种方法是在每一帧上附加一个序列号。在下行链路里，这些序列号可以用来跟基站里的基站基准时间/编号顺序比较以便调整这些帧，从而修正传输时间(在空中接口上)。在上行链路里，每一个基站在帧上附上序列号(跟基站基准时间/编号有关)，然后才将这些帧发给上层节点。在上层节点里，根据这些序列号进行帧的组合/选择。
在某些系统里，上层节点(例如RNC)有一个主系统帧计数器，它锁定在一个外部基准或者时钟信号源上。一些直接序列CDMA系统(DS-CDMA)需要一个能够同步基站的程序，使帧一级的不确定性相对于上层节点近似为正负1毫秒。换句话说，上层节点的主帧计数器值必须在预定最长时间，例如大约1毫秒，内传递给所有基站。
对于某些移动系统，这一程度的不确定性是必要的，因为空中接口(基站和移动台之间)里的帧(其长度为例如10毫秒)没有任何帧编号信息。移动台自己无法区分这些帧。尽管如此，移动台仍然必须知道在正负半个帧长度以内(例如5毫秒)来自基站的帧应当向哪个方向调整。
在一个信道给出了帧编号的其它系统里，相位偏差可能大于半帧。这种情况可能会出现在移动台辅助测量相位差的系统里，在这种情况下，用于测量相位差的信道可能会有帧编号。这种相位差大于半帧的可能性要求基站相对于上层节点(例如RNC)同步到一个最大相位差。
因此，所需要的，也是本发明的一个目的，是一种精确可靠的技术，用来同步计时单元，例如有一个上层节点的基站里的计时单元。
发明简述
在蜂窝通信网内网络控制节点里的主计时单元和从属计时单元之间进行同步。从属计时单元可以放在网络的控制节点里，也可以放在网络的被控制节点里。进行同步时，主计时单元和从属计时单元中的同步发起方发送包括第一个参数的一则同步分析命令消息给主计时单元和从属计时单元中的响应方。作为响应，响应计时单元发送一则同步分析响应消息给发起方，该消息包括至少第二个参数，最好还包括第三个参数。计时单元的发起方利用例如从同步分析响应消息里提取的参数，为从属计时单元确定同步调整值。在发起方计时单元是主计时单元的实施方案里，主计时单元在同步调整命令消息里向从属计时单元发送同步调整值。在发起方是从属计时单元的实施方案里，从属单元完成计算，并调整好自己，然后通知主单元。同步调整值最好是一个同步偏移值。
同步分析命令消息里的第一个参数最好是第一个时间标记值t1，它与从发起方计时单元发往响应方计时单元同步分析命令消息的时刻有关。由响应方计时单元插入同步分析响应消息的第二个参数是第二个时间标记值t2，它跟响应方计时单元收到同步分析命令消息的时刻有关。同样是由响应方计时单元插入同步分析响应消息的第三个时间标记值t3跟响应方计时单元发送同步分析响应消息的时刻有关。发起方单元确定第四个时间标记值t4，也就是发起方单元收到同步序列响应消息的时刻。
当发起方单元是主单元时，发起方计时单元通过将同步分析响应消息里的第二个参数t2跟预测的第二个参数t2预测相比较来确定同步调整值。预测的第二个时间标记值为：t2预测＝((t1+t4)/2)-((t3-t2)/2)。于是同步调整值为：t2预测-t2。
当发起方单元是从属计时单元时，发起方计时单元将同步分析响应消息里的第一个参数t1跟预测的第一个参数t1预测相比较，确定同步调整值。预测的第一个时间标记值为：t1预测＝((t2+t3)/2)-((t4-t1)/2)。于是同步调整值为t1预测-t1。
参数t1～t4最好是系统帧计数器的值。具体而言，参数t1和t4是发起方计时单元系统帧计数器的当前值。参数t2和t3是响应方计时单元系统帧计数器的当前值。同步调整值用于调整响应方计时单元系统帧计数器的值。
主计时单元可以安装在控制节点内，例如无线电网络控制器(RNC)[别名为基站控制器(BSC)]，甚至移动交换中心(MSC)内。从属计时单元可以安装在基站节点里，或者安装在控制节点里(例如控制节点里的分集切换单元)。
在一个实施方案里，主计时单元和从属计时单元之间传递的同步消息用蜂窝通信网里码分多址(CDMA)异步传递模式(ATM)信元封装起来。
附图简述
从以下对优选实施方案的详细说明以及附图可以清楚地了解本发明的目的、特征和优点，在所有附图中相同的引用字符指的是相同的部件。附图不一定是按比例画的，其重点是说明本发明的原理。
图1是本发明一个实施方案中蜂窝通信网的一个原理图。
图2是本发明实施方案里一部分节点的原理图，该节点的计时板上有一个计时单元。
图2A是图2中计时单元里一部分同步帧计数器部分的原理图。
图3是本发明实施方案里一部分节点的原理图，该节点计时板以外的一块板上有一个计时单元。
图3A是图3中计时单元里一部分同步帧计数器部分的原理图。
图4是一个一般性计时单元中同步帧计数器部分的原理图。
图5中的流程说明的是为了实现本发明的模式主同步单元采取的基本初始步骤。
图6是说明流程图6A、6B和6C之间的关系的示意图。
图6A、6B和6C是按照本发明的模式进行的基本步骤的流程图，其中的主计时单元用作发起方计时单元(ITU)。
图7是说明按照图6模式发送同步消息序列的示意图。
图8是本发明中响应方计时单元(RTU)的事件状态图。
图9是按照本发明为往返延迟(RTD)确定概率的一种模式的示意图。
图10说明按照本发明在发起方计时单元(ITU)和响应方计时单元(RTU)之间传递的消息的格式。
图10A是本发明使用的ANALYZE_SFC命令和响应消息的格式。
图10B是本发明使用的SET_SFC命令和响应消息的格式。
图10C是本发明使用的ADJUST_SFC命令和响应消息的格式。
图11说明了图11A、11B和11C之间的关系。
图11A、11B和11C说明的是按照本发明的模式所进行的基本步骤的流程，其中的从属计时单元用作发起方计时单元(ITU)。
图12说明的是按照图11的模式发送的同步消息序列。
图13是按照本发明另一个实施方案的蜂窝通信网的一个示意图。
附图详述
下面，为了说明而不是加以限制，将给出具体细节，例如特定的体系结构、接口、技术等等，以便全面地了解本发明。但对于本领域里的技术人员而言显而易见，本发明可以用不同于这些具体细节的其它实施方案来实现。在某些情况下，省去了对众所周知的装置、电路和方法的详细介绍，以免喧宾夺主。
图1说明的是一个蜂窝通信系统20，它包括多个基站221～22n，利用它通过空中接口跟移动台24建立移动连接。基站221～22n分别用陆线261～26n跟一个无线电网络控制器(RNC)30连接，无线电网络控制器(RNC)自己则用陆线32跟一个移动交换中心(MSC)40连接。移动交换中心(MSC)40通常都通过一个网关跟其它通信网连接，例如跟公共交换电话网连接。网关常常是用网关MSC(GMSC)，用它来安装网关。
基站221～22n、无线电网络控制器(RNC)30和移动交换中心(MSC)40全都被看成蜂窝通信网20的“节点”。特别是无线电网络控制器(RNC)30被看成基站221～22n的控制节点或者“上层”节点，而基站221～22n则相对于无线电网络控制器(RNC)30被看成“被控制”节点。无线电网络控制器(RNC)30可以是有时叫做基站控制器(BSC)的一个节点。
无线电网络控制器(RNC)30有一个主计时单元(MTU)60，用于跟多个从属计时单元(STU)实现同步。如同下文所示，每一个基站221～22n中都有一个从属计时单元，无线电网络控制器(RNC)30中的各种部件也都有。在这一实施方案里，基站221～22n里的主计时单元(MTU)60和从属计时单元(STU)做在叫做计时单元板(TUB)的专用电路板上。无线电网络控制器(RNC)30里的从属计时单元安装在多用途电路板(AMB)上。
