專利名稱：時鐘同步裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域，具體而言，涉及時鐘同步裝置及方法。
背景技術(shù)：
分組傳輸網(wǎng)絡(luò)(Packet Transport Network，簡稱為PTN)可以實現(xiàn)分組業(yè)務(wù)的 高效率傳送，其中，PTN不但可以傳送以太網(wǎng)、通用多協(xié)議標(biāo)志交換(Generalized Multi Protocol Label Switching，簡稱為GMPLS)等數(shù)據(jù)還可以傳送時分復(fù)用(Time Division Multiplex，簡稱為TDM)的數(shù)據(jù)。PTN對時鐘的同步主要體現(xiàn)在兩個方面其一，在承載TDM的業(yè)務(wù)，或者和公共交 換電話網(wǎng)絡(luò)(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(dāng)PTN網(wǎng)絡(luò)承載3G基站業(yè)務(wù)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(yè)務(wù)基站需要提供高精度的時間同步信息。因此，需要PTN網(wǎng)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(xié)議(Precision timing Protocol，簡稱為 PTP) 1588協(xié)議來進行時間同步。目前，PTP 1588由Vl版本已經(jīng)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(wǎng)絡(luò)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(wǎng)路內(nèi)替代GPS以滿足像3G業(yè)務(wù)的高精度同步需求。在相關(guān)技術(shù)中實現(xiàn)PTP 1588的方案除對硬件實現(xiàn)時間戳的提取和修改之外，均 使用軟件實現(xiàn)，例如使用CPU軟件管理PTP報文，在這樣的處理方式下，當(dāng)PTP 1588協(xié)議處 理器維護大量的端口時負(fù)擔(dān)過重(尤其是在頻率恢復(fù)時需要PTP報文頻率高，否則會影響 恢復(fù)精度)，因此，使用CPU軟件維護PTP報文，會產(chǎn)生CPU負(fù)擔(dān)重、影響時間同步精度的問 題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)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(jù)本發(fā)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(xiàn)精密時鐘 同步協(xié)議PTP1588，所述裝置包括時間處理模塊，用于進行采樣并根據(jù)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(jù)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(xié)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(yīng)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(yōu)選地，所述識別模塊用于根據(jù)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(yīng)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(yīng)。優(yōu)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(jù)所述接收到的報文中 攜帶的信息在預(yù)先定義的表中查找所述接收到的報文的虛擬端口。優(yōu)選地，所述協(xié)議處理機還用于管理每個虛擬端口的報文，并按照預(yù)先配置的發(fā) 送周期向每個虛擬端口發(fā)送報文。 優(yōu)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IOGE速率及以上速 率的接口，所述時間處理模塊位于PCS層并設(shè)置于異步先入先出FIFO之前。優(yōu)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(zhuǎn)發(fā)至所述裝置的轉(zhuǎn)發(fā)處理模塊進行轉(zhuǎn)發(fā)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(fù)制所述接收到的報文，其中的一份報文轉(zhuǎn)發(fā) 至所述轉(zhuǎn)發(fā)模塊進行轉(zhuǎn)發(fā)處理，另一份報文發(fā)送至所述協(xié)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(fā)送至所 述協(xié)議處理機。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種時鐘同步方法，應(yīng)用于精密時鐘同步協(xié)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(yīng)的虛 擬端口，其中，每個所述虛擬端口對應(yīng)一個主時鐘；根據(jù)所述虛擬端口對應(yīng)的主時鐘進行時 間同步。優(yōu)選地，獲取所述報文對應(yīng)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(yīng)的虛擬端口 ；或者，根據(jù)所述報文中攜帶的信息在預(yù)先定 義的表中查找以獲取到所述報文對應(yīng)的虛擬端口。優(yōu)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(wǎng)的標(biāo)識信 息、IP地址、MAC地址。通過本發(fā)明的時鐘同步裝置，采用硬件實現(xiàn)精密時鐘同步協(xié)議PTP 1588，所述 裝置包括時間處理模塊，用于進行采樣并根據(jù)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(jù)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(xié)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(yīng)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(chǎn)生CPU負(fù)擔(dān)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(fù)精度效果。


