Un procedimiento de transferencia de un mensaje de sincronización (SM) desde un nodo maestro (MN) a unnodo esclavo (SN) por medio de una red conmutada por paquetes (PN,

PN'), estando caracterizado dichoprocedimiento por las etapas de:

a) proporcionar una señal de reloj de referencia a un nodo de entrada (IN) y a un nodo de salida (EN) de dichared conmutada por paquetes (PN);

b) en dicho nodo de entrada (IN), recibir dicho mensaje de sincronización (SM) desde dicho nodo maestro(MN), generar un sello de tiempo de entrada (t1*) con base en dicha señal de reloj de referencia, y enviardicho mensaje de sincronización (SM) con dicho sello de tiempo de entrada (t1*) a dicho nodo de salida(EN); y

c) en dicho nodo de salida (EN), recibir dicho mensaje de sincronización (SM) y dicho sello de tiempo deentrada (t1*), generar un sello de tiempo de salida (t2*) con base en dicha señal de reloj de referencia,calcular un tiempo de tránsito (TT) como una diferencia entre dicho sello de tiempo de salida (t2*) y dichosello de tiempo de entrada (t1*) y enviar dicho mensaje de sincronización (SM) y dicho tiempo de tránsito(TT) a dicho nodo esclavo (SN).

Transferencia de un mensaje de sincronización vía una red de radio por paquetes

Campo técnico

La presente invención se refiere en general, al campo de las redes de radiocomunicaciones. En particular, la presente invención versa acerca de la transferencia de un mensaje de sincronización a través de una red de paquetes de radio.

Técnica antecedente En una red de comunicaciones conmutada por paquetes, dos o más nodos pueden sincronizarse entre sí según un esquema maestro-esclavo intercambiando mensajes de sincronización. En particular, los mensajes de sincronización permiten que uno o más nodos esclavos sincronicen la frecuencia de su reloj local y/o la hora del día (es decir, horas, minutos, segundos y posibles fracciones de segundo) de su reloj local con un nodo maestro.

Para una red de comunicaciones conmutada por paquetes, por ejemplo una red Ethernet, se conocen protocolos de red para implementar la sincronización, tales como el protocolo IEEE 1588™-2008, que está definido en el documento “IEEE Standard for a Precision Clock Synchronization Protocol for Networked Measurements and Control Systems”, de la Sociedad de Instrumentación y Mediciones del IEEE, 24 de julio de 2008.

Según el protocolo IEEE 1588™-2008 (véase el documento citado en lo que precede, capítulo 6, párrafo 6.6.3, pp. 32-34) , el nodo maestro envía un mensaje Sync a un nodo esclavo y genera un primer sello de tiempo t1 que indica el momento en el que el nodo maestro envía el mensaje Sync. El primer sello de tiempo t1 es enviado al nodo esclavo dentro del propio mensaje Sync o de un mensaje de seguimiento que el nodo maestro envía al nodo esclavo después del mensaje Sync. A su vez, el nodo esclavo recibe el mensaje Sync y genera un segundo sello de tiempo t2 que indica el momento en el que el nodo esclavo recibe el mensaje Sync. El nodo esclavo envía entonces al nodo maestro un mensaje Delay_Req y genera un tercer sello de tiempo t3 que indica el momento en el que el nodo esclavo envía tal mensaje. El nodo maestro recibe el mensaje Delay_Req y genera un cuarto sello de tiempo t4 que indica el momento en el que recibe tal mensaje y, a su vez, envía al nodo esclavo el cuarto sello de tiempo t4 dentro de un mensaje Delay_Req.

Al final del intercambio de mensajes descrito en lo que antecede, los cuatro sellos de tiempo t1, t2, t3, t4 están disponibles en el nodo esclavo. Típicamente, el intercambio de mensajes descrito en lo que antecede se repite periódicamente. Usando uno o más de los sellos de tiempo t1, t2, t3, t4, el nodo esclavo es capaz de sincronizar la frecuencia y la hora del día de su reloj local con los del reloj local del nodo maestro.

En particular, según el protocolo IEEE 1588™-2008 (véase el documento citado más arriba, capítulo 12, párrafo 12.1.2, pp. 122-123) , el nodo esclavo ajusta la frecuencia de su reloj local usando un factor de frecuencia igual a la proporción de la diferencia entre dos segundos sellos de tiempo t2 sucesivos y la diferencia entre dos primeros sellos de tiempo t1 sucesivos.

Típicamente, los mensajes de sincronización enviados por el nodo maestro (esclavo) son recibido en el nodo esclavo (maestro) con un retardo debido a la propagación del mensaje en los enlaces y a la residencia del mensaje dentro de los nodos intermedios. Tal retardo se ve afectado por variaciones imprevisibles que son debidas fundamentalmente al hecho de que el tiempo de residencia de los mensajes de sincronización dentro de los nodos intermedios varía de una manera imprevisible según las condiciones de tráfico dentro de la red conmutada por paquetes. Cuanto mayores son las variaciones del retardo de los mensajes de sincronización, menor es la precisión de la recuperación de la sincronización por parte del nodo esclavo.

