鬼佬大哥大
  • / 17
  • 下載費用:30 金幣  

時鐘同步裝置及方法.pdf

關 鍵 詞:
時鐘 同步 裝置 方法
  專利查詢網所有資源均是用戶自行上傳分享,僅供網友學習交流,未經上傳用戶書面授權,請勿作他用。
摘要
申請專利號:

CN201110042036.2

申請日:

2011.02.21

公開號:

CN102104476B

公開日:

2015.01.28

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 專利權的轉移IPC(主分類):H04L 7/00登記生效日:20151125變更事項:專利權人變更前權利人:中興通訊股份有限公司變更后權利人:中興通訊股份有限公司變更事項:地址變更前權利人:518057 廣東省深圳市南山區科技南路55號變更后權利人:518057 廣東省深圳市南山區高新技術產業園科技南路中興通訊大廈法務部變更事項:專利權人變更后權利人:深圳市中興微電子技術有限公司|||授權|||實質審查的生效號牌文件類型代碼:1604號牌文件序號:101321954348IPC(主分類):H04L 7/00專利申請號:2011100420362申請日:20110221|||公開
IPC分類號: H04L7/00 主分類號: H04L7/00
申請人: 中興通訊股份有限公司
發明人: 張小衛; 徐健
地址: 518057 廣東省深圳市南山區科技南路55號
優先權:
專利代理機構: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240 代理人: 余剛;韓建偉
PDF完整版下載: PDF下載
法律狀態
申請(專利)號:

CN201110042036.2

授權公告號:

|||102104476B||||||

法律狀態公告日:

2015.12.16|||2015.01.28|||2012.09.05|||2011.06.22

法律狀態類型:

專利申請權、專利權的轉移|||授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明公開了時鐘同步裝置及方法,該裝置采用硬件實現精密時鐘同步協議PTP?1588,包括:時間處理模塊,用于進行采樣并根據采樣得到的時間信息生成和/或修改PTP?1588的報文的時間戳;識別模塊,連接至時間處理模塊,用于使用非對稱補償值和路徑延遲值對時間處理模塊接收到的報文進行修正;分離模塊,連接至識別模塊,用于根據時間同步裝置的工作模式對接收到的報文進行路徑處理;協議處理機,連接至分離模塊,用于獲取接收到的報文的類型,并對接收到的報文進行與其類型對應的處理;CPU處理模塊,用于使用最佳主時鐘算法選擇主時鐘和/或用于計算主從時間偏差并進行時間同步。通過本發明提高了時間和頻率恢復精度。

權利要求書

1: 一種時鐘同步裝置, 其特征在于, 用于通過硬件實現精密時鐘同步協議 PTP 1588, 所述裝置包括 : 時間處理模塊, 用于進行采樣并根據采樣得到的時間信息生成和 / 或修改 PTP 1588 的 報文的時間戳 ; 識別模塊, 連接至所述時間處理模塊, 用于使用非對稱補償值和路徑延遲值對所述時 間處理模塊接收到的報文進行修正 ; 分離模塊, 連接至所述識別模塊, 用于根據所述時間同步裝置的工作模式對所述接收 到的報文進行路徑處理 ; 協議處理機, 連接至所述分離模塊, 用于獲取所述接收到的報文的類型, 并對所述接收 到的報文進行與其類型對應的處理 ; CPU 處理模塊, 用于使用最佳主時鐘算法選擇主時鐘和 / 或用于計算主從時間偏差并 進行時間同步。
2: 根據權利要求 1 所述的裝置, 其特征在于, 所述識別模塊用于根據所述接收到的報 文獲取所述接收到的報文的虛擬端口, 并使用該虛擬端口所對應的非對稱補償值和路徑延 遲值對所述接收到的報文進行修改, 其中, 虛擬端口與主時鐘一一對應。
3: 根據權利要求 2 所述的裝置, 其特征在于, 所述識別模塊用于對所述接收到的報文 中攜帶的信息進行哈希 HASH 收斂得到所述接收到的報文的虛擬端口 ; 或者, 所述識別模塊 用于根據所述接收到的報文中攜帶的信息在預先定義的表中查找所述接收到的報文的虛 擬端口。
4: 根據權利要求 2 所述的裝置, 其特征在于, 所述協議處理機還用于管理每個虛擬端 口的報文, 并按照預先配置的發送周期向每個虛擬端口發送報文。
5: 根據權利要求 1 所述的裝置, 其特征在于, 所述時間處理模塊位于媒體接入控制 MAC 層和 / 或物理編碼子 PCS 層。
6: 根據權利要求 5 所述的裝置, 其特征在于, 對于 GE 接口速率及以下速率的接口, 所述 時間處理模塊位于 MAC 層 ; 對于 10GE 速率及以上速率的接口, 所述時間處理模塊位于 PCS 層并設置于異步先入先出 FIFO 之前。
7: 根據權利要求 1 至 6 中任一項所述的裝置, 其特征在于所述分離模塊, 用于對所述接 收到的報文進行以下路徑處理的至少之一 : 在所述裝置的工作模式為透傳時鐘模式的情況下, 所述分離模塊將所述接收到的報文 轉發至所述裝置的轉發處理模塊進行轉發處理 ; 在所述裝置的工作模式為普通時鐘加透傳時鐘模式的情況下, 所述分離模塊復制所述 接收到的報文, 其中的一份報文轉發至所述轉發模塊進行轉發處理, 另一份報文發送至所 述協議處理機 ; 在所述裝置的工作模式為普通時鐘模式或邊界時鐘模式的情況下, 所述分離模塊將所 述接收到的報文發送至所述協議處理機。
8: 一種時鐘同步方法, 其特征在于, 應用于精密時鐘同步協議 PTP 1588, 所述方法包 括: 接收到來自不同主時鐘的 PTP 1588 的報文 ; 獲取所述報文對應的虛擬端口, 其中, 每個所述虛擬端口對應一個主時鐘 ; 根據所述虛擬端口對應的主時鐘進行時間同步。 2
9: 根據權利要求 8 所述的方法, 其特征在于, 獲取所述報文對應的虛擬端口包括 : 對所述報文中攜帶的信息進行哈希 HASH 收斂以獲取到所述報文對應的虛擬端口 ; 或者, 根據所述報文中攜帶的信息在預先定義的表中查找以獲取到所述報文對應的虛 擬端口。
10: 根據權利要求 8 或 9 所述的方法, 其特征在于, 所述報文中攜帶的信息包括以下至 少之一 : 端口號、 虛擬局域網的標識信息、 IP 地址、 MAC 地址。

