一种实现通信网络透明时钟传递的方法及系统与流程

本发明涉及一种实现通信网络透明时钟传递的方法及系统，属于智能电网技术领域。

背景技术：

IEEE 1588 verison2精确时钟同步协议详细定义了透明时钟（transparent clock）的实现方法。如图1所示，主时钟设备要把1588时间传递给从时钟设备，那么主时钟设备和从时钟设备间要互相收发1588时间同步报文（时间同步报文传递路径1，时间同步报文传递路径2）。同时，处于主时钟设备和从时钟设备间的通信网络设备需要逐级对经过它们的特定1588报文做出驻留时间修改，即需要计算报文进通信网络设备物理端口时刻与报文出通信网络设备物理端口时刻的差值，然后把差值补偿到1588时间同步报文中。透明时钟分为end-to-end（E2E） TC和peer-to-peer（P2P） TC，如果采用的是P2P TC，那么从时钟设备与ONU设备间、ONU设备和OLT设备间（ODN是无源设备，等价于光纤，时延固定）、OLT设备和主时钟设备间都要做P2P的测距工作，计算每一段光纤的固定延时。如图1所示，ONU设备修正驻留时间Δt1，OLT设备修正驻留时间Δt2。P2P测距1、P2P测距2、P2P测距3。采用上述方法，主要存在如下缺陷：

1） 由于EPON采用单芯光纤，上下行波长不同导致延时不同。P2P测距时需要根据实际光纤长度来补偿上下行的延时差，否则会影响P2P测距的精度，从而影响1588时间同步精度；

2）OLT和ONU之间是通过分光器点对多点连接的，同一个OLT物理端口至多可以和128个ONU的物理端口连接。那么OLT端需要跟128个ONU的端口分别进行P2P测距，对OLT而言设计难度很大；

3）1588时间同步过程中，中间节点越多，引入的驻留时间修正误差越大，从而导致同步精度降低。

有鉴于此，本发明人对此进行研究，专门开发出一种实现通信网络透明时钟传递的方法及系统，本案由此产生。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种实现通信网络透明时钟传递的方法及系统，解决OLT设备和ONU设备PON口间不支持P2P测距以及驻留时间修正的问题。

为了实现上述目的，本发明的解决方案是：

一种实现通信网络透明时钟传递的方法，包括如下步骤：

步骤1）、利用EPON系统的时间同步特性，将OLT设备和ONU设备虚拟为一台同步系统设备，简化系统传递透明时钟过程；

步骤2）、在同步报文尾部添加时戳字段，使同步报文入口时戳能携带到设备出口（OLT-ONU之间）；

步骤3）、根据同步系统设备得到的修正驻留时间、主时钟设备和OLT设备物理口之间的P2P测距、以及从时钟设备与ONU设备物理口之间的P2P测距，得到同步报文从主时钟设备传递到从时钟设备的时间差。

作为优选，所述步骤2）具体过程为：需要计算报文驻留时间的同步报文进入OLT设备的物理端口时，在端口的PCS层或者MAC层记录下OLT设备的MPCP钟表值（即入口时戳），并把钟表值附带到该报文的尾部；当该报文转发到ONU设备后，提取报文尾部的入口时戳，并在该报文转发到ONU设备与从时钟设备相连的物理口时，在端口PCS层或者MAC层记录下ONU设备的MPCP钟表值（即出口时戳，修正RTT/2）。该报文的驻留时间等于出口时戳减去入口时戳（二进制无符号减法），并把驻留时间填到相应的报文correctionField域中。