此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，本發(fā) 明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的時鐘同步裝置的結(jié)構(gòu)框圖2是根據(jù)本發(fā)明實施例的時鐘同步方法的流程圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的時鐘同步裝置的結(jié)構(gòu)框圖；圖4是根據(jù)本發(fā)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(jù)本發(fā)明實施例的時鐘同步裝置的PTP 1588協(xié)議處理機的處理流程 圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明實施例的主從節(jié)點組網(wǎng)的示意圖；圖7是根據(jù)本發(fā)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(jù)本發(fā)明實施例時鐘同步方法中下行發(fā)送方向采用虛擬端口的處理流 程圖；圖9是根據(jù)本發(fā)明實施例在E2E模式應(yīng)用的示意圖。
具體實施例方式下文中將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細(xì)說明本發(fā)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(xiàn)精密時鐘同步協(xié)議 PTP1588，圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的時鐘同步裝置的結(jié)構(gòu)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(xié)議處理機16和CPU處理模塊18，下面對該 結(jié)構(gòu)進行說明。時間處理模塊10，用于進行采樣并根據(jù)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?xí)r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(jù)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(xié)議處理機(或稱為協(xié)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(yīng)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(xiàn)，芯片設(shè)計工程師可以根據(jù)上述模塊的功能 很容易編寫出芯片實現(xiàn)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(nèi)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(zhí)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(guān)技術(shù)，CPU的負(fù)荷大大降低，同時，由于對 PTP報文的相關(guān)處理均由硬件模塊來實現(xiàn)，可以提高處理速度，從而提高了時間和頻率恢復(fù) 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IOGE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(yōu)地，時間處理模塊10可以設(shè)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(xiàn)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(jù)本發(fā)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
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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(yīng)的虛擬端口，其中，每個虛擬端口對應(yīng)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(yīng)的虛擬端口 ；或者， 還可以根據(jù)報文中攜帶的信息在預(yù)先定義的表中查找以獲取到該報文對應(yīng)的虛擬端口步驟S206，根據(jù)該虛擬端口對應(yīng)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(xiàn)了同一端口下對不同PTP時間 域的同步管理。對應(yīng)于圖1中所示出的模塊，上述方法可以由識別模塊12實現(xiàn)，即識別模塊12用 于根據(jù)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(yīng)。優(yōu)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(jù)接收到的報文中攜帶的信息 在預(yù)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(qū)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(wǎng)的標(biāo)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(xié)議處理機16管理每個虛擬端口的報文，并按照預(yù)先配置 的發(fā)送周期向每個虛擬端口發(fā)送報文。需要說明的是，可以根據(jù)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(xiàn)PTP 1588協(xié)議。當(dāng)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(zhuǎn)發(fā)至裝置的轉(zhuǎn)發(fā)處理模塊進行轉(zhuǎn)發(fā)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(fù)制接收到的報文，其中的一份報文轉(zhuǎn)發(fā)至轉(zhuǎn)發(fā)模塊進行轉(zhuǎn)發(fā)處理， 另一份報文發(fā)送至協(xié)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(fā)送至協(xié)議處理機。圖3是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的時鐘同步裝置的結(jié)構(gòu)框圖，下面結(jié)合該圖對本發(fā) 明的一個優(yōu)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(xiàn)。 