專利名稱：網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘戳同步的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘戳同步的方法。
背景技術(shù)：
EOC(Ethernet Over C0AX，以太網(wǎng)通過同軸電纜傳輸)是基于同軸電纜傳輸以太 網(wǎng)幀的點(diǎn)對多點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)，包括一個(gè)主設(shè)備，多個(gè)從設(shè)備，主設(shè)備和從設(shè)備之間還有一個(gè)或多個(gè) 分支器或者分配器，或者在主設(shè)備和從設(shè)備之間同時(shí)包括分支器和分配器。通過分支器 或者分配器，主設(shè)備以樹型結(jié)構(gòu)與多個(gè)從設(shè)備相連接。EOC網(wǎng)絡(luò)采用TDM(Time Division Multiplexing，時(shí)分復(fù)用)方式控制管理多個(gè)用戶端設(shè)備的上行通信。局端設(shè)備和用戶端 設(shè)備之間有一個(gè)或多個(gè)分支器或分配器。局端設(shè)備向用戶端設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)包的方向?yàn)橄滦?方向；用戶端設(shè)備向局端設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)包的方向?yàn)樯闲蟹较?。圖1給出了一個(gè)示例，其中系 統(tǒng)由一個(gè)局端設(shè)備(Central Office Device)和5個(gè)用戶端設(shè)備(Subscriber Device)組 成EOC網(wǎng)絡(luò)采用TDM(Time Division Multiplexing，時(shí)分復(fù)用)方式控制管理多個(gè) 用戶端設(shè)備的上行通信。即局端設(shè)備為多個(gè)用戶端設(shè)備分配各自的上行時(shí)間片，每個(gè)用戶 端設(shè)備只能在分配給自己的上行時(shí)間片內(nèi)進(jìn)行上行數(shù)據(jù)傳輸。在多數(shù)系統(tǒng)中，局端設(shè)備通 過發(fā)送MPCP協(xié)議報(bào)文給客戶端，通知其分配給客戶端的上行時(shí)間片，而客戶端通過發(fā)送 REPORT協(xié)議報(bào)文申請下一次的上行時(shí)間。因此，局端設(shè)備通過計(jì)算RTT (round trip time, 環(huán)路時(shí)延)來保持所有用戶端的時(shí)間戳和局端的時(shí)鐘戳一致，以便于多個(gè)用戶端時(shí)間片分 配的正確。這種基本的方案在時(shí)鐘同步方面有以下缺點(diǎn)在突發(fā)數(shù)據(jù)流網(wǎng)絡(luò)中，MPCP協(xié)議包 在突發(fā)的數(shù)據(jù)流中位置的不確定性，引起局端設(shè)備進(jìn)行RTT計(jì)算，會產(chǎn)生很大的抖動。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘戳同步的方法，使EOC網(wǎng)絡(luò)在應(yīng) 用突發(fā)數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的情況下，在不使用額外帶寬的前提下，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的時(shí)鐘同步。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘戳同步的方法的技術(shù)方案是，局端設(shè)備在 一個(gè)周期中的下行時(shí)段的固定時(shí)刻位置向用戶端設(shè)備先發(fā)出一個(gè)beacon幀，從局端設(shè)備 發(fā)出beacon幀到用戶端設(shè)備收到beacon幀的時(shí)間為tds，所述beacon幀與GATE幀相區(qū)別， 在該周期的上行時(shí)段中用戶端設(shè)備向局端設(shè)備發(fā)送REPORT幀，從用戶端設(shè)備發(fā)出REPORT 幀到局端設(shè)備收到REPORT幀的時(shí)間為tus，對RTT進(jìn)行計(jì)算，RTT = tds+tus，根據(jù)計(jì)算得 到的RTT對局端設(shè)備和用戶端設(shè)備的時(shí)鐘戳進(jìn)行同步。