CN103138887A - 一种1588事件报文的处理方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及网络通讯技术领域，提供了一种1588事件报文的处理方法，包括，在数据发送时，发送处理模块识别1588事件报文后，获取当前时间的时间戳作为发送时间戳，将发送时间戳数据和接收时间戳预留字段添加到1588事件报文中进行发送；在数据接收时，接收处理模块识别1588事件报文后，并获取当前时间的时间戳，把该时间戳数据添加到接收时间戳预留字段中。本发明还提供了一种1588事件报文的处理系统。采用本发明提供的技术方案，更加节省了软件和硬件资源，降低了处理的复杂度，同时可以做到兼容目前的技术方案，保证设备之间的互操作性。

Description

一种1588事件报文的处理方法及系统

技术领域

本发明涉及网络通讯技术领域，尤其涉及一种网络时钟同步协议1588事件报文的处理方法及系统。

背景技术

IEEE(The Institute of Electrical and Electronics Engineers，电气电子工程协会)制定了1588标准，即网络测量和控制系统的精密时钟同步协议标准。该标准定义了一种通过网络数据包获取精确时间协议(Precision TimeProtocol，PTP)，该协议通过硬件和软件配合，网络上各个节点获取精确的时间同步，同步精度可以达到微秒级。这种通过网络协议获取同步的方法，使系统组网连接简化，并降低了成本，同时保证了精度要求，因此它广泛的应用在测试仪器、工业、网络通讯等领域。

PTP系统是由PTP设备或非PTP设备组成的分布式网络系统。该协议详细描述了系统中的实时时钟是如何相互同步。该系统是一个主从同步的分级结构，整个系统的参考母时钟(grandmaster)处于分级结构的顶层，通过交换PTP定时消息获取设备之间的同步，从设备根据获取的定时报文调整他们的时钟，达到跟分级结构的主设备的时间一致。

PTP协议定义了事件(event)报文和普通(general)报文。事件报文是包含发送和接收的准确时间戳报文，而普通报文不需要准确的时间戳。事件报文包括同步报文(Sync)，延时请求报文(Delay_Req)，对等延时请求报文(Pdelay_Req)，对等延时响应报文(Pdelay_Resp)。

PTP协议同步机制是：网络的主时钟端口发出Sync报文，同时记下该报文发送时间t1，当为一步模式时，把该时间戳t1加入到报文中随路发送，当为二步模式时，把该时间戳t1在下个普通报文Follow_Up中发送；网络的从时钟端口接收到Sync报文后记下该时间t2，存储该时间戳t2和对应的报文标识，传输给软件处理，软件查找时间戳对应标识来获取该报文的时间戳t1和t2。接着从时钟端口发出Delay_Req报文，同时记下该报文发送时间t3。而主时钟端口接收到Delay_Req报文后，记下该时间t4，并把该时间戳t4通过普通报文Delay_Resp发送给从时钟端口。软件获取t1、t2、t3、t4后，根据协议处理计算时间偏差和延时，其中时间偏差Toffset＝[(t2-t1)-(t4-t3)]/2，时间延时Tdelay＝[(t2-t1)+(t4-t3)]/2。

PTP协议对等延时测量方法是：网络的一端A端口发出Pdelay_Req报文，同时记下该发送报文时间t1；网络的另一端B端口接收到Pdelay_Req报文后记下该时间t2，该时间戳t2给硬件处理或软件处理。接着B端口发送Pdelay_Resp报文，同时记下该报文发送时间t3，当为一步模式时，把时间戳t3-t2加入到该报文中随路发送，当为二步模式时，把时间戳t2加入到Pdelay_Resp报文中发送，而在普通报文Pdelay_Resp_Follow_Up(对等延时请求响应的跟随报文)中发送时间戳t3。而A端口接收到Pdelay_Resp报文后，记下该时间t4，并该时间戳t4给硬件处理或软件处理。B端接收到Pdelay_Req报文后，软件有几种不同的做法，在一步模式下，直接计算t3-t2时间加到Pdelay_Resp报文校准字段correctionField中；在二步模式下，把t3-t2时间差加到Pdelay_Resp_Follow_Up报文中，或者t2加到Pdelay_Resp报文中，而t3加到Pdelay_Resp_Follow_Up报文中。A端口在得到时间值t1、t2、t3、t4后，根据对等延时测量方法测量的延时为Tdelay＝[(t2-t1)+(t4-t3)]/2。

