專利名稱：實現精確時鐘同步協議中透傳時鐘的系統、裝置及方法
實現精確時鐘同步協議中透傳時鐘的系統、裝置及方法技術領域一種實現基于IEEE 1588 (網絡測量和控制系統的精密時鐘同步協議標 準)的PTP協議(Precision Time Protocol,精確時間協議)的透傳時鐘 的系統、裝置及方法。
背景技術：
隨著網絡技術的發展，在分布式通信系統或數據處理系統中，對其 系統組的時間同步有著很高的要求。PTP就是以正EE 1588為標準定義 的時鐘同步協議，用于對標準以太網或其他采用多插、技術的分布式總線 系統中的傳感器、執行器以及其他終端設備中的時鐘進行亞微秒級同 步。正EE 1588所定義的精確網絡同步協議實現了網絡中的高度同步， 使得在分配控制工作時無需再進行專門的同步通信，從而達到了通信時 間模式與應用程序執行時間模式的分開。該協議只需要極小限度的網絡 帶寬，對其他的軟硬件沒有特殊的要求。透傳時鐘模式是IEEE 1588協 議運行的一種工作方式，它對所收到的部分1588協i義消息進行修正并 進行轉發處理，提供在交換節點1588協議消息的駐留時間，從而可以 更為精確地進行時鐘同步。常用于以太網的TCP/IP網絡的同步協議有NTP(Network Time Protocol,網絡時間協議)和SNTP(Simple Network Time Protocol,簡單網絡時間協議)。NTP是一種通過因特網服務于計算機時鐘的時間同步協議。 但是其只能實現毫秒級精度的時鐘同步。SNTP則是一個簡化了的NTP 服務器和NTP客戶端策略。和NTP與SNTP相比PTP在網絡基礎、時 間源、精度、安全性和目標用戶等方面都有優勢。目前，路由交換設備一般通過軟件來實現IEEE 1588協議以及獲取 時間戳的相關信息，具有一定的不確定性和波動性，同步精度會受到軟 件抖動的嚴重制約。發明內容本發明所要解決的技術問題是提供一種實現精確時鐘同步協議中 透傳時鐘的系統、裝置及方法，降低實現成本，提高同步精度。為解決上述技術問題，本發明是通過以下技術方案實現的一種實現精確時鐘同步協議中透傳時鐘的系統，包括依次相連的第 一透傳時鐘裝置、路由交換設備、第二透傳時鐘裝置；所述第一透傳時鐘裝置，處于輸入工作模式，用于接收外部網絡輸 入的消息，將其傳送給路由交換設備，并且在接收所述消息時識別出其 中的IEEE1588協議事件消息，向該消息中寫入其輸入時間的時間戳；所述路由交換設備，用于對所述外部網絡輸入的消息進行交換處理 后通過第二透傳時鐘裝置轉發給外部網絡；還用于為第 一透傳時鐘裝置 和第二透傳時鐘裝置提供本設備內部的高精度時鐘源信號；所述第二透傳時鐘裝置，處于輸出工作模式，對于路由交換設備發 送來的IEEE1588協議事件消息，提取出輸入時間的時間戳并向其中累 加寫入預設的固定延時時間的時間戳，以所述輸入時間為參考時間，延 時所述固定延時時間后再將IEEE1588協議事件消息輸出至外部網絡； 對于路由交換設備發送來的非IEEE1588協議事件消息，則直接輸出至 外部網絡。