CN114629586A - 一种网口ptp授时功能扩展装置及扩展方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种以太网口PTP授时功能扩展装置及扩展方法，包括UTC时钟模块、转发控制模块、PTP报文识别模块、接收‑发送缓存、发送‑接收缓存和PTP硬件引擎，其中，UTC时钟模块和PTP硬件引擎分别连接转发控制模块、PTP报文识别模块、接收‑发送缓存和发送‑接收缓存。本发明解决了以太网口以UTC时间为基准的PTP授时功能扩展问题，同时使用PTP硬件引擎完成PTP报文处理和时间戳标记，不使用原系统软硬件资源，显著降低了操作系统工作负荷同时大幅提升分布式系统计算效率，使用卫星导航接收设备提供的UTC时间作为硬件时间戳基准，实现UTC时间基准亚微秒量级的PTP授时精度，从而满足各类网络设备精确时间同步需求。

Description

一种网口PTP授时功能扩展装置及扩展方法

技术领域

本发明属于时频基准与授时技术领域，尤其是一种网口PTP授时功能扩展装置及扩展方法。

背景技术

Precise Time Protocol(简写为PTP)是一种高精度时间同步协议，同步精度可达亚微秒量级。IEEE委员会推出的PTP协议标准IEEE1588协议第二版于2008年7月正式发布。

PTP授时的基本原理如下：主从端将本地时间以数字量形式存储在报文中，通过交换时间信息、计算补偿传播延时后实现授时，其中报文发送和接收的时间戳标记精度决定授时系统的同步精度。整个同步过程可以分为两个部分:偏移量测量、延迟量测量。

同步原理如附图1所示，具体同步过程如下：

(1)主端发送Sync报文至从端并且在报文中标记发送时间戳t₁；

(2)从端接收到Sync报文记录接收时间戳t₂；

(3)从端发送Delay_Req报文，并且记录发送时间戳t₃；

(4)主端接收到Delay_Req报文并记录接收时间戳，将接收时间戳t₄填充在Delay_Resp报文中发还给从时钟Slave。

在经过图1所示报文交互模型后，从端获得t₁、t₂、t₃、t₄四个时间戳，利用以上四个时间戳就可以得到主从时钟间的偏移量以及链路延迟，主从端延时：

t_{master_to_slave}＝t₂-t₁

则有

t₂＝t₁+t_offset1+t_{master_to_slave_dealy}

其中t_offset1是主从端时间偏差，

再计算从主端延迟：

t_{slave_to_master_delay}＝t₄-t₃

则有

t₄＝t₃+t_offset2+t_{slave_to_master_delay}

其中t_offset2是从主端时间偏差，

假设t_offset1＝t_offset2

则有主从端延迟量为：

主从端偏移量为：

至此计算出了延迟量和偏移量就可以调节从端本地时钟从而完成主端时钟与从端时钟同步。

这一计算结果建立在传播延迟的对等假设之上，即报文在主、从端之间的传播延时是相等的。

影响主、从设备间网络时钟同步精度的因素主要有三个：PTP事件报文时间戳标记精度、本地时钟的精度以及物理层报文传播不确定延时。其中时钟的不稳定性以及物理层报文传播不确定延时对PTP授时精度的影响均可控在纳秒量级，软件操作系统对PTP事件报文时间戳标记精度一般在百微秒量级，是影响PTP授时精度的关键因素。

操作系统负责设备的全部软、硬资源分配、调度及人机交互工作，控制和协调并发活动，实现信息交互。操作系统实现网络通信必须使用多层上的多种协议，这些协议按照层次顺序组合在一起，构成了协议栈(Protocol Stack)。协议栈将通信描述成通信双方上的一组分层服务，而且较高层调用较低层的服务。