PTP协议在处理接收事件报文时，需要对接收事件报文的时间戳做处理，暂存时间戳数据和对应的报文标识，通过专用接口读出给硬件或软件处理。该处理需要耗费额外的软硬件资源，处理过程较复杂。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供了一种网络时钟同步协议1588事件报文的处理方法及系统，以解决目前的时间戳处理，节省了软件和硬件的开销。

为解决上述问题，本发明提供了一种1588事件报文的处理方法，包括，

在数据发送时，发送处理模块识别1588事件报文后，获取当前时间的时间戳作为发送时间戳，将发送时间戳数据和接收时间戳预留字段添加到1588事件报文中进行发送；

在数据接收时，接收处理模块识别1588事件报文后，并获取当前时间的时间戳，把该时间戳数据添加到接收时间戳预留字段中。

进一步地，所述发送处理模块识别1588事件报文具体为，

在发送缓存区中写入1588事件报文后，发送处理模块从发送缓存区读出1588事件报文，解析并识别出该报文为1588事件报文。

进一步地，所述获取当前时间的时间戳作为发送时间戳具体为，

在发送1588事件报文帧起始标志SFD时，请求时间管理模块获取当前的时间戳。

进一步地，接收处理模块识别1588事件报文后，并获取当前时间的时间戳，把该时间戳数据添加到接收时间戳预留字段中具体为，

接收处理模块接收到数据时，检测到帧起始标志SFD时，请求获取当前时间的时间戳，解析并识别该接收报文为1588事件报文，若为1588事件报文，把获取的时间戳替换1588事件报文的接收时间戳预留字段；向接收缓存区写入该1588事件报文。

进一步地，1588事件报文中的同步报文Sync，延时请求报文Delay_Req，对等延时请求报文Pdelay_Req在发送时间戳字段后面添加10个字节接收报文时间戳RxTimestamp；

1588事件报文中的对等延时响应报文Pdelay_Resp格式没有预留接收Pdelay_Resp报文的时间戳字段，在报文最后添加10个字节接收报文时间戳字段requestingPortReceiptTimestamp。

本发明还提供了一种1588事件报文的处理系统，包括，

发送处理模块，用于在数据发送时，识别1588事件报文后，获取当前时间的时间戳作为发送时间戳，将发送时间戳数据和接收时间戳预留字段添加到1588事件报文中进行发送；

接收处理模块，用于在数据接收时，识别1588事件报文后，并获取当前时间的时间戳，把该接收报文时间戳数据添加到接收时间戳预留字段中；

时间管理模块，用于生成发送时间戳和接收报文时间戳。

进一步地，上述系统还包括，

PTP协议栈，用于产生1588事件报文，通过发送通讯接口把所述1588事件报文写入发送缓存中；并且用于通过接收通讯接口从接收缓存中读取接收报文数据，获取1588事件报文和对应的时间戳数据；

发送通讯接口，用于把PTP协议栈产生的1588事件报文数据写入发送缓存中；

发送缓存，用于存储所述PTP协议栈产生的1588事件报文，并且在发送处理模块需要数据时读出缓存中的报文数据，完成对缓存的管理和控制；

接收缓存，用于接收接收处理模块接收到的1588事件报文；

接收通讯接口，用于从接收缓存中读出1588事件报文，把所述1588事件报文传输给PTP协议栈处理；

时间管理模块，用于根据PTP协议栈校准时间。

进一步地，所述发送处理模块具体用于，

当检测到网络空闲时，若发送缓存中有报文需要发送，进入发送状态，产生帧前导preamble和帧起始界定符SFD；同时读取发送缓存的数据，解析发送的报文，如果该发送报文为1588事件报文，在发送帧起始界定符SFD后，从时间管理模块获取当前发送的精确时间戳作为发送时间戳数据，并将该发送时间戳数据和接收时间戳预留字段添加到1588事件报文中。

