CN102347830B - 以太网同步方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种以太网同步方法和系统，该方法包括：本端设备中的SFP电口模块通过接收到来自对端设备的数据信号；从数据信号中获得同步时钟；将此同步时钟作为本端设备的系统时钟源，从而实现同步以太网功能。在本发明中，通过SFP电口模块获取与对端设备同步的同步时钟信息，并将其作为本端设备的系统时钟源，解决了相关技术中无法通过SFP电口模块实现同步以太网功能的问题，从而可以实现本端设备和对端设备的系统时钟同步。

Description

以太网同步方法和系统

技术领域

本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种以太网同步方法和系统。

背景技术

对于采用电路交换的时分多路复用(Time Division Multiplexing，简称为TDM)网络(例如同步数字体系(Synchronous Digital Hierarchy，简称为SDH)网络)，能够传送网络同步定时信息，但大部分包交换网络，特别是目前的以太网络则不具备这种功能。

采用同步以太网来传输时钟，改造目前异步时钟系统的以太网络，将SDH系统的全网同步定时传送的思想引入以太网络的设计。同步以太网是一种基于传统的物理层时钟同步技术，该技术从物理层数据码流中提取网络传递的高精度时钟，再进行跟踪和处理，形成系统时钟，在发送侧采用系统时钟进行数据发送，从而实现不同节点间的频率同步，不受业务负载流量影响，为系统提供基于频率的时钟同步功能，同步以太网适用于不需要时间同步要求的场景。

为了改善码流的传输特性，SDH技术的做法是做一次随机扰码，这样可以大大降低连1连0的概率，但这只不过是降低，连续的1或者0还是会出现的。而以太网的物理层编码是4B/5B(FE)和8B/10B(GE)，平均每4个比特就要插入一个附加比特，这样绝对不会出现连续4个1或者4个0，更加便于提取时钟，理论上同步以太网更有优势。

但是，相关技术中，无法通过小封装可插拔(Small Form-factor Pluggable，简称为SFP)电口模块实现本端设备和对端设备的以太网同步。

发明内容

针对相关技术中无法通过SFP电口模块实现本端设备和对端设备的同步以太网功能的问题，本发明提供了一种以太网同步方法和系统。

根据本发明的一方面，提供了一种以太网同步方法，包括：本端设备中的SFP电口模块通过接收到来自对端设备的数据信号；从数据信号中获得同步时钟；将此同步时钟作为本端设备的系统时钟源。

优选地，在本端设备中的SFP电口模块通过接收到来自对端设备的数据信号之前，还包括：本端设备中的SFP电口模块初始化；通过I2C总线接口接收到来自母板的指令信息；根据指令信息，将SFP电口模块的接口更改为slave模式。

优选地，在通过I2C总线接口接收到来自母板的指令信息之后，还包括：SFP电口模块根据指令信息，将SFP电口模块的状态信息发送给母板。

优选地，在将获得的同步时钟作为本端设备的系统时钟源之后，还包括：SFP电口模块获取本端设备的系统时钟源；将系统时钟源作为以太网接口的发送参考时钟信号源；根据所述发送参考时钟信号源，发送携带有同步时钟信息的数据信号。

优选地，在SFP电口模块获取本端设备的系统时钟源之前，还包括：本端设备中的SFP电口模块通过I2C总线接口接收到来自母板的指令信息；根据指令信息，将SFP电口模块的接口更改为自适应模式。

优选地，在发送携带有同步时钟信息的数据信号之后，还包括：第三设备中的SFP电口模块接收到携带有同步时钟信息的数据信号；从数据信号中获取同步时钟；将此同步时钟作为第三设备的系统时钟源。

根据本发明的一方面，提供了一种以太网同步系统，包括：本端设备和对端设备，其中本端设备包括SFP电口模块，SFP电口模块包括：第一接收模块，用于通过同步以太网接口接收到来自对端设备的数据信号；第一获取模块，用于从数据信号中获取同步时钟；第一处理模块，用于将此同步时钟作为本端设备的系统时钟源。

