CN110336635B - 一种时间噪声传递方法、装置和网络节点 - Google Patents

Abstract

本发明实施例涉及一种时间噪声传递方法、装置和网络节点，所述方法包括：获取通过端口物理层恢复的第一频率，基于第一频率和本地时钟频率获得第一频率偏差；对第一频率偏差进行频偏滤波和相位修正；获取第二报文，从第二报文中提取第二频率，并基于第二频率和本地时钟频率获得第二频率偏差；基于第一频率偏差和第二频率偏差调整频率合成器，以生成秒脉冲；将第一频率和秒脉冲传输至端口物理层，以使端口物理层根据第一频率和秒脉冲为网络节点的第二报文打时间戳。由于时间戳由第一频率和秒脉冲共同生成，时间戳被从网络节点发送时传递的噪声包括第一频率上的噪声和秒脉冲上的噪声，因此，第一报文和第二报文上的噪声均很好的得到了传递。

Description

一种时间噪声传递方法、装置和网络节点

技术领域

本发明实施例涉及网络通信技术领域，特别涉及一种时间噪声传递方法、装置和网络节点。

背景技术

在通信网络中，许多业务的正常运行都要求网络时钟同步，即整个网络各设备之间的时间或频率差保持在合理的误差水平内。精确时间协议(Precision Time Protocol，PTP)是一种时间同步的协议，其用于设备之间的高精度时间同步。

由于同步以太网(SyncE)采用物理层直接传输频率信号，不受网络负载的影响能很好的解决频率同步的问题，因此，PTP的时钟同步网络会通过SyncE报文来传递频率信息，并同时通过PTP报文来传递时间相位信息。SyncE频率信号由主网络节点通过以太网物理层发出，从网络节点提取频率信号并同步到主网络节点。从网络节点需要完成特定的噪声传递，才能保证下一级网络节点快速同步到最前端的主网络节点。然而，目前的技术中无法很好的完成SyncE的噪声传递，从而导致从网络节点无法很好的完成噪声传递。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种时间噪声传递方法、装置和网络节点，能很好的完成从网络节点的噪声传递。

第一方面，本发明实施例提供了一种时间噪声传递方法，用于网络节点，所述网络节点与其他至少一个网络节点通信连接，所述网络节点作为从网络节点，所述方法包括：

获取通过端口物理层恢复的第一频率，并基于所述第一频率和本地时钟频率获得第一频率偏差，所述第一频率为所述端口物理层基于其他网络节点发送的第一报文获得；

对所述第一频率偏差进行频偏滤波和相位修正；

获取其他网络节点发送的第二报文，从所述第二报文中提取第二频率，并基于所述第二频率和所述本地时钟频率获得第二频率偏差；

基于所述第一频率偏差和所述第二频率偏差调整频率合成器，以生成秒脉冲；

将所述第一频率和所述秒脉冲传输至端口物理层，以使所述端口物理层根据所述第一频率和所述秒脉冲为所述网络节点的第二报文打时间戳。

在一些实施例中，所述基于所述第一频率偏差和所述第二频率偏差调整频率合成器，以生成秒脉冲，包括：

根据所述频率合成器输出的反馈频率、基于所述第一频率偏差和所述第二频率偏差闭环调整频率合成器，以使所述频率合成器输出的反馈频率接近所述第二频率；

获得频率合成器输出的秒脉冲。

在一些实施例中，所述获取通过端口物理层恢复的第一频率，并基于所述第一频率和本地时钟频率获得第一频率偏差，包括：

通过锁相环获得所述第一频率和所述第一频率偏差。

在一些实施例中，所述第一报文为SyncE报文，所述第二报文为PTP报文。

第二方面，本发明实施例提供了一种时间噪声传递装置，用于网络节点，所述网络节点与其他至少一个网络节点通信连接，所述网络节点作为从网络节点，所述装置包括：

第一获取模块，用于获取通过端口物理层恢复的第一频率，并基于所述第一频率和本地时钟频率获得第一频率偏差，所述第一频率为所述端口物理层基于其他网络节点发送的第一报文获得；

