CN102647243B - 一种报文下插的方法、站点及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种报文下插的方法，获取帧间隙的字节数；当所述帧间隙的字节数大于第一预置阈值时，调整所述帧间隙，使所述帧间隙的字节数大于或等于第二预置阈值，所述第一预置阈值与所述第二预置阈值的差值为4的正整数倍；删除调整所述帧间隙后空余出的字节，以节省带宽；将携带时间戳的报文下插到所述节省出的带宽上，传输给待接收所述报文的站点。本发明实施例提供的报文下插的方法，可以调整帧间隙，将带有时间戳的报文下插到调整帧间隙后空余出的带宽上，提高了时钟同步的质量。

Description

一种报文下插的方法、站点及系统

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体涉及以太网中1588报文的下插方法、站点及系统。

背景技术

在传送网领域，为了使主站点和从站点间的时钟尽量保持一致，主从站点传送数据时，将带有时间戳的1588报文下插到帧间隙中，以修正主时钟与从时钟之间的时间偏差。

下文简单介绍1588的工作原理：

1588同步的第一阶段，以双步模式为例：修正主时钟与从时钟之间的时间偏差，称为偏移测量。在修正偏移量的过程中，主时钟依照定义的间隔时间，如：缺省是2秒，周期性地向相应的从时钟发出唯一的同步报文，这个同步报文包含该报文离开主时钟的时间估计值。从时钟测量接收的正确时间TS1；之后主时钟发出第二条报文——跟随报文(Follow_Up Message)，此报文与同步报文相关联，且包含同步报文放到精准同步协议(PTP，Precision TimingProtocol)通信路径上的更为正确的时间TM1。从时钟依据同步报文和跟随报文中的信息来计算偏移量，然后依照这个偏移量来修正从时钟的时间，如果在传输路径中没有延迟，那么两个时钟就会同步，具体计算过程如下：

偏移量＝TS1-TM1-Delay；假设，TS1＝1002、TM1＝1051、Delay＝0，那么偏移量＝1002-1051-0＝-49；可以看出从时钟慢了49秒，那么从时钟的时间调整量就为49秒。

实际上报文在网络中传输都会有传输时延，1588同步的第二阶段：测量网络传输造成的延迟时间，称为延迟测量(Delay Measurement)。为了测量网络的传输延时，网络测量和控制系统的精密时钟同步协议标准(IEEE1588)定义了一个延迟请求信息包(Delay Request Packet)，简称Delay_Req。从时钟向主时钟发出一个“延迟请求”数据包，在这个过程中确定该报文传递正确时间TS3。主时钟接收数据包后，打上一个时间戳，然后在“延迟响应”数据包中把接收到时的时间戳TM2送回到从时钟。依据传递时间戳TS2和主时钟提供的接收时间戳TM2，从时钟计算与主时钟之间的延迟时间，再通过延迟时间调整偏移量，从而实现了主时钟和从时钟的同步。

以太网中要实现主时钟和从时钟的同步，就需要将1588报文下插到帧间隙中，帧间隙就是前一个报文尾到下一个报文头的空隙间隔，当报文已经占满了带宽，导致1588报文无法下插，从而无法实现主时钟和从时钟的同步。

发明内容

本发明实施例提供一种报文下插的方法，可以调整帧间隙，将带有时间戳的报文下插到调整帧间隙后空余出的带宽上，提高了时钟同步的质量。

一种报文下插的方法，包括：

获取帧间隙的字节数；

当所述帧间隙的字节数大于第一预置阈值时，调整所述帧间隙，使所述帧间隙的字节数大于或等于第二预置阈值，所述第一预置阈值与所述第二预置阈值的差值为4的正整数倍；

删除调整所述帧间隙后空余出的字节，以节省带宽；

将携带时间戳的报文下插到所述节省出的带宽上，传输给待接收所述报文的站点。

一种站点，包括：

获取单元，用于获取帧间隙的字节数；

调整单元，用于当所述获取单元获取的帧间隙的字节数大于第一预置阈值时，调整所述帧间隙，使所述帧间隙的字节数大于或等于第二预置阈值，所述第一预置阈值与所述第二预置阈值的差值为4的正整数倍；