其中，基準(zhǔn)時鐘接口模塊可以接GPS或標(biāo)準(zhǔn)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(xiàn)時間處理模塊 10的功能)、PTP 1588識別模塊(實現(xiàn)識別模塊12的功能)、PTP 1588分離模塊(實現(xiàn) 分離模塊14的功能)、PTP 1588協(xié)議處理機(實現(xiàn)協(xié)議處理機16的功能)、CPU處理模塊 (實現(xiàn)CPU處理模塊18的功能)，除上述模塊外，本優(yōu)選實施例中的裝置還包括規(guī)則和報 文等配置模塊、時間產(chǎn)生模塊、基準(zhǔn)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(fā)送方向的時間信息的 修改更新、發(fā)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IOGE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(jù)配置提取報文相關(guān)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(jù)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(qū)分，主要區(qū)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(zhuǎn)至轉(zhuǎn)發(fā)處理模塊進行轉(zhuǎn)發(fā)處 理，普通加透傳時鐘模式則等效復(fù)制兩份報文，一份通過轉(zhuǎn)發(fā)處理模塊做轉(zhuǎn)發(fā)處理，一份轉(zhuǎn) 1588協(xié)議處理機做同步處理。對于邊界和普通時鐘兩種模式則轉(zhuǎn)1588協(xié)議處理機做同步處理。PTP 1588協(xié)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(yīng)答處理，應(yīng)答處理會自動產(chǎn)生1588應(yīng)答報文并立 刻發(fā)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(guān)聯(lián)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(guān)聯(lián)匹配處理。對于周期性發(fā)送的1588報文，該模塊會 管理每個虛擬端口 1588報文按照預(yù)先配置的發(fā)送周期周期性向各個虛擬端口發(fā)送1588報 文。規(guī)則和報文等配置模塊完成規(guī)則的配置、報文的封裝、發(fā)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(tài)決策和同步時間信息的下發(fā)等處理。該模塊 根據(jù)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(guān)系，同時下發(fā)時鐘偏移到時間產(chǎn)生模塊，時間產(chǎn)生模塊則自動更新本點時 鐘信息從而達到同步主節(jié)點功能。時間產(chǎn)生模塊完成標(biāo)準(zhǔn)時間信息的產(chǎn)生，并根據(jù)時間更新指令，每秒鐘更新時間 戳產(chǎn)生的基準(zhǔn)?；鶞?zhǔn)時鐘接口模塊把外部的時鐘基準(zhǔn)通過時間產(chǎn)生模塊傳給CPU處理模塊處 理，CPU處理模塊提取相應(yīng)的基準(zhǔn)時間信息等。PTP 1588插入模塊完成從PTP 1588協(xié)議處理機模塊發(fā)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(qū)分，并通過數(shù)據(jù)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(zhuǎn)發(fā)，完成接收數(shù)據(jù)的匯聚 和發(fā)送方向的數(shù)據(jù)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(chǎn)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(jù) 配置提取抽象虛擬端口，根據(jù)抽象的虛擬端口查表得到當(dāng)前虛擬端口所對應(yīng)的工作模式、 使能標(biāo)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(xiàn)對前一級網(wǎng)絡(luò)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(shù)據(jù)路徑分離，當(dāng)普通時鐘(Ordinary Clock，簡稱為0C) /邊界時 鐘(Boundary Clock，簡稱為BC)模式下報文轉(zhuǎn)到PTP 1588協(xié)議處理機處理，當(dāng)透傳時鐘 (Transparent Clock，簡稱為TC)模式下直接送轉(zhuǎn)發(fā)模塊處理，當(dāng)0C+TC模式下復(fù)制兩份報文一份轉(zhuǎn)至PTP 1588協(xié)議處理機處理，另一份直接送轉(zhuǎn)發(fā)模塊進行轉(zhuǎn)發(fā)處理。PTP 1588協(xié) 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(guān)聯(lián)，當(dāng)關(guān)聯(lián) 匹配后將相關(guān)匹配時間信息上報CPU進行同步處理。CPU模塊實現(xiàn)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(jié)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(yōu)點實現(xiàn)了對接收的PTP 1588報文自動分析、并對請求報文自 動分析應(yīng)答、自動關(guān)聯(lián)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(jù)PTP 1588報文性質(zhì)自動回傳 時間戳給PTP 1588協(xié)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(jù)用戶配置的規(guī)則來劃分不同的PTP時鐘域，當(dāng)從節(jié)點端口接收到來自多個主節(jié)點發(fā) 送的來的PTP1588報文，通過虛擬端口區(qū)分不同主節(jié)點來源，從節(jié)點可以選擇最佳的主時 鐘并同步該主節(jié)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(shù)在32個以上，發(fā)包頻率最快可以達到1毫秒。采用上述 裝置可以滿足PTN網(wǎng)絡(luò)的時鐘同步需求。圖4是根據(jù)本發(fā)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(xiàn)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(xiàn)透傳模式和非透傳模式的數(shù)據(jù)路 徑分離處理過程。