ToD业务场景下GPON OLT和上级时钟同步的系统及方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及光纤接入网领域，具体涉及一种1588 (网络测量和控制系统的精密时钟同步协议标准)ToD(Time of the day，以太网消息，其包含着IPPS上升沿对应的可换算为年月日时分秒的整秒计数)业务场景下GPON OLT和上级时钟同步的系统及方法。
【背景技术】
[0002]GPON(Gigabit-CapabIe Passive Optical Network，吉比特无源光网络)系统在1588网络中起到透传时钟信号的作用。GPON 0LT(optical line terminal，光线路终端)需要透传时钟信号、并校正信号的转发时延，GPON OLT本身不处理1588协议报文。ITU-TG.984.3AMD2 (GP0N传输汇聚层的补充标准)定义了一种在GPON系统中同步时间的方法，ITU-T G.984.3AMD2的原理为:假设GPON OLT中存在精确时钟，利用GPON OLT和ONU时钟频率同步的特性，传输时钟同步信号;通过GPON的测距功能，校正传输时延。
[0003]但是，虽然GPON OLT存在一个由晶振提供固定频率的电子钟，但是该电子钟无法与上级时钟同步，即GPON OLT中实际并不存在上述与上级时钟结点同步的精确时钟。
【发明内容】
[0004]针对现有技术中存在的缺陷，本发明解决的技术问题为:与上级时钟进行精确同步，精确获取特定GPON下行超帧的起始比特对应的发送时间。本发明不仅能够保证时钟精度，而且能够降低GPON OLT的升级改造成本，适于推广。
[0005]为达到以上目的，本发明提供的ToD业务场景下GPONOLT和上级时钟同步的系统，包括GPON OLT，该系统还包括时钟模块，GPON OLT内设置有本地晶振时钟，时钟模块内设置有互相关联的秒计数器和纳秒计数器；
[0006]所述系统在ToD业务场景下和上级时钟同步时，时钟模块根据本地晶振时钟的时钟源同步纳秒计数器和秒计数器；上级时钟向时钟模块下发IPPS时钟信号，上级时钟向GPON OLT下发ToD信号，时钟模块根据IPPS时钟信号对秒计数器和纳秒计数器进行同步校准;GPON OLT向时钟模块发送准备采样信号；时钟模块同时检测到采样信号和GPON帧起始时间信号后，根据GPON帧起始时间信号，记录待采样的GPON下行超帧的起始时间、并向GPONOLT反馈采样成功信号;GPON OLT从时钟模块中读取当前GPON下行超帧的起始时间。
[0007]在上述技术方案的基础上，所述时钟模块根据本地晶振时钟的时钟源同步纳秒计数器和秒计数器的具体流程为:纳秒计数器和秒计数器均从O开始计时，纳秒计数器根据时钟源累加至进位条件时，秒计数器自增I。
[0008]在上述技术方案的基础上，所述时钟模块根据IPPS时钟信号对秒计数器和纳秒计数器进行同步校准的流程为:
[0009]时钟模块对秒计数器进行校准:GPONOLT从ToD信号中解析得到IPPS时钟信号对应的整秒值，GPON OLT将整秒值写入时钟模块的秒计数器，根据整秒值对秒计数器进行校准;后续秒计数器将基于校准后的数值进行自增；
[0010]时钟模块对秒计数器进行校准:时钟模块收到每个IPPS的上升沿后，驱动纳秒计数器复位归零。
[0011]在上述技术方案的基础上，所述GPONOLT分别通过数据线、GPON帧起始时间信号线、准备采样信号线、采样结果信号线和时钟模块相连;GPON帧起始时间信号线由GPON OLT的PON MAC硬件指定;所述本地晶振时钟通过本地时钟信号线与时钟模块的纳秒计数器相连；
[0012]所述数据线用于:将GPONOLT从ToD信号中解析的整秒值写入时钟模块的秒计数器;将从时钟模块中读取的GPON下行超帧的起始时间发送至GPON OLT;
[0013]所述GPON帧起始时间信号线用于:将GPON帧起始时间信号从GPONOLT发送至时钟丰旲块;
[0014]所述准备采样信号线用于:将准备采样信号从GPONOLT发送至时钟模块；
[0015]所述采样结果信号线用于:将采样成功信号从时钟模块反馈至GPONOLT;
[0016]所述本地时钟信号线用于:将时钟源从本地晶振时钟发送至时钟模块。
[0017]本发明提供的基于上述系统的ToD业务场景下GPONOLT和上级时钟同步的方法，包括以下步骤:
[0018]SI:GP0N OLT将本地晶振时钟的时钟源发送至时钟模块，时钟模块根据时钟源同步纳秒计数器和秒计数器;上级时钟向时钟模块下发IPPS时钟信号，上级时钟向GPON OLT下发ToD信号，时钟模块根据IPPS时钟信号对秒计数器和纳秒计数器进行同步校准，转到S2；
[0019]S2:GP0N OLT向时钟模块发送准备采样信号，转到S3;
[0020]S3:时钟模块等待GPON帧起始时间信号；判断时钟模块是否同时检测到采样信号和GPON帧起始时间信号，若是，转到S4，否则继续执行S3;
