专利名称：网络时钟戳同步的方法
技术领域：
本发明涉及一种网络时钟戳同步的方法。
背景技术：
EOC(Ethernet Over C0AX，以太网通过同轴电缆传输)是基于同轴电缆传输以太 网帧的点对多点网络，包括一个主设备，多个从设备，主设备和从设备之间还有一个或多个 分支器或者分配器，或者在主设备和从设备之间同时包括分支器和分配器。通过分支器 或者分配器，主设备以树型结构与多个从设备相连接。EOC网络采用TDM(Time Division Multiplexing，时分复用)方式控制管理多个用户端设备的上行通信。局端设备和用户端 设备之间有一个或多个分支器或分配器。局端设备向用户端设备发送数据包的方向为下行 方向；用户端设备向局端设备发送数据包的方向为上行方向。图1给出了一个示例，其中系 统由一个局端设备(Central Office Device)和5个用户端设备(Subscriber Device)组 成EOC网络采用TDM(Time Division Multiplexing，时分复用)方式控制管理多个 用户端设备的上行通信。即局端设备为多个用户端设备分配各自的上行时间片，每个用户 端设备只能在分配给自己的上行时间片内进行上行数据传输。在多数系统中，局端设备通 过发送MPCP协议报文给客户端，通知其分配给客户端的上行时间片，而客户端通过发送 REPORT协议报文申请下一次的上行时间。因此，局端设备通过计算RTT (round trip time, 环路时延)来保持所有用户端的时间戳和局端的时钟戳一致，以便于多个用户端时间片分 配的正确。这种基本的方案在时钟同步方面有以下缺点在突发数据流网络中，MPCP协议包 在突发的数据流中位置的不确定性，引起局端设备进行RTT计算，会产生很大的抖动。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种网络时钟戳同步的方法，使EOC网络在应 用突发数据传输技术的情况下，在不使用额外带宽的前提下，实现准确的时钟同步。为解决上述技术问题，本发明网络时钟戳同步的方法的技术方案是，局端设备在 一个周期中的下行时段的固定时刻位置向用户端设备先发出一个beacon帧，从局端设备 发出beacon帧到用户端设备收到beacon帧的时间为tds，所述beacon帧与GATE帧相区别， 在该周期的上行时段中用户端设备向局端设备发送REPORT帧，从用户端设备发出REPORT 帧到局端设备收到REPORT帧的时间为tus，对RTT进行计算，RTT = tds+tus，根据计算得 到的RTT对局端设备和用户端设备的时钟戳进行同步。本发明通过在局端设备下行时段的固定时刻位置插入一个beacon帧，使得每次 计算得到的RTT的差别大大减小，从而大大降低了 RTT的抖动，减少了对带宽的占用，实现 了准确的时钟同步。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明图1为EOC系统的结构示意图；图2为对报文进行分割处理的示意图；图3为现有的网络数据传输格式的示意图；图4为现有的网络间数据的传输过程的示意图；图5为本发明beacon帧与GATE帧结构比较的示意图；图6为本发明网络间数据的传输过程的示意图。
具体实施例方式本发明提供了一种网络时钟戳同步的方法，局端设备在一个周期中的下行时段的 固定时刻位置向用户端设备先发出一个beacon帧，从局端设备发出beacon帧到用户端设 备收到beacon帧的时间为tds，所述beacon帧与GATE帧相区别，在该周期的上行时段中用 户端设备向局端设备发送REPORT帧，从用户端设备发出REPORT帧到局端设备收到REPORT 帧的时间为tus，对RTT进行计算，RTT = tds+tus，根据计算得到的RTT对局端设备和用户 端设备的时钟戳进行同步。所述beacon帧比数据流中的GATE帧中间多一个beacon域。现有的EOC系统两端的通信一般是周期性的，在每个周期中都会有专门的协议报 文提供时段分配信息以供局端和用户端使用，如GATE报文和REPORT报文。EOC系统通过这 些报文的特殊性，来实现局端和用户端时钟的同步。通常局端设备在每个下行周期会发出GATE报文，但是发出的时间相对于下行周 期开始的时间是不确定，对于按报文转发的PHY(物理层器件)而言，PHY只会引入很小且 稳定的抖动，所以用户端设备从GATE报文解析出时间戳来与局端设备进行同步不会产生 很大的RTT抖动。但是对一些不是按报文转发的PHY来说，GATE文发送时间的不确定就会 带来不稳定的RTT抖动，这样局端设备就要配置最大的RTT来满足上行时间不冲突，从而严 重降低系统带宽。如图2所示，Mil (Media Independent Interface，介质无关接口)和Cable (电缆) 之间是PHY，报文在PHY中经过一些处理，首先PHY通过监测TX_EN(Mil transmit enable, 发送使能)的间隔，当间隔大于某一阈值后，那么在下一个TX_EN上升沿会重新开始一个 PHY的frame，每个PHY的frame开始都是若干个字节的PN_H，然后把下行所有的报文分割 成若干个整N字节的cell和一个M(M < N)字节的cell ；然后每个cell都加上2个字节 的头和16个字节的parity，如图2中的P和H，最后再添加上若干字节的PN_E。图3用链表表示报文经PHY处理后在物理链路上传播的cell格式，其中I和P就 是图2中所示的H。假设GATE报文是下行周期的第一个报文，则GATE报文经过PHY第一个到达用户 端设备，所需的时延为Tdly = TPN—H+TPHY+2*TIP ；其中，Tpn H :PN_H 的传输时间；Tphy PHY中不确定的延时；