进一步地，若所述1588事件报文为对等延时响应事件报文，则所述发送处理模块还用于，

计算发送时间t3和对等延时响应事件报文接收的时间t2的差值，把该差值替换校准字段；接收时间戳预留字段写入全0，产生循环冗余校验码CRC，并把CRC数据添加到发送数据的末尾并发送出去。

进一步地，所述接收处理模块具体用于，

当检测到数据有效时，接收数据并判断数据的合法性，当接收数据为帧起始界定符SFD时，通过时间管理模块获取接收数据的接收时间戳数据，并且把接收数据写入接收缓存中，当接收处理模块解析该数据包为1588事件报文时，把接收报文时间戳数据替换1588事件报文的接收时间戳预留字段，以及在接收数据时计算循环冗余校验码CRC校验，并把校验结果信息写入接收缓存。

采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，更加节省了软件和硬件资源，降低了处理的复杂度，同时可以做到兼容目前的技术方案，保证设备之间的互操作性。

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，构成本发明的一部分，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是本发明第一实施例流程图；

图2是本发明实施例1588事件报文Sync，Delay_Req，Pdelay_Req报文的格式；

图3是本发明实施例的1588事件报文Pdelay_Resp报文的格式；

图4是本发明第二实施例结构图。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明在每个1588事件报文字段的最后添加10个字节接收时间戳字段。发送事件报文时，可以预留10个字节的接收时间戳字段发送，而接收事件报文时，把时间戳添加到接收时间戳字段中，或者在接收到标准1588事件报文字段的最后添加接收时间戳字段，跟本发明定义的报文格式相同。

如图1所示，是本发明第一实施例流程图，提供了一种1588事件报文的处理方法，具体包括，

步骤S101，在数据发送时，发送处理模块识别1588事件报文后，获取当前时间的时间戳，把该当前时间的时间戳作为发送时间戳(TxTimestamp)数据和接收时间戳(RxTimestamp)预留字段添加到1588事件报文中并发送出去，当兼容目前标准1588事件报文格式时不添加接收预留时间戳字段。

作为一个示例，上层模块向发送缓存区中写入1588事件报文，发送处理模块从发送缓存区读出1588事件报文，解析和识别出该报文为1588事件报文，在发送该报文帧起始标志(Start of Frame delimiter，SFD)时，请求时间管理模块获取当前的时间戳；发送处理模块在发送1588事件报文时，把获取的时间戳加入到1588事件报文的发送时间戳(TxTimestamp)字段中并发送出去；发送处理模块发送完发送时间戳(TxTimestamp)字段后，发送10个字节的接收时间戳(RxTimestamp)保留字段，当考虑兼容标准1588事件报文格式时可以不添加RxTimestamp字段。

步骤S102，在数据接收时，接收处理模块识别1588事件报文后，并获取当前时间的时间戳，把该时间戳数据添加到接收预留时间戳预留字段。

作为一个示例，接收处理模块接收到数据时，检测到帧起始标志SFD时，请求获取当前时间的时间戳；接收处理模块解析并识别该接收报文为1588事件报文，如果为1588事件报文，把获取的时间戳替换1588事件报文的接收时间戳(RxTimestamp)字段；接收处理模块向接收缓存区写入该1588事件报文；上层模块从接收缓存区读出报文，提取1588事件报文的时间戳信息处理。

在上述方法中，如图2所示，是本发明实施例1588事件报文Sync，Delay_Req，Pdelay_Req报文的格式。在1588标准报文中，事件报文Sync和Delay_Req格式只有发送报文时间戳字段TxTimestamp，本发明在硬件和软件处理时扩展报文字段，在TxTimestamp字段后面添加10个字节接收报文时间戳RxTimestamp。在1588标准报文中，事件报文Pdelay_Req最后10个字节为保留字段，在硬件和软件处理时重新定义该字段为接收报文时间戳RxTimestamp。

