专利名称：一种实现ieee1588协议中边界时钟的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明属于网络同步时钟领域，尤其涉及一种实现IEEE1588协议中边界时 钟的方法及系统。
背景技术：
以太网由于其开放性好、应用广泛以及价格低廉等特点，已有进一步应用 到工业现场的趋势。而广泛应用于工业现场的关键障碍之一便是有些工业现场 对时钟同步的要求极高。IEEE1588协议是以太网中一种较为精确的时钟同步解 决方案，其基本功能是使分布式网络内的其他时钟与最精确时钟保持同步。 IEEE1588协议中定义了 一种精确时间协议(Precision Time Protocol,以下简称 PTP),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。
普通时钟是一种PTP实体。在网络中，普通时钟可以作为主时钟(master clock )或从时钟(slave clock )。当作为主时钟时，其PTP端口处于主状态(master )， 作为从时钟时其PTP端口处于从状态(slave )。为了保证PTP协议时间同步的 精度，主时钟和从时钟之间传递消息时的延时要对等。但是，在实际的网络中， 当主时钟和从时钟之间有交换机或者路由器时，PTP协议消息的延时就会发生 很大的变化。因此，为了更好保证PTP协议时间同步的精度，就有必要逐跳支 持PTP协议，也就是说要使整个时钟链路的每个物理连接体的两端， 一端是PTP 协议的主时钟，另一端是从时钟。边界时钟作为时钟传输标准，可以用来实现 上述逐跳支持PTP协议，以精准地实现整个网络的时间同步。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种实现IEEE1588协议
中边界时钟的方法及系统，使整个时钟链路逐跳支持PTP协议。
本发明是这样实现的， 一种实现IEEE1588协议中边界时钟的系统，所述系
统包括顺序处理数据报文的
数据接收模块，用于接收上一级同步网络发来的数据报文； 接收数据处理模块，用于解析出所述数据接收模块接收的数据报文中的时
间信息，并恢复出上一级同步网络的同步时钟；
发送数据处理模块，把所述同步时钟按照PTP协议格式封装到数据包中； 数据发送模块，用于发送所述发送数据处理模块封装的数据包至下一级同
步网络。
本发明的另一目的在于提供一种实现IEEE1588协议中边界时钟的方法，所
述方法包括下列步骤
步骤一，解析来自上一级同步网络的数据报文，获得同步时钟；
步骤二，把所述同步时钟按照PTP协议格式封装到发给下一级同步网络的
数据包中。
本发明的有益效果在于,通过顺次连接的用于接收上一级同步网络发来的数 据报文的数据接收模块；用于解析出所述数据接收模块接收的数据报文中的时 间信息，并恢复出上一级同步网络的同步时钟的接收数据处理模块；把所述同 步时钟按照PTP协议格式封装到数据包中的发送数据处理模块；用于发送所述 发送数据处理模块封装的数据包至下一级同步网络的数据发送模块。从而具体 实现了 IEEE1588协议中的边界时钟。
图1是本发明实施例在同步网络中实现边界时钟的组网方式示意图2是本发明实施例在数据接收和发送过程中实现边界时钟的结构框图； 图3是本发明实施例实现边界时钟的系统结构示意图； 图4是本发明实施例的实现边界时钟的方法流程图。
具体实施例方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实 施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅 仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在本发明实施例中，物理连接体接收端接收上一级同步网中送来的数据包， 然后解析出时间信息，并同步上一级同步网络得到同步时钟；在数据发送端参 考上述同步时钟，发出含有时间信息的数据包，供下一级网络与该物理连接体 同步。从而在物理连接体上实现边界时钟。
图1是本发明实施例在同步网络中实现边界时钟的组网方式示意图，图中 示出了一种应用边界时钟的同步网络的网络结构。第一级主时钟同步于全球定 位系统，北斗系统或其他高精度的时钟源；各级边界时钟则起到桥梁和纽带的 作用，将主时钟的时间逐级同步到从时钟，从而实现全网时间同步。作为边界 时钟，至少有两个端口， 一个端口用来同步上一级的主时钟， 一个端口用来供 下一级从时钟同步，同时边界时钟又不限于两个端口，它可以包含多个数据发 送和接收端口，同时连接多个同步网络。这样，通过边界时钟来逐跳支持 IEEE1588协议，可以将第一级的主时钟的时间精确地同步到每个从时钟，以供终端设备使用。
