专利名称：基于包的分布式时间戳引擎的制作方法
技术领域：
本发明一 般来说涉及时钟的同步，且更特定来说涉及包交换通信网络中时钟的延迟测量及/或同步。
背景技术：
在联网系统中网络中的装置可有利地具有共用时基。所述共用时基可用以(举例来说)触发传感器网络中的经协调测量实例或协调工业系统中的控制器的动作。除传感器及控制器外，所述系统还可包括计算机及通信装置，例如路由器。电子行业已开发数种标准协议用于使时钟同步，举例来说，网络时间协议(NTP)及IEEE 1588的精确时间协议(PTP)。PTP包括在通信网络中的节点之间发送计时相关消息。计时相关消息包括(举例来说)一节点发射盖有时间戳的包以将其时基供应到另一节点及一节点发射包从而请求接收节点以接收时间进行回复。处置计时相关消息中的任何错误可对准确的时钟同步有害且损害可在多个网络装置上积累。此外，对计时相关消息之有效处置是有益的以便避免干扰其它通信。
发明内容
本发明的一个方面提供一种物理层通信装置，其包含局部时钟，其经配置以供应时间值；接收块，其耦合到所述局部时钟，且经配置以从通信网络接收包且取决于所述所接收包的分类而使用来自所述局部时钟的指示所述包的到达时间的时间值产生时间戳值；及发射块，其耦合到所述局部时钟，且经配置以将包发射到所述通信网络且取决于所述所发射包的分类而使用来自所述局部时钟的指示所述包的发射时间的时间值产生时间戳值。本发明的另一方面提供一种物理层通信装置，其包含接收局部时钟，其经配置以供应时间值；接收器电路，其经配置以接收输入信号，从所述输入信号产生所接收包，且当在所述输入信号中检测到计时参考点时将检测信号供应到所述接收局部时钟，其中由所述接收局部时钟供应的所述时间值指示当所述接收局部时钟接收所述检测信号时的时间；接收包分类器，其耦合到所述接收器电路且经配置以给所述所接收包中的每一者指派多个接收分类中的一者；接收时间计算器，其耦合到所述接收包分类器及所述接收局部时钟且经配置以取决于所述所指派接收分类而产生接收时间戳值；及接收包写入器，其耦合到所述接收时间计算器且经配置以取决于所述所指派接收分类而将所述所产生时间戳值写入到所述所接收包中。本发明的另一方面提供一种用于在通信装置中处置计时信息的方法，所述方法包含从通信链路接收包；将所述包分类为具有选自多个分类类型的分类；针对所述分类类型中的至少一者，基于所述通信装置接收所述包的时间而产生时间戳值；针对所述分类类型中的至少一者，将所述所产生时间戳写入到所述包中；及将具有所述经写入时间戳的所述包供应到较高层级装置。本发明的另一方面提供一种用于在通信装置中处置计时信息的方法，所述方法包含从较高层级装置接收包；将所述包分类为具有选自多个分类类型的分类；针对所述分类类型中的至少一者，基于所述通信装置发射所述包的时间而产生时间戳值；针对所述分类类型中的至少一者，将所述所产生时间戳写入到所述包中；及将具有所述经写入时间戳的所述包发射到通信网络。本发明的另一方面提供一种通信网络节点，其包含局部时钟，其经配置以供应时间值；第一接收块，其耦合到所述局部时钟，且经配置以从通信网络中的第一链路接收包且取决于所述所接收包的分类而使用来自所述局部时钟的指示所述包的到达时间的时间值产生时间戳值；第一发射块，其耦合到所述局部时钟，且经配置以将包发射到所述通信网络中的所述第一链路且取决于所述所发射包的分类而使用来自所述局部时钟的指示所述包的发射时间的时间值产生时间戳值；第二接收块，其耦合到所述局部时钟，且经配置以从所述通信网络中的第二链路接收包且取决于所述所接收包的分类而使用来自所述局部时钟的指示所述包的到达时间的时间值产生时间戳值；及第二发射块，其耦合到所述局部时钟，且经配置以将包发射到所述通信网络中的所述第二链路且取决于所述所发射包的分类而使用来自所述局部时钟的指示所述包的发射时间的时间值产生时间戳值。
本发明的另一方面提供一种通信系统，其包含多个线卡，每一线卡包含物理层装置，其包含接收块，其经配置以从通信网络接收包且取决于所述所接收包的分类而使用指示所述包的到达时间的时间值产生时间戳值；及发射块，其经配置以将包发射到所述通信网络且取决于所述所发射包的分类而使用指示所述包的发射时间的时间值产生时间戳值；及媒体接入控制器，其耦合到所述物理层装置且经配置以根据媒体接入协议处理所述接收包及所述发射包；及系统卡，其耦合到所述多个线卡，所述系统卡包含交换组构，其经配置以在所述多个线卡之间耦合所述接收包及所述发射包；及物理层装置，其经配置以提供与所述系统卡接收所述接收包及从所述系统卡发射所述发射包的时间相关联的时间戳处理。在审阅本发明后可更全面地理解本发明的这些方面及其它方面。
图I是根据本发明的方面的物理层通信装置的框图；图2是根据本发明的方面的另一物理层通信装置的框图；图3是根据本发明的方面的通信网络节点的框图；图4是根据本发明的方面用于处置计时信息的过程的流程图；及图5是根据本发明的方面的通信系统的框图。