删除单元，用于删除所述调整单元调整所述帧间隙后空余出的字节，以节省带宽；

报文下插单元，用于将携带时间戳的报文下插到所述删除单元节省出的带宽上，传输给待接收所述报文的站点。

一种时钟同步系统，包括主站点和从站点；

所述主站点获取帧间隙的字节数；当所述帧间隙的字节数大于第一预置阈值时，调整所述帧间隙，使所述帧间隙的字节数大于或等于第二预置阈值，所述第一预置阈值与所述第二预置阈值的差值为4的正整数倍；删除调整所述帧间隙后空余出的字节，以节省带宽；将携带时间戳的同步报文下插到所述节省出的带宽上，传输给从站点；

所述从站点接收到主站点发送的携带时间戳的报文后，提取所述时间戳，调整从时钟的时间偏移量；获取帧间隙的字节数，当所述帧间隙的字节数大于第一预置阈值时，调整所述帧间隙，使所述帧间隙的字节数大于或等于第二预置阈值，所述第一预置阈值与所述第二预置阈值的差值为4的正整数倍，删除调整所述帧间隙后空余出的字节，以节省带宽；将携带时间戳的延迟请求报文下插到所述节省出的带宽上，传输给主站点；接收主时钟发送的携带时间戳的延迟响应报文，根据发送延迟请求时携带的时间戳和所述延迟响应报文中的时间戳调整延迟时间。

本发明实施例采用获取帧间隙的字节数；当所述帧间隙的字节数大于第一预置阈值时，调整所述帧间隙，使所述帧间隙的字节数大于或等于第二预置阈值，所述第一预置阈值与所述第二预置阈值的差值为4的正整数倍；删除调整所述帧间隙后空余出的字节，以节省带宽；将携带时间戳的报文下插到所述节省出的带宽上，传输给待接收所述报文的站点。与现有技术相比，本发明实施例提供的报文下插的方法，可以调整帧间隙，将带有时间戳的报文下插到调整帧间隙后空余出的带宽上，提高了时钟同步的质量。

附图说明

图1是本发明实施例中报文下插的方法的一实施例示意图；

图2是本发明实施例中一应用具体示意图；

图3是本发明实施例中另一应用具体示意图；

图4是本发明实施例中另一应用具体示意图；

图5是本发明实施例中的一场景实施例示意图；

图6是本发明实施例中的另一场景实施例示意图；

图7是本发明实施例中站点的一实施例示意图；

图8是本发明实施例中站点的另一实施例示意图；

图9是本发明实施例中站点的另一实施例示意图；

图10是本发明实施例中系统的一实施例示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供一种报文下插的方法，可以调整帧间隙，将带有时间戳的报文下插到调整帧间隙后空余出的带宽上，提高了时钟同步的质量。本发明实施例还提供相应的站点。以下分别进行详细说明。

参阅图1，本发明实施例提供的报文下插的方法的一实施例包括：

101、获取帧间隙的字节数。

站点在连续发送的两帧之间，需等待一个帧间隙时间(IFG，interframegap)，帧间隙为以太网接口提供了帧接收之间的恢复时间，具体来说帧间隙是指前一个帧的最后一个字节到下一个帧的第一个字节间的空隙间隔，帧间隙的起始位置为前一个帧的最后一个字节，帧间隙的结束位置为下一个帧的第一个字节，帧间隙的字节数包括起始位置的字节到所述结束位置的前一个字节。

所述获取帧间隙的字节数，具体包括：检测所述帧间隙的起始位置和结束位置；根据所述帧间隙的起始位置和结束位置计算所述帧间隙的字节数，所述帧间隙的字节包括所述起始位置的字节到所述结束位置的前一个字节。

帧间隙的起始位置不可调节，协议规定，为便于检测，帧间隙的结束位置只能在在lane0和lane4两个位置。

102、当所述帧间隙的字节数大于第一预置阈值时，调整所述帧间隙，使所述帧间隙的字节数大于或等于第二预置阈值，所述第一预置阈值与所述第二预置阈值的差值为4的正整数倍。

所述第一预置阈值为12或13，所述第二预置阈值为8或9。

为了能保证帧接收之间的恢复时间，例如，媒体访问控制(MAC，MediaAccess Control)协议规定帧间隙的字节数一定要大于或等于9，当带宽被帧占满时，会导致1588报文无法下插，这样会造成主从站点时钟无法同步，为了能使1588报文下插到带宽中，需要调整帧间隙，对于字节数较多的帧间隙，可以通过调整帧间隙的结束位置来减小帧间隙的字节数，从而空出带宽，用于下插1588报文。

