专利名称：一种以太网交换机模块化ieee 1588时钟透传结构的制作方法
技术领域：
本实用新型是以太网交换机模块化IEEE 1588时钟透传结构，其技术领域涉及 IEEE1588精密定时协议的应用改进，是一种时钟透传模块结构。这种时钟透传模块可以和 普通以太网交换机相连接，使普通交换机具备精密定时功能。
背景技术：
IEEE 1588 (网络测控系统精确时钟同步协议)开始是AgilentLaboratories (安 捷伦实验室)开发的。最后由IEEE采用为国际标准，其第一版在2002年11月得到IEEE 批准。IEEE 1588协议主要是使分布式网络内的最精确时钟与其他时钟保持同步，由此 定义了一种精确时间协议PTP(Precisic)n TimeProtocol)，用于对标准以太网或其他采用 多播技术的分布式总线系统中的传感器、执行器以及其他终端设备中的时钟进行亚微秒级 同步。IEEE 1588设计初期是用于测量和控制系统，逐渐推广到远程通信和电力系统等 相关领域。IEEE 1588将整个网络内的时钟分为两种，普通时钟OC(OrdinaryClock)和边界时 钟BC(Boundary Clock)，只有一个PTP通信端口的时钟是普通时钟，有一个以上PTP通信端口 的时钟是边界时钟，每个PTP端口提供独立的PTP通信。其中，边界时钟通常用在确定性较差 的网络设备如交换机和路由器上。从通信关系上又可把时钟分为主时钟和从时钟，理论上任 何时钟都能实现主时钟和从时钟的功能，但一个PTP通信子网内只能有一个主时钟。整个系统中的最优时钟为最高级时钟Grandmaster Clock，有着最好的稳定性、精 确性、确定性等。由最佳主时钟算法(BestMaster Clock)来自动选择各子网内的主时钟。 每个系统只有一个原主时钟，且每个子网内只有一个主时钟，从时钟与主时钟保持同步。2003年0DVA(开放式网络设备供应商协会)计划在其实时控制应用的通用工业 协议CIP(Common Industrial Protocol)中加入时间同步服务，称之为CIP Sync，作为对 Ethernet/IP-CIP 的实时扩展。EPSG (Ethernet Powerlink标准联盟)在第三版本中，把IEEE1588用在跨越多个 实时段的同步通信上，提供分布式的应用。只需要标准以太网硬件，不需要专用的ASICs，但 必须通过网桥或路由器将实时通信与非实时通信分离。西门子公司也致力于用IEEE 1588修改其PROFInet V3，都需要专用的ASICs。现有IEEE1588边界时钟的弊端在以太网交换机里面加入IEEE1588边界时钟，一 般需要专用的ASIC芯片，需要修改原来的交换机系统结构，在MAC层和PHY层间需要嵌入 芯片，原有的产品都需要修改，增加了开发成本。
发明内容本实用新型的目的是为了克服上述现有IEEE 1588边界时钟技术的不足，这种透传模块由带IEEE 1588硬件的以太网Phy与普通以太网Phy通过FPGA连接起来，实现IEEE 1588vl与v2. 0报文的端到端透传。这种IEEE1588时钟透传模块可以外置在普通交换机 外面，也可放置在普通交换机里面，使普通交换机带IEEE1588时钟端到端透传功能。这种 IEEE1588时钟透传模块在应用时，普通以太网Phy 口连接普通交换机网口，带IEEE 1588硬 件的以太网Phy 口连接支持IEEE 1588时钟的设备端口，或者用于交换机之间的级联。实 现IEEE1588级联的模块至少需要3对以上的以太网Phy，其中至少有3个带IEEE 1588硬 件的以太网Phy，通常的实现采用了 4对Phy。本实用新型的目的是通过以下技术方案达到的如图1所示，由支持PTP协议的FPGA通过MII或GMII 口连接4个(或更多)的带 IEEE 1588协议的PHY接口，对应的再连接4个普通PHY接口，FPGA同步所有的IEEE 1588 的PHY接口时钟，修改PTP输入输出的精密时间戳，实现IEEE 1588时钟协议的透传，保证 精密定时精度。如图4所示，此模块的两个带IEEE 1588协议的PHY接口可用于级联，把交换机 组成链型或其他拓扑结构，仍然保证IEEE 1588协议的精密传输，从而把整个网络的IEEE 1588精密时钟连接在一起，而不需要改变原来的交换机结构。本实用新型的优点由于这种模块化结构，采用了透传模式，原来的交换机不需要 修改，就能过增加IEEE 1588协议，减少了开发成本，增加了应用灵活性。。