其中，所述第一透傳時鐘裝置包括依次相連的第一消息識別模塊、 第一消息處理模塊、第一消息緩存模塊、第一輸出控制模塊；還包括與 第 一消息識別模塊和第 一消息處理模塊相連的第 一時鐘控制模塊；所述第一消息識別模塊，用于接收來自外部網絡的消息并發送至第一消息處理模塊，同時識別出其中的IEEE1588協議事件消息；所述第一消息處理模塊，用于對于IEEE1588協議事件消息，向其 中寫入其輸入時間的時間戳后發送至第 一 消息緩存模塊；對于非 IEEE1588協議事件消息，則直接發送至第一消息緩存模塊；所述第一消息緩存模塊，用于分別存儲非IEEE1588協議事件消息 和經處理后的IEEE1588協議事件消息；所述第一輸出控制模塊，用于將第一消息緩存模塊中存儲的消息直 接輸出至所述路由交換設備；所述第一時鐘控制模塊，用于使用所述路由交換設備內部提供的高 精度時鐘源信號，獲取所述消息識別模塊所接收到的消息的輸入時間， 以提供給所述第 一 消息處理模塊。其中，所述第二透傳時鐘裝置包括依次相連的第二消息識別模塊、 第二消息處理模塊、第二消息緩存模塊、第二輸出控制模塊；還包括與 第二消息識別模塊、第二消息處理模塊、第二輸出控制模塊分別相連的 第二時鐘控制模塊；所述第二消息識別模塊，用于接收所述路由交換設備發送來的消 息，識別出其中的正EE1588協議事件消息，并發送至第二消息處理模 塊；所述第二消息處理模塊，用于對于IEEE1588協議事件消息，提取 出其輸入時間的時間戳并向其中累加寫入本系統預設的固定延時時間 的時間戳后發送至第二消息緩存模塊；對于非IEEE1588協議事件消息， 則直接發送至第二消息緩存模塊；所述第二消息緩存模塊，用于分別存儲非IEEE1588協議事件消息 和經處理后的IEEE1588協議事件消息；所述第二輸出控制模塊，用于以相應輸入時間為參考時間，將第二消息緩存模塊中的正EE1588協議事件消息延遲所述固定延時時間后輸 出至外部網絡；還用于將第二消息緩存模塊中的非IEEE1588協議事件 消息直接輸出至外部網絡；所述第二時鐘控制模塊，用于使用所述路由交換設備內部提供的高 精度時鐘源信號，對第二輸出控制模塊的輸出時間進行控制；還用于為 所述第二消息處理模塊提供預設的固定延時時間。一種透傳時鐘裝置，與路由交換設備相連，該裝置包括依次相連 的消息識別模塊、消息處理模塊、消息緩存模塊、輸出控制模塊；還包 括與消息識別模塊、消息處理模塊、輸出控制模塊分別相連的時鐘控制 模塊；所述消息識別模塊，用于接收消息并將其發送至消息處理模塊，同 時識別出其中的IEEE1588協議事件消息；所述消息處理模塊，用于將非IEEE1588協議事件消息直接發送至 消息緩存模塊；還用于對所識別出的正EE1588協議事件消息進行處理 后發送至消息緩存模塊，若本裝置為輸入工作模式，則向該消息中寫入 其輸入時間的時間戳；若本裝置為輸出工作模式，則從該消息中提取出 其輸入時間的時間戳并向其中累加寫入預設的固定延時時間的時間戳；所述消息緩存模塊，用于分別存儲非IEEE1588協議事件消息和經 處理的IEEE1588協議事件消息；所述輸出控制模塊，用于輸出消息緩存模塊中存儲的消息，且在本 裝置為輸入工作模式時將所述消息進行直接輸出，在本裝置為輸出工作 模式時，將所述消息中的非IEEE1588協議事件消息直接輸出，而將所 述消息中的IEEE1588協議事件消息以其輸入時間為參考時間并延時所 述固定延時時間后輸出；所述時鐘控制模塊，用于使用所述路由交換設備內部提供的高精度 時鐘源信號，獲取所述消息識別模塊所接收消息的輸入時間，以提供給所述消息處理模塊；向消息處理模塊提供預設的固定延時時間；對所述 輸出控制模塊的輸出時間進行控制。一種實現精確時鐘同步協議中透傳時鐘的方法，包括在本路由交換設備接收到外部網絡輸入的消息時，識別出其中的 IEEE1588協議事件消息，向其中寫入其輸入時間的時間戳；在本路由交換設備向外部網絡輸出消息時，對于其中的正EE1588 協議事件消息，提取出其輸入時間的時間戳并向其中累加寫入預設的固 定延時時間的時間戳，以所述輸入時間為參考時間，延時所述固定延時 時間后再進行輸出。