說明書


時鐘同步裝置及方法

    【技術領域】
     本發明涉及數據通信領域, 具體而言, 涉及時鐘同步裝置及方法。背景技術 分組傳輸網絡 (Packet Transport Network, 簡稱為 PTN) 可以實現分組業務的 高效率傳送, 其中, PTN 不但可以傳送以太網、 通用多協議標志交換 (Generalized Multi Protocol Label Switching, 簡稱為 GMPLS) 等數據還可以傳送時分復用 (Time Division Multiplex, 簡稱為 TDM) 的數據。
     PTN 對時鐘的同步主要體現在兩個方面 : 其一, 在承載 TDM 的業務, 或者和公共交 換電話網絡 (Public Switched Telephone Network, 簡稱為 PSTN) 互通時, 需要在 TDM 的接 口處提供同步功能 ; 其二, 當 PTN 網絡承載 3G 基站業務時, 例如, 時分同步碼分多址 (Time Division-synchronous Code Division Multiple Access, 簡稱為 TD-CDMA)、 CDMA2000、 WiMAX 類型的 3G 業務基站需要提供高精度的時間同步信息。因此, 需要 PTN 網路能夠提供 高精度的時間和頻率的同步功能。
     例 如, 可 以 使 用 精 密 時 鐘 同 步 協 議 (Precision timing Protocol, 簡稱為 PTP)1588 協議來進行時間同步。目前, PTP 1588 由 V1 版本已經演進到 V2 版本, V2 版本精 度可以達到亞微秒級精度, 可以滿足電信級 PTN 網絡的同步需求。 PTP 1588 V2 同時可以支 持頻率和時間的同步, 可以在 PTN 網路內替代 GPS 以滿足像 3G 業務的高精度同步需求。
     在相關技術中實現 PTP 1588 的方案除對硬件實現時間戳的提取和修改之外, 均 使用軟件實現, 例如使用 CPU 軟件管理 PTP 報文, 在這樣的處理方式下, 當 PTP 1588 協議處 理器維護大量的端口時負擔過重 ( 尤其是在頻率恢復時需要 PTP 報文頻率高, 否則會影響 恢復精度 ), 因此, 使用 CPU 軟件維護 PTP 報文, 會產生 CPU 負擔重、 影響時間同步精度的問 題。
     發明內容 本發明的主要目的在于提供時鐘同步裝置及方法, 以至少解決上述問題。
     根據本發明的一個方面, 提供了一種時鐘同步裝置, 用于通過硬件實現精密時鐘 同步協議 PTP1588, 所述裝置包括 : 時間處理模塊, 用于進行采樣并根據采樣得到的時間信 息生成和 / 或修改 PTP1588 的報文的時間戳 ; 識別模塊, 連接至所述時間處理模塊, 用于使 用非對稱補償值和路徑延遲值對所述時間處理模塊接收到的報文進行修正 ; 分離模塊, 連 接至所述識別模塊, 用于根據所述時間同步裝置的工作模式對所述接收到的報文進行路徑 處理 ; 協議處理機, 連接至所述分離模塊, 用于獲取所述接收到的報文的類型, 并對所述接 收到的報文進行與其類型對應的處理 ; CPU 處理模塊, 用于使用最佳主時鐘算法選擇主時 鐘和 / 或用于計算主從時間偏差并進行時間同步。
     優選地, 所述識別模塊用于根據所述接收到的報文獲取所述接收到的報文的虛擬 端口, 并使用該虛擬端口所對應的非對稱補償值和路徑延遲值對所述接收到的報文進行修
     改, 其中, 不同的虛擬端口與不同的主時鐘一一對應。
     優選地, 所述識別模塊用于對所述接收到的報文中攜帶的信息進行哈希 HASH 收 斂得到所述接收到的報文的虛擬端口 ; 或者, 所述識別模塊用于根據所述接收到的報文中 攜帶的信息在預先定義的表中查找所述接收到的報文的虛擬端口。
     優選地, 所述協議處理機還用于管理每個虛擬端口的報文, 并按照預先配置的發 送周期向每個虛擬端口發送報文。
     優選地, 所述時間處理模塊位于媒體接入控制 MAC 層和 / 或物理編碼子 PCS 層。 對 于 GE 接口速率及以下速率的接口, 所述時間處理模塊位于 MAC 層 ; 對于 10GE 速率及以上速 率的接口, 所述時間處理模塊位于 PCS 層并設置于異步先入先出 FIFO 之前。
