CN105634637A - 一种ptp和sync-e融合的时频同步方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种PTP和SYNC-E融合的时频同步方法，以太网MAC层功能、PTP协议栈处理、PHY接口逻辑和PHY时钟生成、获取工作均在FPGA内部完成，MASTER端的高精度时钟经过PLL倍频处理后作为千兆PHY的发送时钟TXCLK，用来发送PTP报文；SLAVE端一方面从物理层恢复提取发送时钟TXCLK，另一方面接收来自MASTER端的PTP报文；这样就在一组PHY之间同时完成时间和频率的同步传输，而且PTP和SYNC-E的时间信息和频率信息基准都来自同一个时间源。通过本发明提出的技术方案，可以实现在单个模块上同时支持PTP和SYNC-E功能，PTP精度可以达到80ns，SYNC-E精度可以达到100ns。

Description

一种PTP和SYNC-E融合的时频同步方法
技术领域
本发明属于网络技术领域，涉及一种时频同步方法，尤其是一种PTP和SYNC-E融合的时频同步方法。
背景技术
PTP全称是“网络测量和控制系统的精密时间同步协议”，是通用的提升网络系统定时同步能力的规范，使分布式通信网络具有严格的定时同步；SYNC-E全称“同步以太技术”，在传统的同步数字体系网络中广泛应用，每个节点可以从物理链路提取线路时钟。PTP和SYNC-E都是用来解决网络同步的方法，PTP独立于物理层，通过报文中添加时间戳传递同步信息。SYNC-E通过以太网物理层PHY实现同步，不受网络高层带来的影响，只需要物理连接存在就能实现。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种PTP和SYNC-E融合的时频同步方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
这种PTP和SYNC-E融合的时频同步方法，以太网MAC层功能、PTP协议栈处理、PHY接口逻辑和PHY时钟生成、获取工作均在FPGA内部完成，MASTER端的高精度时钟经过PLL倍频处理后作为千兆PHY的发送时钟TXCLK，用来发送PTP报文；SLAVE端一方面从物理层恢复提取发送时钟TXCLK，另一方面接收来自MASTER端的PTP报文；这样就在一组PHY之间同时完成时间和频率的同步传输，而且PTP和SYNC-E的时间信息和频率信息基准都来自同一个时间源。
进一步，以上MASTER端需要向SLAVE时钟发送ESMC报文。
进一步的，上述ESMC报文包含有TXCLK时钟的质量信息。
进一步，以上主从时钟之间需要收发ESMC报文和PTP协议的ANNOUNCE、SYNC、DELAY_RESP、DELAY_REQ报文。
上述SYNC-E的ESMC报文发送间隔规定为1HZ，PTP协议的各报文的发送频率可选。
进一步，在FPGA中设置两个时间计数器，一个为ESMC报文发送间隔计数，一个为PTP报文发送间隔计数；MASTER时钟和SLAVE时钟之间完成PTP协议的请求和回复，实现PTP协议的时间同步；同时在间隙中MASTER发送ESMC报文，实现SYNC-E的同步。
本发明具有以下有益效果：
PTP和SYNC-E都需要以太网作为载体，利用同一个网络节点的链路层和物理层分别实现PTP协议和SYNC-E的传输。本发明的PTP和SYNC-E融合的时频同步方法将PTP协议和SYNC-E的融合一方面使得网络资源得到充分利用，另一方面丰富了对SLAVE设备的同步方式，支持时间同步也支持频率同步。通过本发明提出的技术方案，可以实现在单个模块上同时支持PTP和SYNC-E功能，PTP精度可以达到80ns，SYNC-E精度可以达到100ns。
附图说明
图1为本发明的示意框图；
图2为本发明主从时间之间收发的报文图。
具体实施方式
本发明PTP和SYNC-E融合的时频同步方法为：以太网MAC层功能、PTP协议栈处理、PHY接口逻辑和PHY时钟生成、获取工作均在FPGA内部完成，MASTER端的高精度时钟经过PLL倍频处理后作为千兆PHY的发送时钟TXCLK，用来发送PTP报文；SLAVE端一方面从物理层恢复提取发送时钟TXCLK，另一方面接收来自MASTER端的PTP报文；这样就在一组PHY之间同时完成时间和频率的同步传输，而且PTP和SYNC-E的时间信息和频率信息基准都来自同一个时间源。所述MASTER端需要向SLAVE时钟发送ESMC报文。所述ESMC报文包含有TXCLK时钟的质量信息。主从时钟之间需要收发ESMC报文和PTP协议的ANNOUNCE、SYNC、DELAY_RESP、DELAY_REQ报文。SYNC-E的ESMC报文发送间隔规定为1HZ，PTP协议的各报文的发送频率可选。在FPGA中设置两个时间计数器，一个为ESMC报文发送间隔计数，一个为PTP报文发送间隔计数；MASTER时钟和SLAVE时钟之间完成PTP协议的请求和回复，实现PTP协议的时间同步；同时在间隙中MASTER发送ESMC报文，实现SYNC-E的同步。
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
本发明如图1所示：PTP协议栈处理和PHY时钟生成、获取等工作均在FPGA内部完成，MASTER端的高精度时钟经过PLL倍频处理后作为千兆PHY的发送时钟TXCLK，用来发送PTP报文。SLAVE端一方面从物理层恢复提取此高精度时钟，另一方面接收来自MASTER端的PTP报文。这样就在一组PHY之间同时完成了时间和频率的同步传输，而且PTP和SYNC-E的时间信息和频率信息基准都来自同一个时间源。
在SYNC-E实现过程中，MASTER时钟需要向SLAVE时钟发送ESMC报文，其中包含有TXCLK时钟的质量信息。主从时钟之间需要收发ESMC报文和PTP协议的ANNOUNCE、SYNC、DELAY_RESP、DELAY_REQ等报文。SYNC-E的ESMC报文发送间隔规定为1HZ，PTP协议的各报文的发送频率可选，因此在FPGA中可以设计两个时间计数器，一个为ESMC报文发送间隔计数，一个为PTP报文发送间隔计数。主从时间之间收发的报文如图2所示，可以看到MASTER时钟和SLAVE时钟之间完成了PTP协议的请求和回复过程，实现了PTP协议的时间同步。同时在间隙中MASTER也发送了ESMC报文，实现了SYNC-E的同步。