其中，對于IEEE1588協議事件消息，在其CorrectionField域的冗 余精度字節中寫入所述輸入時間的時間戳。其中，對于IEEE1588協議事件消息，在其CorrectionField域的有效精度字節中累加寫入所述固定延時時間的時間戳。本發明具有以下有益效果采用本發明，對于由網絡輸入的正EE1588協議事件消息，可獲取 準確的輸入時間，并以此為參考時間，在延時了固定延時時間后輸出， 因而可得到精確的時間戳，提高了同步時間精度，且本發明的透傳時鐘 裝置可直接應用于現有的路由交換設備，節省了其他方式的硬件開發時 間，提高了在現有設備情況下對PTP協議支持的可行性。


圖l是本發明的透傳時鐘裝置的結構圖； 圖2是本發明的透傳時鐘裝置的實現方法流程圖； 圖3是本發明的實現透傳時鐘的系統結構圖； 圖4是本發明的應用示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖及具體實施例對本發明作進一步詳細的描述請參閱圖1,該圖所示為本發明中透傳時鐘裝置的結構，該裝置有 輸入和輸出兩種工作模式(外部網絡輸入消息至本裝置時，本裝置處于輸入工作模式；本裝置輸出消息至外部網絡時，本裝置處于輸出工作模 式)，包括依次相連的消息識別模塊、消息處理模塊、消息緩存模塊、 輸出控制模塊；還包括與消息識別模塊、消息處理模塊、輸出控制模塊 分別相連的時鐘控制模塊；消息識別模塊，用于接收消息并識別出其中的IEEE1588協議事件 消息。由于以太網幀數據封裝IP數據，IP數據封裝UDP數據，UDP 封裝PTP協議消息，故可通過相關特定信息位來先識別是否為IEEE1588 協議(例如以太網幀中的Type域、IP數據中的protocol域、UDP數 據中的Source port和Destination port域)；再通過相應信息(例如通 過PTP數據中的Messagetype域)識別出是否為事件消息，并獲得幀長 等信息。消息處理模塊，用于接收消息識別模塊的識別結果，對于非 IEEE1588協議事件消息，直接將其輸出至消息緩存模塊；對于IEEE1588 協議事件消息，則對其進行以下處理，包括兩種處理方式① 若本裝置為輸入工作模式，則從時鐘控制模塊獲取此IEEE1588 協議事件消息的輸入時間，將輸入時間的時間戳寫入該消息的 CorrectionField域中的冗余精度字節；② 若本裝置為輸出工作模式，從該消息中提取出其輸入時間的時間 戳并向其CorrectionField域中的有效精度字節中累加寫入預設的固定延 時時間的時間戮。消息緩存模塊，主要包括兩個數據緩存FIFO (先入先出存儲器) 來分別存儲IEEE1588協議事件消息和非IEEE1588協議事件消息，并將 可區別幀的相關信息存入兩個對應的INFO FIFO,其中包含幀長等相關控制信息。
輸出控制模塊，用于輸出消息緩存模塊中存儲的消息，且在本裝置
為輸入工作模式時，將所存儲的消息全部直接輸出；在本裝置為輸出工 作模式時，將所述消息中的非IEEE1588協議事件消息直接輸出，而對 于所述消息中的IEEE1588協議事件消息，以其輸入時間為參考時間， 在延遲固定延時時間后再將其輸出。
時鐘控制模塊，是一個計時模塊，用于使用路由交換設備內部提供 的高精度時鐘源信號，獲取各個輸入消息的輸入時間以提供給所述消息 處理模塊；用于向消息處理模塊提供預設的固定延時時間；還用于根據 所述高精度時鐘源信號對所述輸出控制模塊的輸出進行控制。