上述方法中，如图3所示，是本发明实施例的1588事件报文Pdelay_Resp报文的格式。

在1588标准报文中，事件报文Pdelay_Resp格式没有预留接收Pdelay_Resp报文的时间戳字段，本发明在硬件和软件处理时扩展字段，在报文最后添加10个字节接收报文时间戳字段requestingPortReceiptTimestamp。

如图4所示，是本发明第二实施例结构图，提供了一种1588事件报文的处理系统，具体包括PTP协议栈400，发送通讯接口401，发送缓存402，发送处理模块403，时间管理模块404，接收处理模块405，接收缓存406，接收通讯接口407，其中，

PTP协议栈100实现1588协议，完成网络之间的时间同步协议处理，线路延时测量和1588维护管理功能等。具体地，PTP协议栈400，用于产生1588事件报文，通过发送通讯接口401把报文数据写入发送缓存402中；并且用于通过接收通讯接口407从接收缓存406中读取接收报文数据，获取1588事件报文和对应的时间戳数据。

发送通讯接口401，用于把PTP协议栈的报文数据写入发送缓存402中，完成发送接口的转换功能。

发送缓存402，用于向缓存中写入需要发送的报文，并且在发送处理模块103需要数据时读出缓存中的报文数据，完成对缓存的管理和控制。

发送处理模块403主要完成网口MAC发送功能，用于当检测到网络空闲时，如果发送缓存402中有报文需要发送，进入发送状态，产生帧前导

preamble和帧起始界定符SFD；同时读取发送缓存402的数据，解析发送的报文，如果该发送报文为1588事件报文，在发送帧起始界定符SFD后，从时间管理模块404获取当前发送的精确时间戳作为发送时间戳数据，并将该发送时间戳数据和接收时间戳预留字段(RxTimestamp或requestingPortReceiptTimestamp字段)添加到1588事件报文中；若该发送报文为用户数据包UDP报文(1588报文可以封装在层2和层4以太网报文中，当封装在层4的报文中时就是UDP的报文)时，重新计算加入发送时间戳数据的校验和checksum，发送时间戳数据替换在1588事件报文的发送时间戳字段TxTimestamp并发送出去；

作为一个示例，对Pdelay_Resp事件报文，需要计算发送时间t3和事件报文Pdelay_Req接收的时间t2的差值，把该差值替换校准字段correctionField。RxTimestamp或requestingPortReceiptTimestamp字段写入全0发送，当兼容标准1588报文格式时该字段不要添加。所有发送的数据都经过计算，产生循环冗余校验码(Cyclic Redundancy Check，CRC)，并把CRC数据添加到发送数据的最后并发送出去。

时间管理模块404负责本地时间的管理，用于生成发送和接收报文时间，同时根据PTP协议栈校准时间。

接收处理模块405主要完成网口MAC接收功能，当检测到数据有效时，接收数据并判断数据的合法性，当接收数据为帧起始界定符SFD时，通过时间管理模块获取接收数据的接收时间戳数据；接收处理模块405把接收数据写入接收缓存406中；当接收处理模块405解析该数据包为1588事件报文时，把接收时间戳数据替换1588事件报文的RxTimestamp或requestingPortReceiptTimestamp字段，或者在标准1588事件报文字段最后添加接收时间戳(RxTimestamp)数据，并把该时间戳写入接收缓存406中；同时，接收处理模块405在接收数据时对数据计算循环冗余校验码CRC校验，并把校验结果信息写入接收缓存406；

接收缓存406管理接收数据的缓存，用于接收接收处理模块405向缓存中写入得到数据；

接收通讯接口407从接收缓存406中读出数据，把数据传输给PTP协议栈处理，完成接收接口的转换。

上述说明示出并描述了本发明的优选实施例，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种1588事件报文的处理方法，其特征在于，包括，