在网络时钟同步系统中，IEEE1588v2协议规定使用的是TCP/IP协议簇，其参考模型可以分为：应用层、传输层、网络层、网络接口层，如附图2所示。

时钟同步期间，用于时钟同步的数据包的组装、发送等操作如果由操作系统控制，同步数据包要传送到网络上或接收后处理必须经过上述整个协议栈。由于操作系统和协议栈对同步数据包的处理有很多不确定性，如：操作系统的调度和内存管理、UDP和IP等协议的封装、MAC控制器里FIFO(先进先出)队列的排队和总线仲裁、中断处理、时间戳标记等，这将会引入较大的延时波动，这也是软件时间戳PTP授时精度只能达到亚毫秒量级的根本原因。在大规模授时局域网络中，通过交换机多级级联的用时设备，如果由操作系统实现PTP报文处理及时间戳标记工作，操作系统频繁响应延时请求报文降低CPU执行效率，导致使用中断进行时间戳标记精度进一步下降，对PTP授时指标影响加剧。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种以太网口PTP授时功能扩展装置及扩展方法，解决了以太网口以UTC时间为基准的PTP授时功能扩展问题，同时使用硬件PTP引擎完成PTP报文处理和时间戳标记，不使用原系统软硬件资源，显著降低了操作系统工作负荷同时大幅提升分布式系统计算效率。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种以太网口PTP授时功能扩展装置，其特征在于：包括UTC时钟模块、转发控制模块、PTP报文识别模块、接收-发送缓存、发送-接收缓存和PTP硬件引擎，所述UTC时钟模块接收外部频率源、卫导时间源，输出本地频率源和本地时间，UTC时钟模块分别连接转发控制模块、PTP报文识别模块、接收-发送缓存和发送-接收缓存；转发控制模块、PTP报文识别模块、接收-发送缓存和发送-接收缓存分别连接硬件引擎；转发控制模块连接PTP报文识别模块；PTP报文识别模块连接接收-发送缓存；接收-发送缓存和发送-接收缓存双向连接；

PTP硬件引擎将待扩展网口配置为PTP主端或PTP从端并完成PTP初始化参数配置，扩展后网口获得PTP报文处理功能，并持续对外输出引擎状态及参数配置情况，PTP硬件引擎控制UTC时钟模块及转发控制模块，生成具有硬件时间戳标记的PTP事件报文，同时按预设调整策略对PTP主端或PTP从端UTC时钟模块进行校准；

UTC时钟模块被PTP主端控制用于跟踪外部卫星导航信息时间源，校准本地UTC时钟基准，将UTC时间转换为IEEE1588v2协议规定时间戳格式，并且PTP从端根据PTP对时钟差，按策略校准本地UTC时钟模块，UTC时钟模块连续对外提供时间信息；

PTP报文识别模块被PTP主端和PTP从端用于识别扩展网口报文内容，通过转发控制模块将PTP报文转发至PTP硬件引擎，完成原网口业务报文与PTP报文协调调度。

而且，所述PTP硬件引擎包括PTP主端和PTP从端报文处理逻辑及初始参数，按实际情况将待扩展网口定义为PTP主端或从端，同时结合PTP报文识别模块、转发控制模块及UTC时钟模块，实现PTP事件报文硬件时间戳标记及完整的PTP授时功能；配置为PTP主端后，根据外部秒脉冲信号驯服本地频率源，保证时间戳标记精度；配置为PTP从端后，按直接调节、差量调节、固定速率调节、临时速率调节四种PTP对时调节策略校正从端UTC时钟模块，保证亚微秒级授时精度，主从端配合完成PTP授时。

而且，所述UTC时钟模块应用于PTP主端时，将本地时钟同步至外部卫星导航UTC时间源，将TOD信号转换为IEEE1588v2协议规定的时间格式，用于PTP主端时间戳标记；UTC时钟模块应用于PTP从端时，将校准后的从端时间戳信息转换为秒脉冲及TOD信号对外输出，保证扩展PTP授时功能以UTC为时间标准。

而且，所述转发控制模块将PTP事件报文、PTP通用报文及其它网口业务报文分时按固定策略发送。

而且，所述固定策略具体为：PTP主端转发控制模块对外发送三类报文：

1)原网口对外报文；

2)PTP硬件引擎生成的PTP同步报文、PTP声明报文、PTP管理报文；

3)PTP主端引擎接收到延时请求报文Delay_Req后生成延时请求响应报文Delay_Resp，

转发控制模块将三类报文存入发送缓存，按不同优先级对外发送，将PTP事件响应报文以最高优先级对外发送并完成时间戳标记、将PTP事件报文以高优先级对外发送并完成时间戳标记、将PTP声明报文、管理报文及原网口对外报文以低优先级对外发送；

