CN102387155B - 一种延迟恒定的ptp信号协议转换系统及实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种延迟恒定的PTP信号协议转换系统及实现方法，其中又进一步包括一种PTP信号协议转换设备；其中PTP信号协议转换设备主要包括，信号接收模块、协议转换模块和信号发送模块，用于在转换PTP信号协议并在PTP信号进入和离开协议转换器的时间上加入时间戳；所述延迟恒定的PTP信号协议转换系统包括，第一PTP信号协议转换设备和PTP信号接收装置，PTP信号接收装置接收第一PTP信号协议转换设备发送的转换协议并加入时间戳的PTP信号，并结算协议转换过程的延迟时间，并在时间同步过程中去掉此延迟时间。

Description

一种延迟恒定的PTP信号协议转换系统及实现方法

技术领域

本发明涉及时间通信技术领域，特别涉及一种延迟恒定的PTP信号协议转换系统及实现方法。

背景技术

随着科学技术不断发展，各行各业对时间同步的要求越来越高，针对时间同步进行的研究也一直在不断的进行。目前，在时间同步领域，一种比较前沿的方法是主时钟通过同步数字体系(SDH)向从时钟传送PTP信号，这种方式不仅精确度高，而且可以不受到SDH倒换的影响。

但是，上述时间同步的方法在通信技术方面存在的问题在于，主时钟发出的PTP信号采用以太协议，要进入SDH必须转换为SDH适应的2M协议，同理PTP信号在离开SDH进入从时钟是，也必须将2M协议的PTP信号重新转换为以太协议。

所以如果没有一种延迟短并且恒定的协议转换器出现，那么上述时间同步的技术方案就没有办法达到预期效果。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种延迟恒定的PTP信号协议转换系统及实现方法，其中又进一步包括一种PTP信号协议转换设备，实现PTP信号在协议转换的过程中延迟时间恒定且更加精准。

办发明技术方案如下：

一种PTP信号协议转换设备，所述设备连接外部PTP信号源和外部PTP信号接收装置，所述设备包括信号接收模块、协议转换模块和信号发送模块；

信号接收模块，连接外部PTP信号源和协议转换模块，用于接收PTP信号，并以接收时间为时间点在PTP信号中加入第一时间戳，再将加入第一时间戳的PTP信号发送给协议转换模块；

协议转换模块，连接信号接收模块与信号发送模块，用于接收信号接收模块发送的PTP信号，协议转换模块将PTP信号中原有的协议解析并使用另一种协议重新包装，在将重新包装过的协议发送到信号发送模块；

信号发送模块，连接协议转换模块与PTP信号接收装置，用于接收协议转换模块发送的PTP信号，再转发给外部PTP信号接收装置，并在即将发送信号的时候，以发送信号的时间为时间点在PTP信号上加入第二时间戳。

所述协议转换模块接收PTP信号，将PTP信号中原有的协议解析并使用另一种协议重新包装具体为：

协议转换模块接收含有以太协议的PTP信号，将以太协议解析并用2M协议重新封装PTP信号；

或协议转换模块接收含有2M协议的PTP信号，将2M协议解析并用以太协议重新封装PTP信号。

一种延迟恒定的PTP信号协议转换系统，所述协议转换系统包括：第一PTP信号协议转换设备和PTP信号接收装置；

第一PTP信号协议转换设备，连接PTP信号接收设备，用于在PTP信号进入第一PTP信号协议转换设备的时间点上加入第一时间戳，然后进行PTP信号的协议转换，转换协议后在PTP信号离开第二PTP信号协议转换器的时间点上加入第二时间戳，将加入所述两个时间戳之后的PTP信号发送给PTP信号接收装置；

PTP信号接收装置，用于接收PTP信号协议转换设备发送的PTP信号，并将PTP信号中的第一时间戳和第二时间戳求差计算，出PTP信号在PTP信号协议转换设备中经历的延迟时间，并在PTP信号的路径延迟信息中扣除此延迟时间。

所述第一PTP信号协议转换设备进行PTP信号的协议转换具体为：

PTP信号协议转换设备接收含有以太协议的PTP信号，将以太协议解析并用2M协议重新封装PTP信号。

所述PTP信号接收装置具体包括，同步数字体系模块、第二PTP信号协议转换设备和二级时间服务器；

同步数字体系模块，连接PTP信号协议转换设备和第二协议转换器，用于接收PTP信号协议转换设备传来的PTP信号，并发送给第二PTP信号协议转换设备；

第二PTP信号转换设备，连接二级时间服务器，用于在PTP信号进入第二PTP信号协议转换设备的时间点上加入第三时间戳，然后进行PTP信号的协议转换，转换协议后在PTP信号离开第二PTP信号协议转换器的时间点上加入第四时间戳，将加入所述两个时间戳之后的PTP信号发送给二级时间服务器；