在图1的实施方案里，无线电网络控制器(RNC)30和基站221～22n是使用异步传递模式(ATM)信元的节点。从这一点上讲，无线电网络控制器(RNC)30有一个ATM交换机核心62。ATM交换机核心有多个交换机核心端口，跟对应的电路板相连。除了安装了主计时单元(MTU)60的电路板以外，ATM交换机核心62通过它的交换机核心端口连接的有：安装RNC控制单元63的电路板；分集越区切换单元(DHO)64；多功能板65；和多个扩展终端(ET，Extension Terminal)671～67n。
无线电网络控制器(RNC)30的扩展终端(ET)671～67n用于通过陆线或者链路261～26n分别跟基站221～22n相连。图1所示网络20的所有ATM节点都通过ATM链路跟其它ATM节点相连。在每一个节点里这些ATM链路都终止于扩展终端(ET)。这样，虽然没有这样画出来，来自移动交换中心(MSC)40的链路32终止于无线电网络控制器(RNC)30的扩展终端。
所有的ATM基站221～22n都有从属计时单元(STU)701～70n，它们分别跟基站ATM交换机核心721～72n相连。每一个基站(BS)22都有一个安装在电路板上的基站控制器73，该电路板跟它自己的ATM交换机核心72的一个端口相连。如上所述，每一个基站22都通过陆线26跟无线电网络控制器(RNC)30连接，陆线26终止于基站22的交换终端(ET，Exchange Terminal)77。另外，每一个基站(BS)22都有一个或者多个收发信机板78跟它的ATM交换机核心72连接。为了简单起见，图中画出的每一个基站221～22n都只有一个收发信机板78，但很可能每一个基站(BS)22都有一个以上的收发信机板78。每一个收发信机板78都跟一付适当的天线80连接。这样，在图1里，基站221～22n跟移动台(MS)24的连接包括移动台(MS)24和天线801～80n之间的空中链路821～82n。
图1所示的网络20是一个码分多址(CDMA)网络，它采用了分集或者软切换。在这一点上，在移动台(MS)24到无线电网络控制器(RNC)30的上行链路里，具有相同用户数据的帧被所有基站221～22n收到，通过它们建立起移动连接，虽然在对应的空中链路821～82n上使用了不同的码信道。每一个基站(BS)22收到的帧都被给予一个特定的质量等级和系统帧计数值。系统帧计数值由基站(BS)22的从属计时单元(STU)70分配。帧和它的质量等级以及系统帧计数值都封装在一个ATM信元里。承载帧的ATM信元通过基站22的交换终端77和链路26传递给无线电网络控制器(RNC)30。
在无线电网络控制器(RNC)30里，承载ATM帧的信元被相应的交换终端(ET)67收到，通过ATM交换机核心62传递给分集越区切换单元(DHO)64。在分集越区切换单元(DHO)64里，来自基站221～22n包括相同用户数据的帧被合并，或者从中选择一个，这样质量最好的帧被最终(通过ATM交换机核心62)传递给移动交换中心(MSC)40。移动交换中心(MSC)40有不同的服务适配装置，例如，用于声音的编码器-译码器或者用于分组数据和电路数据的其它适配装置。
如上所述，在无线电网络控制器(RNC)30里，如果来自不同基站(BS)22的帧具有相同的系统帧计数器值，就认为它们传递的是相同的用户数据。因此，相对于无线电网络控制器(RNC)30使不同基站221～22n的从属计时单元(STU)实现同步，从而使它们对于相同的用户数据帧具有相同的系统帧计数器值是非常重要的。
本发明的目的是使例如无线电网络控制器(RNC)30的主计时单元(MTU)60跟基站(BS)22的从属计时单元(STU)70实现同步。另外，其它从属计时单元，例如无线电网络控制器(RNC)30里的从属计时单元，也要实现同步。此外，本发明还涵括了其它情形，例如横向体系结构这种情形，其中一个无线电网络控制器(RNC)的计时单元被指定为主计时单元，而另一个无线电网络控制器(RNC)里的计时单元被指定为从属计时单元。
在无线电网络控制器(RNC)30到基站(BS)22的下行链路里，移动交换中心(MSC)40收到的用户数据帧通过无线电网络控制器(RNC)30的ATM交换机核心62传递给分集切换单元(DHO)64。在分集切换单元(DHO)64里，帧分路器为参与移动台(MS)24的移动连接的每一个基站221～22n提供帧的一个拷贝。下行链路上所有的帧拷贝都拥有同样的系统帧计数器值。在下行链路上，系统帧计数器值是由从属计时单元(STU)90给出的，它驻留在无线电网络控制器(RNC)30的分集切换单元(DHO)64里。
分集切换单元(DHO)64的帧分路器产生的帧的拷贝通过交换机核心62传递给对应的扩展终端(ET)67，通过适当的链路26发往目的地基站(BS)22。在基站(BS)22里，扩展终端77收到帧的拷贝，通过交换机核心72最终传递给收发信机板78，通过空中接口发送出去。但是，将帧拷贝提供给空中接口的时刻依赖于，跟基站(BS)22的从属计时单元70里当前系统帧计数器值有关的，系统帧计数器值。
由此可见，在下行链路上，基站221～22n相对于主计时单元(MTU)60实现同步也是非常重要的。此外，由于下行链路上帧拷贝里的系统帧计数器值是由分集切换单元(DHO)64的从属计时单元(STU)90提供的，所以，从属计时单元(STU)90相对于主计时单元(MTU)60实现同步也是非常重要的。
分集和软切换的其它细节可以从例如序列号为08/979866的美国专利申请上找到，它于1997年11月26日提交，标题为“CDMA移动通信的多级分集处理”，还可以从序列号为08/980013的美国专利申请上找到，它于1997年11月26日提交，标题为“CDMA移动通信的分集处理”，这里将这两个专利申请引入作为参考。
因为从属计时单元(STU)跟主计时单元(MTU)60的同步也重要，那么现在就开始详细讨论这些计时单元。关于这一点，图2画出了与节点的交换机核心和扩展单元(ET)有关的计时单元板(TUB)。计时单元板(TUB)可以是无线电网络控制器(RNC)30的主计时单元(MTU)60的，也可以是基站(BS)22里从属计时单元(STU)70的。
图2里的计时单元板(TUB)里有一个系统帧计数器(SFC)100。在这一实施方案里，系统帧计数器(SFC)100是用硬件实现的，尽管它至少可以部分地用板处理器(BP)102，例如微处理器，来实现。板处理器(BP)102通过一组110双向FIFO硬件电路(例如缓冲器)跟交换机核心ASCM的交换机端口接口模块(SPIM)120连接。FIFO缓冲器组110中的一个，具体而言是FIFO缓冲器110 SFC，是一个硬件电路，它支持处理器(BP)102的SFCP消息处理，而且专用于处理计时单元板(TUB)和网络20其它计时单元之间的同步消息(下文将讨论)。交换机端口接口模块(SPIM)120则跟交换机核心ASCM的合适的交换机核心端口相连。
这样，计时单元板(TUB)中与系统帧计数器有关的部分130不仅包括系统帧计数器(SFC)100，还包括板处理器(BP)102、专用FIFO缓冲器110 SFC和预定标器132的一些部分。图2A更详细地画出了系统帧计数器(SFC)100和预定标器132。其中，系统帧计数器(SFC)100有一个帧小数计数器和一个帧计数器(FRC)138。