在圖4示出的流程中，在接收方向根據(jù)不同速率的接口選擇在MAC層或 者PCS層采樣時間產(chǎn)生模塊產(chǎn)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(zhuǎn)至轉(zhuǎn)發(fā)模塊進行正常的轉(zhuǎn)發(fā)處理；如果是PTP 1588報文，PTP識別模 塊根據(jù)配置規(guī)則提取報文信息；根據(jù)報文信息HASH收斂得到1588所屬的虛擬端口 ；根據(jù) 虛擬端口查表得到當(dāng)前虛擬端口所對應(yīng)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(dāng)0C/BC模式下報文轉(zhuǎn)到PTP 1588協(xié)議處理機處理，當(dāng)TC模式下直接送轉(zhuǎn)發(fā)模塊處理，當(dāng) 0C+TC模式下復(fù)制兩份報文一份轉(zhuǎn)至PTP1588協(xié)議處理機處理，另一份直接送轉(zhuǎn)發(fā)模塊進 行轉(zhuǎn)發(fā)處理。圖5是根據(jù)本發(fā)明實施例的時鐘同步裝置的PTP 1588協(xié)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(chǎn)生應(yīng)答報文， 自動匹配接收報文的時間信息，搜集發(fā)送方向時間信息并匹配接收的時間信息，根據(jù)用戶 的配置周期自動按照配置周期產(chǎn)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(tǒng)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(yīng)答，如果不需要應(yīng)答，則進一步判斷發(fā)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(yīng)答，則提取 REQ應(yīng)答信息，根據(jù)VP并自動產(chǎn)生應(yīng)答報文，然后判斷發(fā)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(fā)送報文配置信息，根 據(jù)VP自動生成報文，并發(fā)送該報文。在發(fā)送方向記錄并修改時間信息，讀取并搜集發(fā)送時間信息，判斷搜集的發(fā)送時間信息和從合法報文中提取的時間信息是否關(guān)聯(lián)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(tǒng)計。圖6是根據(jù)本發(fā)明實施例的主從節(jié)點組網(wǎng)的示意圖，在圖6中，M_0、M_1、M_2為三 個主節(jié)點，每個主節(jié)點有N (N為有限值，如N < 256)條虛擬端口通過中間的TC節(jié)點連接到 三個從節(jié)點S_0、S_l、S_2，對于S_0或S_1或S_2單個從節(jié)點可能會收到來自三個主節(jié)點 M_0、M_1、M_2的1588同步報文，但在整個網(wǎng)絡(luò)中單個從節(jié)點所要同步的主節(jié)點在某個時刻 只能存在一個主節(jié)點，即某個時刻S_0或S_1或S_2單個從節(jié)點同步的主節(jié)點只有一個。根 據(jù)本方法和裝置采用虛擬端口的概念可以將來自三個主節(jié)點的1588報文抽象成三個虛擬 端口，S_0或S_1或S_2從節(jié)點可以同時對三個主節(jié)點的時鐘進行檢測和過濾，當(dāng)從節(jié)點某 個時刻檢測到其中一個主節(jié)點例如M_0的時鐘質(zhì)量最高，此時從節(jié)點跟蹤M_0主節(jié)點，如果 某個時刻該從節(jié)點檢測到M_2的時鐘優(yōu)于M_0，則該從節(jié)點可以自動切換并跟蹤M_2的主節(jié) 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(xiàn)一從節(jié)點同時監(jiān)聽多 個主節(jié)點并有選擇的同步某一個主節(jié)點。圖7是根據(jù)本發(fā)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(guī)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(yīng)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(xié)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(chǎn)生沖突問題不是本優(yōu)選實施例的重 點，因為該沖突已經(jīng)有很多解決方案來處理沖突問題，本優(yōu)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(jù)本發(fā)明實施例時鐘同步方法中下行發(fā)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(chǎn)生報文時采用虛擬端口來發(fā)送和維護，例如 如果有256個虛擬端口，那么獨立產(chǎn)生256個同一種PTP 1588報文，例如，同步(SYNC)報 文，當(dāng)該虛擬端口的發(fā)送使能打開，周期到后會立刻發(fā)送該數(shù)據(jù)報文，否則不發(fā)送該虛擬端 口的1588報文。圖9是根據(jù)本發(fā)明實施例在E2E模式應(yīng)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(wǎng)是由OC/BC MASTER、E2E TC、OC/BC SLAVE三 個網(wǎng)元節(jié)點構(gòu)成，三個節(jié)點中每個網(wǎng)元都應(yīng)用了本實施例中的裝置。其中OC/BC MASTER為 主節(jié)點，E2E TC為端到端透傳節(jié)點，OC/BC SLAVE為從節(jié)點。在A點網(wǎng)元周期性發(fā)送Sync 報文，該報文到達透傳節(jié)點B，在B點應(yīng)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(fā)現(xiàn)該報文在該節(jié)點為透傳模式，通過轉(zhuǎn)發(fā)模塊轉(zhuǎn)發(fā)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(fā)送至D，在D點同樣解析來源的虛擬端口，并 提取MASTER和SLAVE節(jié)點的時間信息tl、t2，以及校正域提供給CPU處理單元進行處理。在E點應(yīng)用本方法自動按照配置的周期發(fā)送Delay_req報文，并記錄發(fā)送的時間 信息t3，當(dāng)發(fā)送到F點時，同樣解析Delay_req報文的來源虛擬端口，并根據(jù)該虛擬端口查 找得到需要補償?shù)姆菍ΨQ值，由于F點位于端到端的透傳節(jié)點，故將Delay_req報文轉(zhuǎn)發(fā)至G端口，在G端口計算并更新校正域和時間戳信息后轉(zhuǎn)發(fā)至H端口，H端口同樣會根據(jù)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(tài)等信息， 由于該端口狀態(tài)0C/BC的主節(jié)點，故將該報文上送只PTP 1588協(xié)議處理機，PTP 1588協(xié)議 處理機進一步解析發(fā)現(xiàn)該報文為請求報文，故提取信息后自動生成應(yīng)答報文，該應(yīng)答報文 通過I接口發(fā)送至J接口，J接口同樣解析該報文應(yīng)來源的虛擬端口號，并根據(jù)報文性質(zhì)轉(zhuǎn) 發(fā)至K接口，由于K接口是端到端的透傳節(jié)點，故直接轉(zhuǎn)發(fā)到L接口。