在数据发送时，发送处理模块识别1588事件报文后，获取当前时间的时间戳作为发送时间戳，将发送时间戳数据和接收时间戳预留字段添加到1588事件报文中进行发送；

在数据接收时，接收处理模块识别1588事件报文后，并获取当前时间的时间戳，把该时间戳数据添加到接收时间戳预留字段中。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述发送处理模块识别1588事件报文具体为，

在发送缓存区中写入1588事件报文后，发送处理模块从发送缓存区读出1588事件报文，解析并识别出该报文为1588事件报文。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述获取当前时间的时间戳作为发送时间戳具体为，

在发送1588事件报文帧起始标志SFD时，请求时间管理模块获取当前的时间戳。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，接收处理模块识别1588事件报文后，并获取当前时间的时间戳，把该时间戳数据添加到接收时间戳预留字段中具体为，

接收处理模块接收到数据时，检测到帧起始标志SFD时，请求获取当前时间的时间戳，解析并识别该接收报文为1588事件报文，若为1588事件报文，把获取的时间戳替换1588事件报文的接收时间戳预留字段；向接收缓存区写入该1588事件报文。

5.根据权利要求1至4任一所述的方法，其特征在于，1588事件报文中的同步报文Sync，延时请求报文Delay_Req，对等延时请求报文Pdelay_Req在发送时间戳字段后面添加10个字节接收报文时间戳RxTimestamp；

1588事件报文中的对等延时响应报文Pdelay_Resp格式没有预留接收Pdelay_Resp报文的时间戳字段，在报文最后添加接收报文时间戳字段。

6.一种1588事件报文的处理系统，其特征在于，包括，

发送处理模块，用于在数据发送时，识别1588事件报文后，获取当前时间的时间戳作为发送时间戳，将发送时间戳数据和接收时间戳预留字段添加到1588事件报文中进行发送；

接收处理模块，用于在数据接收时，识别1588事件报文后，并获取当前时间的时间戳，把该接收报文时间戳数据添加到接收时间戳预留字段中；

时间管理模块，用于生成发送时间戳和接收报文时间戳。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，还包括，

精确时间协议栈PTP，用于产生1588事件报文，通过发送通讯接口把所述1588事件报文写入发送缓存中；并且用于通过接收通讯接口从接收缓存中读取接收报文数据，获取1588事件报文和对应的时间戳数据；

发送通讯接口，用于把PTP协议栈产生的1588事件报文数据写入发送缓存中；

发送缓存，用于存储所述PTP协议栈产生的1588事件报文，并且在发送处理模块需要数据时读出缓存中的报文数据，完成对缓存的管理和控制；

接收缓存，用于接收接收处理模块接收到的1588事件报文；

接收通讯接口，用于从接收缓存中读出1588事件报文，把所述1588事件报文传输给PTP协议栈处理换；

时间管理模块，用于根据PTP协议栈校准时间。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述发送处理模块具体用于，

当检测到网络空闲时，若发送缓存中有报文需要发送，进入发送状态，产生帧前导和帧起始界定符；同时读取发送缓存的数据，解析发送的报文，如果该发送报文为1588事件报文，在发送帧起始界定符SFD后，从时间管理模块获取当前发送的精确时间戳作为发送时间戳数据，并将该发送时间戳数据和接收时间戳预留字段添加到1588事件报文中。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，若所述1588事件报文为对等延时响应事件报文，则所述发送处理模块还用于，

计算发送时间t3和对等延时响应事件报文接收的时间t2的差值，把该差值替换校准字段；接收时间戳预留字段写入全0，产生循环冗余校验码CRC，并把CRC数据添加到发送数据的末尾并发送出去。

10.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述接收处理模块具体用于，

当检测到数据有效时，接收数据并判断数据的合法性，当接收数据为帧起始界定符SFD时，通过时间管理模块获取接收数据的接收时间戳数据，并且把接收数据写入接收缓存中，当接收处理模块解析该数据包为1588事件报文时，把接收报文时间戳数据替换1588事件报文的接收时间戳预留字段，以及在接收数据时计算循环冗余校验码CRC校验，并把校验结果信息写入接收缓存。

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