作为优选，当工作在P2P TC时，从时钟设备和ONU设备物理口、主时钟设备和OLT设备物理口之间的P2P测距按照1588v2的协议来实现。

作为优选，所述OLT设备和ONU设备内部涉及到的时戳计数器，采用各自的32位二进制MPCP时戳计数器。

作为优选，所述ONU设备上采用独立的32位二进制freerun计数器，这样ONU MPCP计数器的几十纳秒误差不会引入到ONU设备的P2P测距中。

一种实现通信网络透明时钟传递的系统，包括：

报文时戳处理模块：在同步报文尾部添加时戳字段，使同步报文入口时戳携带到设备出口；

报文时差处理模块：根据同步系统设备得到的修正驻留时间、主时钟设备和OLT设备物理口之间的P2P测距、以及从时钟设备与ONU设备物理口之间的P2P测距，计算同步报文从主时钟设备传递到从时钟设备的时间差。

作为优选，所述报文时差处理模块被设置为，计算报文驻留时间的同步报文进入OLT设备的物理端口时，在端口的PCS层或者MAC层记录下OLT设备的MPCP钟表值，即入口时戳，并把钟表值附带到该报文的尾部；当该报文转发到ONU设备后，提取报文尾部的入口时戳，并在该报文转发到ONU设备与从时钟设备相连的物理口时，在端口PCS层或者MAC层记录下ONU设备的MPCP钟表值，该报文的驻留时间等于出口时戳减去入口时戳，并把驻留时间填到相应的报文correctionField域中。

作为优选，所述报文时差处理模块进一步被设置为，当工作在P2P TC时，从时钟设备和ONU设备物理口、主时钟设备和OLT设备物理口之间的P2P测距按照1588v2的协议来实现。

作为优选，所述OLT设备和ONU设备内部涉及到的时戳计数器，采用各自的32位二进制MPCP时戳计数器。

作为优选，所述ONU设备上采用独立的32位二进制freerun计数器。

本发明所述的实现通信网络透明时钟传递的方法及系统，利用EPON系统本身已经同步了的MPCP计数器作为计算1588同步报文驻留时间的参考时钟，将OLT设备和ONU设备虚拟化为一个设备，OLT设备和ONU设备之间的光纤连接（通过分光器）看成了设备本身的一部分，简化了TC钟驻留时间的处理过程，去除ONU设备和OLT设备间的P2P测距过程，从ONU设备、OLT设备二步修正改为一步修正，降低设计复杂度，增加系统可靠性；此外，在同步报文尾部添加时戳字段，使同步报文入口时戳能携带到设备出口（即OLT-ONU之间）。

以下结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细描述。

附图说明

图1为现有技术1588 TC时钟传递示意图；

图2为本实施例的1588 TC时钟传递示意图；

图3为本实施例的SYNC报文驻留时间处理示意图；

图4为本实施例的SYNC报文添加尾部字段示意图；

图5为本实施例实现通信网络透明时钟传递的系统框图。

具体实施方式

一种实现通信网络透明时钟传递的方法，包括如下步骤：

步骤1）、EPON网络天然是一个同步系统，它不仅实现了频率同步，还实现了时间的同步。OLT设备本地维护一个32位的二进制计数器，称为OLT的MPCP钟表。每一个ONU设备也要维护一个32位的二进制计数器，称为ONU的MPCP钟表。ONU的MPCP钟表是通过OLT设备发送的MPCP报文来进行时间同步的。由于ONU设备实现了对OLT设备的频率同步，ONU的MPCP钟表在OLT设备发送MPCP同步报文间隙内，ONU的MPCP钟表与OLT的MPCP钟表走过的时间基本一致。另外，OLT设备为了控制每一个ONU设备的上行时间窗口，使用MPCP协议报文实现测距的功能，获得OLT设备与每一个ONU设备之间的光纤延时(round trip time,RTT)，也就是ONU钟表和OLT钟表之间的固定偏差RTT/2。修正后的ONU的 MPCP钟表与OLT的MPCP钟表完全同步，误差控制在几十纳秒以内。本发明正是利用了EPON系统的时间同步特性，将OLT设备和ONU设备虚拟为一台同步系统设备，简化系统传递透明时钟过程，如图2所示；