系统帧计数器(SFC)100是网络20采用的跟空中接口有关的帧计数器。在这一实施方案里，空中帧的长度为10毫秒。在CDMA环境下，系统帧计数器(SFC)100的分辨率达到了一个码片。在这一实施方案里，系统帧计数器(SFC)100有41比特长。在这41比特中，有16比特是由帧小数计数器(FFC)136提供的，25比特是由帧计数器(FRC)138提供的。
在这一实施方案里，帧小数计数器(FFC)136对帧的小数分辨率进行计数，其增量步长达到一个10毫秒帧。帧计数器(FRC)138从0到255对跟空中接口有关的帧进行计数(代表10毫秒帧，模为256)。因此帧小数分辨率跟帧小数计数器(FRC)136的分辨率一样。如果系统帧计数器(SFC)100的分辨率是4.096Mcps(兆码片每秒)范围里的一个码片，那么帧小数计数器(FFC)136就从0到40959进行计数。
在这一实施方案里，帧计数器(FRC)138对10毫秒的帧计数。如上所述，在这一实施方案里，帧计数器(FRC)138的长度为225，也就是说帧计数器(FRC)138是一个25个二进制位的计数器，或者说是一个33554432计数器。帧计数器(FRC)138对10毫秒的帧计数，从0数到33554432(相当于93小时12分24.32秒)。
预定标器132用于获得所需要的系统帧计数器(SFC)100的分辨率。有更高分辨率的过采样时钟可以用作系统帧计数器(SFC)100的时钟源。预定标器132是过采样时钟跟所需要的系统帧计数器(SFC)100分辨率之间的差。例如，在所说明的实施方案里(见图2A)，时钟源的频率为32.768MHz，预定标器132用一个比例因子8将它调整到所需要的时钟频率4.096MHz，输入系统帧计数器(SFC)100。
虽然本发明中图2和图2A的结构对于包括主计时单元(MTU)60和从属计时单元(STU)70的所有计时单元板(TUB)来说都是相同的，但是为了清楚起见，在图1中将主计时单元(MTU)60标为系统帧计数器(SFC)100M，而将从属计时单元(STU)70的SFC标为系统帧计数器(SFC)100S。
应当明白，空中接口里的帧长度为10毫秒，分辨率为一个码片，系统帧计数器(SFC)100有41比特长的这一个实例仅仅是说明性的。取其它值的其它系统仍然属于本发明的范围，例如具有20毫秒帧长度、4个码片和26比特的系统帧计数器(SFC)。
如前所述，可以在不是专用计时单元板(TUB)的板上提供从属计时单元(STU)。前面提到过的一个实例是无线电网络控制器(RNC)30的分集切换单元(DHO)64的从属计时单元(STU)90。
图3说明了系统帧计数器(SFC)100’在板(AMB)上的位置，这块板不是一块专用计时单元板(TUB)。尤其是系统帧计数器(SFC)100’包括在板AMB上的一个数字信号处理器102’上。数字信号处理器102’通过一对112’单向FIFO缓冲器跟交换机端口接口模块120’连接。如图2所示，交换机端口接口模块120’跟交换机核心ASCM的端口中合适的一个相连。
如图3所示，除了DSP 102’，板AMB上可能还有许多数字信号处理器，例如数字信号处理器102A’。此外，这些其它的数字信号处理器可能有它们自己的从属计时单元，见系统帧计数器(SFC)100A’。板AMB上的数字信号处理器102’、102A’等等可以用包括中断驱动通信的任意一个装置连接起来，利用它可以广播本发明的同步消息。例如，可以提供多个DSP 102A’，将DSP 102’用作路由器DSP，在SPIM 120’和这多个DSP 102A’之间传递数据包。
在图3A里更加详细地说明了图3所示板AMB这样的多功能板类型的系统帧计数器(SFC)100’。就象图2A所示的系统帧计数器(SFC)100这种情况一样，图3A的系统帧计数器(SFC)100’包括一个帧小数计数器(FFC)和一个帧计数器(FRC)，它们跟预定标器一起工作。考虑到这些部件跟图2里相似名称的部件尺寸不同但功能相似，将图3A里的预定标器标为预定标器132’，图3A里的帧小数计数器(FFC)标为帧小数计数器(FFC)136’，图3A里的帧计数器(FRC)标为帧计数器(FRC)138’。
图3A里的系统帧计数器(SFC)100’由一个8kHz的时钟提供时钟信号，它是由预定标器132’从板AMB上的19.44MHz时钟源调整而来的。这样，预定标器132’用2430对19.44MHz时钟信号分频。帧小数计数器(FFC)136’是一个7位计数器，从0数到79。跟图2A中一样，帧计数器(FRC)138是一个25位的计数器，可以对一预定数目的帧计数(例如226帧)，每一帧10毫秒长。
概括起来说，图2和图2A从一个方面说明了计时单元板(TUB)上的系统帧计数器(SFC)100，图3和图3A从另一个方面说明了多功能板(AMB)上的系统帧计数器(SFC)100’，图4则说明了一般性的系统帧计数器(SFC)，它包括一个帧小数计数器(FFC)和一个帧计数器(FRC)。如上所述，系统帧计数器(SFC)跟一个预定标器一起工作。
图2和图3里的电路布局，其中的SFC部分设置成保持接收和发射序列的连续性，最好使某些参数之间的处理时间(以后叫做t2和t3)为0。这会简化板处理器102上的软件。
图5描述了本发明里主计时单元(MTU)60执行的基本初始步骤。特别是，在步骤5-1里，主计时单元(MTU)60执行最初的开始操作。这些最初的开始操作包括获取业务接入点(SAP)清单，每一个业务接入点都指向主计时单元(MTU)60控制的一个从属计时单元。这一个SAP清单在主计时单元(MTU)60和主计时单元(MTU)60控制的每一个STU之间提供对应的ATM永久性虚电路(PVC)。
对于某些从属计时单元(STU)，可能必须事先设置系统帧计数器(SFC)里的值。为此在步骤5-2里，主计时单元(MTU)60发送一则SET_SFC命令消息给这种预先设置是必不可少的那些从属计时单元(STU)。
SET_SFC命令消息是主计时单元(MTU)60和主计时单元(MTU)60控制的各种从属计时单元(STU)之间传递的一种类型的同步消息的一个实例。主计时单元(MTU)60和它的从属计时单元(STU)之间同步消息的一般格式在图10里画了出来。如图10所示，本发明里的同步消息包括一个有效负荷类型的字段10-T和有效负荷10-P。在基于ATM说明的那一个实施方案里，本发明的同步消息全都用ATM信元封装起来。例如，同步消息可以用准同步数字体系(PDH)链路上的ATMAAL5协议封装起来。ATM信元的信头(尤其是VPI/VCI)用于确定该信元要发往什么地方，例如发给哪一个从属计时单元(STU)。传递同步消息的特定虚连接可以跟为用户数据和信令传递业务质量信息的虚连接一样，或者跟另一种普通的虚连接一样，在这两种情况下都认为在两种传输方向上，延迟和延迟的变化都是相同的。
有效负荷类型的字段10-T表明该消息是否需要以下操作之一：(1)SFC设置值操作(例如SET_SFC命令消息或者SET_SFC响应消息)；(2)SFC分析操作(或者是一则ANALYZE_SFC命令消息，或者是一则ANALYZE_SFC响应消息)；或者(3)SFC调整操作(或者是一则ADJUST_SFC命令消息，或者是一则ADJUST_SFC响应消息)。
图10B说明了跟步骤5-2一起介绍过的SET_SFC命令消息的有效负荷格式。SET_SFC命令消息的有效负荷包括一个字段10B-C/R，它说明该消息是一个命令还是响应(对于SET_SFC命令消息它会有一个值说明它是一个命令而不是一个响应)。SET_SFC命令消息的有效负荷还包括序列号字段10B-S的一个用户；有效负荷长度指示字段10B-L；SFC设置值字段10B-V；和有效负荷CRC字段(字段10B-CRC)。是SFC设置值字段10B-V包括了这一个值，要为图5-2所示的SFC设置值操作将这个值载入被寻址从属计时单元(STU)的系统帧计数器(SFC)。
