CN102469377A - 一种epon系统以及系统中实现端到端透明时钟的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种EPON系统以及系统中实现端到端透明时钟的方法，有效降低EPON系统成本。所述方法包括：第一网元在接收到精确时间同步协议(PTP)消息时记录接收到所述消息的第一时间，并将所述记录的第一时间置于所述PTP消息中发送给第二网元；第二网元接收所述PTP消息，在向下级设备或上级设备发送的PTP消息中携带根据所述第一时间以及当前时间计算出的所述PTP消息的滞留时间。通过本发明方案，完全利用现有EPON系统设备，在不需要额外硬件辅助的情况下，实现IEEE1588-2008协议中E2ETC功能，满足EPON系统应用场景，切实有效的降低EPON系统的成本，带来一定的经济效益。

Description

一种EPON系统以及系统中实现端到端透明时钟的方法
技术领域
本发明涉及以太网网络同步时钟领域，提出一种EPON(以太无源光网络)系统、以及系统中实现端到端透明时钟的方法。
背景技术
IEEE1588-2008时钟同步协议也称PTP(Precision Time Protocol，精确时间同步)协议是以太网中一种较为精确的时钟同步方案，通过主从设备间IEEE1588消息传递，计算时间和频率偏移，达到主从频率和时间同步，解决了通用以太网延迟时间长和同步能力差的瓶颈。
IEEE1588-2008定义了两种PTP消息：Event(事件)消息和General(通用)消息，Event消息是包含时间信息的消息，其接收和发送都需要产生精确的时间戳信息；General消息则不要求精确的时间戳信息。
端到端透明时钟(End-to-End Transparent Clock，以下简称E2ETC)是IEEE1588-2008协议中定义的一种工作模型。端到端透明时钟像普通的网桥、交换机、路由器一样转发各种报文，然而，对于IEEE1588-2008Event消息，E2ETC需要计算Event消息在设备内部驻留时间进行时间延时校正，将校正过后的Event报文转发给下一级网络，实现逐级支持IEEE-2008协议，保持整个网络的时间同步。
EPON系统中IEEE1588-2008协议的主要应用场景是保持ONU(OpticalNetwork Unit，光网络单元)下挂的NodeB(节点B)设备和主时钟服务器时钟保持同步。目前解决方案多是采用成熟的时间处理芯片或侧挂FPGA(现场可编程门阵列)器件实现，由OLT(Optical Line Terminal，光线路终端)和ONU共同充当边界时钟，在ONU侧实现IEEE1588-2008主时钟，向下级NodeB设备传递PTP消息，使NodeB设备和主时钟服务器时间保持同步，但这种解决方案一般需要硬件设备辅助，额外增加了EPON系统成本。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种EPON系统以及系统中实现端到端透明时钟的方法，有效降低EPON系统成本。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种以太无源光网络(EPON)系统实现端到端透明时钟的方法，包括：
第一网元在接收到精确时间同步协议(PTP)消息时记录接收到所述消息的第一时间，并将所述记录的第一时间置于所述PTP消息中发送给第二网元；
第二网元接收所述PTP消息，在向下级设备或上级设备发送的PTP消息中携带根据所述第一时间以及当前时间计算出的所述PTP消息的滞留时间。
进一步地，所述第一网元为光线路终端(OLT)，所述第二网元为光网络单元(ONU)；或者，所述第一网元为ONU，所述第二网元为OLT。
进一步地，所述OLT和ONU的时间同步。
进一步地，所述PTP消息为PTP事件消息。
进一步地，所述在PTP消息中携带滞留时间包括：将所述滞留时间与所述PTP消息头部校正字段中的时间累加后添加到所述PTP消息头部中的校正字段中。
进一步地，所述第二网元在向下级设备或上级设备发送PTP消息前，删除所述PTP消息中的第一时间。
为解决上述技术问题，本发明还提供了一种以太无源光网络(EPON)系统，其特征在于，包括第一网元和第二网元，其中：
所述第一网元，用于在接收到精确时间同步协议(PTP)消息时记录接收到所述消息的第一时间，并将所述记录的第一时间置于所述PTP消息中发送给所述第二网元；
所述第二网元，用于接收所述PTP消息，在向下级设备或上级设备发送的PTP消息中携带根据所述第一时间以及当前时间计算出的所述PTP消息的滞留时间。
进一步地，所述第一网元为光线路终端(OLT)，所述第二网元为光网络单元(ONU)；或者，所述第一网元为ONU，所述第二网元为OLT。
进一步地，所述第二网元包括第一单元和第二单元，其中：
所述第一单元，用于接收所述PTP消息；
所述第二单元，用于将所述滞留时间与所述PTP消息头部校正字段中的时间累加后添加到所述PTP消息头部中的校正字段中。
进一步地，所述第二网元还包括第三单元，其用于所述第二单元在向下级设备或上级设备发送PTP消息前，删除所述PTP消息中的第一时间。
