CN102185686B - 基于ieee 1588协议调整频率的方法及网络装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于IEEE 1588协议调整频率的方法及网络装置，该方法包括：透传时钟设备根据接收到的IEEE 1588协议报文携带的主钟信息和本地打戳的时间信息，计算本设备相对于主钟设备的频率差；若判断所述频率差满足预定条件，则利用所述频率差将本地打戳的频率调整为与所述IEEE 1588协议报文携带的主钟信息同频。本发明实现有效提高TC设备的频率精度，同时降低成本。

Description

基于IEEE 1588协议调整频率的方法及网络装置

技术领域

本发明涉及数据通信领域，特别是涉及了一种基于IEEE 1588协议调整频率的方法及网络装置，本发明尤其适用于IEEE1588V1协议和IEEE1588V2协议，适用于one step（单步时钟）和two step（两步时钟）模式。

背景技术

IEEE 1588协议是网络测量和控制系统的精密时钟同步协议标准，采用PTP（精密时钟同步）协议，精度可以达到微秒级。目前IEEE 1588协议的网络中的中间设备为BC（boundary clock，边界时钟）设备和TC（transparent clock，透传时钟）设备，TC设备相对设计简单、应用方便，中间设备的CPU负担小等优点被广大数通厂商采用。TC设备在IEEE 1588协议的网络中主要实现透传IEEE 1588协议，将IEEE 1588协议报文在TC设备中的驻留时间打到该报文中，保证末级OC（Ordinary clock，普通时钟）或BC的时间同步的准确性，所以TC驻留时间的准确性关系到整个网络时钟的精度。

为了保证TC驻留时间的精度，目前主要有两种方式：1、整个网络使用同步以太网技术，TC通过以太网恢复频率，作为打驻留时间的驱动时钟。只要线路没有断链，可以一直保证恢复稳定的时钟。2、给TC设备打戳硬件提供稳定的频率输入，以高等级的恒温晶振作为输入。但是这两种方式有其不足：第一种方法需要主钟支持同步以太网，给整个网络提供稳定的频率输出。主钟的1588协议输出口必须支持同步以太网，将自己稳定的频率驱动自己的交换芯片或PHY（Physical Layer，物理层），保证线路输出的频率稳定。在网络中的某一个TC设备如果线路恢复时钟选择错误，会导致后面的节点的TC设备都锁在错误的频率上，而且不容易发现。第二种方法存在成本问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于IEEE 1588协议调整频率的方法及网络装置，以有效提高TC设备的频率精度。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于IEEE 1588协议调整频率的方法，包括：

透传时钟设备根据接收到的IEEE 1588协议报文携带的主钟信息和本地打戳的时间信息，计算本设备相对于主钟设备的频率差；

若判断所述频率差满足预定条件，则利用所述频率差将本地打戳的频率调整为与所述IEEE 1588协议报文携带的主钟信息同频。

进一步地，上述方法还具有下面特点：所述透传时钟设备通过下式计算本设备相对于主钟设备的频率差：((Tt2-Tt1)-(Tm2-Tm1))/(Tm2-Tm1)，

其中，Tm1和Tm2分别是第一个和第二个IEEE1588协议报文中携带的主钟信息，Tt1和Tt2分别是本设备对接收到的第一个和第二个IEEE1588协议报文打戳的时间信息。

进一步地，上述方法还具有下面特点：若所述透传时钟设备为非与所述主钟设备直接连接的中间级透传时钟设备，则所述透传时钟设备计算本设备相对于主钟设备的频率差之前，还包括：

根据所述IEEE 1588协议报文携带的驻留时间对本地打戳的时间信息进行修正。

进一步地，上述方法还具有下面特点：所述透传时钟设备判断所述频率差满足预定条件的步骤包括：

判断所述频率差大于门限值，或者

判断所述频率差连续预设次数大于门限值。

进一步地，上述方法还具有下面特点：所述IEEE 1588协议报文为同步报文或跟随报文。

为了解决上述问题，本发明还提供了一种作为透传时钟设备的网络装置，包括：

时钟源模块，用于向时间戳模块提供频率信息；用于接收到微控模块输出的频率差后，利用所述频率差将所述频率信息调整为与所述IEEE 1588协议报文携带的主钟信息同频；

时间戳模块，用于接收到IEEE 1588协议报文后，根据所述时钟源模块提供的频率信息对所述IEEE 1588协议报文打时间戳；

所述微控模块，用于根据IEEE 1588协议报文携带的主钟信息和本地打戳的时间信息，计算本设备相对于主钟设备的频率差，若判断所述频率差满足预定条件，则将所述频率差输出给所述时钟源模块。

进一步地，上述网络装置还具有下面特点：

所述微控模块，是通过下式计算本设备相对于主钟设备的频率差的：

((Tt2-Tt1)-(Tm2-Tm1))/(Tm2-Tm1)，

其中，Tm1和Tm2分别是第一个和第二个IEEE1588协议报文中携带的主钟信息，Tt1和Tt2分别是本设备对接收到的第一个和第二个IEEE1588协议报文打戳的时间信息。