步骤2）、在同步报文尾部添加时戳字段，使同步报文入口时戳能携带到设备出口（OLT-ONU之间）；具体过程为：1588对时过程中，主时钟设备与从时钟设备之间交互的报文主要有ANNOUNCE、SYNC、FOLLOWUP、DELAY_REQ、DELAY_RESP。其中SYNC、DELAY_REQ报文通过上述网络设备时，需要计算报文驻留时间，并把驻留时间补偿到SYNC（one-step）或者FOLLOWUP（two-step）报文的correctionField域中，DELAY_REQ（one-step）或者对应DELAY_RESP（two-step）报文的correctionField域中，如图3所示。SYNC报文进入OLT设备的物理端口时，在端口的PCS层或者MAC层记录下OLT设备的MPCP钟表值（入口时戳），并把钟表值附带到SYNC报文的尾部，如图4。当SYNC报文转发到ONU设备后，提取报文尾部的入口时戳，并在SYNC报文转发到ONU设备的与从时钟设备相连的物理口时，在端口PCS层或者MAC层记录下ONU设备的MPCP钟表值（出口时戳，修正RTT/2）。SYNC报文的驻留时间等于出口时戳减去入口时戳（二进制无符号减法），并把驻留时间填到相应的报文correctionField域中。DELAY_REQ报文的驻留时间处理方式与SYNC报文的基本一致；

步骤3）、根据同步系统设备得到的修正驻留时间、主时钟设备和OLT设备物理口之间的P2P测距、以及从时钟设备与ONU设备物理口之间的P2P测距，得到同步报文从主时钟设备传递到从时钟设备的时间差。

当工作在P2P TC时，从时钟设备和ONU设备物理口、主时钟设备和OLT设备物理口之间的P2P测距按照1588v2的协议来实现。

上述方法的实现可基于一种实现通信网络透明时钟传递的系统，如图5所示，包括：

报文时戳处理模块101：在同步报文尾部添加时戳字段，使同步报文入口时戳携带到设备出口；

报文时差处理模块102：根据同步系统设备得到的修正驻留时间、主时钟设备和OLT设备物理口之间的P2P测距、以及从时钟设备与ONU设备物理口之间的P2P测距，计算同步报文从主时钟设备传递到从时钟设备的时间差。

所述报文时差处理模块102在实现过程中具体被设置为，计算报文驻留时间的同步报文进入OLT设备的物理端口时，在端口的PCS层或者MAC层记录下OLT设备的MPCP钟表值，即入口时戳，并把钟表值附带到该报文的尾部；当该报文转发到ONU设备后，提取报文尾部的入口时戳，并在该报文转发到ONU设备与从时钟设备相连的物理口时，在端口PCS层或者MAC层记录下ONU设备的MPCP钟表值，该报文的驻留时间等于出口时戳减去入口时戳，并把驻留时间填到相应的报文correctionField域中。

所述OLT设备和ONU设备内部涉及到的时戳计数器，采用各自的32位二进制MPCP时戳计数器。所述ONU设备上采用独立的32位二进制freerun计数器，这样ONU MPCP计数器的几十纳秒误差不会引入到ONU设备的P2P测距中。

本实施例所述的实现通信网络透明时钟传递的方法及方法，利用EPON系统本身已经同步了的MPCP计数器作为计算1588同步报文驻留时间的参考时钟，将OLT设备和ONU设备虚拟化为一个设备，OLT设备和ONU设备之间的光纤连接（通过分光器）看成了设备本身的一部分，简化了TC钟驻留时间的处理过程，去除ONU设备和OLT设备间的P2P测距过程，从ONU设备、OLT设备二步修正改为一步修正，降低设计复杂度，增加系统可靠性；此外，在同步报文尾部添加时戳字段，使同步报文入口时戳能携带到设备出口（即OLT-ONU之间）。

上述实施例和图式并非限定本发明的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。