[0021 ] S4:时钟模块根据收到的GPON帧起始时间信号，记录待采样的GPON下行超帧的起始时间、并向GPON OLT反馈采样成功信号，转到S5;
[0022]S5:GP0N OLT检测到采样成功信号后，记录当前GPON下行超帧的超帧序号，从时钟模块中读取当前GPON下行超帧的起始时间，结束。
[0023]在上述技术方案的基础上，SI中所述时钟模块根据时钟源同步纳秒计数器和秒计数器的具体流程为:时钟模块的纳秒计数器和秒计数器均从O开始计时，纳秒计数器根据时钟源累加至进位条件时，秒计数器自增I。
[0024]在上述技术方案的基础上，SI中所述时钟模块根据IPPS时钟信号对秒计数器和纳秒计数器进行同步校准的流程为:
[0025]时钟模块对秒计数器进行校准:GPONOLT从ToD信号中解析得到IPPS时钟信号对应的整秒值，GPON OLT将整秒值写入时钟模块的秒计数器，根据整秒值对秒计数器进行校准;后续秒计数器将基于校准后的数值进行自增；
[0026]时钟模块对秒计数器进行校准:时钟模块收到每个IPPS的上升沿后，驱动纳秒计数器复位归零。
[0027]在上述技术方案的基础上，S3中所述时钟模块等待GPON帧起始时间信号时，当GPON OLT每发送一个下行超帧，则即时向时钟模块发送GPON帧起始时间信号。
[0028]在上述技术方案的基础上，S4中若时钟模块记录待采样的GPON下行超帧的起始时间未成功，则重新执行S3。
[0029]在上述技术方案的基础上，S5中若GPONOLT未检测到采样成功信号，则重新执行S2，使时钟模块重新记录下一个周期的GPON下行超帧的起始时间。
[0030]与现有技术相比，本发明的优点在于:
[0031 ]本发明在GPON OLT外部增加了时钟模块，时钟模块一方面使用与GPON OLT同源的本地晶振时钟驱动本地计时功能，另一方面通过接收处理上级时钟提供的IPPS和ToD信号，与上级时钟进行精确同步。在此基础上，GPON OLT利用该时钟模块精确获取特定GPON下行超帧的起始比特对应的发送时间，以此实现ITU-T G.984.3AMD2中定义的GPON透传ToD的功會K。
[0032]有鉴于此，本发明能够在复用原有GPONOLT的基础上，实现1588ToD功能，不仅能够保证时钟精度，而且能够降低GPON OLT的升级改造成本，适于推广。
【附图说明】
[0033]图1为本发明实施例中ToD业务场景下GPONOLT和上级时钟同步的系统的连接框图；
[0034]图2为发明实施例中ToD业务场景下GPONOLT和上级时钟同步的方法的流程图；
[0035]图3为本发明实施例中GPONOLT从时钟模块中读取时间的信号时序图。
【具体实施方式】
[0036]以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。
[0037]参见图1所示，本发明实施例中的ToD业务场景下GPON OLT和上级时钟同步的系统，包括GPON OLT和时钟模块，GPON OLT用于实现GPON标准定义的接入控制与业务组帧功能，时钟模块为GPON OLT的“外接手表”，维护一个精确时间(时间单位;秒+纳秒)、并协助GPON OLT记录特定时刻的精确时间。
[0038]GPON OLT分别通过数据线、GPON帧起始时间信号线、准备采样信号线、采样结果信号线和时钟模块相连;GPON帧起始时间信号线由GPON OLT的PON MAC硬件(Ρ0Ν口的物理层设备)指定XPON OLT内设置有本地晶振时钟，时钟模块内设置有互相关联的秒计数器和纳秒计数器;本地晶振时钟通过本地时钟信号线与时钟模块的纳秒计数器相连。
[0039]参见图1或图2所示，本发明实施例中基于上述系统的ToD业务场景下GPON OLT和上级时钟同步的方法，包括以下步骤:
[0040]SI:GP0N OLT将本地晶振时钟的时钟源通过本地时钟信号线发送至时钟模块，时钟模块根据时钟源同步纳秒计数器和秒计数器(即时钟模块和GPON OLT共享相同的时钟源)。上级时钟向时钟模块下发1PPS(每秒一个脉冲，脉冲的上升沿对应的是整秒)时钟信号，上级时钟向GPON OLT下发ToD(以太网消息，其包含着IPPS上升沿对应的可换算为年月日时分秒的整秒计数)信号，时钟模块根据IPPS时钟信号对秒计数器和纳秒计数器进行同步校准，转到S2。
[0041]SI中时钟模块根据时钟源同步纳秒计数器和秒计数器的具体流程为:时钟模块的纳秒计数器和秒计数器均从O开始计时，纳秒计数器根据本地晶振时钟的时钟源累加至进位条件时，秒计数器自增I。
[0042]SI中时钟模块根据IPPS时钟信号对秒计数器和纳秒计数器进行同步校准的原理为:在PTP(精确时钟协议)网络中，Ipps脉冲的上升沿对应着精确的整秒时间，在此基础上:
[0043]A、时钟模块对秒计数器进行校准时，GPON OLT从ToD信号中解析得到IPPS时钟信号对应的整秒值，GPON OLT将整秒值通过数据线写入时钟模块的秒计数器，根据整秒值对秒计数器进行校准。后续秒计数器将基于校准后的数值进行自增;秒