优选地，其特征在于，还包括：初始化模块，用于初始化；第二接收模块，用于通过I2C总线接口接收到来自母板的指令信息；第一接口更改模块，用于根据指令信息，将SFP电口模块的接口更改为slave模式。

优选地，还包括：第二获取模块，用于获取本端设备的系统时钟源；第二处理模块，用于将系统时钟源作为以太网接口的发送参考时钟信号源；发送模块，用于发送携带有同步时钟信息的数据信号。

优选地，还包括：第三接收模块，用于本端设备中的SFP电口模块通过I2C总线接口接收到来自母板的指令信息；第二接口更改模块，用于根据指令信息，将SFP电口模块的接口更改为MASTER模式。

在本发明中，通过SFP电口模块获取与对端设备同步的的同步时钟，并将其作为本端设备的系统时钟源，解决了相关技术中无法通过SFP电口模块实现本端设备和对端设备的时钟同步的问题，从而可以实现本端设备和对端设备的系统时钟同步。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的以太网同步方法的流程图；

图2是根据本发明优选实施例的实现同步以太网功能的SFP电口模块示意图；

图3是根据本发明优选实施例的实现同步以太网功能的SFP电口模块的时钟发送和恢复示意图；

图4是根据本发明实施例的实现同步以太网功能的流程图；

图5是根据本发明实施例的以太网同步系统的结构框图；

图6是根据本发明优选实施例的以太网同步系统的结构框图一；

图7是根据本发明优选实施例的以太网同步系统的结构框图二；

图8是根据本发明优选实施例的以太网同步系统的结构框图三。

具体实施方式

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组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

本发明的主要目的在于提供一种以太网同步方法和系统，在符合《INF-8074iSpecification for SFP Transceiver》的尺寸和结构的基础上，在SFP电口模块中嵌入支持同步以太网的物理层PHY器件。在以太网接口的接收部分，当以太网接口为slave模式时，实现从接收线路的数据中获取线路恢复时钟，并将此时钟送出SFP模块，作为本设备的系统时钟源；在以太网接口的发送部分，将本设备系统时钟源作为以太网接口的发送参考时钟信号源，将数据发送到对端设备，以便于对端设备恢复同步时钟，如果对端设备的接口为slave模式，则可以将获取的线路恢复时钟作为系统时钟源，从而实现同步时钟在设备间的传递，最终实现同步以太网功能；为了对电口SFP模块的信息进行监控，在SFP中内嵌了微控制器和EEPROM；同时提供I2C总线接口，实现SFP模块的对外的通讯。

本发明提供了一种以太网同步方法。图1是根据本发明实施例的以太网同步方法的流程图，如图1所示，包括如下的步骤S102至步骤S106。

步骤S102，本端设备中的SFP电口模块通过接收到来自对端设备的数据信号。

步骤S104，从数据信号中获取同步时钟信息。

步骤S106，将同步时钟信息作为本端设备的系统时钟源。

相关技术中，无法通过SFP电口模块实现本端设备和对端设备的以太网同步功能。本发明实施例中，通过SFP电口模块获取与对端设备同步的同步时钟信息，并将其作为本端设备的系统时钟源，从而可以实现本端设备和对端设备的时钟同步，最终实现同步以太网功能。

优选地，在本端设备中的SFP电口模块通过接收到来自对端设备的数据信号之前，还包括：本端设备中的SFP电口模块初始化；通过I2C总线接口接收到来自母板的指令信息；根据指令信息，将SFP电口模块的接口更改为slave模式，通过该实施例，更好的实现本端设备和对端设备的以太网同步了。

优选地，在通过I2C总线接口接收到来自母板的指令信息之后，还包括：SFP电口模块根据指令信息，将SFP电口模块的状态信息发送给母板，通过该实施例，更好的实现本端设备和对端设备的以太网同步了。

优选地，在将此同步时钟作为本端设备的系统时钟源之后，还包括：SFP电口模块获取本端设备的系统时钟源；将系统时钟源作为以太网接口的发送参考时钟信号源；根据所述发送参考时钟信号源，发送携带有同步时钟信息的数据信号。本发明实施例中，通过发送带有同步时钟信息的数据信号，可以实现多个设备的以太网同步。