PTP从端转发控制模块对外发送两类报文：

1)原网口对外报文；

2)PTP硬件引擎生成的PTP延时请求报文、PTP信号报文、PTP通用报文，

转发控制模块将两类报文存入发送缓存，按不同优先级对外发送，将生成的PTP事件报文以高优先级对外发送并完成时间戳标记、将PTP通用报文及原网口报文以低优先级对外发送。

一种以太网口PTP授时功能扩展装置的扩展方法，包括以下步骤：

步骤1、根据待扩展网口需求，通过判断输入电平，将工作模式设定为PTP主端或PTP从端，主端需要输入UTC时间信息作为全网时间参考，同时主端和从端均对外输出本地时钟信息；

步骤2、工作模式确定后，主端通过外部输入时间信息维护本地时钟；从端通过PTP对时结果维护本地时钟，若主端输入时间信息无效或从端PTP对时状态异常，则本地时钟以守时结果对外输出时间信息并报告时间源无效提示；

步骤3、主端输入时间源确认有效后，开启PTP服务器功能，通过缓存控制报文优先级逻辑，在原网口报文中插入具有硬件时间戳的PTP授时业务报文并响应PTP从端延时请求报文，提供PTP授时服务，并且报文识别、封装、硬件时间戳标记及发送过程由转发控制模块依据报文优先级完成调度；

步骤4、将工作模式设定为PTP从端后，通过缓存控制报文优先级逻辑，在从端原网口报文中插入具有本地时钟硬件时间戳的PTP延时请求报文，从端PTP硬件引擎通过报文交互完成PTP对时并获得精确主从钟差并以此校准本地时钟，报文识别、封装、硬件时间戳标记及发送过程同样由转发控制模块依据报文优先级完成调度；

步骤5、主端和从端完成功能扩展且输出时间信息均有效后，以太网口PTP授时功能典型应用实现，PTP对时业务建立，将实时根据网口报文流量调整PTP对时周期，维护入网设备处于高精度时间同步状态。

本发明的优点和积极效果是：

本发明包括UTC时钟模块、转发控制模块、PTP报文识别模块、接收-发送缓存、发送-接收缓存和PTP硬件引擎，其中，UTC时钟模块接收本地频率源、卫导时间源并输出本地频率源和本地时间，UTC时钟模块分别连接转发控制模块、PTP报文识别模块、接收-发送缓存和发送-接收缓存，转发控制模块、PTP报文识别模块、接收-发送缓存和发送-接收缓存分别连接PTP硬件引擎。本发明解决了以太网口以UTC时间为基准的PTP授时功能扩展问题，同时使用硬件PTP引擎完成PTP报文处理和时间戳标记，不使用原系统软硬件资源，显著降低了操作系统工作负荷同时大幅提升分布式系统计算效率，使用卫星导航接收设备提供的UTC时间作为硬件时间戳基准，实现亚微秒量级UTC时间基准的PTP授时精度，从而满足各类网络设备精确时间同步需求。

附图说明

图1为PTP同步原理图；

图2为TCP/IP五层参考模型图；

图3为本发明扩展装置组成原理框图；

图4为本发明扩展装置工作流程图；

图5为本发明扩展装置UTC时钟模块组成原理框图；

图6为本发明硬件组成原理框图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明做进一步详述。

一种网口PTP授时功能扩展装置，如图3所示，包括UTC时钟模块、转发控制模块、PTP报文识别模块、接收-发送缓存、发送-接收缓存和PTP硬件引擎，所述UTC时钟模块接收本地频率源、卫导时间源并输出本地频率源和本地时间，UTC时钟模块分别连接转发控制模块、PTP报文识别模块、接收-发送缓存和发送-接收缓存，转发控制模块、PTP报文识别模块、接收-发送缓存和发送-接收缓存分别连接PTP硬件引擎。

PTP硬件引擎：

PTP硬件引擎包括PTP主端和PTP从端报文处理逻辑及初始参数，根据外部电平状态确定引擎类型后，引擎通过串口持续上报状态及参数配置情况，并可通过上位机信息修改配置参数。

引擎完成初始化配置后，获取PTP报文识别模块输出的报文类型及参数，根据内部逻辑输出转发控制模块信息，转发控制模块根据引擎控制信息获取UTC时钟模块时间戳参数，完成PTP事件报文硬件时间戳标记和发送。