請參閱圖2，該圖所示為上述透傳時鐘裝置實現透傳時鐘的方法， 包括以下步驟
201、 接收到消息，時鐘控制模塊獲取該消息的輸入時間。
202、 消息識別模塊對輸入消息進行識別，判斷其是否為正EE1588 事件消息，如果是則執行步驟203,否則執行步驟204。
203、 消息處理模塊對IEEE1588事件消息作相應處理。若是網絡輸 入消息，則將其輸入時間的時間戳寫入CorrectionField域的冗余精度字 節；若是輸出到網絡的消息，則提取出其輸入時間的時間戳并向其 CorrectionField域的有效精度字節累加寫入預設的固定延時時間的時間 戳。
204、 消息處理模塊提取輸入消息的長度等相關信息。
205、 消息處理模塊將IEEE1588事件消息和非IEEE1588事件消息 分別存入相應緩存，并且將兩者的長度等相關信息存入相應的INFO FIFO。
206、 本裝置進入凄t據輸出等待狀態。
207、 數據輸出判斷，若有數據輸出則執行步驟208，若沒有數據輸 出則執行步驟206。208、 有IEEE1588事件消息緩存,則執行步驟209;沒有IEEE 1588 事件消息緩存，則執行步驟212。
209、 判斷緩存中非IEEE1588事件消息所需的發送時間，若比固定 延時時間長則執行步驟210，若比固定延時時間短則執行步驟212。
210、 正EE1588事件消息固定延時輸出等待狀態。
211、 IEEE1588事件消息固定延時判斷，固定延時未結束則執行步 驟210，固定延時結束則執行步驟212。
212、 輸出控制模塊將IEEE1588事件消息和非IEEE1588事件消息 輸出。
請參閱圖3,該圖所示為應用上述透傳時鐘裝置以實現透傳時鐘的 系統結構圖，包括透傳時鐘裝置1、路由交換設備、透傳時鐘裝置2, 其中，透傳時鐘裝置1和透傳時鐘裝置2均通過GE端口 (千兆以太網 光口)接入網絡。若消息由左至右，則透傳時鐘裝置1當前處于輸入工 作模式，透傳時鐘裝置2當前處于輸出工作模式;若消息由右至左，則 透傳時鐘裝置2當前處于輸入工作模式，透傳時鐘裝置1當前處于輸出 工作才莫式。該系統的工作原理為
處于輸入工作模式的透傳時鐘裝置，用于通過GE端口接收外部網 絡輸入的消息，將其傳送給路由交換設備，并且在接收所述消息時識別 出其中的正EE1588協議事件消息，向IEEE1588協議事件消息中寫入其 輸入時間的時間戳；
路由交換設備在接收到處于輸入工作模式的透傳時鐘裝置發送來 的消息后對該消息進行修正交換處理，之后再輸出至處于輸出工作模式 的透傳時鐘裝置；
處于輸出工作模式的透傳時鐘裝置，對于路由交換設備發送來的 IEEE1588協議事件消息，取出其中的輸入時間的時間戳并向其中加入 固定延時時間的時間戳，以輸入時間為參考時間，延時預設的固定延時時間后再將此消息通過GE端口輸出至外部網絡；而對于路由交換設備 發送來的非IEEE1588協議事件消息，則將其直接輸出至外部網絡。
請參閱圖4，該圖所示為本發明的應用示意圖。如圖所示，若主設 備輸出IEEE1588協議事件消息經路由交換設備1、 2....、 n發送至終端 設備，在發送過程中，IEEE1588協議事件消息的CorrectionField域中的 固定延時時間的時間戳不斷累加。