进一步地，上述网络装置还具有下面特点：

所述微控模块，在所述网络装置为非与所述主钟设备直接连接的中间级透传时钟设备的情况下，计算本设备相对于主钟设备的频率差之前还用于，根据所述IEEE 1588协议报文携带的驻留时间对本地打戳的时间信息进行修正。

进一步地，上述网络装置还具有下面特点：

所述微控模块，判断所述频率差满足预定条件具体为：判断所述频率差大于门限值，或者判断所述频率差连续预设次数大于门限值。

进一步地，上述网络装置还具有下面特点：

所述IEEE 1588协议报文为同步报文或跟随报文。

综上，本发明提供一种基于IEEE 1588协议调整频率的方法及网络装置，能够实现有效提高TC设备的频率精度，同时降低成本。

附图说明

图1为本发明实施例的作为TC设备的网络装置的示意图；

图2为本发明的一种基于IEEE 1588协议调整频率的方法的流程图；

图3为本发明实施例的网络拓扑示意图；

图4为本发明应用示例的同步以太网频率恢复质量的监控的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

图1为本发明实施例的作为TC设备的网络装置的示意图，如图所示，包括下面模块：

时钟源模块，用于为本TC设备提供频率信息，本实施例中，用于向时间戳模块提供频率信息；用于接收到微控模块输出的频率差后，利用所述频率差将所述频率信息调整为与所述IEEE 1588协议报文携带的主钟信息同频；

时间戳模块，用于接收到IEEE 1588协议报文后，根据所述时钟源模块提供的频率信息对所述IEEE 1588协议报文打时间戳，同时也将IEEE 1588协议报文在该TC设备的驻留时间Ti打在该报文，然后透传出去；

所述微控模块，用于根据IEEE 1588协议报文携带的主钟信息和本地打戳的时间信息，计算本设备相对于主钟设备的频率差，若判断所述频率差满足预定条件，则将所述频率差输出给所述时钟源模块。

其中，所述微控模块是通过下式计算本设备相对于主钟设备的频率差的：

((Tt2-Tt1)-(Tm2-Tm1))/(Tm2-Tm1)，

其中，Tm1和Tm2分别是第一个和第二个IEEE1588协议报文中携带的主钟信息，Tt1和Tt2分别是本设备对接收到的第一个和第二个IEEE1588协议报文打戳的时间信息。

其中，所述微控模块，在所述网络装置为非与所述主钟设备直接连接的中间级透传时钟设备的情况下，计算本设备相对于主钟设备的频率差之前还用于，根据所述IEEE 1588协议报文携带的驻留时间对本地打戳的时间信息进行修正。

所述IEEE 1588协议报文为SYNC（同步）报文或FOLLOW_UP（跟随）报文。

本实施例的时钟源模块可以采用精度性能方面要求不高的晶振。

一般在组网中，整个网络中只有一两个主钟，在网络中节点将IEEE1588协议报文给下一级设备的设备有BC和TC两种模型，本实施例中的TC设备可以是PTN（Packet Transport Network，分组传送网）、交换机、路由器、基站等可以透传IEEE1588协议报文的网络节点设备。

图2为本发明的一种基于IEEE 1588协议调整频率的方法的流程图，如图2所示，本方法包括：

S10、TC设备根据接收到的IEEE 1588协议报文携带的主钟信息和本地打戳的时间信息，计算本设备相对于主钟设备的频率差；

S20、TC设备若判断所述频率差满足预定条件，则利用所述频率差将本地打戳的频率调整为与所述IEEE 1588协议报文携带的主钟信息同频。

本方法利用原有IEEE1588协议的SYNC和FOLLOW_UP协议，不需要修改协议不需要TC设备发送多余的消息，在减少链路多余报文的同时，可以校正TC设备的频率。

图3为本发明实施例的网络拓扑示意图，如图所示，

主钟设备通过TC设备将IEEE1588报文传递给网络中需要授时的节点中。主钟设备在Tmi时刻发送SYNC报文或FOLLOW_UP报文，Tmi的时间戳承载在SYNC报文或FOLLOW_UP报文中。

第一级TC1设备（与主钟直接连接的TC设备）收到SYNC报文，打本地时间戳Tti，同时将驻留时间Ti打在SYNC报文中，记录SYNC报文或FOLLOW_UP报文携带的时间Tmi。第一级TC1设备通过收集到的Tmi和Tti计算本地TC的频率误差，计算公式如下：

((Tt2-Tt1)-(Tm2-Tm1))/(Tm2-Tm1)，

得到单位时间内TC设备相对主钟设备的频率偏移，然后将本地的频率调整为与主钟同频。

第二级TC2设备（非与主钟直接连接的中间级TC设备）收到TC1设备透传过来的SYNC报文，同样打时间戳Ttti，用SYNC报文的驻留时间Ti修正Ttti时间，修正后的Ttti=Ttti-Ti，通过收集到的Tmi和修正后的Ttti计算本地TC的频率误差，进行频率调整。