     優選地, 所述分離模塊, 用于對所述接收到的報文進行路徑處理時進行以下處理 的至少之一 : 在所述裝置的工作模式為透傳時鐘模式的情況下, 所述分離模塊將所述接收 到的報文轉發至所述裝置的轉發處理模塊進行轉發處理 ; 在所述裝置的工作模式為普通時 鐘加透傳時鐘模式的情況下, 所述分離模塊復制所述接收到的報文, 其中的一份報文轉發 至所述轉發模塊進行轉發處理, 另一份報文發送至所述協議處理機 ; 在所述裝置的工作模 式為普通時鐘模式或邊界時鐘模式的情況下, 所述分離模塊將所述接收到的報文發送至所 述協議處理機。
     根據本發明的另一方面, 提供了一種時鐘同步方法, 應用于精密時鐘同步協議 PTP 1588, 所述方法包括 : 接收到來自不同主時鐘的 PTP 1588 的報文 ; 獲取所述報文對應的虛 擬端口, 其中, 每個所述虛擬端口對應一個主時鐘 ; 根據所述虛擬端口對應的主時鐘進行時 間同步。
     優選地, 獲取所述報文對應的虛擬端口包括 : 對所述報文中攜帶的信息進行哈希 HASH 收斂以獲取到所述報文對應的虛擬端口 ; 或者, 根據所述報文中攜帶的信息在預先定 義的表中查找以獲取到所述報文對應的虛擬端口。
     優選地, 所述報文中攜帶的信息包括以下至少之一 : 端口號、 虛擬局域網的標識信 息、 IP 地址、 MAC 地址。
     通過本發明的時鐘同步裝置, 采用硬件實現精密時鐘同步協議 PTP 1588, 所述 裝置包括 : 時間處理模塊, 用于進行采樣并根據采樣得到的時間信息生成和 / 或修改 PTP 1588 的報文的時間戳 ; 識別模塊, 連接至所述時間處理模塊, 用于使用非對稱補償值和路 徑延遲值對所述時間處理模塊接收到的報文進行修正 ; 分離模塊, 連接至所述識別模塊, 用 于根據所述時間同步裝置的工作模式對所述接收到的報文進行路徑處理 ; 協議處理機, 連 接至所述分離模塊, 用于獲取所述接收到的報文的類型, 并對所述接收到的報文進行與其 類型對應的處理 ; CPU 處理模塊, 用于使用最佳主時鐘算法選擇主時鐘和 / 或用于計算主從 時間偏差并進行時間同步。解決了使用 CPU 軟件維護 PTP 報文, 會產生 CPU 負擔重、 影響時 間同步精度的問題, 進而達到了提高時間和頻率恢復精度效果。 附圖說明
     此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解, 構成本申請的一部分, 本發 明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明, 并不構成對本發明的不當限定。在附圖中 :
     圖 1 是根據本發明實施例的時鐘同步裝置的結構框圖 ;圖 2 是根據本發明實施例的時鐘同步方法的流程圖 ; 圖 3 是根據本發明優選實施例的時鐘同步裝置的結構框圖 ; 圖 4 是根據本發明實施例的時鐘同步方法的接收方向的處理流程圖 ; 圖 5 是根據本發明實施例的時鐘同步裝置的 PTP 1588 協議處理機的處理流程 圖 6 是根據本發明實施例的主從節點組網的示意圖 ; 圖 7 是根據本發明實施例的時鐘同步方法中采用虛擬端口的處理流程圖 ; 圖 8 是根據本發明實施例時鐘同步方法中下行發送方向采用虛擬端口的處理流 圖 9 是根據本發明實施例在 E2E 模式應用的示意圖。圖;
     程圖 ;
     具體實施方式
     下文中將參考附圖并結合實施例來詳細說明本發明。需要說明的是, 在不沖突的 情況下, 本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。