以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，僅僅參照較佳 實施例對本發明進行了詳細說明。本領域的普通技術人員應當理解，可 以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方 案的精神和范圍，均應涵蓋在本發明的權利要求范圍當中。
權利要求
1、一種實現精確時鐘同步協議中透傳時鐘的系統，其特征在于，包括依次相連的第一透傳時鐘裝置、路由交換設備、第二透傳時鐘裝置；所述第一透傳時鐘裝置，處于輸入工作模式，用于接收外部網絡輸入的消息，將其傳送給路由交換設備，并且在接收所述消息時識別出其中的IEEE1588協議事件消息，向該消息中寫入其輸入時間的時間戳；所述路由交換設備，用于對所述外部網絡輸入的消息進行交換處理后通過第二透傳時鐘裝置轉發給外部網絡；還用于為第一透傳時鐘裝置和第二透傳時鐘裝置提供本設備內部的高精度時鐘源信號；所述第二透傳時鐘裝置，處于輸出工作模式，對于路由交換設備發送來的IEEE1588協議事件消息，提取出輸入時間的時間戳并向其中累加寫入預設的固定延時時間的時間戳，以所述輸入時間為參考時間，延時所述固定延時時間后再將IEEE1588協議事件消息輸出至外部網絡；對于路由交換設備發送來的非IEEE1588協議事件消息，則直接輸出至外部網絡。
2、 如權利要求1所述的實現精確時鐘同步協議中透傳時鐘的系 統，其特征在于，所述第一透傳時鐘裝置包括依次相連的第一消息 識別模塊、第一消息處理模塊、第一消息緩存模塊、第一輸出控制模 塊；還包括與第一消息識別模塊和第一消息處理模塊相連的第一時鐘 控制模塊；所述第一消息識別模塊，用于接收來自外部網絡的消息并發送至 第一消息處理纟莫塊，同時識別出其中的IEEE1588協議事件消息；所述第一消息處理模塊，用于對于IEEE1588協議事件消息，向 其中寫入其輸入時間的時間戳后發送至第一消息緩存模塊；對于非IEEE1588協議事件消息，則直接發送至第一消息緩存模塊；所述第一消息緩存模塊，用于分別存儲非IEEE1588協議事件消 息和經處理后的IEEE1588協議事件消息；所述第一輸出控制模塊，用于將第一消息緩存模塊中存儲的消息 直接輸出至所述路由交換設備；所述第一時鐘控制模塊，用于使用所述路由交換設備內部提供的 高精度時鐘源信號，獲取所述消息識別模塊所接收到的消息的輸入時 間，以提供給所述第 一消息處理模塊。
3、如權利要求2所述的實現精確時鐘同步協議中透傳時鐘的系 統，其特征在于，所述第二透傳時鐘裝置包括依次相連的第二消息 識別模塊、第二消息處理模塊、第二消息緩存模塊、第二輸出控制模 塊；還包括與第二消息識別模塊、第二消息處理模塊、第二輸出控制 模塊分別相連的第二時鐘控制模塊；所述第二消息識別模塊，用于接收所述路由交換設備發送來的消 息，識別出其中的正EE1588協i^事件消息，并發送至第二消息處理 模塊；所述第二消息處理模塊，用于對于IEEE1588協議事件消息，提 取出其輸入時間的時間戳并向其中累加寫入本系統預設的固定延時 時間的時間戳后發送至第二消息緩存模塊；對于非IEEE1588協議事 件消息，則直接發送至第二消息緩存模塊；所述第二消息緩存模塊，用于分別存儲非IEEE1588協議事件消 息和經處理后的IEEE1588協議事件消息；所述第二輸出控制模塊，用于以相應輸入時間為參考時間，將第 二消息緩存模塊中的IEEE1588協議事件消息延遲所述固定延時時間 后輸出至外部網絡；還用于將第二消息緩存模塊中的非正EE1588協議事件消息直接輸出至外部網絡；所述第二時鐘控制模塊，用于使用所述路由交換設備內部提供的高精度時鐘源信號，對第二輸出控制模塊的輸出時間進行控制；還用 于為所述第二消息處理模塊提供預設的固定延時時間。