滤波及相位修正模块，用于对所述第一频率偏差进行频偏滤波和相位修正；

第二获取模块，用于获取其他网络节点发送的第二报文，从所述第二报文中提取第二频率，并基于所述第二频率和所述本地时钟频率获得第二频率偏差；

频率合成模块，用于基于所述第一频率偏差和所述第二频率偏差调整频率合成器，以生成秒脉冲；

发送模块，用于将所述第一频率和所述秒脉冲传输至端口物理层，以使所述端口物理层根据所述第一频率和所述秒脉冲为所述网络节点的第二报文打时间戳。

在一些实施例中，所述频率合成模块具体用于：

根据所述频率合成器输出的反馈频率、基于所述第一频率偏差和所述第二频率偏差闭环调整频率合成器，以使所述频率合成器输出的反馈频率接近所述第二频率；

获得频率合成器输出的秒脉冲。

在一些实施例中，所述第一获取模块具体用于：

通过锁相环获得所述第一频率和所述第一频率偏差。

在一些实施例中，所述第一报文为SyncE报文，所述第二报文为PTP报文。

第三方面，本发明实施例提供了一种网络节点，所述网络节点包括：

端口物理层、频率合成器和控制器，所述控制器分别与所述端口物理层和所述频率合成器通信连接；

所述控制器包括：

至少一个处理器；以及，

与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行上述的方法。

第四方面，本发明实施例提供了一种非易失性计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，当所述计算机可执行指令被网络节点执行时，使所述网络节点执行上述的方法。

第五方面，本发明实施例提供了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非易失性计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被网络节点执行时，使所述网络节点执行第一方面所述的方法。

本发明实施例基于第一报文获取第一频率、第一频率偏差，基于第二报文获取第二频率和第二频率偏差，基于所述第一频率偏差和所述第二频率偏差调整频率合成器，生成秒脉冲，并将所述第一频率和所述秒脉冲传输至端口物理层，以使所述端口物理层根据所述第一频率和所述秒脉冲为所述网络节点的第二报文打时间戳。由于时间戳由第一频率和秒脉冲共同生成，时间戳被从网络节点发送时传递的噪声包括第一频率上的噪声和秒脉冲上的噪声，因此，第一报文和第二报文上的噪声均很好的得到了传递。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是本发明实施例提供的时间噪声传递方法的应用场景示意图；

图2是本发明网络节点的一个实施例的结构示意图；

图3是本发明时间噪声传递方法的一个实施例的流程示意图；

图4是本发明时间噪声传递装置的一个实施例的结构示意图；

图5是本发明网络节点的一个实施例中控制器的硬件结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供的时间噪声传递方法和装置可以用于图1所示的应用场景，所述应用场景包括多个网络节点100和参考时钟源200。其中，各网络节点通信连接，例如通过电缆或者光缆连接。网络节点100包括主网络节点和从网络节点，主网络节点锁定参考时钟源200发出的时钟源信号(例如通过锁相环锁定时钟源信号)，并在其向从网络节点发送的网络报文中携带该时钟源信号，从网络节点基于所述网络报文同步主网络节点的时钟信号。为使每一级从网络节点均能很好的同步最前端的主网络节点，每一级从网络节点均需很好的完成噪声的传递。

其中，在一些实施例中，如图2所示，网络节点100包括控制器10、频率合成器20和端口物理层(Port Physical Layer，PHY)30，控制器10可以是任何合适类型的、具有一定逻辑运算能力的芯片或者集成电路。频率合成器20可以是任何合适类型的具有频率合成功能的装置，例如直接数字式频率合成器(Direct Digital Synthesizer，DDS)。控制器10分别与端口物理层30和频率合成器20通信连接，例如无线或者有线连接。