优选地，在SFP电口模块获取本端设备的系统时钟源之前，还包括：本端设备中的SFP电口模块通过I2C总线接口接收到来自母板的指令信息；根据指令信息，将SFP电口模块的接口更改为自适应模式，通过该实施例，更好的实现本端设备和对端设备的以太网同步了。

优选地，在发送携带有同步时钟信息的数据信号之后，还包括：第三设备中的SFP电口模块接收到携带有同步时钟信息的数据信号；从数据信号中获取同步时钟；将此同步时钟作为第三设备的系统时钟源，通过该实施例，更好的实现本端设备和对端设备的以太网同步了。

本发明目的的实现是基于下面几个部分：电源、微处理器、电可擦可编程只读存储器(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory，简称为EEPROM)、温度检测、电源检测、物理层(PHY)器件、时钟恢复、变压器、RJ45接口插座、耦合电路，以及相关的对外接口和附属电路。

电源的主要功能是：将外部电源转换成其他功能模块需要的电源。

微处理器的主要功能是：读、写SFP模块中PHY器件的寄存器，实现对PHY的控制；读取温度检测、电源检测部分的状态；通过外部I2C接口实现SFP模块的对外的通讯。

EEPROM的主要功能是：保存SFP的型号、S/N等SFP的产品属性信息，符合《INF-8074i Specification for SFP Transceiver》。

温度检测、电源检测的主要功能是：实现SFP模块环境模拟量的采集。

PHY器件的主要功能是：实现以太网媒体接入控制(Media Access Control，简称为MAC)和以太网通信线路之间的信号转换；支持同步以太网功能；在以太网接口的接收部分，当同步以太网的接口模式为slave模式时，从接收线路上的数据信号中获取线路恢复时钟，送出SFP电口模块，作为设备的系统时钟源，从而实现与对端设备的时钟同步；在以太网接口的发送部分，将上述系统时钟源作为以太网接口的发送参考时钟信号源，将数据发送到对端设备，以便于对端设备恢复同步时钟，如果对端设备的接口如果为slave模式，则可以将获取的线路恢复时钟作为系统时钟源，从而实现同步以太网的同步时钟在设备间的传递。

变压器的主要功能：宽带信号的传输和电气隔离。

RJ45接口插座的主要功能是：提供外部接口。

耦合电路的主要功能是：实现SFP模块的高速串行数据信号的耦合。

对外接口和附属电路的主要功能是：主要包括电源、控制信号、I2C总线接口、高速串行数据信号、恢复时钟信号和相关的附属电路，对外接口是SFP模块与母板间的接口。

图2是根据本发明优选实施例的实现同步以太网功能的SFP电口模块示意图，如图2所示，首先SFP电口模块上电，电源电路将输入电源转换为装置需要的电源，给各个功能模块供电。

微控制器，初始化SFP模块，主要是初始化PHY器件，使之处于缺省的工作状态，此时PHY处于自适应模式；当接收到外部接口I2C来的指令，执行指令，并返还结果。

PHY器件，通过串行管理接口接收微控制器的指令，实现初始化和配置，对于1000Base-T接口的master和slave、自适应模式设置可以通过外部I2C接口对微处理器的访问，再由微处理器对PHY器件进行配置完成。PHY器件最基本的作用是实现以太网MAC和以太网通信线路之间的信号转换，在以太网接口配置为slave模式时，完成从接收线路的信号中恢复同步时钟，送出SFP模块；在master模式时，接收SFP外部参考时钟，并利用该时钟发送数据，图3是根据本发明优选实施例的实现同步以太网功能的SFP电口模块的时钟发送和恢复示意图，以上描述如图3所示。在自适应的情况下，由两端设备的以太网电口通过自动协商完成，从而决定哪一端为slave，哪一端为master。

EEPROM保存SFP的型号、S/N等SFP的产品属性信息，可以用过I2C总线接口直接读写。

温度检测、电源检测部分实现SFP模块环境模拟量信息的采集，并由微处理器读取，微处理器根据母板来的I2C总线接口的指令，发布信息。

对外接口是SFP模块与母板的接口，为了和《INF-8074i Specification for SFPTransceiver》的接口兼容，将对外接口做了如下定义见表1。

