专利名称：基于e1链路的双向时频同传方法及主从装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及通信技术。
背景技术：
PTP(IEEEE 1588)是精密时间同步协议标准，可在主从设备间提供基于网络连接 的、时间同步功能。PTP协议采用软硬件相结合的方式，在物理层由硬件打时间戳，主从之间 的同步精度可达微秒级。PTP同步精度会受网络流量变化以及时延抖动等因素的影响，因此 在进行多跳数、长距离传输时，同步精度往往不能得到保证。目前情况下，PTP协议还不能 在传统路由器或交换机上进行高精度远程传输。目前的传输网络以SDH传输网为主体。SDH技术，以其可靠性、可控性、扩展性以及 完善的网络体制，在传输网中占着主导地位。以SDH技术为基础发展的MSTP (多业务传送 平台)技术，在原有的SDH技术上增加了相关的数据接入、处理功能而形成，目前已经形成 了多个版本基于二层交换、内嵌RPR(弹性分组环)功能、内嵌MPLS功能、ATM处理等。在 承载3G移动业务方面的性能也优于光纤直连、ATM等方案。运营商目前拥有丰富的El资源，一般情况下，直接将PTP数据包通过ETHERNET/E1 协议转换器封装到El链路，通过El链路接入SDH中实现长距离时间数据传输。由于速率 不匹配，ETHERNET/E1协议转换器具有缓存机制，因此，以太数据包通过协议转换器的时延 是不确定的。这不确定的传输时延对一般的以太数据业务影响不大，但对PTP数据包会造 成授时精度的下降。传统的ETHERNET/E1协议转换器时延抖动可达几十微秒，即使采用优 先转发PTP数据包的方式，时延抖动也会有几个微秒。而且，直接将以太PTP数据包封装到 El数据中，由于包含了以太网络参数字节，因此开销比较大，封装数据长度过大会影响系统 性能和同步精度。
发明内容
本发明所要解决的一个技术问题是，提供一种基于El链路的双向时频同传方法， 无需协议转换，可大大降低数据收发时延抖动。本发明所要解决的另一个技术问题是，提供一种双向时频同传主装置和从装置， 主从装置之间的数据收发具有极小的时延抖动。本发明解决所述技术问题采用的技术方案是，基于El链路的双向时频同传方法， 其特征在于，包括下述步骤A、主站向从站发送时间同步帧，主站记录同步帧发包时间戳Tl并插入同步帧中；B、从站接收主站发来的同步帧，记录收包时间戳T2，从同步帧中获得时间戳Tl ；C、从站向主站发送时延请求帧，并记录发时延请求帧的时间戳T3 ；D、主站接收从站发来的时延请求帧并记录收包时间戳T4，主站将T4时间戳插入 时延反馈帧中发送给从站；E、从站接收时延反馈帧并获得时间戳T4，从站根据获得的时间戳Tl T4，计算线路环路时延D以及主从时间偏差和频率偏差，根据计算出的时间和频率偏差，以此调整本 地时间和时钟频率；上述各步骤中，主站和从站之间的信息封装为El帧格式。进一步的，主站和从站之间的信息帧结构为基于El成帧方式对自定义的TOE帧 进行二次封装；所述TOE帧包括帧头和时间戳；帧头信息包括2字节的帧类型；1字节的帧长，即全帧的长度；4字节的时间修正，用于修正报文驻留时间或者时间戳误差；2字节的源端口 ID;2字节的目的端口 ID;2字节的数据包序列；1字节的发包频率；1字节的控制信息。更进一步的，发送和接收由硬件执行，发送时，帧头信息由软件通过写寄存器的方 式通知硬件并触发发送，时间戳值由硬件在发送时插入；硬件以中断方式通知软件获取发 送时间戳值；接收时，硬件以中断方式通知软件获取接收时间戳值。本发明还提供一种基于El链路的双向时频同传主装置，包括El接口收发模块、El 编解码模块、CPU模块，其特征在于，还包括时钟控制模块；同步帧发送模块，用于向从装置发送同步帧，所述同步帧中载有同步帧发送时间 Tl ；时延请求帧接收模块，用于接收来自从装置的时延请求帧；时延反馈帧发送模块，用于向从装置发送时延反馈帧，所述时延反馈帧中载有时 延请求帧收包时间T4 ；前述同步帧发送模块、时延请求帧接收模块、时延反馈帧发送模块分别与El编解 码模块连接。本发明还提供一种基于El链路的双向时频同传从装置，包括El接口收发模块、El 编解码模块、CPU模块，其特征在于，还包括时钟控制模块；同步帧接收模块，用于接收来自主装置的同步帧，所述同步帧中载有同步帧发送 时间Tl ；时延请求帧发送模块，用于向主装置发送时延请求帧；时延反馈帧接收模块，用于接收来自主装置的时延反馈帧，所述时延反馈帧中载 有主装置记录的时延请求帧收包时间T4 ；前述同步帧接收模块、时延请求帧发送模块、时延反馈帧接收模块分别与El编解 码模块连接。本发明利用El链路接入SDH中实现高精度、长距离时频同传功能。和直接将PTP 数据包通过ETHERNET/E1协议转换器接入El链路相比，本发明无需协议转换、无需缓存、开 销小，从而可以大大降低数据收发时延抖动。采用本发明的主从同步系统，数据收发时延抖动可以小于一个微秒。以下结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步的说明。
图1是本发明的通信流程示意图。图2是本发明的TOE帧封装入El帧示意图。图3是本发明的通信环境示意图。图4是本发明的主从设备原理图。图中，XO为Crystal Oscillator的缩写，晶体振荡器。