Tip :1和P的传输时间。假设GATE报文是下行周期的第M个报文，则经过PHY对报文的重新分割，GATE报 文可能在第K个cell中，此时所需的延时为Tdly = Tpn H+TPHY+ (K+M) *TIP+ (M-I) *TIPG+ (K-I) *TP ；其中，Tipg IPG的传输时间；Tp: 16字节parity的传输时间。网络间数据的传输过程如图4所示，现假设周期Cyclel (TDM的一个间片)开始时 间为0，局端设备在下行时段的to时刻发送GATEl报文给用户端设备，假设GATEl报文是 第m个下行报文，经PHY分割后位于第i个cell，用户端设备经过tdsl的延时收到GATEl 并把自己本地的时间戳更新为t0，这样用户端设备和局端设备的时钟就同步上，用户端设 备经过twl时间往局端设备发送带有本地时间戳tl的REPORT报文，局端设备在t2收到该 REPORT报文，然后计算RTTl。RTTl = tdsl+tusl ；tdsl = TPNH+TPHY+(i+m)*TIP+(m-l)*TIPG+(i-l)*TP。在下一个周期Cycle2期间，局端设备在下行周期的t3时刻发送GATE2报文给用 户端设备，假设GATE2报文是第η个下行报文，GATE2经PHY分割后位于第j个cell ；用户 端设备经过tds2的延时收到GATE2并把自己本地的时间戳更新为t3，这样用户端设备和 局端设备的时钟就同步上，用户端设备经过tw2时间往局端设备发送带有本地时间戳t4的 REPORT报文，局端设备在t5收到该REPORT报文，然后计算RTT2。RTT2 = tds2+tus2 ；tds2 = Tpn H+TPHY+ (j+n) *TIP+ (η_1) *TIPG+ (j_l) *ΤΡ。通常twl和tw2基本一样，tusl和tus2基本一样，可以忽略不计。因此RTT的差 异主要是由tds引起的，而每个Cycle发送GATE时间点不一样引起的i、j和m、η差异很 大，所以tds差异也很大，这样就对局端设备进行RTT补偿造成极大的影响，只能用最大值 来补偿，从而极大的降低系统的带宽。本发明实施例与上述现有的RTT计算方法相比，通过引入beacon帧，在每个下行 周期开始的时间，第一个发出beacon帧，用户端设备只在收到beacon帧的时候才进行RTT 的计算，从而更新本地的时间戳来与局端设备进行时钟同步。如图5所示，左边为原GATE帧格式，右边为本发明中beacon帧格式，与原GATE帧 相比，beacon中贞增力口了——个表示是beacon中贞的域(beacon域)。本发明网络间数据的传输过程如图6所示，局端设备在Cyclel开始时间t0发 送beacon帧，然后在t2收到用户端设备反馈回来的REPORT帧，此时局端设备计算得到的 RTTl RTTl = tdsl+tusl ；tdsl = Tpn H+TPHY。在Cycle2开始时间t3发送beacon帧，然后在t5收到用户端设备反馈回来的 REPORT帧，此时局端设备计算得到的RTT2 RTT2 = tds2+tus2
tds2 = Tpn H+TPHY所以RTTl和RTT2基本是一致的，只有PHY和用户端设备本身固有的很小的抖动。综上所述，本发明通过在局端设备下行时段的固定时刻位置插入一个beacon帧， 使得每次计算得到的RTT的差别大大减小，从而大大降低了 RTT的抖动，减少了对带宽的占 用，实现了准确的时钟同步。
权利要求
一种网络时钟戳同步的方法，其特征在于，局端设备在一个周期中的下行时段的固定时刻位置向用户端设备先发出一个beacon帧，从局端设备发出beacon帧到用户端设备收到beacon帧的时间为tds，所述beacon帧与GATE帧相区别，在该周期的上行时段中用户端设备向局端设备发送REPORT帧，从用户端设备发出REPORT帧到局端设备收到REPORT帧的时间为tus，对RTT进行计算，RTT＝tds+tus，根据计算得到的RTT对局端设备和用户端设备的时钟戳进行同步。
2.根据权利要求1所述的网络始终戳同步的方法，其特征在于，所述beacon帧比数据 流中的GATE帧中间多一个beacon域。
全文摘要
本发明公开了一种网络时钟戳同步的方法，局端设备在一个周期中的下行时段的固定时刻位置向用户端设备先发出一个beacon帧，从局端设备发出beacon帧到用户端设备收到beacon帧的时间为tds，所述beacon帧与GATE帧相区别，在该周期的上行时段中用户端设备向局端设备发送REPORT帧，从用户端设备发出REPORT帧到局端设备收到REPORT帧的时间为tus，对RTT进行计算，RTT＝tds+tus，根据计算得到的RTT对局端设备和用户端设备的时钟戳进行同步。本发明通过在局端设备下行时段的固定时刻位置插入一个beacon帧，使得每次计算得到的RTT的差别大大减小，从而大大降低了RTT的抖动，减少了对带宽的占用，实现了准确的时钟同步。
文档编号H04L7/00GK101902319SQ200910057339
公开日2010年12月1日 申请日期2009年6月1日 优先权日2009年6月1日
发明者刘梅苍, 宋永明, 李珂 申请人:普然通讯技术(上海)有限公司;普然技术公司