其中，端口物理层30用于基于接收的其他网络节点发送的第一报文恢复第一频率，并将所述第一频率传送至控制器10。第一报文为采用物理层直接传输频率信号的报文，例如通过电缆或者光缆传递频率或者位宽脉冲的报文，例如SyncE报文。控制器用于获取第一频率，并基于第一频率和本地时钟频率获得第一频率偏差。控制器还用于获取其他网络节点发送的第二报文，第二报文是基于数据包网络的传输报文，例如PTP报文。控制器10从第二报文中提取第二频率，并基于第二频率和本地时钟频率获得第二频率偏差。频率合成器20用于合成频率信号例如秒脉冲，控制器10基于第一频率偏差和第二频率偏差调整频率合成器，以生成秒脉冲，并将第一频率和秒脉冲传输至端口物理层30，以使端口物理层30根据第一频率和秒脉冲为网络节点的第二报文打时间戳。

本发明实施例由采用物理层直接传输频率信号的第一报文传递频率信号，并同时通过第二报文来传递时间相位信息。基于第一报文获取第一频率、第一频率偏差，基于第二报文获取第二频率和第二频率偏差，基于所述第一频率偏差和所述第二频率偏差调整频率合成器，生成秒脉冲，并将所述第一频率和所述秒脉冲传输至端口物理层，以使所述端口物理层根据所述第一频率和所述秒脉冲为所述网络节点的第二报文打时间戳。由于时间戳由第一频率和秒脉冲共同生成，时间戳被从网络节点发送时传递的噪声包括第一频率上的噪声和秒脉冲上的噪声，因此，第一报文和第二报文上的噪声均很好的得到了传递。

其中，参考时钟源20例如全球定位系统(Global Positioning System,GPS)时钟源，北斗卫星导航系统时钟源等。本地时钟频率例如可以由控制器中的晶振等时钟装置产生。

图3为本发明实施例时间噪声传递方法的流程示意图，所述方法可由图1中的任一网络节点100执行(具体的，在一些实施例中，可以由网络节点100中的控制器10执行)，此时，网络节点100作为从网络节点，如图3所示，所述方法包括：

101：获取通过端口物理层恢复的第一频率，并基于所述第一频率和本地时钟频率获得第一频率偏差，所述第一频率为所述端口物理层基于其他网络节点发送的第一报文获得。

端口物理层基于第一报文恢复获得第一频率后，将第一频率传送至控制器，具体的，在一些实施例中，控制器可以通过锁相环获得第一频率和第一频率偏差。其中，锁相环可以是硬件的锁相环电路，也可以是软件程序形成的锁相环功能模块。

102：对所述第一频率偏差进行频偏滤波和相位修正。

由于第一频率偏差中可能包含不需要传递的噪声，因此要对第一频率偏差进行滤波，以滤除不需要传递的噪声。滤波后有可能存在相位滞后的问题，因此，可以对滤波后的第一频率偏差进行相位修正。其中，可以采用现有技术中的滤波方法和相位修正方法对第一频率偏差进行调整，滤波方法例如各种低通滤波方法。

103：获取其他网络节点发送的第二报文，从所述第二报文中提取第二频率，并基于所述第二频率和所述本地时钟频率获得第二频率偏差。

在其中一些实施例中，获得第二频率偏差后还可以进行平滑处理，以减少第二频率偏差的噪声。

104：基于所述第一频率偏差和所述第二频率偏差调整频率合成器，以生成秒脉冲。

其中，在一些实施例中，可以基于频率合成器输出的反馈频率、第一频率偏差和第二频率偏差闭环调整频率合成器。例如，将第一频率偏差和第二频率偏差作和然后根据和值调整频率合成器，同时获取频率合成器输出的反馈频率，根据反馈频率对所述和值进行调整，再根据调整后的和值调整频率合成器，直至所述反馈频率等于第二频率或者与第二频率的差值满足误差要求，获取此时频率合成器输出的秒脉冲。

105：将所述第一频率和所述秒脉冲传输至端口物理层，以使所述端口物理层根据所述第一频率和所述秒脉冲为所述网络节点的第二报文打时间戳。

具体的，在其中一些实施例中，可以利用端口物理层中的计数器功能打时间戳，第一频率用于触发计数器，秒脉冲用于计数器启动清零，第一频率和秒脉冲共同作用产生端口物理层的时间戳。