下面将参考图6和图7讨论本发明采用的其它同步消息的格式。
本发明的同步过程既可以由从属计时单元(STU)也可以由主计时单元(MTU)60来发起。不管是哪一个计时单元发起本发明的同步过程，都叫做“发起方计时单元(ITU)”，另一个计时单元则叫做“响应方计时单元(RTU)”。在本发明的第一种模式里，主计时单元(MTU)60被用作发起方计时单元(ITU)。
图5中的方框5-3说明的是在本发明的同步例程中主计时单元(MTU)60完成的总的步骤或者操作。在某种意义上，图5中步骤5-3的同步例程的步骤或者操作可以看作是由主计时单元(MTU)60控制的每一个从属计时单元(STU)单独执行的。下面将说明，如果主计时单元(MTU)60是发起方计时单元(ITU)，象图6A、6B和6C所示那样的步骤被作为图5中步骤5-3的一部分执行。另一方面，当主计时单元(MTU)60是一个响应方计时单元(RTU)时，步骤5-3就按照图8所示的操作来理解。
图6A、6B和6C说明了本发明的同步操作第一种模式里执行的总步骤或者操作。在这第一种模式里，应当还记得，发起方计时单元(ITU)是主计时单元(MTU)60。当主计时单元(MTU)60是发起方计时单元(ITU)时，图6A、6B和6C的步骤给出了每一个从属计时单元(STU)执行的步骤5-3。图8说明了发起方计时单元(ITU)寻址的响应方计时单元(RTU)进行的相应操作。
图7也属于本发明的第一种模式，它示例性地说明主计时单元(MTU)60和从属计时单元(STU)之间同步消息的交换。再一次参考图10和图10A～C中的同步消息格式。
开始以后(见图6A的步骤6-0)，当要求这样做的时候，主计时单元(MTU)60发送一则ANALYZE_SFC命令消息给从属计时单元(STU)[步骤-1]。发送ANALYZE_SFC命令消息的请求可以是周期性的，也可以是不定期的，随要求而定，可以作为操作员建立系统参数，说明什么时候多么频繁地发出分析命令，的结果发生。
图10A说明了ANALYZE_SFC命令消息的有效负荷格式。就象前面参考图10B讨论SET_SFC命令消息一样，ANALYZE_SFC命令消息的有效负荷包括一个字段10A-C/R，说明该消息是一个命令还是一个响应；一个用户或者序列号字段10A-S；一个有效负荷长度指示字段10A-L；和一个有效负荷CRC字段(字段10A-CRC)。另外，ANALYZE_SFC命令消息包括多个字段10A-t1、10A-t2、10A-t3，用于储存与同步有关的特定的参数t1、t2、t3，例如主计时单元(MTU)60或者被寻址从属计时单元(STU)的系统帧计数器(SFC)与时间有关的值。下文将说明，这些与同步有关的参数t1、t2、t3主要用作ANALYZE_SFC命令消息和ANALYZE_SFC响应消息携带的时间标记。
当主计时单元(MTU)60被请求发送一则ANALYZE_SFC命令消息给被寻址的从属计时单元(STU)时，主计时单元(MTU)60在ANALYZE_SFC命令消息的字段10A-t1里插入将ANALYZE_SFC命令消息发送给被寻址从属计时单元(STU)那一时刻的系统帧计数器(SFC)100的值。插入的这一个主计时单元(MTU)60系统帧计数器(SFC)100值用t1表示。
图7，其中假设发起方计时单元(ITU)是主计时单元(MTU)60，将无线电网络控制器(RNC)30的主计时单元(MTU)60发送给被寻址从属计时单元(STU)的ANALYZE_SFC命令消息所采取的步骤说明成操作7-1。在图7的说明中，被寻址从属计时单元(STU)驻留在基站221～22n之一。操作7-1，对应于图6中的步骤6-1，说明的是拥有时间标记值t1的ANALYZE_SFC命令消息。
当从属计时单元(STU)收到同步消息时，立即确定它的接收时刻，见状态8-0(因为，对于ANALYZE_SFC命令消息，需要将接收时刻用作时间标记t2)。在响应方计时单元(RTU)是一个从属计时单元(STU)的情况下，接收时刻的确定是用FIFO缓冲器110 SFC完成的，如上所述，后者支持处理器(BP)102的SFCP消息处理。接收时刻是在收到命令消息时响应方计时单元(RTU)参考它自己的系统帧计数器(SFC)100的当前值确定的。
如同状态8-1所示，响应方计时单元(RTU)的处理器分析同步消息或者将它译码以确定其类型。换言之，响应方计时单元(RTU)检查有效负荷类型的字段10-T(见图10)，以确定同步消息是一则SET_SFC命令消息，一则ANALYZE_SFC命令消息，还是一则ADJUST_SFC命令消息。
在收到ANALYZE_SFC命令消息的情况下，响应方计时单元(RTU)进入状态8-2，完成步骤8-2A～8-2D说明的一系列操作。在步骤8-2A里，将状态8-0确定的命令消息的接收时刻用作时间标记t2。步骤8-2B说明响应方计时单元(RTU)的处理器准备一则ANALYZE_SFC响应消息，此时，它包括例如时间标记t2。在立即就要发出响应消息的步骤8-2C里，响应方计时单元(RTU)确定它自己的系统帧计数器(SFC)100S的当前值，也就是在响应方计时单元(RTU)将一则ANALYZE_SFC响应消息发送给发起方计时单元(ITU)的时刻。在响应方计时单元(RTU)发送ANALYZE_SFC响应消息的时刻，响应方计时单元(RTU)的系统帧计数器(SFC)100S的植被表示为t3。然后，如同图8里的步骤8-2D所示，时间标记t3被包括在发送给发起方计时单元(ITU)的ANALYZE_SFC响应消息里。在图8利用状态8-3说明从响应方计时单元(RTU)向发起方计时单元(ITU)发送消息。
当处理时间不能忽略的时候要利用参数t3。在发送响应消息以前将参数t3添加到ANALYZE_SFC响应消息里要尽可能晚。换句话说，发送响应消息所进行的最后的事务处理所花费的时间就是t3值。
图7的事件7-2说明的是从从属计时单元(STU)向主计时单元(MTU)60发送ANALYZE_SFC响应消息。如图7所示，作为事件7-2返回的ANALYZE_SFC响应消息包括三个时间标记t1、t2和t3。这三个时间标记值t1、t2和t3分别储存在ANALYZE_SFC响应消息有效负荷的10A-t1、10A-t2和10A-t3字段里。
图6里的步骤6-2说明的是确定被寻址从属计时单元(STU)是不是在一个预定的超时窗口内做出响应的。也就是，如果在预定超时窗口内没有收到ANALYZE_SFC响应消息，那么，在步骤6-3里，主计时单元(MTU)60在主计时单元(MTU)60维护的一个告警记录里为被寻址的从属计时单元(STU)储存一个“无应答”标记。然后在步骤6-4里，主计时单元(MTU)60发出一个适当的通知。
假设主计时单元(MTU)60准时地从被寻址的从属计时单元(STU)收到了ANALYZE_SFC响应消息，主计时单元(MTU)60在收到ANALYZE_SFC响应消息的时刻记下它自己的系统帧计数器(SFC)100的值。收到ANALYZE_SFC响应消息时主计时单元(MTU)60的系统帧计数器(SFC)100的值被记为t4。虽然ANALYZE_SFC响应消息里没有包括t4的值，但是图7说明无线电网络控制器(RNC)30的主计时单元(MTU)60在收到ANALYZE_SFC响应消息的时刻拥有这一信息，以及t1～t3值。然后在步骤6-6里，主计时单元(MTU)60为被寻址从属计时单元(STU)将t1～t4中的每一个值存入叫做分析记录的另一个记录里。