本發(fā)明通過在局端設(shè)備下行時(shí)段的固定時(shí)刻位置插入一個(gè)beacon幀，使得每次 計(jì)算得到的RTT的差別大大減小，從而大大降低了 RTT的抖動，減少了對帶寬的占用，實(shí)現(xiàn) 了準(zhǔn)確的時(shí)鐘同步。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明圖1為EOC系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為對報(bào)文進(jìn)行分割處理的示意圖；圖3為現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸格式的示意圖；圖4為現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)間數(shù)據(jù)的傳輸過程的示意圖；圖5為本發(fā)明beacon幀與GATE幀結(jié)構(gòu)比較的示意圖；圖6為本發(fā)明網(wǎng)絡(luò)間數(shù)據(jù)的傳輸過程的示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供了一種網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘戳同步的方法，局端設(shè)備在一個(gè)周期中的下行時(shí)段的 固定時(shí)刻位置向用戶端設(shè)備先發(fā)出一個(gè)beacon幀，從局端設(shè)備發(fā)出beacon幀到用戶端設(shè) 備收到beacon幀的時(shí)間為tds，所述beacon幀與GATE幀相區(qū)別，在該周期的上行時(shí)段中用 戶端設(shè)備向局端設(shè)備發(fā)送REPORT幀，從用戶端設(shè)備發(fā)出REPORT幀到局端設(shè)備收到REPORT 幀的時(shí)間為tus，對RTT進(jìn)行計(jì)算，RTT = tds+tus，根據(jù)計(jì)算得到的RTT對局端設(shè)備和用戶 端設(shè)備的時(shí)鐘戳進(jìn)行同步。所述beacon幀比數(shù)據(jù)流中的GATE幀中間多一個(gè)beacon域?，F(xiàn)有的EOC系統(tǒng)兩端的通信一般是周期性的，在每個(gè)周期中都會有專門的協(xié)議報(bào) 文提供時(shí)段分配信息以供局端和用戶端使用，如GATE報(bào)文和REPORT報(bào)文。EOC系統(tǒng)通過這 些報(bào)文的特殊性，來實(shí)現(xiàn)局端和用戶端時(shí)鐘的同步。通常局端設(shè)備在每個(gè)下行周期會發(fā)出GATE報(bào)文，但是發(fā)出的時(shí)間相對于下行周 期開始的時(shí)間是不確定，對于按報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)的PHY(物理層器件)而言，PHY只會引入很小且 穩(wěn)定的抖動，所以用戶端設(shè)備從GATE報(bào)文解析出時(shí)間戳來與局端設(shè)備進(jìn)行同步不會產(chǎn)生 很大的RTT抖動。但是對一些不是按報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)的PHY來說，GATE文發(fā)送時(shí)間的不確定就會 帶來不穩(wěn)定的RTT抖動，這樣局端設(shè)備就要配置最大的RTT來滿足上行時(shí)間不沖突，從而嚴(yán) 重降低系統(tǒng)帶寬。