以下以第一报文为SyncE报文，第二报文为PTP报文为例说明噪声传递的过程，通常主网络节点的物理层设置有噪声加载器周期性的加载噪声信号。主网络节点配置合适的速率通过PTP报文传送第二频率，主网络节点的物理层直接通过SyncE报文传递第一频率，从网络节点的端口物理层恢复出第一频率，此时噪声也被加载在第一频率中。恢复出来的第一频率被送入锁相环执行频率的同步，同步后的一路第一频率送至端口物理层用于打时间戳，另一路第一频率偏差用于调整DDS进行时间相位的同步。同时，从PTP报文中获取的第二频率偏差亦用于调整DDS，基于第一频率偏差和第二频率偏差对DDS进行闭环调整，获得秒脉冲，第二频率中亦加载有噪声。第一频率和秒脉冲共同作用产生从网络节点的时间戳，最终传递的噪声由第一频率上的噪声和秒脉冲上的噪声通过相位合成的原理生成。至此，时间戳将携带叠加的噪声，当时间戳通过PTP报文传递至下一级从网络节点时，将完成SyncE-PTP的噪声传递。

相应的，本发明实施例还提供了一种时间噪声传递装置，用于图一中的任一网络节点100，此时，网络节点100作为从网络节点，如图4所示，时间噪声传递装置400包括：

第一获取模块401，用于获取通过端口物理层恢复的第一频率，并基于所述第一频率和本地时钟频率获得第一频率偏差，所述第一频率为所述端口物理层基于其他网络节点发送的第一报文获得；

滤波及相位修正模块402，用于对所述第一频率偏差进行频偏滤波和相位修正；

第二获取模块403，用于获取其他网络节点发送的第二报文，从所述第二报文中提取第二频率，并基于所述第二频率和所述本地时钟频率获得第二频率偏差；

频率合成模块404，用于基于所述第一频率偏差和所述第二频率偏差调整频率合成器，以生成秒脉冲；

发送模块405，用于将所述第一频率和所述秒脉冲传输至端口物理层，以使所述端口物理层根据所述第一频率和所述秒脉冲为所述网络节点的第二报文打时间戳。

本发明实施例由采用物理层直接传输频率信号的第一报文传递频率信号，并同时通过第二报文来传递时间相位信息。基于第一报文获取第一频率、第一频率偏差，基于第二报文获取第二频率和第二频率偏差，基于所述第一频率偏差和所述第二频率偏差调整频率合成器，生成秒脉冲，并将所述第一频率和所述秒脉冲传输至端口物理层，以使所述端口物理层根据所述第一频率和所述秒脉冲为所述网络节点的第二报文打时间戳。由于时间戳由第一频率和秒脉冲共同生成，时间戳被从网络节点发送时传递的噪声包括第一频率上的噪声和秒脉冲上的噪声，因此，第一报文和第二报文上的噪声均很好的得到了传递。

在其中一些实施例中，频率合成模块404具体用于：

根据所述频率合成器输出的反馈频率、基于所述第一频率偏差和所述第二频率偏差闭环调整频率合成器，以使所述频率合成器输出的反馈频率接近所述第二频率；

获得频率合成器输出的秒脉冲。

在其中一些实施例中，第一获取模块401具体用于：

通过锁相环获得所述第一频率和所述第一频率偏差。

在其中一些实施例中，所述第一报文为SyncE报文，所述第二报文为PTP报文。

如图5所示，为本发明网络节点的一个实施例中控制器10的硬件结构示意图，如图5所示，控制器10包括：

一个或多个处理器11以及存储器12，图5中以一个处理器11为例。处理器11和存储器12可以通过总线或者其他方式连接，图5中以通过总线连接为例。

存储器12作为一种非易失性计算机可读存储介质，可用于存储非易失性软件程序、非易失性计算机可执行程序以及模块，如本申请实施例中的时间噪声传递方法对应的程序指令/模块(例如，附图4所示的第一获取模块401、滤波及相位修正模块402、第二获取模块403、频率合成模块404和发送模块405)。处理器11通过运行存储在存储器12中的非易失性软件程序、指令以及模块，从而执行控制器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例的时间噪声传递方法。