在步骤6-7里，主计时单元(MTU)60利用ANALYZE_SFC响应消息里包含的值来确定相对于主计时单元(MTU)60里系统帧计数器(SFC)，从属计时单元(STU)里的系统帧计数器(SVC)的值是否在规定的范围内。规定的范围取决于主计时单元(MTU)60和从属计时单元(STU)所属节点的实质。当发起方计时单元(ITU)60是无线电网络控制器(RNC)里的一个主计时单元(MTU)60，而且响应方计时单元(RTU)是基站里的从属计时单元(STU)时，规定的范围可以从例如正负2毫秒到正负5毫秒。另一方面，如果发起方计时单元(ITU)和响应方计时单元(RTU)属于不同的无线电网络控制器(RNC)时，分辨率和规定的范围会更加苛刻。
为了简化讨论，首先假定从属计时单元(STU)的系统帧计数器(SFC)相对于主计时单元(MTU)60的系统帧计数器(SFC)的值在规定的范围内。此时，在步骤6-8里，主计时单元(MTU)60将为被寻址从属计时单元(STU)维护的WITHIN_RANGE标志置零。然后在步骤6-9里，主计时单元(MTU)60确定是不是到了发送ADJUST_SFC命令消息给被寻址从属计时单元(STU)的时刻。
在本发明的一个实施方案里，为了提高精度，发起方计时单元(ITU)发送多个ANALYZE_SFC命令消息，作为响应，发起方计时单元(ITU)收到对应的多个ANALYZE_SFC响应消息，每一则ANALYZE_SFC响应消息都在它的t1～t3值上加上相应的值t4。在这一实施方案里，发起方计时单元(ITU)试图获得许多ANALYZE_SFC响应消息，以便过滤响应消息，并从过滤后的响应消息中选择具有平均或者中值t1～t3、有代表性的ANALYZE_SFC响应消息。
对于上述过滤和平均的实施方案，执行过滤和平均步骤6-10。因为过滤和平均步骤6-10是可选项，或者可以应用于本发明的一个实施方案，所以在图6B里用虚线表示步骤6-10。在步骤6-9里认定已经发送了足够的ANALYZE_SFC消息并收到了足够的ANALYZE_SFC响应消息以后，再执行步骤6-10。
步骤6-9可能需要例如收到100个ANALYZE_SFC响应消息，此时，在步骤6-10里，过滤可以这样进行，从中选择10个具有最佳(最小)往返延迟时间的ANALYZE_SFC响应消息。在这10个过滤过的拥有最佳(最小)往返延迟的ANALYZE_SFC响应消息中，可以将拥有中值或者平均值t1～t3的选择出来供步骤6-11里计算时使用。
显然，前面参考图6和图7采用了过滤和平均的实施方案仅仅是发起方计时单元(ITU)确定何时发送ADJUST_SFC命令的一个实例。其它的实施方案属于本发明的范围。其它实例有(1)为每一个收到的ANALYZE_SFC响应消息发送一个ADJUST_SFC命令；(2)使用最短的半数序列；(3)采集最短的(t2-t1)+(t4-t3)作为一组；(4)分别采集在两个单向测量结果之间没有相关性的最短的(t2-t1)+(t4-t3)；(5)采集在某一段时间里(例如一个小时；24小时；一周等等)收到的最短的(例如没有上述变化)测量结果；(6)使它能够用“旧的”最短测量结果重置这一记录。
不管是用哪种方式，如果在步骤6-9里认定(见图6B)还不是发送另一则ADJUST_SFC命令消息的时候，那么程序就回到步骤6-1(见图6A)，主计时单元(MTU)60等待信号，说明发送另一则ANALYZE_SFC命令消息给被寻址的从属计时单元(STU)的时间已到。
当主计时单元(MTU)60发送一则ADJUST_SFC命令消息给被寻址从属计时单元(STU)的时候到了时，在步骤6-11里确定一个调整值，叫做SFC调整。主计时单元(MTU)60按照以下公式计算作为偏移值的调整值SFC调整：
SFC调整＝t2预测-t2                          公式1
其中t2预测＝((t1+t4)/2)-((t3-t2)/2)     公式2
这样值t2预测是在ANALYZE_SFC命令消息的上行链路延迟(UL)和下行链路延迟(DL)都相同的前提下获得的。但是，如果t2应当不同于t2预测，那么从属计时单元(STU)就需要调整值SFC调整。
在采用过滤和平均方式的实施方案里，公式1和公式2所用的值是步骤6-10里确定的值，跟所采用的过滤和平均实例一致，而不管它是什么实例。
在本发明中主计时单元(MTU)60是发起方计时单元(ITU)的第一种模式里，在步骤6-12中，在一则ADJUST_SFC命令消息里将调整偏移值SFC调整从主计时单元(MTU)60发送给被寻址的从属计时单元(STU)。图10C画出了ADJUST_SFC命令消息的有效负荷的格式。跟以前讨论过的消息一样，ADJUST_SFC命令消息的有效负荷包括一个字段10C-C/R，它表明该消息是命令还是响应；用户或者序列号字段10C-S；有效负荷长度指示字段10C-L；和一个有效负荷CRC字段(字段10C-CRC)。另外，ADJUST_SFC命令消息的有效负荷包括一个字段10C-0V，其中储存了调整偏移值SFC调整。调整偏移值SFC调整的值最好是正负一秒，分辨率为125微秒。
图7里的事件7-3说明了要从无线电网络控制器(RNC)30发往基站(BS)22的被寻址从属计时单元(STU)的ADJUST_SFC命令消息。被寻址的从属计时单元(STU)对该消息的译码完成以后，见状态8-1，从属计时单元(STU)进入一种状态8-4，执行图8里的步骤/操作8-4A～8-4C。在步骤8-4A里，被寻址的从属计时单元(STU)对调整偏移值SFC调整译码。然后在步骤8-4B里，被寻址的从属计时单元(STU)按照以下方式更新它的SFC计数器的值：
SFC＝SFC+SFC调整           公式3
更新完系统帧计数器(SFC)的值以后，被寻址的从属计时单元(STU)产生一则确认/响应消息(步骤8-4C)，发送给主计时单元(MTU)60，作为ADJUST_SFC响应消息，如图8中状态8-3所示。图7的事件7-4说明的是从被寻址的从属计时单元(STU)发送一则ADJUST_SFC响应消息给主计时单元(MTU)60。
如果在步骤6-7(见图6A)里认定被寻址的从属计时单元(STU)的系统帧计数器(SFC)相对于主计时单元(MTU)60的系统帧计数器(SFC)不在规定的范围内，那么，在步骤6-20里(见图6C)，主计时单元(MTU)60为被寻址的从属计时单元(STU)将WITHIN_RANGE变量加1。然后在步骤6-21里，主计时单元(MTU)60判断WITHIN_RANGE的值是否等于2。如果WITHIN_RANGE的值还没达到2，而是1，就再提供一次机会调整被寻址从属计时单元(STU)的系统帧计数器(SFC)。为此，如果WITHIN_RANGE变量的值是1，就执行步骤6-22～6-25。