图1是以太网交换机模块化IEEE 1588时钟透传结构图，主要由支持PTP协议的 FPGA和带IEEE 1588协议的PHY、普通以太网PHY组成，它们之间通过MII 口或GMII 口连 接起来。图2是以太网交换机模块化IEEE 1588时钟透传结构的简图，其中1、2、3、4表示 带IEEE 1588协议的PHY，5、6、7、8表示普通以太网PHY。图3表示IEEE 1588时钟透传模块与普通交换机的连接方式，通过5、6、7、8 口与 普通交换机相连。1、2、3、4 口可以与带IEEE 1588协议的设备相连，或进行时钟透传模块的 级联。图4表示了 3台时钟透传模块的级联，各个模块通过3、4 口串联起来，保证IEEE 1588精密定时协议的传输，实现精密时钟的级联远传。
具体实施方式
以下结合附图详细说明本实用新型以太网交换机模块化IEEE1588时钟透传结构 的具体实施方式
。与模块化IEEE 1588时钟透传结构相连的以太网设备，可以是二层的交换机，也 可以是三层交换机，可以是百兆交换机，也可以是千兆交换机。参考图1可知，支持PTP协议的FPGA和带IEEE 1588协议的PHY、普通以太网PHY， 它们之间通过MII 口或GMII 口进行通信，由FPGA实现各个IEEE 1588 口的始终同步，并对 输入输出的PTP帧写实时精密时间戳。参考图3可知，IEEE 1588时钟透传模块与普通交换机相连接时，通过5、6、7、8 口
4与普通交换机相连。1、2、3、4 口可以与带IEEE1588协议的设备相连，或进行时钟透传模块 的级联。 参考图4可知，当多台时钟透传模块的级联，各个模块通过2个IEEE 1588PHY 口 串联起来，剩余的IEEE1588PHY 口连接带IEEE 1588时钟的用户设备，实现用户设备IEEE 1588精密时钟的级联远传。
权利要求以太网交换机模块化IEEE 1588时钟透传结构，其特征在于透传模块由带IEEE 1588硬件的以太网Phy与普通以太网Phy通过FPGA连接起来，实现IEEE 1588v1与v2.0报文的端到端透传。这种IEEE1588时钟透传模块在应用时，普通以太网Phy口连接普通交换机网口，带IEEE 1588硬件的以太网Phy口连接支持IEEE1588时钟的设备端口，或者用于交换机之间的级联。
2.根据权利要求1所述的以太网交换机模块化IEEE1588时钟透传结构，其特征还 在于这种IEEE1588时钟透传模块可以外置在普通交换机外面，也可放置在普通交换机里 面，使普通交换机带IEEE1588时钟端到端透传功能。
3.根据权利要求1所述的以太网交换机模块化IEEE1588时钟透传结构，其特征还在 于实现IEEE 1588级联的模块至少需要3对以上的以太网Phy，其中至少有3个带IEEE 1588硬件的以太网Phy，通常的实现采用了 4对Phy。
4.根据权利要求1所述的以太网交换机模块化IEEE1588时钟透传结构，其特征还在 于此模块的以太网Phy 口可以是10M、100M、1000M速率，也可以是光口或电口。
专利摘要本实用新型公开了一种以太网交换机模块化IEEE 1588时钟透传结构。这种透传模块由带IEEE 1588硬件的以太网Phy与普通以太网Phy通过FPGA连接起来，实现IEEE 1588v1与v2.0报文的端到端透传。这种IEEE1588时钟透传模块可以外置在普通交换机外面，也可放置在普通交换机里面，使普通交换机带IEEE1588时钟端到端透传功能。这种IEEE1588时钟透传模块在应用时，普通以太网Phy口连接普通交换机网口，带IEEE 1588硬件的以太网Phy口连接支持IEEE1588时钟的设备端口，或者用于交换机之间的级联。实现IEEE 1588级联的模块至少需要3对以上的以太网Phy，其中至少有3个带IEEE1588硬件的以太网Phy，通常的实现采用了4对Phy。
文档编号H04L29/08GK201667660SQ201020125060
公开日2010年12月8日 申请日期2010年3月3日 优先权日2010年3月3日
发明者周厚明, 王均震 申请人:武汉迈威光电技术有限公司