存储器12可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据网络节点的使用所创建的数据等。此外，存储器12可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实施例中，存储器12可选包括相对于处理器11远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至所述控制器。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

所述一个或者多个程序模块存储在所述存储器12中，当被所述一个或者多个处理器11执行时，执行上述任意方法实施例中的时间噪声传递方法，例如，执行以上描述的图1中的方法步骤101-105；实现图4中的模块401-405的功能。

上述产品可执行本申请实施例所提供的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本申请实施例所提供的方法。

本申请实施例提供了一种非易失性计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令被一个或多个处理器执行，例如图5中的一个处理器11，可使得上述一个或多个处理器可执行上述任意方法实施例中的时间噪声传递方法，例如，执行以上描述的图1中的方法步骤101-105；实现图4中的模块401-405的功能。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。

通过以上的实施例的描述，本领域普通技术人员可以清楚地了解到各实施例可借助软件加通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-OnlyMemory,ROM)或随机存储记忆体(RandomAccessMemory,RAM)等。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种时间噪声传递方法，用于网络节点，所述网络节点与其他至少一个网络节点通信连接，所述网络节点作为从网络节点，其特征在于，所述方法包括：

获取通过端口物理层恢复的第一频率，并基于所述第一频率和本地时钟频率获得第一频率偏差，所述第一频率为所述端口物理层基于其他网络节点发送的第一报文获得；

对所述第一频率偏差进行频偏滤波和相位修正；

获取其他网络节点发送的第二报文，从所述第二报文中提取第二频率，并基于所述第二频率和所述本地时钟频率获得第二频率偏差；

根据频率合成器输出的反馈频率、基于所述第一频率偏差和所述第二频率偏差闭环调整频率合成器，以使所述频率合成器输出的反馈频率接近所述第二频率；

获得频率合成器输出的秒脉冲；

将所述第一频率和所述秒脉冲传输至端口物理层，以使所述端口物理层根据所述第一频率和所述秒脉冲为所述网络节点的第二报文打时间戳。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取通过端口物理层恢复的第一频率，并基于所述第一频率和本地时钟频率获得第一频率偏差，包括：

通过锁相环获得所述第一频率和所述第一频率偏差。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一报文为SyncE报文，所述第二报文为PTP报文。

4.一种时间噪声传递装置，用于网络节点，所述网络节点与其他至少一个网络节点通信连接，所述网络节点作为从网络节点，其特征在于，所述装置包括：

第一获取模块，用于获取通过端口物理层恢复的第一频率，并基于所述第一频率和本地时钟频率获得第一频率偏差，所述第一频率为所述端口物理层基于其他网络节点发送的第一报文获得；

滤波及相位修正模块，用于对所述第一频率偏差进行频偏滤波和相位修正；

第二获取模块，用于获取其他网络节点发送的第二报文，从所述第二报文中提取第二频率，并基于所述第二频率和所述本地时钟频率获得第二频率偏差；

频率合成模块，用于根据频率合成器输出的反馈频率、基于所述第一频率偏差和所述第二频率偏差闭环调整频率合成器，以使所述频率合成器输出的反馈频率接近所述第二频率；以及，

用于获得频率合成器输出的秒脉冲；

发送模块，用于将所述第一频率和所述秒脉冲传输至端口物理层，以使所述端口物理层根据所述第一频率和所述秒脉冲为所述网络节点的第二报文打时间戳。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述第一获取模块具体用于：

通过锁相环获得所述第一频率和所述第一频率偏差。

6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述第一报文为SyncE报文，所述第二报文为PTP报文。

7.一种网络节点，其特征在于，所述网络节点包括：

端口物理层、频率合成器和控制器，所述控制器分别与所述端口物理层和所述频率合成器通信连接；

所述控制器包括：

至少一个处理器；以及，

与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1-3任一项所述的方法。

8.一种非易失性计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，当所述计算机可执行指令被网络节点执行时，使所述网络节点执行权利要求1-3的任一项所述的方法。

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