Por otra parte, el tráfico del enlace que conecta el nodo maestro y el nodo esclavo es típicamente asimétrico. Esto significa que el retardo que los mensajes de sincronización experimentan en la dirección maestro a esclavo es diferente del retardo que los mensajes de sincronización experimentan en la dirección esclavo a maestro. Cuando mayor es la diferencia del retardo de los mensajes en las direcciones maestro a esclavo y esclavo a maestro, menor es la precisión de la recuperación de la hora del día por parte del nodo esclavo. Además, esta diferencia también varía de forma imprevisible.

El protocolo IEEE 1588™-2008 proporciona la implementación de un mecanismo de “reloj transparente” (véase el capítulo 6, párrafo 6.5.4 del documento citado más arriba) en los nos de la red conmutada por paquetes. Este mecanismo permite medir, en un nodo que recibe un mensaje de protocolo IEEE 1588™-2008, un tiempo de residencia de tal mensaje dentro del nodo. El tiempo de residencia está escrito en un campo Corrección de la cabecera del mensaje de sincronización. Para estimar el retardo total del mensaje de sincronización, cada nodo de la red comprendido en la trayectoria del mensaje de sincronización calcula el tiempo de residencia del mensaje de sincronización y actualiza el campo Corrección incrementando adecuadamente el valor contenido en el mismo. El nodo esclavo recibe el mensaje de sincronización y, según el valor contenido en el campo Corrección, ajusta el valor del sello de tiempo que lleva el mensaje de sincronización.

El protocolo IEEE 1588™-2008 descrito en lo que antecede puede ser usado en un sistema de acceso móvil por radio que comprende un controlador de red de radio, varias estaciones base y una red inalámbrica con enlace terrestre que conecta el controlador de red de radio y las estaciones base. En este escenario, la estaciones base (que actúan como nodos esclavos) se sincronizan con el controlador de la red de radio (que actúa como el nodo maestro) intercambiando los mensajes descritos en lo que antecede por medio de la red inalámbrica con enlace terrestre. Más en particular, el controlador de red de radio y las estaciones base comprenden aparatos dedicados configurados para actuar como nodo maestro y nodos esclavos, respectivamente.

El documento US 2005/0207387 A1 da a conocer un mecanismo de control horario que acepta muestreos horarios (verdaderos o no) en una red y habilita la compensación dinámica de retardos aleatorios de la red para mantener la salida de un reloj esclavo que controla el mecanismo de control horario dentro de los límites requeridos con respecto a la hora de un reloj maestro, incluso cuando las muestras son retardadas de manera aleatoria.

El documento US 2005/0058159 A1 da a conocer que un circuito de sincronización de sellos de tiempo (TSC) en un sistema de terminación de cable módem (CMTS) estima un valor del sello de tiempo maestro para una referencia de tiempo futura. El TSC maestro envía el valor del sello de tiempo maestro de forma asíncrona por una red de protocolo de Internet (IP) a TSC esclavos en otros CMTS. El TSC esclavo compara un valor del sello de tiempo local con el valor del sello de tiempo maestro cuando ocurre la referencia de tiempo futura. Si el valor del sello de tiempo local no coincide con el valor del sello de tiempo maestro, el TSC esclavo vuelve a ser sincronizado usando el valor del sello de tiempo maestro.

Resumen de la invención Los inventores han apreciado que el mecanismo de reloj transparente permite considerar el retardo acumulado por el mensaje de sincronización y reducir en consecuencia el efecto de la variación de retardo debida a la residencia de los mensajes dentro de los nodos.

Sin embargo, inconvenientemente, el mecanismo de reloj transparente requiere que todos los nodos de la red conmutada por paquetes estén equipados de recursos de soporte físico y/o soporte lógico configurados para soportar tal mecanismo. Esto conduce desventajosamente a costes elevados para la implementación del mecanismo, ya que es necesario modificar todos los nodos de la red. Además, de esta manera, todos los nodos de la red tienen una estructura más compleja. Esto conduce desventajosamente al aumento de los costos de mantenimiento de la red.