具体实施例方式图I是根据本发明的方面的物理层通信装置(PHY)的框图。PHY包括用以从通信网络接收输入信号的接收块100及用以将输出信号发射到通信网络的发射块110。局部时钟121包括在PHY中以为PHY提供时基且将局部时间值供应到接收块及发射块。PHY还包括用于耦合到较高层级装置的接口块131，但在一些实施例中，各种其它处理及/或格式化块也可包括在接收块与接口块及发射块与接口块之间的信号路径中。通常用电子电路来实施PHY的块。举例来说，在一个实施例中，PHY提供于一个CMOS集成电路中。软件编程可用以控制PHY中的某一电路的操作。在一个实施例中，可编程处理器用以配置PHY的电路及处置异常状况。局部时钟121通常提供同步到通信网络中的另一时钟的时间值。在一个实施例中，局部时钟为通信网络的主时钟且同步到高准确性时钟，例如美国海军天文台(U. S. Naval Observatory)。在一些实施例中，PHY中的局部时钟121接收由时间模块供应的输入时钟信号及时间值。在各种实施例中，所述时间模块可经由其自己的时钟、由PHY接收的信号或两者的组合来确定一天中的时间。输入时钟信号提供参考频率，举例来说标称为250MHz，其被锁定到通信网络中的主时钟的频率。将时间值加载到局部时钟121中以初始化或更新局部时间值。接收块100包括耦合到通信网络中的通信链路(举例来说，光纤电缆或绞线对电缆)的接收器101且所述接收器接收输入信号。在许多实施例中，根据标准格式(举例来说，以太网的标准)接收输入信号。在一个实施例中，接收器101包括放大器、信号均衡器、锁相回路及相关电路。接收器101处理输入信号以从输入信号恢复数据且在各种实施例中 产生数据包。部分地取决于格式标准，包也可称为帧。在各种实施例中，接收器101还(举例来说)通过确定已接收帧定界符信号或帧同步信号而确定包或帧的开始。所接收数据包可包括时间戳。接收包分类器103根据将执行的时间戳动作的类型将包分类。然而，应注意可通常将包处理视为高于PHY的层级处的块的功能。图I的PHY扩展PHY中的包处理以提供对包中的计时同步信息的处置。在一个实施例中，将包分类为类型A到E中的一者。类型A包为将不接收接收块中的时间戳处理的包。类型B包为将把时间值(即，来自局部时钟121的时间值)写入到包中的包。类型C包为将通过减去局部时间值且加上偏移值来修改所接收包中的时间戳的包，所述偏移值在一些实施例中可为零。在一些实施例中，然而，偏移值可为对接收器在其上接收数据的通信链路的延迟的指示。此外，在一些实施例中，替代地或另外，偏移值可为包从进入到接收器中的时间开始到接收器确定包的开始的时间或确定局部时间值的时间(其两者通常可为相同时间)的遍历的预期时间的绝对值。另外，在一些实施例中，偏移可具有负值。类型D包为将通过加上局部时间值且加上偏移值来修改所接收包中的时间戳的包。在一些实施例中，举例来说，类型C包由接收器接收且类型D包将由PHY的发射器发射，如稍后所论述。类型E包为将连同局部时间值一起保存的包。类型E包可随后由(举例来说)网络处理器处理。在一些实施例中，接收包分类器103将根据多种协议格式化的包(举例来说，以太网及多协议标签交换(MPLS)包)分类，且在一些实施例中，提供有分类的包可基于包的时间戳协议(例如IEEE 1588或某一其它协议)及正在接收还是发射包中的一者或其两者。在一些实施例中，另外使用流、计时域、虚拟局域网(VLAN)或其它识别符来将包分类。来自接收包分类器103的包被供应到接收时间计算器105。接收时间计算器105取决于包的分类而产生新时间戳值。针对许多包分类，接收时间计算器105使用从局部时钟121获得的局部时间值。在许多实施例中，所要的局部时间值是当包的特定部分(举例来说，以太网帧开始定界符(SFD)的尾部)到达到接收器101的输入时的时间。因此，在一些实施例中，由时间计算器105使用的局部时间值可为来自局部时钟121的值减去补偿到接收器101的输入与接收时间计算器105接收来自局部时钟121的值的时间之间的延迟的延迟值。在其它实施例中，局部时间值可由接收器101取样且与包一起供应到接收时间计算器105。在一个实施例中，可使用(举例来说)所测量环回延迟来计算延迟值。接收时间计算器105以取决于包的分类的方式使用局部时间值产生时间戳值。在使用以上分类的实施例中，对于类型B及E包，所产生的新时间戳值为局部时间值。对于类型C及D包，从所接收包读取时间戳值供用于产生新时间戳值。对于类型C及D包，接收时间计算器105可使用偏移值。所述偏移值可(举例来说)指示连接到接收器的通信链路上的延迟。可从包中的随着通信格式而变化的所定义位置读取所接收时间戳值。对于类型C包，所产生的新时间戳值为所接收时间戳值减去局部时间值加上偏移值。对于类型D包，所产生的新时间戳值为所接收时间戳值加上局部时间值加上偏移值。对于类型A包，接收时间计算器105不产生新时间戳值。新时间戳值被供应到接收包写入器107。接收包写入器107可将新时间戳值从接收时间计算器105写入到包中的位置。所写入的位置可取决于包的格式而变化。在许多实施例中，所写入的位置是读取所接收时间 戳值的相同位置。所述位置可为IEEE 1588包的校正字段的位置。一些实施例包括其中新时间戳值被写入到包的报头中的位置中、包中的所保留位置中或附加到包的尾部的包分类。