二级时间服务器，用于接收第二PTP信号协议转换设备发送的PTP信号，利用PTP信号中的第一时间戳与第二时间戳求差，计算PTP信号在第一PTP信号协议转换设备的第一延迟时间，利用PTP信号中的第三时间戳和第四时间戳求差，计算PTP信号在第二PTP信号协议转换设备的第二延迟时间，并在PTP信号的路径延迟信息中扣除上述两个延迟时间。

所述第二PTP信号协议转换设备进行PTP信号的协议转换具体为：

PTP信号协议转换设备接收含有2M协议的PTP信号，将2M协议解析并用以太协议重新封装PTP信号。

一种延时恒定的转换PTP信号协议的方法，该方法包括以下步骤：

A、第一PTP信号协议转换设备中的信号接收模块接收来自外部PTP信号源的PTP信号，以接收PTP信号的时间为时间点加入第一时间戳，将加入第一时间戳的PTP信号发送到第一PTP信号协议转换设备中的协议转换模块；

B、第一PTP信号协议转换设备中的协议转换模块接收来自信号接收模块的PTP信号，解析PTP信号原有协议并用另外一种协议重新封装PTP信号，将重新封装的PTP信号发送给第一PTP信号协议转换设备中的信号发送模块；

C、第一PTP信号协议转换设备中的信号发送模块接收来自协议转换模块的PTP信号，并将PTP信号发送给PTP信号接收装置，同时在即将发送此PTP信号时，以发送此PTP信号的时间为时间点在此PTP信号中加入第二时间戳；

D、PTP信号接收装置接收来自信号发送模块的PTP信号，利用PTP信号中的两个时间戳求差，计算出PTP信号在协议转换过程中的延迟时间，并在PTP信号的路径延迟信息中扣除此延迟时间。

8、根据权利要求4所述方法，其特征在于，所述协议转换模块解析PTP信号原有协议并用另外一种协议重新封装PTP信号具体为：

协议转换模块接收含有以太协议的PTP信号，将以太协议解析并用2M协议重新封装PTP信号；

或协议转换模块接收含有2M协议的PTP信号，将2M协议解析并用以太协议重新封装PTP信号。

所述PTP信号接收装置接收来自信号发送模块的PTP信号，利用PTP信号中的两个时间戳求差，计算出PTP信号在协议转换过程中的延迟时间进一步包括：

D1、PTP信号接收装置中的同步数字体系模块接收PTP信号协议转换设备传来的PTP信号，并发送给PTP信号接收装置中的第二PTP信号协议转换设备；

D2、第二PTP信号转换设备在PTP信号进入第二PTP信号协议转换设备的时间点上加入第三时间戳，然后进行PTP信号的协议转换，转换协议后在PTP信号离开第二PTP信号协议转换器的时间点上加入第四时间戳，将加入所述两个时间戳之后的PTP信号发送给PTP信号接收装置中的二级时间服务器；

D3、二级时间服务器接收第二PTP信号协议转换设备发送的PTP信号，利用PTP信号中的第一时间戳与第二时间戳求差，计算PTP信号在第一PTP信号协议转换设备的第一延迟时间，利用PTP信号中的第三时间戳和第四时间戳求差，计算PTP信号在第二PTP信号协议转换设备的第二延迟时间。

步骤D中所述在PTP信号的路径延迟信息中扣除此延迟时间具体为：

D4、二级时间服务器在PTP信号的路径延迟信息中扣除第一延迟时间和第二延迟时间。

通过以上技术方案可知，本发明通过所述PTP信号协议转换器在PTP信号协议转换过程中加入时间戳，从而二级时间服务器可以利用时间戳计算出协议转换的延迟时间，并在利用PTP信号进行时间同步时扣除此延迟时间，实现PTP信号在协议转换的过程中延迟时间恒定且更加精准，按照上述技术方案，可以将时间同步对时中协议转换过程的影响控制在200纳秒以内。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为PTP信号协议转换设备结构示意图；

图2为延迟恒定的PTP信号协议转换系统结构示意图；

图3为延迟恒定的PTP信号协议转换系统实现方法流程图。

具体实施方式

本发明提供一种延迟恒定的PTP信号协议转换系统及实现方法，其中又包括一种PTP信号协议转换设备，用于实现延迟恒定的PTP信号协议转换。下面将结合附图对本发明的技术方案进行完整描述。而所描述的实施例仅仅是本发明中部分实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有经过创造性劳动情况下得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。