     在本實施例中, 提供了一種時鐘同步裝置, 用于通過硬件實現精密時鐘同步協議 PTP1588, 圖 1 是根據本發明實施例的時鐘同步裝置的結構框圖, 如圖 1 所示, 該裝置包括 : 時間處理模塊 10、 識別模塊 12、 分離模塊 14、 協議處理機 16 和 CPU 處理模塊 18, 下面對該 結構進行說明。 時間處理模塊 10, 用于進行采樣并根據采樣得到的時間信息生成和 / 或修改 PTP 1588 的報文的時間戳 ; 識別模塊 12, 連接至時間處理模塊 10, 用于使用非對稱補償值和路 徑延遲值對時間處理模塊接收到的報文進行修正 ; 分離模塊 14, 連接至識別模塊 12, 用于 根據時間同步裝置的工作模式對接收到的報文進行路徑處理 ; 協議處理機 ( 或稱為協議處 理器 )16, 連接至分離模塊 14, 用于獲取接收到的報文的類型, 并對接收到的報文進行與其 類型對應的處理 ; CPU 處理模塊 18, 用于使用最佳主時鐘算法選擇主時鐘和 / 或用于計算主 從時間偏差并進行時間同步。
     上述模塊的處理可以由單芯片來實現, 芯片設計工程師可以根據上述模塊的功能 很容易編寫出芯片實現電路的代碼并綜合成底層電路。其中, CPU 處理模塊可以放到芯片 內也可以放到芯片外部, 兩種方式都兼容。
     通過上述裝置, 原來由軟件所執行的功能分布到不同的硬件模塊上, 而 CPU 處理 模塊用于選擇主時鐘及計算時間偏差, 相比于相關技術, CPU 的負荷大大降低, 同時, 由于對 PTP 報文的相關處理均由硬件模塊來實現, 可以提高處理速度, 從而提高了時間和頻率恢復 的精度。
     其中, 對于時間處理模塊 10 可以位于 MAC 層和 / 或物理編碼子 PCS 層。例如, 對 于 GE 接口速率及以下速率的接口, 時間處理模塊 10 可以位于 MAC 層 ; 對于 10GE 速率及以 上速率的接口, 時間處理模塊 10 可以位于 PCS 層。更優地, 時間處理模塊 10 可以設置于異 步先入先出 FIFO 之前。
     為了解決不同 PTP 1588 域的隔離, 實現在同一端口下對不同 PTP 時間域的同步管 理, 在本實施例中還提供了一種時鐘同步方法, 圖 2 是根據本發明實施例的時鐘同步方法 的流程圖, 如圖 2 所示, 該流程包括如下步驟 :
     步驟 S202, 接收到來自不同主時鐘的 PTP 1588 的報文 ;
     步驟 S204, 獲取該報文對應的虛擬端口, 其中, 每個虛擬端口對應一個主時鐘 ; 例 如, 可以對報文中攜帶的信息進行哈希 HASH 收斂以獲取到該報文對應的虛擬端口 ; 或者, 還可以根據報文中攜帶的信息在預先定義的表中查找以獲取到該報文對應的虛擬端口
     步驟 S206, 根據該虛擬端口對應的主時鐘進行時間同步。
     通過上述步驟, 引入了虛擬端口的概念, 從而實現了同一端口下對不同 PTP 時間 域的同步管理。
     對應于圖 1 中所示出的模塊, 上述方法可以由識別模塊 12 實現, 即識別模塊 12 用 于根據接收到的報文獲取接收到的報文的虛擬端口, 并使用該虛擬端口所定義的非對稱補 償值和路徑延遲值對接收到的報文進行修改, 其中, 不同的虛擬端口與不同的主時鐘一一 對應。
     優選地, 在實施時, 識別模塊 12 用于對接收到的報文中攜帶的信息進行哈希 HASH 收斂得到接收到的報文的虛擬端口 ; 或者, 識別模塊用于根據接收到的報文中攜帶的信息 在預先定義的表中查找接收到的報文的虛擬端口。其中, 報文中攜帶的信息可以區分出該 報文所來源的主時鐘, 例如, 報文中攜帶的信息可以包括以下至少之一 : 端口號、 虛擬局域 網的標識信息、 IP 地址、 媒體接入控制 (Media Access Control, 簡稱為 MAC) 地址。在實施 時, 引入虛擬端口之后, 可以由協議處理機 16 管理每個虛擬端口的報文, 并按照預先配置 的發送周期向每個虛擬端口發送報文。 需要說明的是, 可以根據實際的需要將上述模塊制成一個芯片, 通過這樣的集成, 一個芯片就可以實現 PTP 1588 協議。當然, 也可以對于不同的工作模式, 可以提供只在該 工作模式下進行處理的芯片, 即分離模塊 14 用于對接收到的報文進行路徑處理時進行以 下處理的至少之一 : 在裝置的工作模式為透傳時鐘模式的情況下, 分離模塊將接收到的報 文轉發至裝置的轉發處理模塊進行轉發處理 ; 在裝置的工作模式為普通時鐘加透傳時鐘模 式的情況下, 分離模塊復制接收到的報文, 其中的一份報文轉發至轉發模塊進行轉發處理, 另一份報文發送至協議處理機 ; 在裝置的工作模式為普通時鐘模式或邊界時鐘模式的情況 下, 分離模塊將接收到的報文發送至協議處理機。