在一个实施例中，接收包写入器107另外可取决于包的格式而清空包中的字段。举例来说，可清空UDP包中的校验和字段。接收包写入器107另外针对包的格式适当地更新包中的校验和类型值。举例来说，对于以太网格式包，接收包写入器107更新帧校验序列(FCS)。接收包写入器107另外可校验所接收包中的FCS。如果FCS不正确，那么可(举例来说)通过反转而丢弃包或破坏经更新FCS,以防止对包的进一步处理。在许多实施例中，接收块110内的块在不将包存储于存储器中的情况下对所述包进行处理。举例来说，在接收包写入器107将时间戳写入于包中的同时，接收器101可正在接收包的稍后部分。接口块131从接收包写入器107接收经修改包。接口块131提供到较高层级组件(例如，媒体接入控制器(MAC))的接口。经由所述接口接收包的较高层级组件可执行进一步包处理，举例来说，确定包的目的地。在一个实施例中，到较高层级组件的接口可为吉比特媒体独立接口(GMII)。接口块131经由所述接口发射经修改包。所述接口为双向的且接口块131接收包供经由所述接口进行发射。经由所述接口接收的包被供应到发射块110。在其它实施例中，存在用于接收及发射的单独接口块。发射块110包括接收将从PHY发射的包的发射包分类器113。发射包分类器113以与接收包分类器103类似或相同的方式操作。然而，包的分类在发射块与接收块之间可不同。在一个实施例中，发射包分类器113具有两个分类。第一分类中的包将不接收发射块中的时间戳动作。第二分类中的包将通过将局部时间值与所接收包中的时间戳相加来修改时间戳。经分类包被供应到以类似于接收时间计算器105的方式操作的发射时间计算器115。然而，所产生的输出时间戳值可取决于包的发射分类，包的发射分类可不同于包的接收分类。由发射时间计算器115使用的局部时间值可对应于从发射块110发射包的特定部分的时间。因此，在一些实施例中，由发射时间计算器115使用的局部时间值可为来自局部时钟121的时间值加上补偿发射时间计算器115接收来自局部时钟121的值的时间与将发射包中的参考点的时间之间的延迟的延迟值。在其它实施例中，局部时间值可由发射器111取样且与经由块以管线方式处理的包一起供应到发射时间计算器115。所产生的输出时间戳值被供应到发射包写入器117。发射包写入器117可将输出时间戳值从发射时间计算器115写入到包中的位置。发射包写入器117可与接收包写入器107类似或相同。发射器111耦合到通信网络中的通信链路(举例来说，光纤电缆)以发射输出信号。在许多实施例中，根据与用于到接收器101的输入信号相同的标准格式发射输出信号。发射器111处理来自发射包写入器117的包以产生输出信号。图2是根据本发明的方面的物理层通信装置的另一实施例的框图。PHY包括用以从通信网络接收输入信号的接收块200及用以将输出信号发射到通信网络的发射块210。通常用电子电路来实施PHY的块。举例来说，在一个实施例中，PHY提供于一个CMOS集成电路中。软件编程可用以控制PHY中的某一电路的操作。在一个实施例中，可编程处理器用以配置PHY的电路及处置异常状况。
接收器201耦合到通信网络中的通信链路(举例来说，光纤电缆或绞线对电缆)且所述接收器接收输入信号并产生数据包。接收器201与图I的接收器101类似或相同。在一些实施例中，接收器201包括时钟与数据恢复电路。来自接收器的数据包被供应到接收包分类器203。另外，在图2中所图解说明的实施例中，接收器201产生帧开始定界符信号，其用信号通知接收计时参考点的时间。所述帧开始定界符信号可用以触发对帧的后续处理且触发保存时间值，举例来说，指示在对计时参考点的接收发生时的局部时间的时间值，可如前文所论述对其进行调整。接收局部时钟241包括在接收块200中以供应局部时间值供用于处理所接收包或用于包的接收时间的其它用途。接收局部时钟241通常提供同步到通信网络中的另一时钟的时间值。在图2中所图解说明的实施例中，局部时钟从接收器201接收帧开始定界符信号。对局部时钟的当前值的读取由帧开始定界符信号触发。此提供准确的时间读取，因为可相对于帧开始定界符很好地控制读取时钟的计时，帧开始定界符是用于时钟同步的标准化参考点。在一些实施例中，通过减去补偿到接收器201的输入与读取接收局部时钟241的时间之间的延迟的延迟值来调整来自接收局部时钟241的局部时间值。在一个实施例中，可使用(举例来说)所测量环回延迟来计算延迟值。接收局部时间值可在接收块中用于对相关联包的后续处理。在如图2中所展示的一些实施例中，可将接收局部时间值写入到时间戳FIFO 243。时间戳FIFO可接着由(举例来说)未驻留于PHY中的网络处理器读取以供使用。接收包分类器203根据将执行的时间戳动作的类型将包分类。接收包分类器203与图I的接收包分类器103相同或类似。来自接收包分类器203的包被供应到接收时间计算器205。接收时间计算器205取决于包的分类而产生新时间戳值。针对许多包分类，接收时间计算器205使用从局部时钟221获得的局部时间值。在许多实施例中，接收时间计算器205与图I的接收时间计算器105相同或类似。新时间戳值被供应到接收包写入器207。接收包写入器207通常将新时间戳值从接收时间计算器205写入到包中的位置以产生经修改包。在许多实施例中，接收包写入器207与图I的接收包写入器107相同或类似。所述经修改包被供应到接收接口块221。