Además, tal como se ha mencionado en lo que antecede, según el mecanismo de reloj transparente, cada nodo debe calcular el tiempo de residencia y escribirlo en el campo Corrección en el momento en el que se remite el mensaje de sincronización al nodo siguiente, es decir, en la interfaz física de salida del nodo. Si la red conmutada por paquetes es una red inalámbrica conmutada por paquetes, la interfaz física de salida del nodo es una interfaz física de radio.... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento de transferencia de un mensaje de sincronización (SM) desde un nodo maestro (MN) a un nodo esclavo (SN) por medio de una red conmutada por paquetes (PN, PN’) , estando caracterizado dicho procedimiento por las etapas de:

a) proporcionar una señal de reloj de referencia a un nodo de entrada (IN) y a un nodo de salida (EN) de dicha red conmutada por paquetes (PN) ;

b) en dicho nodo de entrada (IN) , recibir dicho mensaje de sincronización (SM) desde dicho nodo maestro (MN) , generar un sello de tiempo de entrada (t1*) con base en dicha señal de reloj de referencia, y enviar dicho mensaje de sincronización (SM) con dicho sello de tiempo de entrada (t1*) a dicho nodo de salida (EN) ; y c) en dicho nodo de salida (EN) , recibir dicho mensaje de sincronización (SM) y dicho sello de tiempo de entrada (t1*) , generar un sello de tiempo de salida (t2*) con base en dicha señal de reloj de referencia, calcular un tiempo de tránsito (TT) como una diferencia entre dicho sello de tiempo de salida (t2*) y dicho sello de tiempo de entrada (t1*) y enviar dicho mensaje de sincronización (SM) y dicho tiempo de tránsito (TT) a dicho nodo esclavo (SN) .

2. El procedimiento según la reivindicación 1 en el que:

− dicha etapa b) comprende recibir dicha señal de reloj de referencia, procesar dicha señal de reloj de referencia para generar una primera señal de reloj local que tiene un primer periodo (cpI) , y proporcionar un contador de tiempo de entrada (TCI) que cuenta un número de periodos de dicha primera señal de reloj

local; y − dicha etapa c) comprende recibir dicha señal de reloj de referencia, procesar dicha señal de reloj de referencia para generar una segunda señal de reloj local que tiene un segundo periodo (cpE) , y proporcionar un contador de tiempo de salida (TCE) que cuenta un número de periodos de dicha segunda señal de reloj local, siendo dicho primer periodo (cpI) sustancialmente igual a dicho segundo periodo (cpE) .

3. El procedimiento según la reivindicación 2 en el que:

− en dicha etapa b) , dicha generación comprende leer un primer valor actual (t1*) de dicho contador de tiempo de entrada (TCI) y generar dicho sello de tiempo de entrada (t1*) que tiene dicho primer valor actual (t1*) ; y − en dicha etapa c) , dicha generación comprende leer un segundo valor actual (t2*) de dicho contador de tiempo de salida (TCE) y generar dicho sello de tiempo de salida (t2*) que tiene dicho segundo valor actual (t2*) .

4. El procedimiento según las reivindicaciones 2 o 3 en el que:

− dicho recuento de un número de periodos de dicha primera señal de reloj local comienza en un primer 35 tiempo de inicio (stI) ; y − dicho recuento de un número de periodos de dicha segunda señal de reloj local comienza en un segundo tiempo de inicio (stE) , siendo una diferencia entre dicho primer tiempo de inicio (stI) y dicho segundo tiempo de inicio (stE) igual a un desfase (TO) entre dicho contador de tiempo de entrada (TCI) y dicho contador de tiempo de salida (TCE) .

5. El procedimiento según la reivindicación 4 en el que dicho procedimiento comprende, además, una etapa que es llevada a cabo sustancialmente en paralelo a dichas etapas b) y c) de reducción o cancelación de dicho desfase (TO) .

6. El procedimiento según la reivindicación 5 en el que dicha etapa de reducción o cancelación de dicho desfase (TO) comprende proporcionar a dicho nodo de entrada (IN) y a dicho nodo de salida (EN) una información de la 45 hora del día de un sistema de posicionamiento global.

7. El procedimiento según la reivindicación 5 en el que dicha etapa de reducción o cancelación de dicho desfase (TO) comprende intercambiar al menos un mensaje de alineamiento entre dicho nodo de entrada (IN) y un nodo intermedio (N1) de dicha red conmutada por paquetes (PN) adyacente a dicho nodo de entrada (IN) .

8. El procedimiento según la reivindicación 7 en el que la etapa a) comprende, además, proporcionar dicha señal

50 de reloj de referencia a un nodo intermedio (N1) de dicha red conmutada por paquetes (PN) , comprendiendo además dicho procedimiento, en dicho nodo intermedio (N1) :

− recibir dicha señal de reloj de referencia;

13y otro desfase adicional TO1 por medio de la ecuación siguiente:

(T 2−T1) − (T 4−T 3)

TO1= (T 2−T1) −D1= ;

− en dicho nodo intermedio (N1) , escribir dicho retardo unidireccional medio D1 en una memoria intermedia FIFO que tiene un tamaño N, y escribir dicho desfase adicional TO1 en una memoria intermedia FIFO adicional que tiene un tamaño N’;

− en dicho nodo intermedio (N1) , determinar un retardo mínimo D* en la memoria intermedia FIFO y 35 determinar un correspondiente desfase TO* correspondiente a dicho retardo mínimo D* en dicha memoria intermedia FIFO adicional; y − en dicho nodo intermedio (N1) , usar dicho desfase TO* correspondiente para reducir dicho desfase adicional (TO’) entre dicho contador de tiempo intermedio (TC1) y dicho contador de tiempo de entrada (TCI) .

10. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones precedentes en el que:

− en dicha etapa b) , dicho envío comprende encapsular dicho mensaje de sincronización (SM) y dicho sello de tiempo de entrada (t1*) en un mensaje de transferencia (SM’) ; y − en dicha etapa c) , dicha recepción comprende extraer dicho mensaje de sincronización (SM) y dicho sello de tiempo de entrada (t1*) de dicho mensaje de transferencia (SM’) .

45 11. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9 en el que:

− en dicha etapa b) , dicho envío comprende insertar dicho sello de tiempo de entrada (t1*) en un cuerpo (B-SM) de dicho mensaje de sincronización (SM) ; y − en dicha etapa c) , dicha recepción comprende extraer dicho sello de tiempo de entrada (t1*) de dicho cuerpo (B-SM) de dicho mensaje de sincronización (SM) .

12. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones precedentes en el que dicha etapa c) dicho envío comprende escribir dicho tiempo de tránsito (TT) en un campo de ajuste (AF) de una cabecera (H-SM) de dicho mensaje de sincronización (SM) .

13. Un sistema de comunicaciones (CS) que comprende una red conmutada por paquetes (PN, PN’) , un nodo

maestro (MN) y un nodo esclavo (SN) , comprendiendo dicha red conmutada por paquetes (PN) un nodo de entrada (IN) conectado a dicho nodo maestro (MN) y un nodo de salida (EN) conectado a dicho nodo esclavo (SN) , comprendiendo además dicho sistema de comunicaciones (CS) un aparato fuente de sincronización (SSA) que coopera con dicha red conmutada por paquetes (PN) , caracterizado porque:

− dicho aparato fuente de sincronización (SSA) está configurado para proporcionar una señal de reloj de 10 referencia a dicho nodo de entrada (IN) y a dicho nodo de salida (EN) ; − dicho nodo maestro (MN) está configurado para transmitir un mensaje de sincronización (SM) a dicho nodo esclavo (SN) a través de dicho nodo de entrada (IN) y dicho nodo de salida (EN) ;

− dicho nodo de entrada (IN) está configurado para recibir dicho mensaje de sincronización (SM) procedente de dicho nodo maestro (MN) , generar un sello de tiempo de entrada (t1*) con base en dicha señal de reloj 15 de referencia, y enviar dicho mensaje de sincronización (SM) con dicho sello de tiempo de entrada (t1*) a dicho nodo de salida (EN) ; y − dicho nodo de salida (EN) está configurado para recibir dicho mensaje de sincronización (SM) y dicho sello de tiempo de entrada (t1*) procedentes de dicho nodo de entrada (IN) , generar un sello de tiempo de salida (t2*) con base en dicha señal de reloj de referencia, calcular un tiempo de tránsito (TT) como una diferencia entre dicho sello de tiempo de salida (t2*) y dicho sello de tiempo de entrada (t1*) y enviar dicho mensaje de sincronización (SM) y dicho tiempo de tránsito (TT) a dicho nodo esclavo (SN) .

14. El sistema de comunicaciones (CS) según la reivindicación 13 en el que dicho aparato fuente de sincronización (SSA) es un nodo de dicha red conmutada por paquetes (PN) o un aparato que coopera con dicha red conmutada por paquetes (PN) .

15. El sistema de comunicaciones (CS) según las reivindicaciones 13 o 14 en el que:

− dicho nodo de entrada (IN) comprende un oscilador local de entrada (ILO) y un contador de tiempo de entrada (TCI) conectado a dicho oscilador local de entrada (ILO) , estando configurado dicho oscilador local de entrada (ILO) para recibir dicha señal de reloj de referencia y para procesar dicha señal de reloj de referencia para generar una primera señal de reloj local que tiene un primer periodo (cpI) y estando configurado dicho contador de tiempo de entrada (TCI) para contar un número de periodos de dicha primera señal de reloj local; y − dicho nodo de salida (EN) comprende un oscilador local de salida (ELO) y un contador de tiempo de salida (TCE) conectado a dicho oscilador local de salida (ELO) , estando configurado dicho oscilador local de salida (ELO) para recibir dicha señal de reloj de referencia y para procesar dicha señal de reloj de referencia para generar una primera señal de reloj local que tiene un segundo periodo (cpE) y estando configurado dicho contador de tiempo de salida (TCE) para contar un número de periodos de dicha segunda señal de reloj local.