引擎配置为PTP主端后，通过UTC时钟模块获取卫导秒脉冲及TOD信息，通过卫导秒脉冲及内部驯服算法固件驯服本地频率源，保证时间戳标记精度；

引擎配置为PTP从端后，按直接调节、差量调节、固定速率调节、临时速率调节四种调节策略校正从端UTC时钟模块，保证PTP亚微秒级授时精度；

PTP从端引擎建立PTP主从关系后，从端串口不再接受配置指令，仅根据主端管理报文修改配置参数。

UTC时钟模块：

如图5所示，引擎配置为PTP主端后，UTC时钟模块判断并跟踪外部卫星导航信息时间源，校准本地UTC时钟基准，将UTC时间转换为IEEE1588v2协议规定的时间戳格式，保证扩展PTP授时功能以UTC为时间标准，失去外部时间源后使用本地频率信号进入守时；

引擎配置为PTP从端后，从端根据对时结果，按引擎提供的调节策略校准本地UTC时钟模块，将时间信息转换为秒脉冲及TOD格式时间信息并对外输出，保证扩展PTP授时功能以UTC为时间标准。

PTP报文识别模块：

引擎完成初始化配置后，主从端PTP报文识别模块仅识别扩展网口输入报文，根据报头区分PTP报文与其他报文，识别后将原网口业务报文存入缓存并上报引擎报文接收状态，由引擎控制转发控制模块，将缓存中原网口业务报文对外转发；

PTP报文类型判断首先需确定报头，以太网封装的PTP报文帧头类型值固定为0x88F7，IPv4、IPv6封装的PTP事件报文端口号为319、通用报文端口号为320，确定PTP报文后，既可根据报文负载段Message-type确定具体报文类型与PTP相关参数；

PTP报文识别模块通过UTC时钟模块标记所有接收报文的时间戳，判断报文类型后保留PTP事件报文接收时间戳，解析报文序列ID、时钟源ID、端口号等信息提供至引擎用于生成反馈报文。

转发控制模块：

转发控制模块预设所有PTP相关报文格式，可根据PTP引擎指令、获取UTC时钟模块时间戳，生成标记硬件时间戳的PTP报文。扩展后网口内向输入报文不存在时序冲突，转发控制模块按接收时序检测报文、解析参数、确定转发路径；外向路径上原网口报文与硬件引擎输出报文可能出现时序冲突，因此外向报文需要由转发控制模块进行统一调度发送，主从端外向发报文类型不同，以下分别描述其功能：

PTP主端转发控制模块需要进行时序安排的报文分为三类：

1)原网口对外报文；

2)PTP硬件引擎生成的PTP同步报文、PTP声明报文、PTP管理报文；

3)PTP主端引擎接收到延时请求报文Delay_Req后生成延时请求响应报文Delay_Resp。

PTP主端转发控制模块转发控制模块将三类报文存入发送缓存，按不同优先级对外发送，将PTP事件响应报文以最高优先级对外发送并完成时间戳标记、将PTP事件报文以高优先级对外发送并完成时间戳标记、将PTP声明报文、管理报文及原网口对外报文以低优先级对外发送。

PTP从端转发控制模块需要进行时序安排的报文分为两类：

1)原网口对外报文；

2)PTP硬件引擎生成的PTP延时请求报文、PTP信号报文、PTP通用报文。

PTP从端转发控制模块将两类报文存入发送缓存，按不同优先级对外发送，将生成的PTP事件报文以高优先级对外发送并完成时间戳标记、将PTP通用报文及原网口报文以低优先级对外发送。

一种网口PTP授时功能扩展装置的扩展方法，如图4所示，包括以下步骤：

步骤1、根据待扩展网口需求，通过判断输入电平，将工作模式设定为PTP主端或PTP从端，主端需要输入UTC时间信息作为全网时间参考，同时主端和从端均对外输出本地时钟信息；

步骤2、工作模式确定后，主端通过外部输入时间信息维护本地时钟；从端通过PTP对时结果维护本地时钟，若主端输入时间信息无效或从端PTP对时状态异常，则本地时钟以守时结果对外输出时间信息并报告时间源无效提示；

步骤3、主端输入时间源确认有效后，开启PTP服务器功能，通过缓存控制报文优先级逻辑，在原网口报文中插入具有硬件时间戳的PTP授时业务报文并响应PTP从端延时请求报文，提供PTP授时服务，并且报文识别、封装、硬件时间戳标记及发送过程由转发控制模块依据报文优先级完成调度；