接收接口块221提供到较高层级组件(例如，媒体接入控制器(MAC))的接口。经由所述接口接收包的较高层级组件可执行进一步包处理，举例来说，确定包的目的地。在一个实施例中，到较高层级组件的接口可为吉比特媒体独立接口(GMII)。接收接口块221经由所述接口发射经修改包。接收块200通常使用来自多个时钟域的时钟信号而操作。在许多实施例中，接收器201使用从所接收信号恢复的线速率时钟而操作，且接收接口块221使用经由所述接口供应的系统时钟而操作。接收局部时钟241可使用线速率时钟、系统时钟或可被频率锁定到通信网络中的主时钟的时间保持时钟而操作。影子FIFO通常用以缓冲在时钟域之间转换的信号。在一个实施例中，接收块200除接收器201外的所有块使用系统时钟而操作。因此，FIFO缓冲从接收器201输出的信号。在另一实施例中，接收块200除接收接口块221外的所有块使用线速率时钟而操作。因此，FIFO缓冲由接收接口块221接收的信号。在具有不同时钟域的其它实施例中，将FIFO放置于对应时钟域边界处。发射块210包括用以对发射包执行通常对应于在接收块200中执行的操作的操作 的块。发射接口块231类似于接收接口块221且接收将从PHY发射的包。在其它实施例中，发射接口块231与接收接口块221在经组合接口块中。发射包分类器213从发射接口块231接收包。发射包分类器213以与图I的发射包分类器113类似或相同的方式操作。经分类包被供应到以与接收时间计算器205类似的方式操作的发射时间计算器215。然而，所产生的时间戳值将取决于包的发射分类，包的发射分类可使用不同于接收块100中所使用的包的分类。发射时间计算器215使用来自发射局部时钟251的局部时间值。发射时间计算器215所使用的局部时间值可对应于从发射块210发射包的特定部分的时间。所产生的输出时间戳值被供应到发射包写入器217。发射包写入器217可将输出时间戳值从发射时间计算器215写入到包中的位置。发射包写入器217可与接收包写入器207类似或相同。发射器211耦合到通信网络中的通信链路(举例来说，光纤电缆)以发射输出信号。在许多实施例中，根据与用于到接收器201的输入信号相同的标准格式发射输出信号。发射器211处理来自发射包写入器217的包以产生输出信号。在一些实施例中，发射器211包括串行化器。另外，在图2中所图解说明的实施例中，发射器211供应帧开始定界符信号。所述帧开始定界符符号可用以触发保存时间值。发射局部时钟251包括在发射块210中以供应局部时间值供用于所发射包中或用于使用包的发射时间的其它用途。发射局部时钟251与接收局部时钟241类似或相同。在图2中所图解说明的实施例中，局部时钟从发射器211接收帧开始定界符信号。对局部时钟的当前值的读取由帧开始定界符信号触发。此提供准确的时间读取，因为可相对于帧开始定界符很好地控制读取时钟的计时，帧开始定界符是用于时钟同步的标准化参考点。在一些实施例中，通过加上补偿读取发射局部时钟251的时间与时间参考点退出发射器211的时间之间的延迟的延迟值来调整来自发射局部时钟251的局部时间值。发射局部时间值可在发射块中用于对相关联包的后续处理。在如图2中所展示的一些实施例中，可将局部时间值写入到时间戳FIFO 253中。时间戳FIFO 253可接着由(举例来说)未驻留于PHY中的网络处理器读取以供使用。
在许多实施例中，发射块110内的块在不将包存储于存储器中的情况下对所述包进行操作。举例来说，在发射包写入器117将时间戳写入于包中的同时，发射器111可正在发射包的较早部分。发射块210可以与接收块类似的方式包括多个时钟域。然而，在许多实施例中，发射块210使用一个时钟域而操作。图3是根据本发明的方面的通信网络节点的框图。所述节点包括分别从第一物理媒体链路341及第二物理媒体链路343发射及接收信号的第一 PHY 301及第二 PHY 303。每一 PHY另外耦合到较高层处理块331。所述节点包括局部时钟321。每一 PHY包括发射块及接收块，举例来说，如参照图I及2所描述。所述节点可被提供为集成电路。PHY处置时间戳处理且可用以在不实质上修改其它组件的情况下向网络添加时钟同步。图4是根据本发明的方面用于处置计时信息的过程的流程图。所述过程可由PHY装置(举例来说，图I的装置)实施。图4中所图解说明的过程实施例对应于由图I的接 收块100执行的处理。其它实施例本质上类似，但可具有(举例来说)不同数目个包分类。在框401中，所述过程将作为输入接收到所述过程的包分类。所述分类是根据将由所述过程执行的时间戳处理的类型。另外可根据所使用的通信格式、所使用的时间戳协议、关于包执行的操作的类型或其组合来将包分类。举例来说，在一些实施例中，可将IEEE1588时间戳协议的所接收包分类为类型C包，且可把将针对IEEE 1588协议发射的包分类为类型D包。在框405中，所述过程测试在框401中分类的包的类型。