具体实施例方式参见图1 3。本发明的双向时频同传流程为A、主站向从站发送时间同步帧，主站记录同步帧发包时间戳Tl并插入同步帧中；B、从站接收主站发来的同步帧，记录收包时间戳T2，从同步帧中获得时间戳Tl ；C、从站向主站发送时延请求帧，并记录发时延请求帧的时间戳T3 ；D、主站接收从站发来的时延请求帧并记录收包时间戳T4，主站将T4时间戳插入 时延反馈帧中发送给从站；E、从站接收时延反馈帧并获得时间戳T4，从站根据获得的时间戳Tl T4，计算线 路环路时延D以及主从时间偏差和频率偏差，根据计算出的时间和频率偏差，以此调整本 地时间和时钟频率；线路环路时延D的计算公式为D= (T2-T1) + (T4-T3) = (Τ4-Τ1) - (Τ3-Τ2)。上述各步骤中，主站和从站之间的信息封装为El帧格式。本发明首先将数据进行一次封装，称为TOE帧，之后对TOE帧依据El传输规范进 行二次封装。TOE帧头长度为18个字节，加上时间戳10个字节，TOE帧长为固定的28个字 节，帧长小于一个El帧长度(32字节)，因此可以将TOE帧直接封装入一个El帧中。本发明采用El成帧方式传送TOE帧，成帧方式结构清晰，有利于数据定位。El帧 中的TSO用于帧同步，TS30 TS31用于辅助帧同步，三个字节用于帧定位和同步，从而可 确保El帧定位可靠。TSl TS28用于传送TOE数据帧，包括TOE帧头信息和时间戳信息， 不足28字节的补零。TS29为CRC校验，校验内容为TSl TS28的有效数据，解码时校验不 正确的帧应丢弃。TOE帧头信息如下表
权利要求
基于E1链路的双向时频同传方法，其特征在于，包括下述步骤A、主站向从站发送时间同步帧，主站记录同步帧发包时间戳T1并插入同步帧中；B、从站接收主站发来的同步帧，记录收包时间戳T2，从同步帧中获得时间戳T1；C、从站向主站发送时延请求帧，并记录发时延请求帧的时间戳T3；D、主站接收从站发来的时延请求帧并记录收包时间戳T4，主站将T4时间戳插入时延反馈帧中发送给从站；E、从站接收时延反馈帧并获得时间戳T4，从站根据获得的时间戳T1～T4，计算线路环路时延D以及主从时间偏差和频率偏差，根据计算出的时间和频率偏差，以此调整本地时间和时钟频率；线路环路时延D的计算公式为D＝(T2 T1)+(T4 T3)＝(T4 T1) (T3 T2)；上述各步骤中，主站和从站之间的信息封装为E1帧格式。
2.如权利要求1所述的基于El链路的双向时频同传方法，其特征在于，主站和从站之 间的信息帧结构为基于El成帧方式对自定义的TOE帧进行二次封装；所述TOE帧包括帧 头和时间戳；帧头信息包括2字节的帧类型； 1字节的帧长，即全帧的长度；4字节的时间修正，用于修正报文驻留时间或者时间戳误差； 2字节的源端口 ID; 2字节的目的端口 ID; 2字节的数据包序列； 1字节的发包频率； 1字节的控制信息。
3.如权利要求1所述的基于El链路的双向时频同传方法，其特征在于，发送和接收由 硬件执行，发送时，帧头信息由软件通过写寄存器的方式通知硬件并触发发送，时间戳值由 硬件在发送时插入；硬件以中断方式通知软件获取发送时间戳值；接收时，硬件以中断方 式通知软件获取接收时间戳值。
4.基于El链路的双向时频同传主装置，包括El接口收发模块、El编解码模块、CPU模 块，其特征在于，还包括时钟模块；同步帧发送模块，用于向从装置发送同步帧，所述同步帧中载有同步帧发送时间Tl ； 时延请求帧接收模块，用于接收来自从装置的时延请求帧；时延反馈帧发送模块，用于向从装置发送时延反馈帧，所述时延反馈帧中载有时延请 求帧收包时间T4 ；前述同步帧发送模块、时延请求帧接收模块、时延反馈帧发送模块分别与El编解码模 块连接。
5.基于El链路的双向时频同传从装置，包括El接口收发模块、El编解码模块、CPU模 块，其特征在于，还包括时钟模块；同步帧接收模块，用于接收来自主装置的同步帧，所述同步帧中载有同步帧发送时间Tl ；时延请求帧发送模块，用于向主装置发送时延请求帧；；时延反馈帧接收模块，用于接收来自主装置的时延反馈帧，所述时延反馈帧中载有主 装置记录的时延请求帧收包时间T4 ；前述同步帧接收模块、时延请求帧发送模块、时延反馈帧接收模块分别与El编解码模 块连接。
全文摘要
基于E1链路的双向时频同传方法及主从装置，涉及通信技术。本发明包括下述步骤A、主站向从站发送时间同步帧，主站记录同步帧发包时间戳T1并插入同步帧中；B、从站接收主站发来的同步帧，记录收包时间戳T2，从同步帧中获得时间戳T1；C、从站向主站发送时延请求帧，并记录发时延请求帧的时间戳T3；D、主站接收从站发来的时延请求帧并记录收包时间戳T4，主站将T4时间戳发送给从站；E、从站获得时间戳T4，根据获得的时间戳T1～T4，计算线路环路时延D以及主从时间偏差和频率偏差，以此调整本地时间和时钟频率；各步骤中信息封装为E1帧格式。本发明无需协议转换、无需缓存、开销小，从而可以大大降低数据收发时延抖动。
文档编号H04L7/00GK101951312SQ20101028350
公开日2011年1月19日 申请日期2010年9月15日 优先权日2010年9月15日
发明者傅俊鹏, 王广才 申请人:电信科学技术第五研究所