如圖2所示，Mil (Media Independent Interface，介質(zhì)無關(guān)接口)和Cable (電纜) 之間是PHY，報(bào)文在PHY中經(jīng)過一些處理，首先PHY通過監(jiān)測TX_EN(Mil transmit enable, 發(fā)送使能)的間隔，當(dāng)間隔大于某一閾值后，那么在下一個(gè)TX_EN上升沿會重新開始一個(gè) PHY的frame，每個(gè)PHY的frame開始都是若干個(gè)字節(jié)的PN_H，然后把下行所有的報(bào)文分割 成若干個(gè)整N字節(jié)的cell和一個(gè)M(M < N)字節(jié)的cell ；然后每個(gè)cell都加上2個(gè)字節(jié) 的頭和16個(gè)字節(jié)的parity，如圖2中的P和H，最后再添加上若干字節(jié)的PN_E。圖3用鏈表表示報(bào)文經(jīng)PHY處理后在物理鏈路上傳播的cell格式，其中I和P就 是圖2中所示的H。假設(shè)GATE報(bào)文是下行周期的第一個(gè)報(bào)文，則GATE報(bào)文經(jīng)過PHY第一個(gè)到達(dá)用戶 端設(shè)備，所需的時(shí)延為Tdly = TPN—H+TPHY+2*TIP ；其中，Tpn H :PN_H 的傳輸時(shí)間；Tphy PHY中不確定的延時(shí)；
Tip :1和P的傳輸時(shí)間。假設(shè)GATE報(bào)文是下行周期的第M個(gè)報(bào)文，則經(jīng)過PHY對報(bào)文的重新分割，GATE報(bào) 文可能在第K個(gè)cell中，此時(shí)所需的延時(shí)為Tdly = Tpn H+TPHY+ (K+M) *TIP+ (M-I) *TIPG+ (K-I) *TP ；其中，Tipg IPG的傳輸時(shí)間；Tp: 16字節(jié)parity的傳輸時(shí)間。網(wǎng)絡(luò)間數(shù)據(jù)的傳輸過程如圖4所示，現(xiàn)假設(shè)周期Cyclel (TDM的一個(gè)間片)開始時(shí) 間為0，局端設(shè)備在下行時(shí)段的to時(shí)刻發(fā)送GATEl報(bào)文給用戶端設(shè)備，假設(shè)GATEl報(bào)文是 第m個(gè)下行報(bào)文，經(jīng)PHY分割后位于第i個(gè)cell，用戶端設(shè)備經(jīng)過tdsl的延時(shí)收到GATEl 并把自己本地的時(shí)間戳更新為t0，這樣用戶端設(shè)備和局端設(shè)備的時(shí)鐘就同步上，用戶端設(shè) 備經(jīng)過twl時(shí)間往局端設(shè)備發(fā)送帶有本地時(shí)間戳tl的REPORT報(bào)文，局端設(shè)備在t2收到該 REPORT報(bào)文，然后計(jì)算RTTl。RTTl = tdsl+tusl ；tdsl = TPNH+TPHY+(i+m)*TIP+(m-l)*TIPG+(i-l)*TP。在下一個(gè)周期Cycle2期間，局端設(shè)備在下行周期的t3時(shí)刻發(fā)送GATE2報(bào)文給用 戶端設(shè)備，假設(shè)GATE2報(bào)文是第η個(gè)下行報(bào)文，GATE2經(jīng)PHY分割后位于第j個(gè)cell ；用戶 端設(shè)備經(jīng)過tds2的延時(shí)收到GATE2并把自己本地的時(shí)間戳更新為t3，這樣用戶端設(shè)備和 局端設(shè)備的時(shí)鐘就同步上，用戶端設(shè)備經(jīng)過tw2時(shí)間往局端設(shè)備發(fā)送帶有本地時(shí)間戳t4的 REPORT報(bào)文，局端設(shè)備在t5收到該REPORT報(bào)文，然后計(jì)算RTT2。RTT2 = tds2+tus2 ；tds2 = Tpn H+TPHY+ (j+n) *TIP+ (η_1) *TIPG+ (j_l) *ΤΡ。通常twl和tw2基本一樣，tusl和tus2基本一樣，可以忽略不計(jì)。因此RTT的差 異主要是由tds引起的，而每個(gè)Cycle發(fā)送GATE時(shí)間點(diǎn)不一樣引起的i、j和m、η差異很 大，所以tds差異也很大，這樣就對局端設(shè)備進(jìn)行RTT補(bǔ)償造成極大的影響，只能用最大值 來補(bǔ)償，從而極大的降低系統(tǒng)的帶寬。本發(fā)明實(shí)施例與上述現(xiàn)有的RTT計(jì)算方法相比，通過引入beacon幀，在每個(gè)下行 周期開始的時(shí)間，第一個(gè)發(fā)出beacon幀，用戶端設(shè)備只在收到beacon幀的時(shí)候才進(jìn)行RTT 的計(jì)算，從而更新本地的時(shí)間戳來與局端設(shè)備進(jìn)行時(shí)鐘同步。