图2是本发明实施例在数据接收和发送过程中实现边界时钟的结构框图， 图中示出了本发明实施例提供的实现边界时钟的系统结构。该系统结构可以集 成到路由器、交换机等同步网络中的物理连接体内。为了便于描述，这里只示 出了与本发明相关的部分。
实现边界时钟的系统包括依次连接的用于接收上一级同步网络发来的数 据报文的数据接收模块201 、用于解析出所述数据接收模块201接收的数据报文 中的时间信息，并恢复出上一级同步网络的同步时钟的接收数据处理模块202、 把所述同步时钟按照PTP协议格式封装到数据包中的发送数据处理模块203， 和用于发送所述发送数据处理模块203封装的数据包至下一级同步网络的数据 发送模块204。上述依次连接的模块形成了数据通道，物理连接体通过该数据通 道可以与上一级同步网络进行时钟同步，获得同步时钟，然后根据同步时钟与 下一级同步网络进行通信，使下一级同步网络与该同步时钟同步。
实现边界时钟的系统还包括相互连接的用于将上一级同步网络的同步时 钟分发到系统内的发送数据处理模块的时钟分发模块210、用于识别出负责数据 接收的数据接收处理单板的槽位和负责数据发送的数据发送处理单板的槽位并 计算出需要补偿槽位时延的值的槽位识别模块220,和用于根据模块延时及槽位 时延的值对参考同步时钟进行补偿的时延补偿模块230。上述相互连接的模块形 成了系统内部时间通道，对系统内部的同步时钟进行优化。
图2还示出了实现边界时钟的系统在工作时进行时钟同步的流程。上一级 的同步网络发出的以太网数据包中，含有时间信息，数据接收模块201收到这 个数据包后，上送给接收数据处理模块202。接收数据处理模块202解析数据包， 并与上一级同步网络进行时间同步，得到同步时钟。然后，发送数据处理模块203和数据发送模块204参考该同步时钟同步下一级同步网络。
时钟分发模块210将接收数据处理模块202同步出的同步时钟，以时钟总 线形式分发给系统中的发送数据处理模块203和数据发送模块204参考使用。 为了实现高精度的时间同步，要对接收数据处理模块202到发送数据处理模块 203这段物理路径上产生的参考时钟时延进行补偿。下述是参考时钟时延进行补 偿的工作过程。
在实际的电路中，每个模块都在系统背板中的一个位置。槽位识别模块230 首先识别出接收数据处理模块202和发送数据处理模块203所在单板对应在系 统背板中的槽位。在本发明实施例中，识别槽位的具体方式以图3所简单示出 的各模块对应单板在实际电路的系统背板中的位置的识别为例。系统背板330 在每个槽位用5根槽位标示信号线以不同的电平连接区别不同的槽位，接收数 据处理模块所在的接收数据处理单板320和发送数据处理模块所在的发送数据 处理单板310插入系统背板330后，槽位识别模块230就会读取这5根信号的 电平值，从而知道发送数据处理单板310所在的槽位，同理，也可以知道接收 数据处理单板320的槽位。这样再根据实际测量的参考数据，计算出参考时钟 物理路径上产生的时延:假设接收数据处理模块202到系统背板330的延时为a， 系统背板330上每两个槽位之间的延时为b，接收数据处理单板320所在槽位为 M，发送数据处理单板310所在槽位为N，系统背板330到发送数据处理模块 203的延时为c，时延补偿模块320可以计算出这段延时为a+|M-N|*b+c。然后 时延补偿模块220再对这段延时进行补偿，时延补偿模块220实现的机制是 把所要补偿的参考同步时钟信号进行延时，延时量等于同步时钟信号的周期与 所要补偿的值之差，这样相当于把参考同步时钟的相位提前，实现了对物理链 路延时的弥补，从而使发送数据处理模块203的同步时钟更加精确。最后，时延补偿模块220把补偿后的同步时钟参考信号发送给发送数据处
理模块203，发送数据处理模块203按照PTP协议，通过数据发送模块204发送数据到以太网网络，同步下一级同步网络。
需要说明的是图3中发送数据处理单板310, 311, 312和接收数据处理单板320在硬件上是一模一样的，两者可以灵活配置成接收数据处理单板或发送数据处理单板，从而在系统中配合完成边界时钟的功能。还有一点需要强调，系统中可以灵活配置多个接收数据处理单板，用来同步上一级网络，也可以配置多个发送数据处理单板，供下一级网络同步，但在同一时刻，只能有一块接收数据处理单板恢复的时钟有效，其他发送数据处理单板都参考这个时钟而工作。