     圖 3 是根據本發明優選實施例的時鐘同步裝置的結構框圖, 下面結合該圖對本發 明的一個優選實施例進行說明。需要說明的是, 圖 3 中的模塊的處理可以由單芯片來實現。 其中, 基準時鐘接口模塊可以接 GPS 或標準時鐘。
     如圖 3 所示, 該時鐘同步裝置包括 : MAC/PCS 層時間處理模塊 ( 實現時間處理模塊 10 的功能 )、 PTP 1588 識別模塊 ( 實現識別模塊 12 的功能 )、 PTP 1588 分離模塊 ( 實現 分離模塊 14 的功能 )、 PTP 1588 協議處理機 ( 實現協議處理機 16 的功能 )、 CPU 處理模塊 ( 實現 CPU 處理模塊 18 的功能 ), 除上述模塊外, 本優選實施例中的裝置還包括 : 規則和報 文等配置模塊、 時間產生模塊、 基準時鐘接口模塊、 時間戳搜集模塊、 PTP 1588 插入模塊、 以 及其他的輔助模塊。下面對各模塊的功能進行說明。
     MAC/PCS 時間處理模塊 : 對接收方向時間戳的采樣處理、 發送方向的時間信息的 修改更新、 發送方向時間戳采樣并自動回傳。對于 GE 的接口及以下速率的接口可以將該功 能放到 MAC 層處理, 對于 10GE 的接口及以上的接口則將該功能放到 PCS 層處理并控制該功 能放在異步 FIFO 的前面以減少 FIFO 對時間精度的影響。
     PTP 1588 識別模塊 : 對接收的 1588 報文進行解析并根據配置提取報文相關信息, 通過該信息進行 HASH 收斂或查表得到該接收報文的虛擬端口, 并根據該虛擬端口查表得 到該端口的非對稱補償值和路徑延遲值以修正該 1588 報文。
     PTP 1588 分離模塊 : 對接收的報文進行路徑區分, 主要區分 : 透傳時鐘模式、 普通 加透傳時鐘模式、 邊界時鐘模式、 普通時鐘模式。 透傳模式則轉至轉發處理模塊進行轉發處 理, 普通加透傳時鐘模式則等效復制兩份報文, 一份通過轉發處理模塊做轉發處理, 一份轉 1588 協議處理機做同步處理。對于邊界和普通時鐘兩種模式則轉 1588 協議處理機做同步 處理。
     PTP 1588 協議處理機 : 完成對接收報文進一步解析, 對 1588 子類型進行分析, 若 是 1588 請求報文則自動提取信息并做應答處理, 應答處理會自動產生 1588 應答報文并立 刻發送處理。對于需要同步處理的報文如 Sync 報文等, 需要對時間信息進行提取、 時間信 息關聯匹配并進行上報 CPU 處理模塊進行處理。該模塊同時不間斷搜集下行方向 MAC/PCS 回送的時間信息并對時間信息進行關聯匹配處理。對于周期性發送的 1588 報文, 該模塊會 管理每個虛擬端口 1588 報文按照預先配置的發送周期周期性向各個虛擬端口發送 1588 報 文。
     規則和報文等配置模塊 : 完成規則的配置、 報文的封裝、 發送頻率以及各域的信息配置。 CPU 處理模塊 : 完成 BMC 算法的狀態決策和同步時間信息的下發等處理。該模塊 根據 PTP 1588 處理機的上報時間信息運行最佳主時鐘 (Best Master Clock, 簡稱為 BMC) 算法計算主從關系, 同時下發時鐘偏移到時間產生模塊, 時間產生模塊則自動更新本點時 鐘信息從而達到同步主節點功能。
     時間產生模塊 : 完成標準時間信息的產生, 并根據時間更新指令, 每秒鐘更新時間 戳產生的基準。
     基準時鐘接口模塊 : 把外部的時鐘基準通過時間產生模塊傳給 CPU 處理模塊處 理, CPU 處理模塊提取相應的基準時間信息等。
     PTP 1588 插入模塊 : 完成從 PTP 1588 協議處理機模塊發送報文下行方向的插入, 同時對來自非本點的 PTP 1588 報文進行識別區分, 并通過數據分離模塊傳遞到各個端口 的 MAC/PCS 層, MAC/PCS 層再對該 1588 報文進行時間戳的修改。