步骤4、将工作模式设定为PTP从端后，通过缓存控制报文优先级逻辑，在从端原网口报文中插入具有本地时钟硬件时间戳的PTP延时请求报文，从端PTP硬件引擎通过报文交互完成PTP对时并获得精确主从钟差并以此校准本地时钟，报文识别、封装、硬件时间戳标记及发送过程同样由转发控制模块依据报文优先级完成调度；

步骤5、主端和从端完成功能扩展且输出时间信息均有效后，以太网口PTP授时功能典型应用实现，PTP对时业务建立，将实时根据网口报文流量调整PTP对时周期，维护入网设备处于高精度时间同步状态。

本发明所构建的硬件PTP引擎，不需要专用硬件或操作系统支持，通过硬件方案实现任意网口设备以UTC为基准的PTP授时功能扩展。

如图6所示，本发明实施例实现了一种网口PTP授时功能的扩展装置，应用于网络设备以协调世界时(UTC)为基准的PTP授时功能扩展，其硬件构成较为简单，主要由卫导模块、FPGA控制器、以太网物理层PHY芯片、RJ45网络接口、电平转换电路及一些外围接口构成。权利要求书中所述PTP硬件引擎、UTC时钟模块、PTP报文识别模块、转发控制模块、收发缓存等功能均由FPGA控制器实现。

天线信号输入卫导模块后生成秒脉冲信号及TOD信号，二信号作为扩展装置UTC源同步基准，PTP硬件引擎将原网口定义为主端后，时钟控制器监测输入信号，验证报文格式后校准本地时钟，若PTP硬件引擎将原网口定义为从端，卫导源同步功能失效，时钟控制器以主、从端PTP对时结果校准本地时钟。

主端完成卫导信号同步后，时钟控制器将TOD信息转换为IEEE1588v2协议要求的PTP时间戳格式，秒间隔通过频率信号进行守时。

主端对外输出延时补偿后的秒脉冲及TOD时间信息。

从端完成PTP授时同步后，时钟控制器将本地时钟转换为秒脉冲及TOD时间信息输出，两次授时同步过程间隔通过频率信号进行守时。

频率综合与驯服由FPGA控制器内部频率综合器实现，PTP硬件引擎将原网口定义为主端后，频率综合器根据卫导秒脉冲信号评估输入频率稳定度、准确度，选择最优频率信号作为锁相环输入，倍频至125M后，用于本地时钟守时及网口报文发送。

时钟控制器可补偿天线系统固定延时，将补偿后的秒脉冲信号用于本地频率源驯服。

PTP硬件引擎将原网口定义为从端后，频率综合器不再进行锁相环输入选择，将默认频率源倍频至125M，用于本地时钟更新及网口报文发送。

报文识别逻辑为FPGA内部组合逻辑模块，识别扩展后网口输入报文，输出报文类型、接收状态、报文长度、端口号、接收时间戳、报文内时间戳、协议版本、序列ID、时钟源ID、PTP时钟域号及补偿值等信息，PTP引擎据此控制MAC控制器2，完成PTP报文交互。

MAC控制器通过RGMII协议与PHY芯片交互收发网络报文，MAC控制器2接收到报文后进行时间戳标记并提供至报文识别逻辑，由报文识别逻辑判断是否应用此时间戳，MAC控制器2预置全部PTP报文模板，接收到PTP引擎指令后直接生成具有硬件时间戳标记的PTP事件报文。

PTP报文由PTP硬件引擎响应，时序不受原网口操作系统控制，PTP引擎与原网口分时复用PHY2对外发送报文，因此使用MAC控制器2进行RGMII总线仲裁，按不同优先级发送报文；PTP报文不会输入至原网口，因此MAC控制器1按接收时序转发输入报文、无报文竞争发送问题。

主端MAC控制器2需要进行时序安排的报文分为三类：

1)原网口对外报文；

2)PTP硬件引擎生成的PTP同步报文、PTP声明报文、PTP管理报文；

3)PTP主端引擎接收到延时请求报文Delay_Req后生成延时请求响应报文Delay_Resp。

主端MAC控制器2将三类报文存入发送缓存，按不同优先级对外发送，将PTP事件响应报文以最高优先级对外发送并完成时间戳标记、将PTP事件报文以高优先级对外发送并完成时间戳标记、将PTP声明报文、管理报文及原网口对外报文以低优先级对外发送。