以此类推第三级以后的所有TC。

图4为本发明应用示例的同步以太网频率恢复质量的监控的流程图，如图4所示：

首先，开启同步以太网，TC设备的频率通过以太网恢复出来。

步骤101，TC设备接收IEEE1588协议报文；

步骤102，TC设备判断IEEE1588协议报文是否是SYNC报文或FOLLOW_UP报文，若是，则转向步骤103，若都不是，则转向步骤101；

步骤103，TC设备根据接收到的IEEE 1588协议报文携带的主钟信息和本地打戳的时间信息，计算本设备相对于主钟设备的计算出频率偏差；

步骤104，TC设备判断连续N次的频率偏差是否大于门限，如果是，则转向步骤105，否则设置同步以太信任，继续检测，跳回步骤101。

如果整个网络比较稳定，N的取值可以设置大一点；如果网络非常不稳定，N的取值可以设置小一点。

步骤105，频率偏差连续N次大于门限，认为同步以太恢复的频率异常，设置同步以太非信任模式，然后执行步骤106；

若检测当前的端口频率异常，可以尝试其他的同步以太网恢复的端口返回步骤101，若所有端口都频率异常，则执行步骤106。

步骤106，TC设备启动频率恢复机制，利用所述频率差将本地打戳的频率调整为与所述IEEE 1588协议报文携带的主钟信息同频。

在TC设备启动频率恢复机制的过程中，可以通过定时自动切换回同步以太流程，或手动切换到同步以太流程，再检测同步以太的精度是否符合要求。继续检测同步以太，在频率稳定度低的情况下，继续设置频率恢复机制，设置同步以太非信任模式。

本发明通过SYNC（同步）报文或FOLLOW_UP（跟随）报文计算出主钟时间间隔，通过TC接收到得主钟时间戳，计算本地时间间隔，通过算法计算出TC与主钟的频率差，补偿TC的频率，实现TC高精度打时间戳的功能。本发明的优点是不需要网络设备支持同步以太，不采用高精度恒温晶振一样能保证很高的频率稳定度，同时对于采用同步以太的网络TC设备，检测以太网恢复时钟的质量，在同步以太时钟质量不可用的时候，切换到频率调整状态，保证TC时间戳的精度和稳定度。

本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序来指令相关硬件完成，所述程序可以存储于计算机可读存储介质中，如只读存储器、磁盘或光盘等。可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路来实现。相应地，上述实施例中的各模块/单元可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。本发明不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。

以上仅为本发明的优选实施例，当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于IEEE 1588协议调整频率的方法，包括：

透传时钟设备为非与主钟设备直接连接的中间级透传时钟设备，

透传时钟设备根据接收到的IEEE 1588协议报文携带的主钟信息和本地打戳的时间信息，根据IEEE 1588协议报文携带的驻留时间对本地打戳的时间信息进行修正，计算本设备相对于主钟设备的频率差；

判断连续预设次数的频率差是否大于门限，如果是，则设置同步以太非信任模式，利用所述频率差将本地打戳的频率调整为与所述IEEE 1588协议报文携带的主钟信息同频，否则设置同步以太信任。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述透传时钟设备通过下式计算本设备相对于主钟设备的频率差：

((Tt2-Tt1)-(Tm2-Tm1))/(Tm2-Tm1)，

其中，Tm1和Tm2分别是第一个和第二个IEEE1588协议报文中携带的主钟信息，Tt1和Tt2分别是本设备对接收到的第一个和第二个IEEE1588协议报文打戳的时间信息。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，

所述IEEE 1588协议报文为同步报文或跟随报文。

4.一种作为透传时钟设备的网络装置，所述网络装置为非与主钟设备直接连接的中间级透传时钟设备，包括：

时钟源模块，用于向时间戳模块提供频率信息；用于接收到微控模块输出的频率差后，利用所述频率差将所述频率信息调整为与IEEE 1588协议报文携带的主钟信息同频；

时间戳模块，用于接收到IEEE 1588协议报文后，根据所述时钟源模块提供的频率信息对所述IEEE 1588协议报文打时间戳；

微控模块，用于根据所述IEEE 1588协议报文携带的驻留时间对本地打戳的时间信息进行修正，还用于根据IEEE 1588协议报文携带的主钟信息和本地打戳的时间信息，计算本设备相对于主钟设备的频率差，判断连续预设次数的频率差是否大于门限值，如果是，则设置同步以太非信任模式，将所述频率差输出给所述时钟源模块，否则设置同步以太信任。

5.如权利要求4所述的网络装置，其特征在于，

所述微控模块，是通过下式计算本设备相对于主钟设备的频率差的：

((Tt2-Tt1)-(Tm2-Tm1))/(Tm2-Tm1)，

其中，Tm1和Tm2分别是第一个和第二个IEEE1588协议报文中携带的主钟信息，Tt1和Tt2分别是本设备对接收到的第一个和第二个IEEE1588协议报文打戳的时间信息。

6.如权利要求4或5所述的网络装置，其特征在于，

所述IEEE 1588协议报文为同步报文或跟随报文。