对于字节数大于13的帧间隙，可以采用半拍调整方案，一拍为8个字节，如图2所示，有4拍，每拍8个字节，帧间隙的起始位置FD在第二拍的lane0位置，帧间隙的结束位置S位于第四拍的lane0位置，可以算出帧间隙有16个字节，帧间隙的字节数包括FD位置的字节，不包括S位置的字节，因为要保证帧间隙的字节数大于等于9，所以可将帧间隙的结束位置S调整到第三拍的lane4位置，这样，帧间隙的字节数有12个，这样既减小了帧间隙，又能保证帧间隙的字节大于等于9，不影响帧的接收。

为了加强理解，参阅图3和图4，图3中，FD的位置在第一拍lane1～3中的任意一个位置上，S在第三拍的lane0位置上，这种情况下，空闲字节数有13～15个，这时，可将S位置调整到第二拍的lane4位置上，这样帧间隙之间的字节数为9～11个，既减小了帧间隙，又能保证帧间隙的字节大于8，不影响帧的接收。

图4中，FD的位置在第一拍lane4～7中的任意一个位置上，S在第三拍的lane4位置上，这种情况下，空闲字节数有13～16，这种情况，可将S位置调整到第三拍lane0位置上，空余出4个字节，帧间隙之间的字节数变为9～12，既减小了帧间隙，又能保证帧间隙的字节大于8，不影响帧的接收。

本实施例指示给出了以上一个例子进行说明，实际上帧间隙可以更大些，如24，所以调整帧间隙可将所述结束位置向所述起始位置方向移动4N个字节，所述N为自然数；当帧间隙为24个字节时，N为3，这时，帧间隙的字节数就为12。

103、删除调整所述帧间隙后空余出的字节，以节省带宽。

步骤102调整帧间隙的结束位置后，空余出4个字节，删除空余出的这4个字节，空余出带宽。

当结束位置移动4N个字节后，删除所述结束位置移动后空余出的4N个字节，空余出带宽。

104、将携带时间戳的报文下插到所述节省出的带宽上，传输给待接收所述报文的站点。

以主站点和从站点之间传输报文，实现时钟同步为例，说明时钟同步的具体过程：

参阅图5，在修正偏移量的过程中，主时钟依照定义的间隔时间，如：缺省是2秒，周期性地向相应的从时钟发出唯一的同步报文，这个同步报文包含该报文离开主时钟的时间估计值。从时钟测量接收的正确时间TS1；之后主时钟发出第二条报文——跟随报文(Follow_Up Message)，此报文与同步报文相关联，且包含同步报文放到精准同步协议(PTP，Precision Timing Protocol)通信路径上的更为正确的时间TM1。从时钟依据同步报文和跟随报文中的信息来计算偏移量，然后依照这个偏移量来修正从时钟的时间，如果在传输路径中没有延迟，那么两个时钟就会同步，具体计算过程如下：

偏移量1＝TS1-TM1-Delay；如图5所示，TS1＝1002，TM1＝1051，假设Delay＝0，那么偏移量＝1002-1051-0＝-49；可以看出从时钟慢了49秒，那么从时钟的时间调整量就为49秒；由接下来的同步报文发送时间TM2＝1053和从时钟对同步报文的接收时间TS2＝1053可以看出，调整后的从时钟和主时钟之间的偏移量2为0。

实际上报文在网络中传输都会有传输时延，测量网络传输造成的延迟时间，称为延迟测量(Delay Measurement)。为了测量网络的传输延时，网络测量和控制系统的精密时钟同步协议标准(IEEE1588)定义了一个延迟请求信息包(Delay Request Packet)，简称Delay_Req。如图6所示，从时钟向主时钟发出一个“延迟请求”数据包，在这个过程中确定该报文传递正确时间TS3。主时钟对接收数据包打上一个时间戳，然后在“延迟响应”数据包中把接收时间戳TM3送回到从时钟。依据传递时间戳TS3和主时钟提供的接收时间戳TM3，从时钟计算与主时钟之间的延迟时间。延迟时间的计算过程可参照如下过程进行理解Delay＝(TS2-TM2)+(TM3-TS3)/2＝0+(1082-1080)/2＝1秒；计算出延迟时间后，再次计算偏移量，偏移量4＝TS4-TM4-Delay＝1083-1083-1＝-1，可以看出从时钟的调整时间为1秒，调整时间后，在计算下次同步报文的偏移量，偏移量5＝TS5-TM5-Delay＝1086-1085-1＝0，实现了主时钟和从时钟的同步。