当WITHIN_RANGE的值是1的时候，在步骤6-22(见图6C)里，主计时单元(MTU)60发送一系列的ANALYZE_SFC命令消息给被寻址的从属计时单元(STU)。前面已经讨论了ANALYZE_SFC命令消息的格式，例如，参考了步骤6-1和图10A，以及相应的ANALYZE_SFC响应消息(见图8里的状态8-2)。针对每一对ANALYZE_SFC命令消息和ANALYZE_SFC响应消息，主计时单元(MTU)60计算往返延迟(RTD)值。从图9可见，每一个往返延迟(RTD)值都用从ANALYZE_SFC命令和ANALYZE_SFC响应消息对中获得的各种时间标记，特别是t1和t4，来表示。图9说明了时间标记t1和t2之间的下行链路延迟DL，以及t3和t4之间的上行链路延迟UL。在图9中，从属计时单元(STU)的处理时间被认为是可以忽略的。考虑到成对的ANALYZE_SFC命令和ANALYZE_SFC响应消息构成的序列，在步骤6-23里，主计时单元(MTU)60计算出往返延迟(RTD)的一个平均值。
确定往返延迟(RTD)的平均值能够帮助主计时单元(MTU)60在步骤6-24里确定一个合适的SFC设置值，发送给被寻址的从属计时单元(STU)，储存在被寻址从属计时单元(STU)的系统帧计数器(SFC)里。如果往返延迟(RTD)的平均值跟SFC长度比起来相对较短(这不是正常情形)，那么SET_SFC命令里要使用的SFC设置值可以是主计时单元(MTU)60的SFC值。如果往返延迟(RTD)的平均值相对不是较短，确定适当的SFC设置值的一种方法是将主计时单元(MTU)60的SFC值增加往返延迟(RTD)平均值的一半，并在SET_SFC命令中使用这样一个调整过的SFC值。
步骤6-25(见图6C)说明的是将包括了SFC设置值的SET_SFC命令消息从主计时单元(MTU)60实际发往被寻址的从属计时单元(STU)的系统帧计数器(SFC)100。如图10B所示，SFC设置值包含在SET_SFC命令消息有效负荷的10B-V字段里。被从属计时单元(STU)收到时，SET_SFC命令消息被译码(见图8的状态8-1)。如果认定收到的消息是一则SET_SFC命令消息，就进入从属计时单元(STU)的状态8-5，以符合SET_SFC命令消息。状态8-5包括步骤8-5A，将SET_SFC命令消息的字段10B-V中收到的SFC设置值载入被寻址从属计时单元(STU)的系统帧计数器(SFC)。这可以这样来完成：在载入允许引脚和系统帧计数器(SFC)的预置计数引脚上分别施加载入允许信号和SFC设置值。然后在步骤8-5B里，产生SEY_SFC响应消息。在状态8-3里，从被寻址的从属计时单元(STU)向主计时单元(MTU)60发送SET_SFC响应消息。
如果在完成了步骤6-22～6-25以后，WITHIN_RANGE变量值要再一次变大(在步骤6-20)而不是必须清零(这会在步骤6-8里发生)，那么步骤6-21(对于WITHIN_RANGE变量值等于2)的检验结果就是肯定的。当WITHIN_RANGE变量值达到2的时候，在步骤6-30里，主计时单元(MTU)60就相对于被寻址的从属计时单元(STU)将“正在响应但有故障”的信号存入它的告警记录里。然后在步骤6-31里，主计时单元(MTU)60相对于被寻址的从属计时单元(STU)发出故障通知。
已经针对一个“被寻址的”从属计时单元(STU)介绍了图6A、6B和6C里的步骤。但显然图6A、6B和6C里的步骤是主计时单元(MTU)60控制的每一个从属计时单元(STU)分别完成的。如上所述，每一个从属计时单元(STU)完成图6A、6B和6C里的步骤可以采用许多方式，例如用一种多任务方式，每一个从属计时单元(STU)一个任务，或者用一种包括了所有从属计时单元(STU)的循环方式[让不同从属计时单元(STU)的参数和变量各不相同]。
前面关于图6A、6B和6C和图7的讨论针对的是本发明的第一种模式，其中的主计时单元(MTU)60用作发起方计时单元(ITU)，从属计时单元(STU)用作响应方计时单元(RTU)。在第二个实施方案里情形基本上反转了过来，将参考图11A、11B、11C和图12来介绍。在这第二个实施方案里，从属计时单元(STU)用作发起方计时单元(ITU)，主计时单元(MTU)60用作响应方计时单元(RTU)。
在第二个实施方案里，图11A、11B和11C里的步骤11-0～11-12分别对应于图6A、6B和6C里的步骤6-0～6-12。但主计时单元(MTU)60和主计时单元(STU)的角色反了过来，还是见图12。
因此，在步骤11-1里，从从属计时单元(STU)将ANALYZE_SFC命令发送给主计时单元(MTU)60，见图12里的箭头12-1。主计时单元(MTU)60在收到ANALYZE_SFC命令时相应的步骤用图8来说明，特别是其中的状态8-2。进入状态8-2以后，主计时单元(MTU)60发送一则ANALYZE_SFC响应消息给从属计时单元(STU)，见图12里的箭头12-2。收到ANALYZE_SFC响应消息时，从属计时单元(STU)计算t4(见步骤11-5)，然后将所有的t1～t4值存入它的分析记录(步骤11-6)。
计算同步调整值时(在步骤11-9里确定的[见图11B])从属计时单元(STU)可以按照跟步骤6-10相似的方式在步骤11-10里进行过滤和平均。然后，在步骤11-11里利用公式4和公式5计算调整值SFC调整。也就是说，当初始单元是从属单元的时候，从属单元按照以下方式通过比较t1和预测的t1值也就是t1预测来确定同步调整值SFC调整：
SFC调整＝t1预测-t1                     公式4
预测的第一个时间标记值t1预测则按照公式5来确定：
t1预测＝((t2+t3)/2)-((t4-t1)/2)    公式5
这样，在这第二种模式中，修正值是t1(而不是t2)，因为第二种模式里时间标记t1和t4表示的是从属单元的时间读数(它需要修正)。在步骤11-11里，从属计时单元(STU)利用调整值SFC调整(作为一个偏移值)来调整它的SFC。
在本发明的第二种模式里，计算调整值SFC调整时，从属计时单元(STU)在步骤11-12里发送一则状态同步状态消息给主计时单元，见图12里的箭头12-3。这样，从属计时单元(STU)告诉主计时单元(MTU)STU是不是在范围内，从而使RNC和网络按照本发明的第一种模式了解系统的状态。
如果在步骤11-7里认定(见图11A)从属计时单元(STU)的SFC值相对于60的SFC值不在规定的范围内，那么，从属计时单元(STU)就执行步骤11-20和11-21，步骤11-22～11-25或者步骤11-30～11-31(见图11C)，用跟图6C里的编号相似的方式编号。但是从图11C里的步骤应当明白，ANALYZE_SFC命令是从从属计时单元(STU)发送的，而且STU确定往返延迟的平均值(步骤11-23)和SFC设置值(步骤11-24)。在步骤11-25里，STU利用SET_SFC值来调整SFC值。
这样，在本发明的一个实例里，CDMA网络20将多个基站22跟上层节点(无线电网络控制器(RNC)30)同步。网络20在无线电网络控制器(RNC)30和基站22之间用ANALYZE_SFC命令消息和ANALYZE_SFC响应消息实现同步。在无线电网络控制器(RNC)30和响应方计时单元(RTU)之间传递的ANALYZE_SFC命令消息包括，在发起方计时单元(ITU)中SFC(同步帧计数器)时间基础上的，ANALYZE_SFC命令消息的发送时间t1。当响应方计时单元(RTU)收到ANALYZE_SFC命令消息时，响应方计时单元(RTU)返回一则ANALYZE_SFC响应消息。ANALYZE_SFC响应消息包括，相对于响应方计时单元(RTU)的SFC时刻，ANALYZE_SFC命令消息到达响应方计时单元(RTU)的时刻t2，和ANALYZE_SFC响应消息的离开时刻t3(以及时刻t1)。收到ANALYZE_SFC响应消息时，发起方计时单元(ITU)记录下SFC计数器上发起方计时单元(ITU)收到ANALYZE_SFC响应消息的时刻t4。然后，发起方计时单元(ITU)利用第一个公式确定时间标记之一的一个预测值(例如时间标记t2，如果MTU是发起方单元；时间标记t1，如果STU是发起方单元)；并将预测的时间标记值跟ANALYZE_SFC响应消息里收到的实际时间标记值进行比较。然后通过可选的过滤和平均，发起方计时单元(ITU)根据第二个公式为从属计时单元的SFC确定一个调整值。在本发明的主计时单元(MTU)60是发起方计时单元(ITU)的一种模式里，在合适的接合点，主计时单元(MTU)60发送一则ADJUST_SFC命令消息给从属计时单元。在本发明的发起方计时单元(ITU)是从属计时单元(STU)的一种模式里，从属计时单元(STU)利用它确定的调整值更正它的SFC。