如果分类为类型A，那么所述过程继续到框411。如果分类为类型B，那么所述过程继续到框412。如果分类为类型C，那么所述过程继续到框413。如果分类为类型D，那么所述过程继续到框414。如果分类为类型E，那么所述过程继续到框415。在具有不同分类方案的实施例中，将在框405中采取对应不同的分支。在框411中，所述过程转发包以用于后续处理。类型A包为不接收时间戳处理的分类。此后所述过程返回。在框412中，所述过程借助来自局部时钟的值供应新时间戳。可调整所述值以补偿处理中的延迟。所述过程接着继续到框421。在框413中，所述过程使用来自所接收包的时间戳值、来自局部时钟的值及偏移值供应新时间戳。所述新时间戳具有作为来自所接收包的值减去来自局部时钟的值加上所述偏移值的值。可调整来自局部时钟的值以补偿处理中的延迟。所述偏移值可对应于将包供应到所述过程的链路上的延迟。所述过程接着继续到框421。在框414中，所述过程以与框413类似的方式供应新时间戳。然而，所述新时间戳具有作为来自所接收包的值加上来自局部时钟的值加上所述偏移值的值。所述过程接着继续到框421。在框415中，所述过程借助来自局部时钟的值供应新时间戳。可调整所述值以补偿处理中的延迟。保存包或包的识别符及新时间戳值以用于后续处理，且在许多实施例中转发包以用于后续处理。举例来说，较高层装置可使用包及新时间戳值来处理具有用信号通知边界时钟的计时信息的消息的包。相比之下，在框411到414中处理的包也可转发到较高层装置(举例来说)以用于路由。然而，在许多实施例中，通常较高层装置不执行对计时信息的进一步处理。此后所述过程返回。在框421中，所述过程将新时间戳值写入到包中。可将所述值写入到包中的固定位置，其中所述位置由包的格式定义。在一些实施例中，所述过程还将校验和类型值写入于包中。举例来说，对于以太网格式包，所述过程可更新帧校验序列(FCS)以反映新时间戳值。此后所述过程返回。可在网络装置内针对给定包执行图4中所图解说明的过程两次，在包进入时及在包离开时。包的分类可在进入与离开之间不同，其中从决策块405采取对应不同分支。举例来说，当网络装置正在提供IEEE 1588端到端透明时钟时，进入过程可执行块513且离开过程可执行块514，两者中均具有为零的偏移值。因此，进入过程借助从所接收帧中的时间戳减去局部时钟的值(接收时间)来产生时间戳值。离开过程借助将局部时钟的值(发射时间)与由进入过程产生的时间戳相加来产生时间戳值。由于网络装置中的驻留时间为发射时间减去接收时间，因此经组合过程产生作为所接收帧中的时间戳加上网络装置中的驻留时间的时间戳值。所述进入及离开过程可由网络装置中的进入PHY及离开PHY执行且在不涉及较高层级装置的情况下提供对计时信息的处理，但较高层级装置将通常用以在进入 PHY与离开PHY之间路由包。此实例可称为单步骤操作，因为时间值包括在其所相关的包中。图4中所图解说明的过程的用途的进一步实例为用于从网络装置发射提供主时钟的IEEE 1588Sync消息。(举例来说)处理器中的网络装置形成含有Sync消息的第一包的信息。通过所述过程的实施例作用于所述第一包，其中所述过程(举例而言)由PHY执行。将所述第一包分类为类型E，以便执行框415。在框415中，所述过程保存包的识别符连同包的发射时间。处理器读取所保存信息且形成含有Follomip消息的第二包。所述FolIowup消息包括所述第一包的发射时间,其包括所述Sync消息。所述第二包被供应到所述过程的第二实施例。将所述第二包分类为类型A以便执行框411。在框411中，所述过程在无时间戳处理的情况下转发包以用于发射。此实例可称为两步骤操作，因为在第二包中发射与一个包相关的时间值。图4中所图解说明的过程的用途的进一步实例为用于根据ITU-T Y. 1731的延迟测量。所述测量可为单向延迟测量或双向延迟测量。对于单向延迟测量，第一网络装置将含有指示发射时间的时间戳的延迟测量包发送到第二网络装置。第二网络装置使用其接收包的时间及发射时间戳来测量延迟。因此，针对发射时间及针对接收时间，可执行所述过程两次，用于单向延迟测量。由第一网络装置中的PHY装置对所述过程的实施将延迟测量包分类为类型B。因此，所述过程在框412中供应指示包的发射时间的时间戳，且在框421中在将包发射到第二网络装置之前或时将发射时间戳写入到包中第一所保留位置处。当由第二网络装置接收包时，由第二网络装置中的PHY装置对所述过程的实施也将包分类为类型B。因此，所述过程在框412中供应指示包的到达时间的时间戳，且在框421中将接收时间戳写入到包中第二所保留位置处。可接着将含有发射时间及到达时间的包供应到第二网络装置中的处理器以计算延迟。对于双向延迟测量，第一网络装置将含有指示发射时间的时间戳的延迟测量请求包发送到第二网络装置。第二网络装置通过将回复包发送到第一网络装置而进行响应。所述回复包具有所插入的接收时间戳(指示第二网络装置接收请求包的时间)及发射时间戳(指示第二网络装置发射回复包的时间)。第一网络装置使用其接收回复包的时间及回复包中的其它时间戳来测量双向延迟。因此，可执行图4的过程四次，针对发射及接收时间中的每一者一次，用于双向延迟测量。