表1管脚、名称、功能的对应关系表

管脚	名称	功能	备注
				1	VeeT	Transmitter ground
2	TXFault	Transmitter fault indication
				3	REF_Clock	Reference clock	原为TXDisable
4	MOD-DEF2	Module definition 2	2 wire serial ID and interface
				5	MOD-DEF1	Module definition 1	2 wire serial ID and interface
6	MOD-DEF0	Module definition 0	Grounded internally via 100ohm
				7	Recover_Clock	Recover line clock	原为rate select。
8	LOS	Loss of signal indication
				9	VeeR	Receiver ground
10	VeeR	Receiver ground
				11	VeeR	Receiver ground
12	RD-	Negative receiver Data out
				13	RD+	Positive receiver Data out
14	VeeR	Receiver ground
				15	VccR	Receiver power
16	VccT	Transm itter power
				17	VeeT	Transmitter ground
18	TD+	Positive transmitter Data in
				19	TD-	Negative transmitter Data in
20	VeeT	Transmitter ground

表1中的管脚3，在《INF-8074i Specification for SFP Transceiver》中，为TXDisable输入信号；在一种实现同步以太网功能的SFP电口模块中被定义为REF-CLK，作为SFP电口模块外部参考时钟输入。母板在识别到插入模块为SFP电口模块，给模块送参考时钟信号，若识别到为SFP光口模块，送TXDisable信号。

表1中的管脚7，在《INF-8074i Specification for SFP Transceiver》中，为rateselect管脚，此管脚一般不使用，在一种实现同步以太网功能的SFP电口模块中被定义为R-CLK，作为接收线路恢复时钟信号输出。

图4是根据本发明实施例的实现同步以太网功能的流程图，如图4所示。包括步骤S401至步骤S409。

步骤S401，上电。

步骤S402，微控制器初始化PHY。

步骤S403，SFP模块接口进入缺省的自适应模式。

步骤S404，微控制器等待接收到母板下发指令。

步骤S405，下发指令是否为使接口进入slave模式。如果是，进入步骤S406；如果否，进入步骤S407。

步骤S406，同步以太网PHY器件将接口更改为slave模式，进入步骤S404。

步骤S407，微控制器读取SFP状态信息，发送给母板，进入步骤S404。

需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

本发明实施例提供了一种以太网同步系统，该系统可以用于实现上述方法。图5是根据本发明实施例的以太网同步系统的结构框图，包括本端设备和对端设备，其中所述本端设备包括SFP电口模块51，所述SFP电口模块包括：第一接收模块511、第一获取模块512和第一处理模块513。下面对其结构进行详细描述。

第一接收模块511，用于通过同步以太网接口接收到来自对端设备的数据信号；第一获取模块512，连接至第一接收模块511，用于从所述数据信号中获取同步时钟；第一处理模块513，连接至第一获取模块512，用于将所述同步时钟作为所述本端设备的系统时钟源。本发明实施例中，通过SFP电口模块获取与对端设备同步的恢复时钟，并将其作为本端设备的系统时钟源，从而可以实现本端设备和对端设备的系统时钟同步，最终实现同步以太网功能。

图6是根据本发明优选实施例的以太网同步系统的结构框图一，如图6所示，包括：初始化模块514，用于初始化；第二接收模块515，连接至初始化模块514，用于通过I2C总线接口接收到来自母板的指令信息；第一接口更改模块516，连接至第二接收模块515，用于根据指令信息，将SFP电口模块的接口更改为slave模式，通过该实施例，更好的实现本端设备和对端设备的以太网同步了。

图7是根据本发明优选实施例的以太网同步系统的结构框图二，如图7所示，包括：第二获取模块517，用于获取本端设备的系统时钟源；第二处理模块518，连接至第二获取模块517，用于将与上述系统时钟源同步的外部参考时钟作为同步时钟信号；发送模块519，连接至第二处理模块518，用于发送携带有同步时钟信息的数据信号，通过该实施例，更好的实现本端设备和对端设备的以太网同步了。