本发明实施例中，获取帧间隙的字节数；当所述帧间隙的字节数大于第一预置阈值时，调整所述帧间隙，使所述帧间隙的字节数大于或等于第二预置阈值，所述第一预置阈值与所述第二预置阈值的差值为4的正整数倍；删除调整所述帧间隙后空余出的字节，以节省带宽；将携带时间戳的报文下插到所述节省出的带宽上，传输给待接收所述报文的站点。与现有技术相比，本发明实施例提供的报文下插的方法，可以调整帧间隙，将带有时间戳的报文下插到调整帧间隙后空余出的带宽上，提高了时钟同步的质量。

可选地，在本发明实施例的基础上，检测帧间隙的字节数之前，还包括：检测所述带宽是否满负荷。当带宽不是满负荷时，不需要调节帧间隙，就可以将1588报文下插到带宽中，传输给其他站点，当检测到带宽满负荷时，就需要调整帧间隙，以便空余出带宽，下插1588报文，也就是，当所述帧间隙的字节数大于第一预置阈值，且带宽满负荷时，调整所述帧间隙。

本发明实施例提供的报文下插的方法，既适用于主站点，又适用于从站点。

参阅图7，本发明实施例提供的站点的一实施例包括：

获取单元201，用于获取帧间隙的字节数；

调整单元202，用于当所述获取单元201获取的帧间隙的字节数大于第一预置阈值时，调整所述帧间隙，使所述帧间隙的字节数大于或等于第二预置阈值，所述第一预置阈值与所述第二预置阈值的差值为4的正整数倍；

删除单元203，用于删除所述调整单元202调整所述帧间隙后空余出的字节，以节省带宽；

报文下插单元204，用于将携带时间戳的报文下插到所述删除单元203节省出的带宽上，传输给待接收所述报文的站点。

本发明实施例中，获取单元201获取帧间隙的字节数；调整单元202当所述获取单元201获取的帧间隙的字节数大于第一预置阈值时，调整所述帧间隙，使所述帧间隙的字节数大于或等于第二预置阈值，所述第一预置阈值与所述第二预置阈值的差值为4的正整数倍；删除单元203删除所述调整单元202调整所述帧间隙后空余出的字节，以节省带宽；报文下插单元204将携带时间戳的报文下插到所述删除单元203节省出的带宽上，传输给待接收所述报文的站点。与现有技术相比，本发明实施例提供的站点，可以调整帧间隙，将带有时间戳的报文下插到调整帧间隙后空余出的带宽上，提高了时钟同步的质量。

在上述图7对应的实施例的基础上，参阅图8，本发明实施例提供的站点还包括：

检测单元205，用于检测所述帧间隙的起始位置和结束位置；

计算单元206，用于根据所述检测单元205检测到的帧间隙的起始位置和结束位置计算所述帧间隙的字节数，所述帧间隙的字节包括所述起始位置的字节到所述结束位置的前一个字节。

在上述图8对应的实施例的基础上，参阅图9，本发明提供的站点的另一实施例还包括：

所述调整单元202，具体用于将所述检测单元205检测出的结束位置向所述起始位置方向移动4N个字节，所述N为自然数；

所述删除单元203，具体用于删除所述调整单元202调整结束位置移动后空余出的4N个字节。

在上述图7～9对应的实施例的基础上，本发明实施例还包括：

所述调整单元202，还用于当所述帧间隙的字节数大于第一预置阈值，且带宽满负荷时，调整所述帧间隙。

参阅图10，本发明实施例提供的时钟同步系统的一实施例包括：主站点200和从站点210；

所述主站点200，用于获取帧间隙的字节数；当所述帧间隙的字节数大于第一预置阈值时，调整所述帧间隙，使所述帧间隙的字节数大于或等于第二预置阈值，所述第一预置阈值与所述第二预置阈值的差值为4的正整数倍；删除调整所述帧间隙后空余出的字节，以节省带宽；将携带时间戳的同步报文下插到所述节省出的带宽上，传输给从站点。

所述从站点210，用于接收到主站点发送的携带时间戳的报文后，提取所述时间戳，调整从时钟的时间偏移量；获取帧间隙的字节数，当所述帧间隙的字节数大于第一预置阈值时，调整所述帧间隙，使所述帧间隙的字节数大于或等于第二预置阈值，所述第一预置阈值与所述第二预置阈值的差值为4的正整数倍，删除调整所述帧间隙后空余出的字节，以节省带宽；将携带时间戳的延迟请求报文下插到所述节省出的带宽上，传输给主站点；接收主时钟发送的携带时间戳的延迟响应报文，根据发送延迟请求时携带的时间戳和所述延迟响应报文中的时间戳调整延迟时间。