本发明的系统帧计数器(SFC)有足够的分辨率(例如125微秒)，来使它发出的序列基本上能够在将来得到修正，即使是在将来增添许多的从属定时单元。
这样，本发明提供上层节点的主计时单元(MTU)和从属计时单元之间的一种系统帧计数器(SFC)协议，叫做SFCP。考虑到主计时单元(MTU)60相对于基站22的从属计时单元(STU)70的关系，系统帧计数器协议用图1里标为SFCP的虚线表示。
显然，图1里的实施方案用的是单独一层系统帧计数器协议(SFCP)，但是还可以采用其它的层。例如，图13中的蜂窝通信网200有多个移动交换中心(MSC)401～40m，每一个移动交换中心(MSC)都跟一个或多个无线电网络控制器(RNC)30相连。每一个无线电网络控制器(RNC)30都控制多个基站22。
在图13的网络200里，移动交换中心401采用了两层系统帧计数器协议(SFCP)。第一层系统帧计数器协议(SFCP)位于一个RNC 301，1和它控制的基站(例如基站221，1，1～221，1，3)之间。类似地，第一层系统帧计数器协议(SFCP)位于RNC 301，2和它控制的基站(例如基站221，2，1～221，2，3)之间。第二层系统帧计数器协议(SFCP)存在于两个RNC节点(例如RNC 301，1和RNC 301，2)和移动交换中心401之间。这样，RNC节点里的主计时单元按照严格的等级方式从属于移动交换中心401中可以相比但更高级的主计时单元。
相对于移动交换中心40m，图13还说明一种分等级方式，其中移动交换中心40m里的主计时单元控制着基站BS 22m，1，1～22m，1，3的从属计时单元，以及它控制的RNC里的从属计时单元(例如RNC 30m，1)。此时，系统帧计数器协议(SFCP)接口位于移动交换中心40m和基站22m，1，1～22m，1，3之间。图13还说明网络20允许系统帧计数器协议(SFCP)跟有两层严格分等级的移动交换中心401，和对应于系统帧计数器协议(SFCP)的有一层节点跳跃分等级的移动交换中心40m组合和混合起来。
应当明白，在其它的实施方案里，ANALYSIS_SFC响应消息不需要包括所有4个时间参数t1～t4。相反，在其它的实施方案里，获取时间参数例如t1～t4的责任可以分配给一个以上的命令或消息。例如，第一个命令可以从响应方计时单元引出一则有时间标记t1和t2的响应消息，而第二条命令则获得有时间标记t3的一则响应消息。
此外应当明白，往返延迟(RTD)测量不必从响应方计时单元获得中间的时间标记(例如t2和t3)，如果在确定t2和t3的计时单元里处理时间是可以忽略的。换句话说，往返延迟(RTD)是根据公式6测量出来的，其中的处理延迟项[(t3-t2)/2]是任选项，不必计算它的值，除非这一项不可忽略。
RTD＝[(t4-t1)/2]-[(t3-t2)/2]            公式6
虽然介绍本发明时，涉及到了目前认为是最实际的优选实施方案，但是应当明白，本发明并不局限于这里公开的实施方案，相反，它是要囊括后面权利要求范围内的各种修正方案和等价方案。例如，尽管说明的实施方案里的节点是基于ATM的，但是，帧和同步消息使用非ATM信元发送的这样的非ATM系统也是可行的(例如使用了命令和响应的帧中继或者任何其它技术)。更进一步，本发明的同步原理并不局限于无线电网络控制器(RNC)里的主计时单元和基站(BS)节点里的从属计时单元，因为其它节点里的同步也是可以的。

Claims (33)

1.一种蜂窝通信网，包括：
位于网络内控制节点上的一个主计时单元；
位于该网络里控制节点或者被控制节点上的一个从属计时单元；
其中主计时单元和从属计时单元中的一个用作发起方计时单元，用于发送包括第一个参数的一则同步分析命令消息给响应方计时单元，这一响应方计时单元是主计时单元和从属计时单元中的另一个；
其中响应方计时单元响应这一同步分析命令发送包括第二个参数的一则同步分析响应消息给发起方计时单元，这第二个参数说明响应方计时单元收到同步分析命令消息的时刻；
其中的发起方计时单元利用这一同步分析响应消息，为从属计时单元确定同步调整值。
2.权利要求1的网络，其中的发起方计时单元是主计时单元，主计时单元在同步调整命令消息里发送同步调整值给从属计时单元。
3.权利要求1的网络，其中的同步调整值是一个同步偏移值。
4.权利要求1的网络，其中的发起方计时单元位于控制基站节点的一个控制节点里，响应方计时单元位于基站节点内。
5.权利要求1的网络，其中的响应方计时单元位于控制基站节点的一个控制节点里，发起方计时单元位于基站节点内。
6.权利要求1的网络，其中发起方计时单元位于控制基站节点的一个控制节点里。
7.权利要求1的网络，其中的网络是一个码分多址(CDMA)蜂窝通信网，其中的从属计时单元位于控制节点里的一个分集越区切换单元里。
8.权利要求1的网络，其中同步分析命令消息、同步分析响应消息和同步调整命令消息中至少有一个是用异步传递模式(ATM)信元封装的。
9.权利要求1的网络，其中同步分析响应消息包括第一个参数和第二个参数。
10.一种蜂窝通信网，包括：
位于网络内控制节点上的一个主计时单元；
位于该网络里控制节点或者被控制节点上的一个从属计时单元；
其中主计时单元和从属计时单元中的一个用作发起方计时单元，用于发送包括第一个参数的一则同步分析命令消息给响应方计时单元，这一响应方计时单元是主计时单元和从属计时单元中的另一个；
其中响应方计时单元响应这一同步分析命令发送包括第二个参数的一则同步分析响应消息给发起方计时单元；
其中的发起方计时单元利用这一同步分析响应消息，为从属计时单元确定同步调整值；和
其中的发起方计时单元是从属计时单元，其中的从属计时单元利用这一同步调整值使从属计时单元里的时钟跟主计时单元里的时钟实现同步。
11.一种蜂窝通信网，包括：
位于网络内控制节点上的一个主计时单元；
位于该网络里控制节点或者被控制节点上的一个从属计时单元；
其中主计时单元和从属计时单元中的一个用作发起方计时单元，用于发送包括第一个参数的一则同步分析命令消息给响应方计时单元，这一响应方计时单元是主计时单元和从属计时单元中的另一个；
其中响应方计时单元响应这一同步分析命令发送包括第二个参数的一则同步分析响应消息给发起方计时单元；
其中的发起方计时单元利用这一同步分析响应消息，为从属计时单元确定同步调整值；和
其中的发起方计时单元通过将同步分析响应消息里包括的第二个参数跟预测的第二个参数相比较来确定同步更新值。
12.权利要求11的网络，其中第一个参数是跟发起方计时单元发送同步分析命令消息的时刻有关的第一个时间标记值t1，第二个参数是跟响应方计时单元收到同步分析命令消息的时刻有关的第二个时间标记值t2。