注意，不同于单向延迟测量，在两个网络装置同步到共用时基的情况下，可在两个网络装置缺少共用时基时执行双向延迟测量。由第一网络装置中的PHY装置对所述过程的实施将请求包分类为类型B。因此，所述过程在框412中供应指示请求包的发射时间的时间戳，且在框421中在将包发射到第二网络装置之前或时将发射时间戳写入到请求包中第一所保留位置处。当由第二网络装置接收包时，由第二网络装置中的PHY装置对所述过程的实施将包分类为类型B。因此，所述过程在框412中供应指示包的到达时间的时间戳，且在框421中将接收时间戳写入到包中第二所保留位置处。可接着将含有发射时间及接收时间的包供应到第二网络装置中的处理器以形成回复包，举例来说，包括交换请求包中的来源及目的地地址且设定操作码以用信号通知回复。由第二网络装置中的PHY装置对所述过程的另一实施将回复包分类为类型B。因 此，所述过程在框412中供应指示回复包的发射时间的时间戳，且在框421中在将包发射到第一网络装置之前或时将发射时间戳写入到回复包中第三所保留位置处。当由第一网络装置接收回复包时，由第一网络装置中的PHY装置对所述过程的另一实施将回复包分类为类型B。因此，所述过程在框412中供应指示回复包的到达时间的时间戳，且在框421中将接收时间戳写入到回复包中第四所保留位置处。可接着将含有请求的发射时间及接收时间以及回复的发射时间及接收时间的回复包供应到第一网络装置中的处理器以计算延迟。以上延迟测量实例中的过程将包中的每一者分类为类型B。然而，将接收或发射时间值写入于包中的位置取决于延迟测量的类型及所述过程针对包正在执行发射还是接收而在每一情况中不同。图5是根据本发明的方面的通信系统的框图。所述通信系统(举例而言)根据IEEE1588及ITU-T Y. 1731处置计时信息。所述系统包括第一线卡501及第二线卡511。第一线卡包括提供时间戳处理的PHY 503。PHY可为参照图I及2所描述的PHY中的一者。PHY耦合到MAC 505, MAC 505耦合到包处理模块507。第一线卡的操作由线卡控制处理器509控制及监视。第二线卡511包括对应块且在一些实施例中与第一线卡相同。图5展示两个线卡，但一系统可包括更多的线卡。系统卡541耦合到第一及第二线卡。交换组构545耦合线卡且在线卡之间交换包。系统控制处理器543控制并监视系统卡的操作。系统卡包括PHY 547。PHY提供时间戳处理且可为参照图I及2所描述的PHY中的一者。在一些实施例中，系统卡包括边界时钟549。边界时钟提供同步到通信网络中的主时钟的为系统卡局部的时钟。边界时钟用作其它装置的主时钟。尽管无边界时钟的系统的实施例可能不用作其它装置的主时钟，但其可处置计时信息，举例来说，根据IEEE1588针对透明时钟来处理包。通过PHY 547将来自边界时钟的时间值提供到交换组构。在一些实施例中，系统卡的组件(举例来说，系统控制处理器)将指示系统卡的组件对包的接收及发射的信号提供到PHY，其中PHY基于所述信号而执行时间戳操作。在其它实施例中，PHY可用以将信号耦合到系统卡中及耦合出系统卡，且从而能够提供时间戳相关处理，包括确定由系统卡处理的包的接收时间、发射时间及驻留时间。尽管已关于各种实施例论述了本发 明，但应认识到，本发明包含本发明所支持的新颖及非显而易见权利要求书。
权利要求
1.一种物理层通信装置，其包含 局部时钟，其经配置以供应时间值； 接收块，其耦合到所述局部时钟，且经配置以从通信网络接收包且取决于所述所接收包的分类而使用来自所述局部时钟的指示所述包的到达时间的时间值产生时间戳值；及 发射块，其耦合到所述局部时钟，且经配置以将包发射到所述通信网络且取决于所述所发射包的分类而使用来自所述局部时钟的指示所述包的发射时间的时间值产生时间戳值。
2.根据权利要求I所述的物理层通信装置，其中所述接收块包含 接收包分类器，其经配置以给所述所接收包中的每一者指派多个分类中的一者； 接收时间计算器，其耦合到所述接收包分类器及所述局部时钟且经配置以取决于所述所指派分类而产生所述时间戳值；及 接收包写入器，其耦合到所述接收时间计算器且经配置以取决于所述所指派分类而将所述所产生时间戳值写入到所述所接收包中。
3.根据权利要求2所述的物理层通信装置，其中所述多个分类包括第一分类，且其中所述接收时间计算器经配置以针对被指派所述第一分类的所接收包产生等于来自所述局部时钟的指示所述包的到达时间的时间值的时间戳值。
4.根据权利要求2所述的物理层通信装置，其中所述多个分类包括第二分类，且其中所述接收时间计算器经配置以从所述所接收包提取所接收时间戳值且经配置以针对被指派所述第二分类的所接收包产生等于所述所提取时间戳值减去来自所述局部时钟的指示所述包的到达时间的时间值加上偏移的时间戳值。
5.根据权利要求2所述的物理层通信装置，其中所述多个分类包括第三分类，且其中所述接收时间计算器经配置以从所述所接收包提取所接收时间戳值且经配置以针对被指派所述第三分类的所接收包产生等于所述所提取时间戳值加上来自所述局部时钟的指示所述包的到达时间的时间值加上偏移的时间戳值。