参照图1所示，本发明所述PTP信号协议转换设备具体结构包括：信号接收模块、协议转换模块和信号发送模块；

信号接收模块，连接外部PTP信号源和协议转换模块，用于接收外部PTP信号源传来的PTP信号，并以接收时间为时间点在PTP信号中加入第一时间戳，再将加入第一时间戳的PTP信号发送给协议转换模块；

协议转换模块，连接信号接收模块与信号发送模块，用于接收信号接收模块发送的PTP信号，协议转换模块将PTP信号中原有的协议解析并使用另一种协议重新包装，在将重新包装过的协议发送到信号发送模块；其中所转换的协议在具体实施例中为，针对对应的PTP信号接收装置适应的协议类型，将以太协议转换为2M协议或将2M协议转换为以太协议，

信号发送模块，连接协议转换模块与PTP信号接收装置，用于接收协议转换模块发送的PTP信号，再转发给外部PTP信号接收装置，并在即将发送信号的时候，以发送信号的时间为时间点在PTP信号上加入第二时间戳。

基于上述PTP信号协议转换设备，进一步构建出一种延迟恒定的PTP信号协议转换系统。而在具体实施例当中，所述延迟恒定的PTP信号协议转换系统被应用在一套时间同步网络当中。

所述系统主要由上述PTP信号协议转换设备完成PTP信号的协议转换，并在PTP信号进入和离开PTP信号协议转换设备的两个时间点上加入时间戳，将加入时间戳的PTP信号发送到PTP信号接收装置。

所述PTP信号接收装置需要对两个时间戳做求差计算，从而得出PTP信号在PTP信号协议转换设备中进行协议转换时经历的延迟时间。具体实施例中的PTP信号接收装置在利用此PTP信号进行时间同步时，将协议转换的延迟时间扣除，即通过一个人为调整归零的操作，实现在时间同步过程中恒定的低延迟的协议转换过程。

实施例中时间同步网络采用同步数字体系(SDH)传输PTP信号的方式实现时间同步，参照图2所示，下面具体描述在时间同步网络当中所述延迟恒定的PTP信号协议转换系统的结构：

在时间同步网络的主时钟之下接入第一PTP信号协议转换设备，第一PTP信号协议转换设备接收来自主时钟的含有以太协议的PTP信号，再转换为适应SDH模块的2M协议的PTP信号，同时在PTP信号进入和离开PTP信号协议转换设备的两个时间点上加入第一时间戳和第二时间戳。最后第一PTP信号协议转换设备将经过上述处理的PTP信号发送到PTP信号接收装置。

所述PTP信号接收装置由以下部分构成：SDH模块、第二PTP信号协议转换设备和二级时间服务器。

SDH模块是实施例中时间同步网络用于将PTP信号由主时钟发送到二级时间服务器的模块，SDH模块连接第一PTP信号协议转换设备，接收第一PTP信号协议转换设备发送的PTP信号，在将此PTP信号传输到二级时间服务器所在的位置。

经过SDH模块的PTP信号进入二级时间服务器之前，还需要将SDH模块适应的2M协议转换为二级时间服务器适应的以太协议。所以在SDH模块和二级时间服务器之间进一步设置了另外一个PTP信号协议转换设备，即第二PTP信号协议转化设备。

第二PTP信号协议转换设备工作原理同第一PTP信号协议转换设备工作原理相同。第二PTP信号协议转换设备在实现2M协议PTP信号转换成以太协议PTP信号的同时，在PTP信号进入和离开第二PTP信号协议转换设备的两个时间点上分别加入了第三时间戳和第四时间戳。

最后经过上述处理的PTP信号进入二级时间服务器，所述二级时间服务器即时间同步网络中的从时钟。为达到同步精确，二级时间服务器需要对PTP信号在两次协议转换过程中的延迟时间进行进一步处理，具体为：

计算第一时间戳和第二时间戳的差值，即得到PTP信号在第一次协议转换时的延迟时间；同理计算第三时间戳和第四时间戳的差值，即得到PTP信号在第二次协议转换过程中的延迟时间。

二级时间服务器在利用上述PTP信号与主时钟进行时间同步的时候，自动扣除两个延迟时间，以实现延迟恒定且精确的同步对时。按照所述技术方案，即使在协议转换过程中延迟时间发生较大的跳变，也不能够对从时钟对时的精确度发生影响。