     其他輔助處理模塊 : 例如完成時鐘透傳模式下的報文轉發, 完成接收數據的匯聚 和發送方向的數據分離等功能模塊。
     通過上述裝置, 在接收方向在 MAC/PCS 層采樣并產生時間信息, 并將該信息放到 報文頭攜帶到 PTP 1588 識別模塊, PTP 1588 識別模塊對 PTP 1588 報文進行識別并根據 配置提取抽象虛擬端口, 根據抽象的虛擬端口查表得到當前虛擬端口所對應的工作模式、 使能標志是否打開、 非對稱補償值、 路徑延遲值等信息。并在進入 PTP 1588 識別模塊后 將 MAC/PCS 得到時間信息、 非對稱延遲值、 路徑延遲值和 PTP 1588 報文中時間信息進行運 算, 以實現對前一級網絡延遲、 非對稱的補償。在 PTP 識別模塊處理完成后, 報文會送至 PTP 1588 分離模塊進行數據路徑分離, 當普通時鐘 (Ordinary Clock, 簡稱為 OC)/ 邊界時 鐘 (Boundary Clock, 簡稱為 BC) 模式下報文轉到 PTP 1588 協議處理機處理, 當透傳時鐘 (Transparent Clock, 簡稱為 TC) 模式下直接送轉發模塊處理, 當 OC+TC 模式下復制兩份報
     文一份轉至 PTP 1588 協議處理機處理, 另一份直接送轉發模塊進行轉發處理。 PTP 1588 協 議處理機則完成對接收報文的解析, 做合法性判斷, 并對 PTP 1588 報文進行關聯, 當關聯 匹配后將相關匹配時間信息上報 CPU 進行同步處理。CPU 模塊實現 BMC 算法和主從偏差計 算, 并通過接口更新時間, 從而達到主從節點同步。下行方向在 MAC/PCS 層進行修改校正域 和時間戳計算更新處理, 同時若需要返回時間信息, 則通過接口把 MAC/PCS 層的時間信息 傳給時間戳搜集模塊。
     上述裝置有以下優點 : 實現了對接收的 PTP 1588 報文自動分析、 并對請求報文自 動分析應答、 自動關聯匹配時間信息、 自動時間戳修改、 計算和更新, 所有這些都采用硬件 自動完成 ; MAC/PCS 層在下行方向自動更新計算時間戳后根據 PTP 1588 報文性質自動回傳 時間戳給 PTP 1588 協議處理機進一步處理。采用虛擬端口來管理 PTP 1588 報文, 這樣可 以根據用戶配置的規則來劃分不同的 PTP 時鐘域, 當從節點端口接收到來自多個主節點發 送的來的 PTP1588 報文, 通過虛擬端口區分不同主節點來源, 從節點可以選擇最佳的主時 鐘并同步該主節點。支持透傳、 普通 + 透傳、 普通、 邊界時鐘模式, 同時支持 P2P 和 E2E 兩種 機制, 單芯片可同時管理的端口數在 32 個以上, 發包頻率最快可以達到 1 毫秒。采用上述 裝置可以滿足 PTN 網絡的時鐘同步需求。
     圖 4 是根據本發明實施例的時鐘同步方法的接收方向的處理流程圖, 該流程將接 收方向各個模塊配合的工作以流程圖的形式表示。該處理流程實現了對虛擬端口的抽象、 隔離, 對虛擬端口的非對稱補償和路徑延遲計算, 并實現透傳模式和非透傳模式的數據路 徑分離處理過程。在圖 4 示出的流程中, 在接收方向根據不同速率的接口選擇在 MAC 層或 者 PCS 層采樣時間產生模塊產生的時間信息, 并將該時間信息附著在報文中攜帶到 PTP 識 別模塊 ; PTP 識別模塊對報文進行識別, 判斷是否是 PTP 1588 報文, 如果不是則將報文送至 分離模塊, 由該模塊轉至轉發模塊進行正常的轉發處理 ; 如果是 PTP 1588 報文, PTP 識別模 塊根據配置規則提取報文信息 ; 根據報文信息 HASH 收斂得到 1588 所屬的虛擬端口 ; 根據 虛擬端口查表得到當前虛擬端口所對應的工作模式、 非對稱補償值、 路徑延遲值等信息 ; 識 別模塊處理完成后, 將報文送至 PTP1588 報文分離模塊, 針對不同的模式進行不同的處理 : 當 OC/BC 模式下報文轉到 PTP 1588 協議處理機處理, 當 TC 模式下直接送轉發模塊處理, 當 OC+TC 模式下復制兩份報文一份轉至 PTP1588 協議處理機處理, 另一份直接送轉發模塊進 行轉發處理。