6.根据权利要求2所述的物理层通信装置，其中所述多个分类包括第一、第二及第三分类，且其中所述接收时间计算器经配置以从所述所接收包提取所接收时间戳值且经配置以针对被指派所述第一分类的所接收包产生等于来自所述局部时钟的指示所述包的到达时间的时间值的时间戳值；经配置以针对被指派所述第二分类的所接收包产生等于所述所提取时间戳值减去来自所述局部时钟的指示所述包的到达时间的时间值加上偏移的时间戳值；且经配置以针对被指派所述第三分类的所接收包产生等于所述所提取时间戳值加上来自所述局部时钟的指示所述包的到达时间的时间值加上偏移的时间戳值。
7.根据权利要求6所述的物理层通信装置，其中所述接收包写入器经配置以针对被指派所述第一第二或第三分类的所接收包将所述所产生时间戳值写入到所述所接收包中。
8.根据权利要求I所述的物理层通信装置，其中所述发射块包含 发射包分类器，其经配置以给所述所发射包中的每一者指派多个分类中的一者； 发射时间计算器，其耦合到所述发射包分类器及所述局部时钟且经配置以取决于所述所指派分类而产生所述时间戳值；及 发射包写入器，其耦合到所述发射时间计算器且经配置以取决于所述所指派分类而将所述所产生时间戳值写入到所述所发射包中。
9.根据权利要求8所述的物理层通信装置，其中所述多个分类包括第一分类，且其中所述发射时间计算器经配置以针对被指派所述第一分类的所发射包产生等于来自所述局部时钟的指示所述包的发射时间的时间值的时间戳值。
10.根据权利要求8所述的物理层通信装置，其中所述多个分类包括第二分类，且其中所述发射时间计算器经配置以从所述所发射包提取发射时间戳值且经配置以针对被指派所述第二分类的所发射包产生等于所述所提取时间戳值加上来自所述局部时钟的指示所述包的发射时间的时间值加上偏移的时间戳值。
11.根据权利要求8所述的物理层通信装置，其中所述多个分类包括第三分类，且其中所述发射时间计算器经配置以从所述所发射包提取发射时间戳值且经配置以针对被指派所述第三分类的所发射包产生等于所述所提取时间戳值减去来自所述局部时钟的指示所述包的发射时间的时间值加上偏移的时间戳值。
12.根据权利要求8所述的物理层通信装置，其中所述多个分类包括第一、第二及第三分类，且其中所述发射时间计算器经配置以从所述所发射包提取发射时间戳值且经配置以针对被指派所述第一分类的所发射包产生等于来自所述局部时钟的指示所述包的发射时间的时间值的时间戳值；经配置以针对被指派所述第二分类的所发射包产生等于所述所提取时间戳值加上来自所述局部时钟的指示所述包的发射时间的时间值加上偏移的时间戳值；且经配置以针对被指派所述第三分类的所发射包产生等于所述所提取时间戳值减去来自所述局部时钟的指示所述包的发射时间的时间值加上偏移的时间戳值。
13.根据权利要求12所述的物理层通信装置，其中所述发射包写入器经配置以针对被指派所述第一、第二或第三分类的所发射包将所述所产生时间戳值写入到所述所发射包中。
14.一种物理层通信装置，其包含 接收局部时钟，其经配置以供应时间值； 接收器电路，其经配置以接收输入信号、从所述输入信号产生所接收包且当在所述输入信号中检测到计时参考点时将检测信号供应到所述接收局部时钟，其中由所述接收局部时钟供应的所述时间值指示当所述接收局部时钟接收所述检测信号时的时间； 接收包分类器，其耦合到所述接收器电路且经配置以给所述所接收包中的每一者指派多个接收分类中的一者； 接收时间计算器，其耦合到所述接收包分类器及所述接收局部时钟且经配置以取决于所述所指派接收分类而产生接收时间戳值；及 接收包写入器，其耦合到所述接收时间计算器且经配置以取决于所述所指派接收分类而将所述所产生时间戳值写入到所述所接收包中。
15.根据权利要求14所述的物理层通信装置，其进一步包含接收FIFO，所述接收FIFO耦合到接收局部时钟以接收所述时间值且将所述所接收时间值及相关联包的指示供应到较高层装置。
16.根据权利要求14所述的物理层通信装置，其进一步包含 发射局部时钟，其经配置以供应时间值； 发射包分类器，其经配置以接受发射包且给所述发射包中的每一者指派多个发射分类中的一者；发射时间计算器，其耦合到所述发射包分类器及所述发射局部时钟且经配置以取决于所述所指派发射分类而产生发射时间戳值； 发射包写入器，其耦合到所述发射时间计算器且经配置以取决于所述所指派发射分类而将所述所产生发射时间戳值写入到所述发射包中；及 发射电路，其耦合到所述发射包写入器以接收所述发射包且经配置以发射由所述发射包形成的输出信号且当在所述输出信号中发射计时参考点时将检测信号供应到所述发射局部时钟，其中由所述发射局部时钟供应的所述时间值指示当所述发射局部时钟接收所述检测信号时的时间。
17.根据权利要求16所述的物理层通信装置，其中所述接收局部时钟经配置以在与所述输入信号相关联的时域中操作，且所述发射局部时钟经配置以在与所述输出信号相关联的时域中操作。
18.一种用于在通信装置中处置计时信息的方法，所述方法包含 从通信链路接收包； 将所述包分类为具有选自多个分类类型的分类； 针对所述分类类型中的至少一者，基于所述通信装置接收所述包的时间而产生时间戳值； 针对所述分类类型中的至少一者，将所述所产生时间戳写入到所述包中；及 将具有所述经写入时间戳的所述包供应到较高层级装置。