由于OLT的上联接口和ONU的下联接口都是以太网接口，参见系统结构简图图2，利用PON的测距机制，通过扩展OAM(操作管理和维护)消息可以方便的实现OLT和ONU时间同步。通过本发明方案，完全利用现有EPON系统设备，在不需要额外硬件辅助的情况下，实现IEEE1588-2008协议中E2ETC功能，满足EPON系统应用场景，切实有效的降低EPON系统的成本，带来一定的经济效益。
附图说明
图1为本发明实施例系统结构简图；
图2为下行PTP Event消息处理流程图；
图3为上行PTP Event消息处理流程图。
具体实施方式
实现IEEE1588-2008协议中E2ETC的方法包括：
第一网元在接收到精确时间同步协议(PTP)消息时记录接收到所述消息的第一时间，并将所述记录的第一时间置于所述PTP消息中发送给第二网元；
第二网元接收所述PTP消息，在向下级设备或上级设备发送的PTP消息中携带根据所述第一时间以及当前时间计算出的所述PTP消息的滞留时间。
具体地，在下行时，该滞留时间为PTP消息从OLT接收到ONU向该ONU下级设备发送出去的时间；在上行时，该滞留时间为该PTP消息从ONU接收到OLT向该OLT上级设备发送出去的时间。
在上述方案中EPON系统中OLT和ONU视作为一个整体，系统结构简图参见图1，在OLT与ONU的时间保持同步的前提下，由OLT的上联接口和ONU的下联接口共同形成一个透明时钟，共同来完成IEEE1588-2008协议中E2ETC功能。图中1588主时钟可以是时钟服务器，1588从时钟可以是基站等需同步设备。OLT和ONU之间通过OAM消息来完成同步，图中OAM_1帧用于以单播消息发送测距信息给对应ONU；OAM_2帧用于周期性地以广播消息发送时间同步信息给所有ONU。
所述第一网元是OLT时，第二网元为ONU；或者，第一网元为ONU时，第二网元为OLT。具体地：
在下行传输PTP消息时，OLT记录OLT以太网上联接口接收到PTPEvent消息的时间，并将该时间添加在PTP消息中，在该消息经过ONU的以太网下联接口时，ONU计算该消息穿越OLT和ONU这两个设备所经历的滞留时间，累加到PTP Event消息头部中的CorrectionField(校正)字段中并转发给下一级NodeB设备，PTP消息头部格式参见表1。
在上行传输PTP消息时，ONU记录ONU以太网下联接口接收的PTPEvent消息的时间，并将该时间添加在PTP消息中，在该消息经过OLT的以太网上联接口时，计算该消息穿越OLT和ONU这两个设备所经历的滞留时间，累加到PTP Event消息头部中的CorrectionField字段中并转发给上一级设备。
上述累加到PTP Event消息头部中的CorrectionField字段中是指将计算的滞留时间与校正字段中的时间累加后仍添加到该校正字段中。
表1
Figure BDA0000032747250000051
通过以上处理，可以去除PTP消息在EPON系统内部传输和处理导致的时延和抖动，保证时间同步的准确性。
为了使本发明的目的、技术方案和有点更加清楚明白，下面对本发明的实施方法结合附图作进一步的详细说明。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。
OLT和ONU之间的时间同步基于PON的测距机制，采用扩展OAM消息传递时间同步信息，参照中国电信EPON设备技术要求(V2.1修订2)中17.1章节EPON时间同步机制来实现OLT和ONU之间时间同步，其具体实现方式不在本发明的讨论范畴之内，然而本发明的实施方法必须建立在OLT和ONU时间已经同步的基础之上。
下行PTP Event消息由ONU负责计算其在EPON系统中滞留时间，其处理流程参见图2，包括以下步骤：
步骤201：OLT上联接口接收到从上一级网络设备或主时钟发送的PTPEvent消息，进入PTP Event消息处理流程；对于不包含时间信息的PTPGeneral消息则不做处理，直接转发；
步骤202：OLT记录当前接收PTP Event消息的时间戳(Timestamp)为Ta，将Ta按照IEEE1588-2008中规定的Timestamp格式填充到PTP Event消息的末尾处以方便ONU进行滞留时间的计算；
在其他实施例中，也可以将Ta置于PTP Event消息的其他位置，只要ONU能查询到即可。
步骤203：OLT将修改过后的PTP Event消息转发给ONU；
步骤204：ONU下联接口接收到从OLT转发的修改过后的PTP Event消息，进入PTP Event消息处理流程；
步骤205：ONU记录当前接收PTP Event消息的时间戳为Tb，从修改过后的PTP Event消息中提取出OLT接收时间戳Ta；ONU计算当前PTPEvent消息在EPON系统中的滞留时间为ΔT：
ΔT＝Tb-Ta
将ΔT按照IEEE1588-2008要求填入PTP消息头部中的CorrectionField字段，去除OLT填充在PTP Event消息末尾处的时间戳Ta；
步骤206：ONU将正确的PTP Event消息转发给下一级设备。
上行PTP Event消息由OLT负责计算其在EPON系统中滞留时间，其处理流程参见图3，包括以下步骤：
步骤301：ONU下联接口接收到从下一级网络发送的PTP Event消息，进入PTP Event消息处理流程；对于不包含时间信息的PTP General消息则不做处理，直接转发；