本发明实施例提供的系统，主站点和从站点都可以调整帧间隙，将携带时间戳的1588报文下插到带宽中，从而提高了时钟同步的质量。

本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：ROM、RAM、磁盘或光盘等。

以上对本发明实施例所提供的报文下插的方法、站点以及系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种报文下插的方法，其特征在于，包括：

获取帧间隙的字节数；

当所述帧间隙的字节数大于第一预置阈值时，调整所述帧间隙，使所述帧间隙的字节数大于或等于第二预置阈值，所述第一预置阈值与所述第二预置阈值的差值为4的正整数倍，所述第一预置阈值为12，所述第二预置阈值为8；

删除调整所述帧间隙后空余出的字节，以节省带宽；

将携带时间戳的报文下插到所述节省出的带宽上，传输给待接收所述报文的站点。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取帧间隙的字节数，具体包括：

检测所述帧间隙的起始位置和结束位置；

根据所述帧间隙的起始位置和结束位置计算所述帧间隙的字节数，所述帧间隙的字节包括所述起始位置的字节到所述结束位置的前一个字节。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，

所述调整所述帧间隙，具体包括：将所述结束位置向所述起始位置方向移动4N个字节，所述N为自然数；

所述删除调整所述帧间隙空余出的字节，具体包括：删除所述结束位置移动后空余出的4N个字节。

4.根据权利要求1～3任意一项所述的方法，其特征在于，还包括：

当所述帧间隙的字节数大于第一预置阈值，且带宽满负荷时，调整所述帧间隙。

5.一种站点，其特征在于，包括：

获取单元，用于获取帧间隙的字节数；

调整单元，用于当所述获取单元获取的帧间隙的字节数大于第一预置阈值时，调整所述帧间隙，使所述帧间隙的字节数大于或等于第二预置阈值，所述第一预置阈值与所述第二预置阈值的差值为4的正整数倍，所述第一预置阈值为12，所述第二预置阈值为8；

删除单元，用于删除所述调整单元调整所述帧间隙后空余出的字节，以节省带宽；

报文下插单元，用于将携带时间戳的报文下插到所述删除单元节省出的带宽上，传输给待接收所述报文的站点。

6.根据权利要求5所述的站点，其特征在于，还包括：

检测单元，用于检测所述帧间隙的起始位置和结束位置；

计算单元，用于根据所述检测单元检测到的帧间隙的起始位置和结束位置计算所述帧间隙的字节数，所述帧间隙的字节包括所述起始位置的字节到所述结束位置的前一个字节。

7.根据权利要求6所述的站点，其特征在于，

所述调整单元，具体用于将所述检测单元检测出的结束位置向所述起始位置方向移动4N个字节，所述N为自然数；

所述删除单元，具体用于删除所述调整单元调整结束位置移动后空余出的4N个字节。

8.根据权利要求5～7任意一项所述的站点，其特征在于，

所述调整单元，还用于当所述帧间隙的字节数大于第一预置阈值，且带宽满负荷时，调整所述帧间隙。

9.一种时钟同步系统，其特征在于，包括主站点和从站点；

所述主站点获取帧间隙的字节数；当所述帧间隙的字节数大于第一预置阈值时，调整所述帧间隙，使所述帧间隙的字节数大于或等于第二预置阈值，所述第一预置阈值与所述第二预置阈值的差值为4的正整数倍；删除调整所述帧间隙后空余出的字节，以节省带宽；将携带时间戳的同步报文下插到所述节省出的带宽上，传输给从站点，所述第一预置阈值为12，所述第二预置阈值为8；

所述从站点接收到主站点发送的携带时间戳的报文后，提取所述时间戳，调整从时钟的时间偏移量；获取帧间隙的字节数，当所述帧间隙的字节数大于第一预置阈值时，调整所述帧间隙，使所述帧间隙的字节数大于或等于第二预置阈值，所述第一预置阈值与所述第二预置阈值的差值为4的正整数倍，删除调整所述帧间隙后空余出的字节，以节省带宽；将携带时间戳的延迟请求报文下插到所述节省出的带宽上，传输给主站点；接收主时钟发送的携带时间戳的延迟响应报文，根据发送延迟请求时携带的时间戳和所述延迟响应报文中的时间戳调整延迟时间。