另外在优选实施例当中，对于所述PTP信号协议转换设备还可以做出硬件改造，使PTP信号在进入协议转换模块时不做缓存而直接开始解析和重新封装的步骤，从而进一步缩短了延迟时间。

参照图3所示，以下为所述延迟恒定的PTP信号协议转换系统的实现方法：

第一PTP信号协议转换设备中的信号接收模块接收来自外部PTP信号源的PTP信号，以接收PTP信号的时间为时间点加入第一时间戳，将加入第一时间戳的PTP信号发送到第一PTP信号协议转换设备中的协议转换模块；

第一PTP信号协议转换设备中的协议转换模块接收来自信号接收模块的PTP信号，解析PTP信号原有协议并用另外一种协议重新封装PTP信号，将重新封装的PTP信号发送给第一PTP信号协议转换设备中的信号发送模块；

第一PTP信号协议转换设备中的信号发送模块接收来自协议转换模块的PTP信号，并将PTP信号发送给PTP信号接收装置，同时在即将发送此PTP信号时，以发送此PTP信号的时间为时间点在此PTP信号中加入第二时间戳；

PTP信号接收装置接收来自信号发送模块的PTP信号，利用PTP信号中的两个时间戳求差，计算出PTP信号在协议转换过程中的延迟时间，并在PTP信号的路径延迟信息中扣除此延迟时间。

其中步骤4根据实施例中PTP信号接收模块的结构，又可以具体分成如下步骤：

PTP信号接收装置中的同步数字体系模块接收PTP信号协议转换设备传来的PTP信号，并发送给PTP信号接收装置中的第二PTP信号协议转换设备；

第二PTP信号转换设备在PTP信号进入第二PTP信号协议转换设备的时间点上加入第三时间戳，然后进行PTP信号的协议转换，转换协议后在PTP信号离开第二PTP信号协议转换器的时间点上加入第四时间戳，将加入所述两个时间戳之后的PTP信号发送给PTP信号接收装置中的二级时间服务器；

二级时间服务器接收第二PTP信号协议转换设备发送的PTP信号，利用PTP信号中的第一时间戳与第二时间戳求差，计算PTP信号在第一PTP信号协议转换设备的第一延迟时间，利用PTP信号中的第三时间戳和第四时间戳求差，计算PTP信号在第二PTP信号协议转换设备的第二延迟时间；

二级时间服务器在PTP信号的路径延迟信息中扣除第一延迟时间和第二延迟时间。

以上所述仅是本发明的优选实施方案，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应该视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种延迟恒定的PTP信号协议转换系统，其特征在于，所述协议转换系统包括：第一PTP信号协议转换设备和PTP信号接收装置；

第一PTP信号协议转换设备，连接PTP信号接收装置，用于在PTP信号进入第一PTP信号协议转换设备的时间点上加入第一时间戳，然后进行PTP信号的协议转换，转换协议后在PTP信号离开第一PTP信号协议转换设备的时间点上加入第二时间戳，将加入所述两个时间戳之后的PTP信号发送给PTP信号接收装置；

PTP信号接收装置，用于接收第一PTP信号协议转换设备发送的PTP信号，并将PTP信号中的第一时间戳和第二时间戳求差计算出PTP信号在第一PTP信号协议转换设备中经历的延迟时间，并在PTP信号的路径延迟信息中扣除此延迟时间；

所述PTP信号接收装置具体包括，同步数字体系模块、第二PTP信号协议转换设备和二级时间服务器；

同步数字体系模块，连接第一PTP信号协议转换设备和第二PTP信号协议转换设备，用于接收第一PTP信号协议转换设备传来的PTP信号，并发送给第二PTP信号协议转换设备；

第二PTP信号协议转换设备，连接二级时间服务器，用于在PTP信号进入第二PTP信号协议转换设备的时间点上加入第三时间戳，然后进行PTP信号的协议转换，转换协议后在PTP信号离开第二PTP信号协议转换设备的时间点上加入第四时间戳，将加入所述两个时间戳之后的PTP信号发送给二级时间服务器；

二级时间服务器，用于接收第二PTP信号协议转换设备发送的PTP信号，利用PTP信号中的第一时间戳与第二时间戳求差，计算PTP信号在第一PTP信号协议转换设备的第一延迟时间，利用PTP信号中的第三时间戳和第四时间戳求差，计算PTP信号在第二PTP信号协议转换设备的第二延迟时间，并在PTP信号的路径延迟信息中扣除上述两个延迟时间。

