CN102006136A - 提高epon中时钟同步精度的方法及装置 - Google Patents

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余少华
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Abstract

本发明公开了一种提高EPON系统中时钟同步精度的方法及装置，该方法中，OLT对每个ONU的历史RTT进行算术平均，并以该算术平均值进行时钟同步计算，其中，历史RTT列表存满后，OLT再次收到每个ONU发送的Response帧时重新计算RTT并以该RTT更新历史RTT列表中最早的一个RTT。本发明，通过在OLT端对ONU的RTT历史测量值进行算术平均，将平均后的RTT值用于时钟同步计算，以此消除因RTT抖动带来的大部分误差，可显著提高时钟同步精度。

Description

提高EPON中时钟同步精度的方法及装置
技术领域
本发明涉及光接入网，具体涉及提高EPON中时钟同步精度的方法及装置。
背景技术
光接入网中的时钟同步问题近年来引起了广泛关注。EPON技术由于能大大提高接入网的容量和覆盖范围，近年来获得了广泛部署，但在基于包交换的EPON中，网络本身并不能提供精确时钟，阻断了时钟从局端向用户端的精确传递，因此限制了诸如光纤到基站(FTTCell)等多种有定时要求的应用。因此如何实现OLT到ONU的时钟精确同步，将精确时钟传递至用户端成为重要的课题。
目前业界广泛采用IEEE 1588(PTP)传输协议实现基于以太网端口间的时钟同步，在EPON中，OLT可通过IEEE 1588协议获得精确时钟(ToD)，但由于缓冲队列带来延时、光纤中上下行传输延时不对称等因素，OLT到ONU间的时钟同步不能使用IEEE 1588，而必须依靠EPON内部机制实现。
RTT(Round-Trip Time)：往返时延，是EPON中一个重要的性能指标，它表示光纤线路上往返一次经历的传输时延。如图1所示，假定OLT发送消息到ONUi再马上回应的线路延时为RTTi，假设光路中上下行传输时延相等，则下行时延T下行＝RTTi/2。在EPON实现中，OLT和ONU内部都有MPCP时钟，两个时钟都由OLT的线上时钟测得，可认为ONU的MPCP时钟只比OLT的滞后T下行。假设OLT在其MPCP时钟的某个时间点X对应的实时时钟为ToDx0，则ONUi在其MPCP时钟为X时，其实时时钟ToDxi＝ToDx0+RTTi/2。OLT用MPCP传递(X，ToDxi)信息到ONUi，ONUi接收后，等待其MPCP时钟为X时将实时时钟校准到ToDxi即完成了校准。基于估计时延的校时过程如图2所示。OLT端将X选取为未来的某个时刻，可以给数据收发和处理留足时间，因此无需实时传递，也避免了OLT和ONU内部收发时延的影响，OLT预先计算出到ONU的时间偏差T下行(也即求RTTi/2)是校准的关键。
在上述实现机制中，ToDx0的误差通常与MPCP时钟的粒度相同(约为±4ns)，而RTT受物理线路的影响可能存在较大的抖动(EPON协议中允许的偏差上限为±192ns)，RTT的误差构成了测量的最主要误差。当单次测量的RTT被用于校时计算时，RTT的抖动或漂移对于系统的定时精度有很大的影响，因此需要对RTT的测量进行优化，通过消除或减小RTT的波动大大提高时钟同步的精度。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是解决PON系统中，RTT的抖动或漂移对于系统的定时精度有很大的影响的问题。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是提供一种提高EPON系统中时钟同步精度的方法，OLT根据每个ONU发送的Response帧获得该ONU的当前RTT，并依次存储到该ONU的历史RTT列表中，对该ONU的历史RTT列表中的RTT进行算术平均，并以该算术平均值作为基准对该ONU进行与OLT之间的时钟同步校准。
在上述方法中，当某个ONU的历史RTT列表存满后，以OLT再次获得的该ONU的RTT更新历史RTT列表中最早的一个RTT。
在上述方法中，所述历史RTT列表具有5-15个RTT存储行。
本发明还提供了一种提高EPON系统中时钟同步精度的装置，所述EPON系统包括OLT和与其通过网络相连的若干ONU，所述OLT上设有RTT分配单元、RTT平均器、若干RTT寄存器和若干平均RTT寄存器，所述若干RTT寄存器和若干平均RTT寄存器的数量与若干ONU一一对应，且RTT寄存器中设有用于存储历史RTT的多个存储单元，RTT分配单元根据每个ONU发送的Response帧获得该ONU的当前RTT并依次存储在与该ONU对应的RTT寄存器中的相应存储单元内，平均器计算RTT寄存器中RTT的算术平均值并存入平均RTT寄存器中，该算术平均值作为基准用于对该ONU进行与OLT之间的时钟同步校准。
在上述装置中，所述存储单元的数量为5-15个。
在上述装置中，全部存储单元都存储有RTT后，RTT分配单元将最新收到的RTT更新最早的一个RTT。