Claims (6)

1.一种PTP和SYNC-E融合的时频同步方法，其特征在于，以太网MAC层功能、PTP协议栈处理、PHY接口逻辑和PHY时钟生成、获取工作均在FPGA内部完成，MASTER端的高精度时钟经过PLL倍频处理后作为千兆PHY的发送时钟TXCLK，用来发送PTP报文；SLAVE端一方面从物理层恢复提取发送时钟TXCLK，另一方面接收来自MASTER端的PTP报文；这样就在一组PHY之间同时完成时间和频率的同步传输，而且PTP和SYNC-E的时间信息和频率信息基准都来自同一个时间源。
2.根据权利要求1所述的PTP和SYNC-E融合的时频同步方法，其特征在于，所述MASTER端需要向SLAVE时钟发送ESMC报文。
3.根据权利要求2所述的PTP和SYNC-E融合的时频同步方法，其特征在于，所述ESMC报文包含有TXCLK时钟的质量信息。
4.根据权利要求1所述的PTP和SYNC-E融合的时频同步方法，其特征在于，主从时钟之间需要收发ESMC报文和PTP协议的ANNOUNCE、SYNC、DELAY_RESP、DELAY_REQ报文。
5.根据权利要求1所述的PTP和SYNC-E融合的时频同步方法，其特征在于，SYNC-E的ESMC报文发送间隔规定为1HZ，PTP协议的各报文的发送频率可选。
6.根据权利要求1所述的PTP和SYNC-E融合的时频同步方法，其特征在于，在FPGA中设置两个时间计数器，一个为ESMC报文发送间隔计数，一个为PTP报文发送间隔计数；MASTER时钟和SLAVE时钟之间完成PTP协议的请求和回复，实现PTP协议的时间同步；同时在间隙中MASTER发送ESMC报文，实现SYNC-E的同步。
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