如圖5所示，左邊為原GATE幀格式，右邊為本發(fā)明中beacon幀格式，與原GATE幀 相比，beacon中貞增力口了——個(gè)表示是beacon中貞的域(beacon域)。本發(fā)明網(wǎng)絡(luò)間數(shù)據(jù)的傳輸過程如圖6所示，局端設(shè)備在Cyclel開始時(shí)間t0發(fā) 送beacon幀，然后在t2收到用戶端設(shè)備反饋回來的REPORT幀，此時(shí)局端設(shè)備計(jì)算得到的 RTTl RTTl = tdsl+tusl ；tdsl = Tpn H+TPHY。在Cycle2開始時(shí)間t3發(fā)送beacon幀，然后在t5收到用戶端設(shè)備反饋回來的 REPORT幀，此時(shí)局端設(shè)備計(jì)算得到的RTT2 RTT2 = tds2+tus2
tds2 = Tpn H+TPHY所以RTTl和RTT2基本是一致的，只有PHY和用戶端設(shè)備本身固有的很小的抖動。綜上所述，本發(fā)明通過在局端設(shè)備下行時(shí)段的固定時(shí)刻位置插入一個(gè)beacon幀， 使得每次計(jì)算得到的RTT的差別大大減小，從而大大降低了 RTT的抖動，減少了對帶寬的占 用，實(shí)現(xiàn)了準(zhǔn)確的時(shí)鐘同步。
權(quán)利要求
一種網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘戳同步的方法，其特征在于，局端設(shè)備在一個(gè)周期中的下行時(shí)段的固定時(shí)刻位置向用戶端設(shè)備先發(fā)出一個(gè)beacon幀，從局端設(shè)備發(fā)出beacon幀到用戶端設(shè)備收到beacon幀的時(shí)間為tds，所述beacon幀與GATE幀相區(qū)別，在該周期的上行時(shí)段中用戶端設(shè)備向局端設(shè)備發(fā)送REPORT幀，從用戶端設(shè)備發(fā)出REPORT幀到局端設(shè)備收到REPORT幀的時(shí)間為tus，對RTT進(jìn)行計(jì)算，RTT＝tds+tus，根據(jù)計(jì)算得到的RTT對局端設(shè)備和用戶端設(shè)備的時(shí)鐘戳進(jìn)行同步。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的網(wǎng)絡(luò)始終戳同步的方法，其特征在于，所述beacon幀比數(shù)據(jù) 流中的GATE幀中間多一個(gè)beacon域。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘戳同步的方法，局端設(shè)備在一個(gè)周期中的下行時(shí)段的固定時(shí)刻位置向用戶端設(shè)備先發(fā)出一個(gè)beacon幀，從局端設(shè)備發(fā)出beacon幀到用戶端設(shè)備收到beacon幀的時(shí)間為tds，所述beacon幀與GATE幀相區(qū)別，在該周期的上行時(shí)段中用戶端設(shè)備向局端設(shè)備發(fā)送REPORT幀，從用戶端設(shè)備發(fā)出REPORT幀到局端設(shè)備收到REPORT幀的時(shí)間為tus，對RTT進(jìn)行計(jì)算，RTT＝tds+tus，根據(jù)計(jì)算得到的RTT對局端設(shè)備和用戶端設(shè)備的時(shí)鐘戳進(jìn)行同步。本發(fā)明通過在局端設(shè)備下行時(shí)段的固定時(shí)刻位置插入一個(gè)beacon幀，使得每次計(jì)算得到的RTT的差別大大減小，從而大大降低了RTT的抖動，減少了對帶寬的占用，實(shí)現(xiàn)了準(zhǔn)確的時(shí)鐘同步。
文檔編號H04L7/00GK101902319SQ200910057339
公開日2010年12月1日 申請日期2009年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月1日
發(fā)明者劉梅蒼, 宋永明, 李珂 申請人:普然通訊技術(shù)(上海)有限公司;普然技術(shù)公司