     圖 5 是根據本發明實施例的時鐘同步裝置的 PTP 1588 協議處理機的處理流程圖, 該處理過程主要完成接收方向 1588 進一步解析, 自動提取請求信息, 自動產生應答報文, 自動匹配接收報文的時間信息, 搜集發送方向時間信息并匹配接收的時間信息, 根據用戶 的配置周期自動按照配置周期產生 1588 報文。在圖 5 示出的流程中, 識別模塊對報文進 行識別后, 進一步分析接收方向的 PTP 報文 ; 判斷是否是 PTP 的合法報文, 如果判斷為非法 報文則做丟棄并統計處理, 如果是合法報文, 則一方面提取報文中的時間信息留作備用, 另 一方面判斷是否該報文需要應答, 如果不需要應答, 則進一步判斷發送 PTP 報文定時是否 到了, 如果沒到則返回到分析接收方向的 PTP 報文的流程 ; 如果判斷報文需要應答, 則提取 REQ 應答信息, 根據 VP 并自動產生應答報文, 然后判斷發送 PTP 報文定時是否到了, 如果沒 到則返回到分析接收方向的 PTP 報文的流程, 如果定時到了, 則讀取發送報文配置信息, 根 據 VP 自動生成報文, 并發送該報文。在發送方向記錄并修改時間信息, 讀取并搜集發送時間信息, 判斷搜集的發送時間信息和從合法報文中提取的時間信息是否關聯匹配, 如果匹 配則提取重要的時間信息匹配上報 CPU, 如果不匹配則丟棄, 并記錄統計。
     圖 6 是根據本發明實施例的主從節點組網的示意圖, 在圖 6 中, M_0、 M_1、 M_2 為三 個主節點, 每個主節點有 N(N 為有限值, 如 N < 256) 條虛擬端口通過中間的 TC 節點連接到 三個從節點 S_0、 S_1、 S_2, 對于 S_0 或 S_1 或 S_2 單個從節點可能會收到來自三個主節點 M_0、 M_1、 M_2 的 1588 同步報文, 但在整個網絡中單個從節點所要同步的主節點在某個時刻 只能存在一個主節點, 即某個時刻 S_0 或 S_1 或 S_2 單個從節點同步的主節點只有一個。 根 據本方法和裝置采用虛擬端口的概念可以將來自三個主節點的 1588 報文抽象成三個虛擬 端口, S_0 或 S_1 或 S_2 從節點可以同時對三個主節點的時鐘進行檢測和過濾, 當從節點某 個時刻檢測到其中一個主節點例如 M_0 的時鐘質量最高, 此時從節點跟蹤 M_0 主節點, 如果 某個時刻該從節點檢測到 M_2 的時鐘優于 M_0, 則該從節點可以自動切換并跟蹤 M_2 的主節 點。故本方法和裝置采用虛擬端口概念后可以對多域進行隔離, 實現一從節點同時監聽多 個主節點并有選擇的同步某一個主節點。
     圖 7 是根據本發明實施例的時鐘同步方法中采用虛擬端口后的處理流程圖, 以下 舉例的方式說明該圖中的配置規則 ( 即用戶劃分域的信息 ), 例如, 可以按照端口加 VLAN 或 IP 或 MAC 地址等信息, 把這些信息進行哈希收斂得到 1588 的虛擬端口, 也可以通過查表 得到該虛擬端口, 對于來自同一物理端口或不同物理端口的兩個虛擬端口對應的 PTP 1588 時鐘域是相互獨立的, 即在每個虛擬端口上可以獨立運行 PTP 1588 協議, 并且在不同的虛 擬端口之間相互隔離互不干涉。對于哈希收斂可能產生沖突問題不是本優選實施例的重 點, 因為該沖突已經有很多解決方案來處理沖突問題, 本優選實施例的重點在于如何利用 該虛擬端口對 PTP1588 多域的隔離。
     圖 8 是根據本發明實施例時鐘同步方法中下行發送方向采用虛擬端口的處理流 程圖, 該處理過程和上行類似, 不同的是在產生報文時采用虛擬端口來發送和維護, 例如 : 如果有 256 個虛擬端口, 那么獨立產生 256 個同一種 PTP 1588 報文, 例如, 同步 (SYNC) 報 文, 當該虛擬端口的發送使能打開, 周期到后會立刻發送該數據報文, 否則不發送該虛擬端 口的 1588 報文。