步骤302：ONU记录当前接收PTP Event消息时间戳为Tc，将Tc按照IEEE1588-2008中规定的Timestamp格式填充到PTP Event消息的末尾处以方便OLT进行滞留时间的计算；
同样地，在其他实施例中，也可以将Tc置于PTP Event消息的其他位置，只要OLT能查询到即可。
步骤303：ONU将修改过后的PTP Event消息转发给OLT；
步骤304：OLT上联接口接收到从ONU转发的修改过后的PTP Event消息，进入PTP Event消息处理流程；
步骤305：OLT记录当前接收PTP Event消息时间戳为Td，从接收到的修改过后的PTP Event消息中提取出OLT接收时间戳Tc；ONU计算当前PTPEvent消息在EPON系统中的滞留时间为ΔT：
ΔT＝Td-Tc
将ΔT按照IEEE1588-2008要求填入PTP消息头部中的CorrectionField字段，去除ONU填充在PTP Event消息末尾处的时间戳Tc；
步骤306：OLT将正确的PTP Event消息转发给上一级网络或主时钟服务器。
通过以上步骤，可以去除PTP消息在EPON系统内部传输和处理导致的时延和抖动，保证时间同步的准确性，从而可以实现IEEE1588-2008协议中透明端到端时钟逐级传递PTP消息的功能。
实现上述方法的系统，包括第一网元和第二网元，其中：
所述第一网元，用于在接收到精确时间同步协议(PTP)消息时记录接收到所述消息的第一时间，并将所述记录的第一时间置于所述PTP消息中发送给所述第二网元；
所述第二网元，用于接收所述PTP消息，在向下级设备或上级设备发送的PTP消息中携带根据所述第一时间以及当前时间计算出的所述PTP消息的滞留时间。
所述第一网元是OLT时，第二网元为ONU；或者，第一网元为ONU时，第二网元为OLT。
优选地，所述第二网元包括第一单元和第二单元，其中：所述第一单元，用于接收所述PTP消息；所述第二单元，用于将所述滞留时间与所述PTP消息头部校正字段中的时间累加后添加到所述PTP消息头部中的校正字段中。
优选地，所述第二网元还包括第三单元，其用于所述第二单元在向下级设备或上级设备发送PTP消息前，删除所述PTP消息中的第一时间。
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。
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 (12)

1.一种以太无源光网络(EPON)系统实现端到端透明时钟的方法，包括：
第一网元在接收到精确时间同步协议(PTP)消息时记录接收到所述消息的第一时间，并将所述记录的第一时间置于所述PTP消息中发送给第二网元；
第二网元接收所述PTP消息，在向下级设备或上级设备发送的PTP消息中携带根据所述第一时间以及当前时间计算出的所述PTP消息的滞留时间。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述第一网元为光线路终端(OLT)，所述第二网元为光网络单元(ONU)；或者，
所述第一网元为ONU，所述第二网元为OLT。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于：
所述OLT和ONU的时间同步。
4.如权利要求1或2或3所述的方法，其特征在于：
所述PTP消息为PTP事件消息。
5.如权利要求1或2或3所述的方法，其特征在于：
所述在PTP消息中携带滞留时间包括：将所述滞留时间与所述PTP消息头部校正字段中的时间累加后添加到所述PTP消息头部中的校正字段中。
6.如权利要求1或2或3所述的方法，其特征在于：
所述第二网元在向下级设备或上级设备发送PTP消息前，删除所述PTP消息中的第一时间。
7.一种以太无源光网络(EPON)系统，其特征在于，包括第一网元和第二网元，其中：
所述第一网元，用于在接收到精确时间同步协议(PTP)消息时记录接收到所述消息的第一时间，并将所述记录的第一时间置于所述PTP消息中发送给所述第二网元；
所述第二网元，用于接收所述PTP消息，在向下级设备或上级设备发送的PTP消息中携带根据所述第一时间以及当前时间计算出的所述PTP消息的滞留时间。
8.如权利要求7所述的系统，其特征在于：
所述第一网元为光线路终端(OLT)，所述第二网元为光网络单元(ONU)；或者，
所述第一网元为ONU，所述第二网元为OLT。
9.如权利要求7或8所述的系统，其特征在于：
所述OLT和ONU的时间同步。
10.如权利要求7或8所述的系统，其特征在于：
所述PTP消息为PTP事件消息。
11.如权利要求7或8所述的系统，其特征在于：
所述第二网元包括第一单元和第二单元，其中：
所述第一单元，用于接收所述PTP消息；
所述第二单元，用于将所述滞留时间与所述PTP消息头部校正字段中的时间累加后添加到所述PTP消息头部中的校正字段中。
12.如权利要求11所述的系统，其特征在于：
所述第二网元还包括第三单元，其用于所述第二单元在向下级设备或上级设备发送PTP消息前，删除所述PTP消息中的第一时间。
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