4、 一種透傳時鐘裝置，與路由交換設備相連，其特征在于，該 裝置包括:依次相連的消息識別模塊、消息處理模塊、消息緩存模塊、 輸出控制模塊；還包括與消息識別模塊、消息處理模塊、輸出控制模 塊分別相連的時鐘控制模塊；所述消息識別才莫塊，用于接收消息并將其發送至消息處理才莫塊， 同時識別出其中的IEEE1588協議事件消息；所述消息處理模塊，用于將非正EE1588協議事件消息直接發送 至消息緩存模塊；還用于對所識別出的正EE1588協議事件消息進行 處理后發送至消息緩存;f莫塊，若本裝置為輸入工作才莫式，則向該消息 中寫入其輸入時間的時間戳；若本裝置為輸出工作模式，則從該消息中提取出其輸入時間的時間戳并向其中累加寫入預設的固定延時時 間的時間戮；所述消息緩存模塊，用于分別存儲非正EE1588協議事件消息和 經處理的IEEE1588協議事件消息；所述輸出控制模塊，用于輸出消息緩存模塊中存儲的消息，且在 本裝置為輸入工作模式時將所述消息進行直接輸出，在本裝置為輸出 工作模式時，將所述消息中的非IEEE1588協議事件消息直接輸出， 而將所述消息中的正EE1588協議事件消息以其輸入時間為參考時間 并延時所述固定延時時間后輸出；所述時鐘控制模塊，用于使用所述路由交換設備內部提供的高精 度時鐘源信號，獲取所述消息識別模塊所接收消息的輸入時間，以提供給所述消息處理模塊；向消息處理模塊提供預設的固定延時時間； 對所述輸出控制模塊的輸出時間進行控制。
5、 一種實現精確時鐘同步協議中透傳時鐘的方法，其特征在于， 包括在本路由交換設備接收到外部網絡輸入的消息時，識別出其中的 IEEE1588協議事件消息，向其中寫入其輸入時間的時間戳；在本路由交換設備向外部網絡輸出消息時，對于其中的 IEEE1588協議事件消息，提取出其輸入時間的時間戳并向其中累加 寫入預設的固定延時時間的時間戳，以所述輸入時間為參考時間，延 時所述固定延時時間后再進行輸出。
6、 如權利要求1所述的實現精確時鐘同步協議中透傳時鐘的方 法，其特征在于，對于正EE1588協議事件消息，在其CorrectionField 域的冗余精度字節中寫入所述輸入時間的時間戳。
7、 如權利要求1所述的實現精確時鐘同步協議中透傳時鐘的方 法，其特征在于，對于IEEE1588協議事件消息，在其CorrectionField 域的有效精度字節中累加寫入所述固定延時時間的時間戳。
全文摘要
本發明公開了一種實現精確時鐘同步協議中透傳時鐘的系統、裝置及方法，其中的方法為在本路由交換設備接收到外部網絡輸入的消息時，通過透傳時鐘裝置識別出IEEE1588協議事件消息，向其中寫入其輸入時間的時間戳；在本路由交換設備向外部網絡輸出消息時，通過另一透傳時鐘裝置對于其中的IEEE1588協議事件消息，提取出其輸入時間的時間戳并向其中累加寫入預設的固定延時時間的時間戳，以所述輸入時間為參考時間，延時所述固定延時時間后再進行輸出。采用本發明，可得到精確的時間戳，提高了同步時間精度，且本發明的透傳時鐘裝置可直接應用于現有的路由交換設備，節省了硬件開發時間，提高了在現有設備情況下對PTP協議支持的可行性。
文檔編號H04L12/56GK101404618SQ200810217520
公開日2009年4月8日 申請日期2008年11月4日 優先權日2008年11月4日
發明者昶 周, 翟紅健, 欣 郭, 陳紅旗 申請人:中興通訊股份有限公司