OpenBTS 中 timestamp 的工作机制详解|OpenBTS相关

我觉得Timestamp是OpenBTS 实现严格时隙同步一个非常精彩的方案，对于以后使用USRP都有很多参考价值

利用这次机会我将我对OpenBTS如何实现实习同步进行一次简单的介绍，希望对研究OpenBTS的朋友有所帮助，如果有理解不对的地方，希望您及时指出，从而不会对其他的学习者造成误导。

一）如何实现采样值的时钟同步
由于计算机和USRP之间没有精确的时钟同步信号，OpenBTS采用时间戳Timestamp的方式来保证二者的相对时间同步。
计算机和USRP都维持一个timestamp的64位变量作为时间标记，为了便于区分
    计算机端的timestamp我们称之为 c_timestamp
    USRP端的timestamp 我们称之为 u_timestamp
c_timestamp 是在Radiointerface 中的一个变量，它通过接收样值的数目进行更新，比如接收到了625个样值以后，c_timestamp=c_timestamp+625, 另外c_timestamp 也成了时间戳与gsm时钟的桥梁，因为c_timestamp每增加625，则时隙gsm时钟增加4个时隙。

u_timestamp可以理解为usrp中通过其采样时钟激励的一个计数器，每增加一个采样值，其值会增加1，在往计算机打包数据时，会将每一包中第一个采样值对应的计数及其对应的u_timestamp封装在数据包头处。而这个值可以通过USRPDevice中的readsamples获取

我们知道c_timestamp 和 u_timestamp是两个不同的计数器，在理想状况，c_timestamp和u_timestamp 应该是保持一个稳定的差值, 只要这个时间差在允许范围之内，就不影响bts的正常工作。然而实际中确会出现各种异常。比如USRP出现过载，即计算机无法及时地读取USRP中的数据，c_timestamp就会落后于u_timestamp。

为了解决c_timestamp 和 u_timestamp 逐渐分离的问题，bts 采用updatealignment 周期的用c_timestamp 去重置u_timestamp,从而保证二者的差值一直处在可以接受的范围之内，从而实现了一定程度上计算机中的样值和USRP中的样值同步。

二）如何实现上下行的同步
我们知道，USB的传输是时间是非常难以精确控制的，那么如何保证上行和下行的数据准确的相差3个时隙，同样依赖于timestamp这一巧妙的配置。
由于有上面c_timestamp和u_timestamp的同步机制，我们现在可以放心的人为c_timestamp和u_timestamp是几乎同步的，下面将GSM时钟和timestamp的关系表述如表
                  样值方向              计时方式         通信方向              计时方式
上行： USRP-->计算机  u_timestamp   手机-->基站   gsm uplink clock
下行： 计算机-->USRP  c_timestamp   基站-->手机   gsm down link clock

从上行开始，USRP接收好了数据包，按照u_timestamp的顺序在计算机端存储，计算机通过c_timestamp去读取特定时刻的样值，因为u_timestamp和c_timestamp同步，因此可以认为按照c_timestamp读取的样值就是对应usrp时钟u_timestamp时的样值。

然后根据读取的样值数目，同样可以理解为c_timestamp的更新量去更新gsm uplink clock
而下行的时钟gsm downlink clock通过gsm uplink clock – 3 slot 得到，所以通过与timestamp与时隙的对应关系可以得到每个下行时隙样值所需发送的对应c_timestamp, 此时需要提前将该数据发往USRP中，同时通过c_timestamp标记每一个数据包待发送的时间，usrp根据本身的u_timestamp来确定何时发送哪一组样值，只要c_timestamp和u_timestamp差值不大，那么上下行的同步就能得到保证。