19.根据权利要求18所述的方法，其中将所述包分类包含根据与所述包相关联的时间戳协议将所述包分类。
20.根据权利要求18所述的方法，其进一步包含针对至少一个分类类型，从所述包提取时间戳值，且其中基于所述通信装置接收所述包的所述时间而产生时间戳值包含基于所述所提取时间戳值及所述通信装置接收所述包的所述时间而产生新时间戳值。
21.根据权利要求18所述的方法，其中所述多个分类类型包括第一类型、第二类型及第三类型，且其中 针对所述第一类型及所述第二类型，基于所述通信装置接收所述包的所述时间而产生时间戳值包含产生等于所述通信装置接收所述包的所述时间的时间戳值； 针对所述第三类型，基于所述通信装置接收所述包的所述时间而产生时间戳值包含从所述包提取时间戳值且产生等于所述所提取时间戳值减去所述通信装置接收所述包的所述时间加上偏移的时间戳值；且 所述分类类型中的所述方法针对其将所述所产生时间戳写入到所述包中的所述至少一者包含所述第二类型及所述第三类型。
22.根据权利要求18所述的方法，其中将所述所产生时间戳写入到所述包中是将所述所产生时间戳写入于所述包中由所述包的格式定义的位置处。
23.一种用于在通信装置中处置计时信息的方法，所述方法包含 从较高层级装置接收包； 将所述包分类为具有选自多个分类类型的分类； 针对所述分类类型中的至少一者，基于所述通信装置发射所述包的时间而产生时间戳值；针对所述分类类型中的至少一者，将所述所产生时间戳写入到所述包中；及 将具有所述经写入时间戳的所述包发射到通信网络。
24.根据权利要求23所述的方法，其中将所述包分类包含根据与所述包相关联的时间戳协议将所述包分类。
25.根据权利要求23所述的方法，其进一步包含针对至少一个分类类型，从所述包提取时间戳值，且其中基于所述通信装置发射所述包的所述时间而产生时间戳值包含基于所述所提取时间戳值及所述通信装置发射所述包的所述时间而产生新时间戳值。
26.根据权利要求23所述的方法，其中所述多个分类类型包括第一类型、第二类型及第三类型，且其中 针对所述第一类型及所述第二类型，基于所述通信装置发射所述包的所述时间而产生时间戳值包含产生等于所述通信装置发射所述包的所述时间的时间戳值； 针对所述第三类型，基于所述通信装置发射所述包的所述时间而产生时间戳值包含从所述包提取时间戳值且产生等于所述所提取时间戳值加上所述通信装置发射所述包的所述时间加上偏移的时间戳值；且 所述分类类型中的所述方法针对其将所述所产生时间戳写入到所述包中的所述至少一者包含所述第二类型及所述第三类型。
27.根据权利要求23所述的方法，其中将所述所产生时间戳写入到所述包中是将所述所产生时间戳写入于所述包中由所述包的格式定义的位置处。
28.—种通信网络节点，其包含 局部时钟，其经配置以供应时间值； 第一接收块，其耦合到所述局部时钟，且经配置以从通信网络中的第一链路接收包且取决于所述所接收包的分类而使用来自所述局部时钟的指示所述包的到达时间的时间值产生时间戳值； 第一发射块，其耦合到所述局部时钟，且经配置以将包发射到所述通信网络中的所述第一链路且取决于所述所发射包的分类而使用来自所述局部时钟的指示所述包的发射时间的时间值产生时间戳值； 第二接收块，其耦合到所述局部时钟，且经配置以从所述通信网络中的第二链路接收包且取决于所述所接收包的分类而使用来自所述局部时钟的指示所述包的到达时间的时间值产生时间戳值 '及 第二发射块，其耦合到所述局部时钟，且经配置以将包发射到所述通信网络中的所述第二链路且取决于所述所发射包的分类而使用来自所述局部时钟的指示所述包的发射时间的时间值产生时间戳值。
29.—种通信系统，其包含多个线卡，每一线卡包含 物理层装置，其包含 接收块，其经配置以从通信网络接收包且取决于所述所接收包的分类而使用指示所述包的到达时间的时间值产生时间戳值；及 发射块，其经配置以将包发射到所述通信网络且取决于所述所发射包的分类而使用指示所述包的发射时间的时间值产生时间戳值；及 媒体接入控制器，其耦合到所述物理层装置且经配置以根据媒体接入协议处理所述接收包及所述发射包；及系统卡，其耦合到所述多个线卡，所述系统卡包含 交换组构，其经配置以在所述多个线卡之间耦合所述接收包及所述发射包；及物理层装置，其经配置以提供与所述系统卡接收所述接收包及从所述系统卡发射所述发射包的时间相关联的时间戳处理。
全文摘要
一种系统在包交换网络内处置计时信息。所述系统取决于包类型而将包分类以用于处理。在分类之后，可取决于所述包分类而产生新时间戳值。所述新时间戳值可使用来自所接收包的时间戳值、来自局部时钟的值及偏移值。可取决于所述包分类而将所述时间戳值写入到所述包中，且另外可在所述包中更新校验和类型字段。在一些实施例中，将多个物理层电路与局部时钟电路集成在一起。
文档编号H04L7/027GK102783079SQ201180011908
公开日2012年11月14日 申请日期2011年3月2日 优先权日2010年3月2日
发明者克里斯蒂安·埃勒斯, 布赖恩·布兰斯科姆, 托马斯·基尔克高·约根森 申请人:维特赛半导体公司