當(dāng)Delay_ReSp報文 和Delay_req報文匹配后，可以得到該虛擬端口對應(yīng)的t3、t4值，并轉(zhuǎn)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(jù)BMC算法選擇 某一虛擬端口的主節(jié)點作為最佳主時鐘，并同步該主時鐘，這樣就實現(xiàn)了主從節(jié)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(xié)議報文，提高了時間和 頻率恢復(fù)的精度。同時，采用虛擬端口實現(xiàn)PTP 1588V2的方案可以解決不同PTP 1588域 的隔離，從而實現(xiàn)在同一端口下對不同PTP時間域的同步管理。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明白，上述的本發(fā)明的各模塊或各步驟可以用通用 的計算裝置來實現(xiàn)，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(wǎng)絡(luò)上，可選地，它們可以用計算裝置可執(zhí)行的程序代碼來實現(xiàn)，從而，可以將它們存儲 在存儲裝置中由計算裝置來執(zhí)行，并且在某些情況下，可以以不同于此處的順序執(zhí)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(xiàn)。這樣，本發(fā)明不限制于任何特定的硬件和軟件結(jié)合。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技 術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修 改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
1權(quán)利要求
1.一種時鐘同步裝置，其特征在于，用于通過硬件實現(xiàn)精密時鐘同步協(xié)議PTP 1588， 所述裝置包括時間處理模塊，用于進行采樣并根據(jù)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(jù)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(xié)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(yīng)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(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述識別模塊用于根據(jù)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(yīng)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(yīng)。
3.根據(jù)權(quán)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(jù)所述接收到的報文中攜帶的信息在預(yù)先定義的表中查找所述接收到的報文的虛 擬端口。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述協(xié)議處理機還用于管理每個虛擬端 口的報文，并按照預(yù)先配置的發(fā)送周期向每個虛擬端口發(fā)送報文。
5.根據(jù)權(quán)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(jù)權(quán)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IOGE速率及以上速率的接口，所述時間處理模塊位于PCS 層并設(shè)置于異步先入先出FIFO之前。
7.根據(jù)權(quán)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(zhuǎn)發(fā)至所述裝置的轉(zhuǎn)發(fā)處理模塊進行轉(zhuǎn)發(fā)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(fù)制所述 接收到的報文，其中的一份報文轉(zhuǎn)發(fā)至所述轉(zhuǎn)發(fā)模塊進行轉(zhuǎn)發(fā)處理，另一份報文發(fā)送至所 述協(xié)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(fā)送至所述協(xié)議處理機。
8.—種時鐘同步方法，其特征在于，應(yīng)用于精密時鐘同步協(xié)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(yīng)的虛擬端口，其中，每個所述虛擬端口對應(yīng)一個主時鐘；根據(jù)所述虛擬端口對應(yīng)的主時鐘進行時間同步。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，獲取所述報文對應(yīng)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(yīng)的虛擬端口 ；或者，根據(jù)所述報文中攜帶的信息在預(yù)先定義的表中查找以獲取到所述報文對應(yīng)的虛 擬端口。
10.根據(jù)權(quán)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(wǎng)的標(biāo)識信息、IP地址、MAC地址。
全文摘要
本發(fā)明公開了時鐘同步裝置及方法，該裝置采用硬件實現(xiàn)精密時鐘同步協(xié)議PTP 1588，包括時間處理模塊，用于進行采樣并根據(jù)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?xí)r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(jù)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(xié)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(yīng)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(fā)明提高了時間和頻率恢復(fù)精度。
文檔編號H04L7/00GK102104476SQ20111004203
公開日2011年6月22日 申請日期2011年2月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月21日
發(fā)明者張小衛(wèi), 徐健 申請人:中興通訊股份有限公司