图8是根据本发明优选实施例的以太网同步系统的结构框图三，如图8所示，包括：第三接收模块520，用于本端设备中的SFP电口模块通过I2C总线接口接收到来自母板的指令信息；第二接口更改模块521，连接至第三接收模块520，用于根据指令信息，将SFP电口模块的接口更改为自适应模式。本发明实施例中，通过一端发送同步时钟信息的数据，可以实现多个设备的以太网同步。

需要说明的是，系统实施例中描述的以太网同步系统对应于上述的方法实施例，其具体的实现过程在方法实施例中已经进行过详细说明，在此不再赘述。

本发明实施例与现有技术相比较，有以下几个优点：

(1)、相对于目前的SFP电口模块，具有同步以太网功能。

(2)、方案简单易行，成本少、经济性好，易于实现和推广。

(3)、直接将参考时钟和恢复时钟的管脚引出，便于设计，也充分利用了《INF-8074i Specification for SFP Transceiver》定义的管脚。

(4)、SFP电口模块的对外接口和《INF-8074i Specification for SFPTransceiver》定义的基本兼容。

综上所述，根据本发明的上述实施例，提供了一种以太网同步方法和系统。本发明通过SFP电口模块获取与对端设备同步的时钟信号，并将其作为本端设备的系统时钟源，从而可以实现本端设备和对端设备的系统时钟同步，最终实现同步以太网功能。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种以太网同步方法，其特征在于包括：

本端设备中的SFP电口模块接收到来自对端设备的数据信号；

从所述数据信号中获得出同步时钟；

将所述同步时钟作为所述本端设备的系统时钟源；

在将所述同步时钟作为所述本端设备的系统时钟源之后，还包括：所述SFP电口模块获取所述本端设备的系统时钟源；将所述系统时钟源作为以太网接口的发送参考时钟信号源；根据所述发送参考时钟信号源，发送携带有所述同步时钟信息的数据信号。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在本端设备中的SFP电口模块接收到来自对端设备的数据信号之前，还包括：

所述本端设备中的SFP电口模块初始化；

通过I2C总线接口接收到来自母板的指令信息；

根据所述指令信息，将所述SFP电口模块的接口更改为slave模式。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在通过I2C总线接口接收到来自母板的指令信息之后，还包括：所述SFP电口模块根据所述指令信息，将所述SFP电口模块的状态信息发送给所述母板。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述SFP电口模块获取所述本端设备的系统时钟源之前，还包括：

所述本端设备中的SFP电口模块通过I2C总线接口接收到来自母板的指令信息；

根据所述指令信息，将所述SFP电口模块的接口更改为自适应模式。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在发送携带有所述同步时钟信息的数据信号之后，还包括：

第三设备中的SFP电口模块接收到携带有所述同步时钟信息的数据信号；

从所述数据信号中获得同步时钟；

将所述同步时钟作为所述第三设备的系统时钟源。

6.一种以太网同步系统，其特征在于包括本端设备和对端设备，其中所述本端设备包括SFP电口模块，所述SFP电口模块包括：

第一接收模块，用于通过同步以太网接口接收到来自对端设备的数据信号；

第一获取模块，用于从所述数据信号中获取同步时钟；

第一处理模块，用于将所述同步时钟作为所述本端设备的系统时钟源；

其中，所述SFP电口模块还包括：第二获取模块，用于获取所述本端设备的系统时钟源；第二处理模块，用于将所述系统时钟源作为以太网接口的发送参考时钟信号源；发送模块，用于根据发送参考时钟信号源，发送携带有所述同步时钟信息的数据信号。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述SFP电口模块还包括：

初始化模块，用于初始化；

第二接收模块，用于通过I2C总线接口接收到来自母板的指令信息；

第一接口更改模块，用于根据所述指令信息，将所述SFP电口模块的接口更改为slave模式。

8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述SFP电口模块还包括：

第三接收模块，用于通过I2C总线接口接收到来自母板的指令信息；

第二接口更改模块，用于根据所述指令信息，将所述SFP电口模块的接口更改为自适应模式。