2.根据权利要求1所述系统，其特征在于，所述第一PTP信号协议转换设备进行PTP信号的协议转换具体为：

PTP信号协议转换设备接收含有以太协议的PTP信号，将以太协议解析并用2M协议重新封装PTP信号。

3.根据权利要求1所述系统，其特征在于，所述第二PTP信号协议转换设备进行PTP信号的协议转换具体为：

PTP信号协议转换设备接收含有2M协议的PTP信号，将2M协议解析并用以太协议重新封装PTP信号。

4.一种延时恒定的转换PTP信号协议的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

A、第一PTP信号协议转换设备中的信号接收模块接收来自外部PTP信号源的PTP信号，以接收PTP信号的时间为时间点加入第一时间戳，将加入第一时间戳的PTP信号发送到第一PTP信号协议转换设备中的协议转换模块；

B、第一PTP信号协议转换设备中的协议转换模块接收来自信号接收模块的PTP信号，解析PTP信号原有协议并用另外一种协议重新封装PTP信号，将重新封装的PTP信号发送给第一PTP信号协议转换设备中的信号发送模块；

C、第一PTP信号协议转换设备中的信号发送模块接收来自协议转换模块的PTP信号，并将PTP信号发送给PTP信号接收装置，同时在即将发送此PTP信号时，以发送此PTP信号的时间为时间点在此PTP信号中加入第二时间戳；

D、PTP信号接收装置接收来自信号发送模块的PTP信号，利用PTP信号中的两个时间戳求差，计算出PTP信号在协议转换过程中的延迟时间，并在PTP信号的路径延迟信息中扣除此延迟时间；

所述PTP信号接收装置具体包括，同步数字体系模块、第二PTP信号协议转换设备和二级时间服务器；

同步数字体系模块，连接第一PTP信号协议转换设备和第二PTP信号协议转换设备，用于接收第一PTP信号协议转换设备传来的PTP信号，并发送给第二PTP信号协议转换设备；

第二PTP信号协议转换设备，连接二级时间服务器，用于在PTP信号进入第二PTP信号协议转换设备的时间点上加入第三时间戳，然后进行PTP信号的协议转换，转换协议后在PTP信号离开第二PTP信号协议转换设备的时间点上加入第四时间戳，将加入所述两个时间戳之后的PTP信号发送给二级时间服务器；

二级时间服务器，用于接收第二PTP信号协议转换设备发送的PTP信号，利用PTP信号中的第一时间戳与第二时间戳求差，计算PTP信号在第一PTP信号协议转换设备的第一延迟时间，利用PTP信号中的第三时间戳和第四时间戳求差，计算PTP信号在第二PTP信号协议转换设备的第二延迟时间，并在PTP信号的路径延迟信息中扣除上述两个延迟时间。

5.根据权利要求4所述方法，其特征在于，所述协议转换模块解析PTP信号原有协议并用另外一种协议重新封装PTP信号具体为：

协议转换模块接收含有以太协议的PTP信号，将以太协议解析并用2M协议重新封装PTP信号；

或协议转换模块接收含有2M协议的PTP信号，将2M协议解析并用以太协议重新封装PTP信号。

6.根据权利要求4所述方法，其特征在于，所述PTP信号接收装置接收来自信号发送模块的PTP信号，利用PTP信号中的两个时间戳求差，计算出PTP信号在协议转换过程中的延迟时间进一步包括：

D1、PTP信号接收装置中的同步数字体系模块接收第一PTP信号协议转换设备传来的PTP信号，并发送给PTP信号接收装置中的第二PTP信号协议转换设备；

D2、第二PTP信号转换设备在PTP信号进入第二PTP信号协议转换设备的时间点上加入第三时间戳，然后进行PTP信号的协议转换，转换协议后在PTP信号离开第二PTP信号协议转换设备的时间点上加入第四时间戳，将加入所述两个时间戳之后的PTP信号发送给PTP信号接收装置中的二级时间服务器；

D3、二级时间服务器接收第二PTP信号协议转换设备发送的PTP信号，利用PTP信号中的第一时间戳与第二时间戳求差，计算PTP信号在第一PTP信号协议转换设备的第一延迟时间，利用PTP信号中的第三时间戳和第四时间戳求差，计算PTP信号在第二PTP信号协议转换设备的第二延迟时间。

7.根据权利要求6所述方法，其特征在于，步骤D中所述在PTP信号的路径延迟信息中扣除此延迟时间具体为：

D4、二级时间服务器在PTP信号的路径延迟信息中扣除第一延迟时间和第二延迟时间。