本发明，通过在OLT端对ONU的RTT历史测量值进行算术平均，将平均后的RTT值用于时钟同步校准，以此消除因RTT抖动带来的大部分误差，可显著提高时钟同步精度。
附图说明
图1现有EPON系统中的RTT测量和精确时钟同步示意图；
图2现有EPON系统的精确校时流程；
图3本发明提供的提高EPON系统中时钟同步精度的方法中寄存器计算处理流程图；
图4本发明提供的提高EPON系统中时钟同步精度的方法流程图。
具体实施方式
EPON系统包括OLT和与其通过网络相连的若干ONU，本发明提供了一种提高EPON系统中时钟同步精度的方法及装置，该装置设置在OLT上，包括RTT分配单元、RTT平均器、若干RTT寄存器和若干平均RTT寄存器，RTT寄存器和平均RTT寄存器的数量分别与ONU一一对应，且RTT寄存器中设有用于存储历史RTT的N个存储单元，N为用于算术平均的次数，RTT寄存器和平均RTT寄存器的类型和计量单位与EPON中固有的RTT寄存器相同，RTT寄存器中存储单元的数量一般取5-15个，经过测算，当存储单元的数量为9个时，可以提供较高的精度和效率。RTT分配单元根据每个ONU发送的Response帧获得该ONU的当前RTT并依次存储在与该ONU对应的RTT寄存器中的相应存储单元内，全部存储单元都存储有RTT后，RTT分配单元以最新收到的RTT更新最早的一个RTT，如图3所示。RTT平均器计算RTT寄存器中RTT的算术平均值并存入平均RTT寄存器中，该算术平均值用于该ONU的时钟同步校准。
本发明还提供了一种提高EPON系统中时钟同步精度的方法，如图4所示，包括以下步骤：
A10、OLT每次接收到ONU的Response帧后都重新测量该ONU的当前RTT，并将该RTT值存入EPON固有的寄存器中，用于EPON协议。寄存器中设有与该ONU的对应的历史RTT列表。
A20、历史RTT列表存满后，以OLT再次获得的该ONU的当前RTT更新历史RTT列表中最早的一个RTT，从而保证历史RTT列表中保存了最近N次测得的RTT值。
A30、对历史RTT列表中的RTT值进行算术平均，将计算结果保存在平均RTT寄存器中，计算公式为：平均
Figure BSA00000388803700051
A40、将平均RTT用于校时计算，如前式ToDxi＝ToDx0+RTTi/2中，实时时钟的推算都应该使用平均RTT的值。
假设ToDx0的偏差为±4ns，RTT的单次测量偏差为±192ns，则按照ONUi的实时时钟计算公式：ToDxi＝ToDx0+RTTi/2，可能的偏差为±100ns。若按上述方案对RTTi进行算术平均后再用于计算(假如N＝9)，RTT的测量平均值的偏差为±64ns，ToDxi可能的偏差为±68ns，定时误差显著减小。
本技术方案的实现与EPON协议兼容，所需硬件(寄存器)和计算处理简单，也无需额外的数据交换，因此完全简易可行。
本发明具体实现不局限于上述增加的硬件寄存器和算术平均法，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对测量的RTT值的筛选、存储、计算等实现细节做出其他调整，以减少RTT的误差，这些改进也视为本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.提高EPON系统中时钟同步精度的方法，其特征在于OLT根据每个ONU发送的Response帧获得该ONU的当前RTT，并依次存储到该ONU的历史RTT列表中，对该ONU的历史RTT列表中的RTT进行算术平均，并以该算术平均值作为基准对该ONU进行与OLT之间的时钟同步校准。
2.如权利要求1所述的提高EPON系统中时钟同步精度的方法，其特征在于当某个ONU的历史RTT列表存满后，以OLT再次获得的该ONU的RTT更新历史RTT列表中最早的一个RTT。
3.如权利要求1所述的提高EPON系统中时钟同步精度的方法，其特征在于所述历史RTT列表具有5-15个RTT存储行。
4.提高EPON系统中时钟同步精度的装置，所述EPON系统包括OLT和与其通过网络相连的若干ONU，其特征在于所述OLT上设有RTT分配单元、RTT平均器、若干RTT寄存器和若干平均RTT寄存器，所述若干RTT寄存器和若干平均RTT寄存器的数量与若干ONU一一对应，且RTT寄存器中设有用于存储历史RTT的多个存储单元，RTT分配单元根据每个ONU发送的Response帧获得该ONU的当前RTT并依次存储在与该ONU对应的RTT寄存器中的相应存储单元内，平均器计算RTT寄存器中RTT的算术平均值并存入平均RTT寄存器中，该算术平均值作为基准用于对该ONU进行与OLT之间的时钟同步校准。
5.如权利要求4所述的提高EPON中时钟同步精度的装置，其特征在于所述存储单元的数量为5-15个。
6.如权利要求4所述的提高EPON中时钟同步精度的装置，其特征在于全部存储单元都存储有RTT后，RTT分配单元以最新收到的RTT更新最早的一个RTT。
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