13.一种蜂窝通信网，包括：
位于网络内控制节点上的一个主计时单元；
位于该网络里控制节点或者被控制节点上的一个从属计时单元；
其中主计时单元和从属计时单元中的一个用作发起方计时单元，用于发送包括第一个参数的一则同步分析命令消息给响应方计时单元，这一响应方计时单元是主计时单元和从属计时单元中的另一个；
其中响应方计时单元响应这一同步分析命令发送包括第二个参数的一则同步分析响应消息给发起方计时单元；
其中的发起方计时单元利用这一同步分析响应消息，为从属计时单元确定同步调整值；和
其中的发起方计时单元通过将同步分析响应消息里包括的第一个参数跟预测的第一个参数进行比较来确定同步更新值。
14.权利要求13的网络，其中第一个参数是跟发起方计时单元发送同步分析命令消息的时刻有关的第一个时间标记值t1，第二个参数是跟响应方计时单元收到同步分析命令消息的时刻有关的第二个时间标记值t2。
15.权利要求14的网络，其中响应方计时单元发送给发起方计时单元的同步分析响应消息包括，跟响应方计时单元发送同步分析响应消息这一时刻有关的第三个时间标记值t3，其中的发起方计时单元确定第四个时间标记值t4，说明发起方计时单元接收同步序列响应消息的时刻，其中预测的第一个时间标记值t1预测用下式计算：
t1预测＝((t2+t3)/2)-((t4-t1)/2)。
16.权利要求15的网络，其中的同步调整值用t1预测-t1计算。
17.一种蜂窝通信网，包括：
位于网络内控制节点上的一个主计时单元；
位于该网络里控制节点或者被控制节点上的一个从属计时单元；
其中主计时单元和从属计时单元中的一个用作发起方计时单元，用于发送包括第一个参数的一则同步分析命令消息给响应方计时单元，这一响应方计时单元是主计时单元和从属计时单元中的另一个；
其中响应方计时单元响应这一同步分析命令发送包括第二个参数的一则同步分析响应消息给发起方计时单元；
其中的发起方计时单元利用这一同步分析响应消息，为从属计时单元确定同步调整值；
其中的发起方计时单元是主计时单元；
其中在发送同步调整命令消息以前，主计时单元使用同步分析消息来确定，从属计时单元里的一个从属计数器维护的一个从属计数器值，是否在主计时单元里的一个主计数器维护的主计数器值的一预定范围内，和
其中如果从属计数器的值不在主计数器值的预定范围内，主计时单元就发送一则设置从属计数器命令消息，将跟主计数器值有关的一个值载入从属计数器。
18.权利要求17的网络，其中如果从属计数器的值不在主计数器值的预定范围内，主计时单元就发送一系列的同步分析消息给从属计时单元，并利用一相应系列的同步分析消息来确定往返延迟(RTD)的平均值。
19.一种蜂窝通信网，包括：
位于网络内控制节点上的一个主计时单元；
位于该网络里控制节点或者被控制节点上的一个从属计时单元；
其中主计时单元和从属计时单元中的一个用作发起方计时单元，用于发送包括第一个参数的一则同步分析命令消息给响应方计时单元，这一响应方计时单元是主计时单元和从属计时单元中的另一个；
其中响应方计时单元响应这一同步分析命令发送包括第二个参数的一则同步分析响应消息给发起方计时单元；
其中的发起方计时单元利用这一同步分析响应消息，为从属计时单元确定同步调整值；和
其中的发起方计时单元发送一系列的同步分析命令消息，其中的响应方计时单元发送一对应系列的同步分析响应消息作为响应，其中的发起方计时单元对从同步分析响应消息里获得的参数值，进行过滤和计算中的至少一项操作，从而为从属计时单元确定合适的同步调整值。
20.操作蜂窝通信网的一种方法，包括：
从发起方计时单元向响应方计时单元发送包括第一个参数的一则同步分析命令消息，发起方计时单元是位于网络控制节点里的主计时单元和位于网络控制节点或被控制节点里的从属计时单元中的一个，响应方计时单元是主计时单元和从属计时单元中的另一个；
响应同步分析命令消息，从响应方计时单元向发起方计时单元发送包括第二个参数的一则同步分析响应消息，这第二个参数说明响应方计时单元收到同步分析命令消息的时刻；
发起方计时单元用同步分析响应消息为从属计时单元确定同步调整值。
21.权利要求20的方法，其中的发起方计时单元是主计时单元，其中的方法还包括在同步调整命令消息里将同步调整值发送给从属计时单元。
22.权利要求20的方法，其中的同步调整值是一个同步偏移值。
23.权利要求20的方法，其中的发起方计时单元通过将同步分析响应消息里包括的第二个参数跟预测的第二个参数相比较来确定同步调整值。
24.权利要求20的方法，其中第一个参数是跟发起方计时单元发送同步分析命令消息的时刻有关的第一个时间标记值t1，第二个参数是跟响应方计时单元收到同步分析命令消息的时刻有关的第二个时间标记值t2。
25.权利要求20的方法，其中的发起方计时单元位于控制基站节点的控制节点里，响应方计时单元位于基站节点里。
26.权利要求20的方法，其中的响应方计时单元位于控制基站节点的控制节点里，发起方计时单元位于基站节点里。
27.权利要求20的方法，其中的主计时单元位于控制基站节点的控制节点里。
28.权利要求20的方法，其中的网络是一个码分多址(CDMA)蜂窝通信网，其中的从属计时单元位于控制节点里的一个分集越区切换单元里。
29.权利要求20的方法，还包括用异步传递模式(ATM)信元封装同步分析命令消息、同步分析响应消息和同步调整命令消息中的至少一个。
30.权利要求20的方法，还包括在同步分析响应消息里包括第一个参数和第二个参数。
31.操作蜂窝通信网的一种方法，包括：
从发起方计时单元向响应方计时单元发送包括第一个参数的一则同步分析命令消息，发起方计时单元是位于网络控制节点里的主计时单元和位于网络控制节点或被控制节点里的从属计时单元中的一个，响应方计时单元是主计时单元和从属计时单元中的另一个；
响应同步分析命令消息，从响应方计时单元向发起方计时单元发送包括第二个参数的一则同步分析响应消息；
发起方计时单元用同步分析响应消息为从属计时单元确定同步调整值；
在发送同步调整命令消息以前完成以下步骤：
利用同步分析响应消息判断从属计时单元里的一个从属计数器维护的从属计数器值是否在主计时单元内一个主计数器维护的主计数器值的预定范围内；和
如果该从属计数器的值不在主计数器值的预定范围内，就从主计时单元发送一则设置从属计数器命令消息，将与主计数器值有关的一个值载入从属计数器里。
32.权利要求31的方法，如果从属计数器值不在主计数器值的预定范围内，它就还包括以下步骤：
从主计时单元发送一系列的同步分析命令消息给从属计时单元；
利用对应的一系列同步分析返回消息确定往返延迟(RTD)的平均值。
33.操作蜂窝通信网的一种方法，包括：
从发起方计时单元向响应方计时单元发送包括第一个参数的一则同步分析命令消息，发起方计时单元是位于网络控制节点里的主计时单元和位于网络控制节点或被控制节点里的从属计时单元中的一个，响应方计时单元是主计时单元和从属计时单元中的另一个；
响应同步分析命令消息，从响应方计时单元向发起方计时单元发送包括第二个参数的一则同步分析响应消息；
发起方计时单元用同步分析响应消息为从属计时单元确定同步调整值；
从发起方计时单元发送一系列的同步分析命令消息；
相应地从响应方计时单元发送对应的一系列的同步分析响应消息；和
对同步分析响应消息里的参数值进行过滤和平均中的至少一项操作，由此为从属计时单元确定合适的同步调整值。
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