     圖 9 是根據本發明實施例在 E2E 模式應用的示意圖。在圖 9 中以端到端 (Endto End, 簡稱為 E2E) 模式為例進行說明, 點到點 (Peerto Peer, 簡稱為 P2P) 模式類似, 但增加 了路徑延遲的測量機制。如圖 9 所示, 該組網是由 OC/BC MASTER、 E2E TC、 OC/BC SLAVE 三 個網元節點構成, 三個節點中每個網元都應用了本實施例中的裝置。其中 OC/BC MASTER 為 主節點, E2E TC 為端到端透傳節點, OC/BC SLAVE 為從節點。在 A 點網元周期性發送 Sync 報文, 該報文到達透傳節點 B, 在 B 點應用本方法解析出來源的虛擬端口, 并用該虛擬端口 查表得到非對稱補償值和路徑延遲值, 由于該虛擬端口工作在端到端透傳模式, 因此無路 徑延遲補償。在 B 點發現該報文在該節點為透傳模式, 通過轉發模塊轉發至端口 C, 在C點 的 MAC/PCS 層計算并更新校正域后將該報文發送至 D, 在 D 點同樣解析來源的虛擬端口, 并 提取 MASTER 和 SLAVE 節點的時間信息 t1、 t2, 以及校正域提供給 CPU 處理單元進行處理。
     在 E 點應用本方法自動按照配置的周期發送 Delay_req 報文, 并記錄發送的時間 信息 t3, 當發送到 F 點時, 同樣解析 Delay_req 報文的來源虛擬端口, 并根據該虛擬端口查 找得到需要補償的非對稱值, 由于 F 點位于端到端的透傳節點, 故將 Delay_req 報文轉發至G 端口, 在 G 端口計算并更新校正域和時間戳信息后轉發至 H 端口, H 端口同樣會根據配置 信息解析該報文所屬的虛擬端口, 并利用該虛擬端口得到非對稱值以及端口狀態等信息, 由于該端口狀態 OC/BC 的主節點, 故將該報文上送只 PTP 1588 協議處理機, PTP 1588 協議 處理機進一步解析發現該報文為請求報文, 故提取信息后自動生成應答報文, 該應答報文 通過 I 接口發送至 J 接口, J 接口同樣解析該報文應來源的虛擬端口號, 并根據報文性質轉 發至 K 接口, 由于 K 接口是端到端的透傳節點, 故直接轉發到 L 接口。當 Delay_Resp 報文 和 Delay_req 報文匹配后, 可以得到該虛擬端口對應的 t3、 t4 值, 并轉至 CPU 模塊處理。
     CPU 模塊接收到四個時間信息后計算得到主從的時間偏差, 并根據 BMC 算法選擇 某一虛擬端口的主節點作為最佳主時鐘, 并同步該主時鐘, 這樣就實現了主從節點間的時 間同步。
     通過上述實施例, 采用硬件管理 PTP 1588V2 的時間戳和協議報文, 提高了時間和 頻率恢復的精度。同時, 采用虛擬端口實現 PTP 1588V2 的方案可以解決不同 PTP 1588 域 的隔離, 從而實現在同一端口下對不同 PTP 時間域的同步管理。
     顯然, 本領域的技術人員應該明白, 上述的本發明的各模塊或各步驟可以用通用 的計算裝置來實現, 它們可以集中在單個的計算裝置上, 或者分布在多個計算裝置所組成 的網絡上, 可選地, 它們可以用計算裝置可執行的程序代碼來實現, 從而, 可以將它們存儲 在存儲裝置中由計算裝置來執行, 并且在某些情況下, 可以以不同于此處的順序執行所示 出或描述的步驟, 或者將它們分別制作成各個集成電路模塊, 或者將它們中的多個模塊或 步驟制作成單個集成電路模塊來實現。 這樣, 本發明不限制于任何特定的硬件和軟件結合。 以上所述僅為本發明的優選實施例而已, 并不用于限制本發明, 對于本領域的技 術人員來說, 本發明可以有各種更改和變化。 凡在本發明的精神和原則之內, 所作的任何修 改、 等同替換、 改進等, 均應包含在本發明的保護范圍之內。
    

關于本文
本文標題:時鐘同步裝置及方法.pdf
鏈接地址:http://www.wwszu.club/p-6420928.html
關于我們 - 網站聲明 - 網站地圖 - 資源地圖 - 友情鏈接 - 網站客服 - 聯系我們

[email protected] 2017-2018 zhuanlichaxun.net網站版權所有
經營許可證編號:粵ICP備17046363號-1 
 


收起
展開
鬼佬大哥大