图4示出了本发明实施例提供的实现边界时钟的方法流程。在实际网络的物理连接体内，集成的功能模块包括有用于解析来自上一级同步网络的数据报文，获得同步时钟的接收数据处理模块、用于把所述同步时钟按照PTP协议格式封装到发给下一级同步网络的数据包中的发送数据处理模块、将同步时钟分发到发送数据处理模块的时钟分发模块以及补偿内部传输使同步时钟延时的时延补偿模块。
在步骤S401中，解析来自上一级同步网络的数据报文，获得同步时钟；具体方式如上所述。
在步骤S402中，分发同步时钟到发送数据处理模块，及对同步时钟补偿内部电路传输造成的时延；
时钟分发模块分发同步时钟到物理连接体内的所有发送数据处理模块，可以使整个物理连接体内的时钟都同步于上一级同步网络。补偿内部时延，对物理连接体内的电路造成同步时钟的延时进行补偿，也就是根据接收来自上一级同步网络的数据报文和发送数据包给下 一级同步网络之间的时延值补偿同步时钟，这样可以使同步时钟更加精确。具体过程如上所述。
在步骤S403中，把所述同步时钟按照PTP协议格式封装到发给下一级同步
网络的数据包中。
发给下一级同步网络的数据包可以有多个，同步时钟被分发并封装到数据包中。具体过程如上所述。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1、一种实现IEEE1588协议中边界时钟的系统，其特征在于，所述系统包括顺序处理数据报文的数据接收模块，用于接收上一级同步网络发来的数据报文；接收数据处理模块，用于解析出所述数据接收模块接收的数据报文中的时间信息，并恢复出上一级同步网络的同步时钟；发送数据处理模块，把所述同步时钟按照PTP协议格式封装到数据包中；数据发送模块，用于发送所述发送数据处理模块封装的数据包至下一级同步网络。
2、 如权利要求l所述的系统，其特征在于，所述系统还包括 槽位识别模块，用于识别负责数据接收的数据接收处理单板的槽位和负责数据发送的数据发送处理单板的槽位，并计算出两个槽位之间的时延值；时延补偿模块，根据所述时延值、接收数据处理模块传输数据到系统基板 的时延值，及系统基板传输数据到发送数据处理模块的补偿的时延值的总和， 对同步时钟进行补偿，然后把补偿后的同步时钟提供给发送数据处理模块。
3、 如权利要求1或2所述系统，其特征在于，所述发送数据处理模块和数 据发送模块有一个以上。
4、 如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述系统还包括时钟分发模块， 用于将所述接收数据处理模块恢复出的同步时钟分发给系统内的发送数据处理 模块。
5、 如权利要求1或2所述系统，其特征在于，还包括用于接收上一级同步 网络发来的数据报文的其它数据接收模块。
6、 一种实现IEEE1588协议中边界时钟的方法，其特征在于，所述方法包 括下列步骤步骤一，解析来自上一级同步网络的数据报文，获得同步时钟；步骤二，把所述同步时钟按照PTP协议格式封装到发给下一级同步网络的数据包中。
7、 如权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述步骤一中获得同步时钟 之后，根据接收来自上一级同步网络的数据报文和发送数据包给下一级同步网 络之间的时延值补偿所述同步时钟。
8、 如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述时延值具体包括 接收来自上一级同步网络的数据报文的接收处理单板到系统背板的时延值；根据识别接收处理单板在系统背板中的槽位，和发送处理单板在系统背板 中的槽位，计算出的两个槽位之间的时延值； 及系统背板到发送数据处理模块的时延值。
9、 如权利要求6至8任一权利要求所述的方法，其特征在于，在所述步骤 二中，所述发给下一级同步网络的数据包有多个，所述同步时钟被分发并封装 到所述数据包中。
全文摘要
本发明适用于同步网络，提供了一种实现IEEE1588协议中边界时钟的方法及系统。所述系统包括顺次处理报文的数据接收模块，用于接收上一级同步网络发来的数据报文；接收数据处理模块，用于解析出所述数据接收模块接收的数据报文中的时间信息，并恢复出上一级同步网络的同步时钟；发送数据处理模块，把所述同步时钟按照PTP协议格式封装到数据包中；数据发送模块，用于发送所述发送数据处理模块封装的数据包至下一级同步网络。上述系统具体实现了获得与上一级同步网络同步的同步时钟，以及使下一级网络与该同步时钟同步的边界时钟。
文档编号H04L29/08GK101459691SQ20081024153
公开日2009年6月17日 申请日期2008年12月16日 优先权日2008年12月16日
发明者仲汉青, 昶 周, 祥 李, 申雅玲 申请人:中兴通讯股份有限公司