从端MAC控制器2需要进行时序安排的报文分为两类：

1)原网口对外报文；

2)PTP硬件引擎生成的PTP延时请求报文、PTP信号报文、PTP通用报文。

从端MAC控制器2将两类报文存入发送缓存，按不同优先级对外发送，将生成的PTP事件报文以高优先级对外发送并完成时间戳标记、将PTP通用报文及原网口报文以低优先级对外发送。

需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。

Claims (6)

1.一种以太网口PTP授时功能扩展装置，其特征在于：包括UTC时钟模块、转发控制模块、PTP报文识别模块、接收-发送缓存、发送-接收缓存和PTP硬件引擎，所述UTC时钟模块接收外部频率源、卫导时间源，输出本地频率源和本地时间，UTC时钟模块分别连接转发控制模块、PTP报文识别模块、接收-发送缓存和发送-接收缓存；转发控制模块、PTP报文识别模块、接收-发送缓存和发送-接收缓存分别连接硬件引擎；转发控制模块连接PTP报文识别模块；PTP报文识别模块连接接收-发送缓存；接收-发送缓存和发送-接收缓存双向连接；

PTP硬件引擎将待扩展网口配置为PTP主端或PTP从端并完成初始化，由PTP硬件引擎主控，扩展后网口获得PTP主端或从端功能，并持续对外输出引擎状态及参数配置情况，PTP硬件引擎控制UTC时钟模块及转发控制模块，生成具有硬件时间戳标记的PTP事件报文，同时按预设调整策略对PTP主端或PTP从端UTC时钟模块进行校准；

扩展后主端引擎控制UTC时钟模块跟踪外部卫星导航信息时间源，校准本地UTC时钟基准，将UTC时间转换为IEEE1588v2协议规定时间戳格式；扩展后从端引擎则根据PTP对时结果，按策略校准本地UTC时钟模块，UTC时钟模块连续对外提供时间、频率信息；

PTP报文识别模块被PTP主端和PTP从端用于识别扩展网口报文内容，通过转发控制模块将PTP报文转发至PTP硬件引擎，完成原网口业务报文与PTP报文协调调度。

2.根据权利要求1所述的一种以太网口PTP授时功能扩展装置，其特征在于：所述PTP硬件引擎包括PTP主端和PTP从端报文处理逻辑及初始参数，按使用情况将待扩展网口定义为PTP主端或从端，同时结合PTP报文识别模块、转发控制模块及UTC时钟模块，实现PTP事件报文硬件时间戳标记及完整的PTP授时功能；配置为PTP主端后，根据外部秒脉冲信号驯服本地频率源，保证时间戳标记精度；配置为PTP从端后，按直接调节、差量调节、固定速率调节、临时速率调节四种PTP对时调节策略校正从端UTC时钟模块，保证亚微秒级授时精度，主从端配合完成PTP授时。

3.根据权利要求1所述的一种以太网口PTP授时功能扩展装置，其特征在于：所述UTC时钟模块应用于PTP主端时，将本地时钟同步至外部卫星导航UTC时间源，将TOD信号转换为IEEE1588v2协议规定的时间格式，用于PTP主端时间戳标记；UTC时钟模块应用于PTP从端时，将校准后的从端PTP时间戳信息转换为秒脉冲及TOD信号对外输出。

4.根据权利要求1所述的一种以太网口PTP授时功能扩展装置，其特征在于：所述转发控制模块将PTP事件报文、PTP通用报文及其它网口业务报文分时按固定优先级发送。

5.根据权利要求4所述的一种以太网口PTP授时功能扩展装置，其特征在于：所述固定策略具体为：PTP主端转发控制模块对外发送三类报文：

1)原网口对外报文；

2)PTP硬件引擎生成的PTP同步报文、PTP声明报文、PTP管理报文；

3)PTP主端引擎接收到延时请求报文Delay_Req后生成的延时请求响应报文Delay_Resp，

转发控制模块将三类报文存入发送缓存，按不同优先级对外发送，将PTP事件响应报文以最高优先级对外发送并完成时间戳标记、将PTP事件报文以高优先级对外发送并完成时间戳标记、将PTP声明报文、管理报文及原网口对外报文以低优先级对外发送；

PTP从端转发控制模块对外发送两类报文：

1)原网口对外报文；

2)PTP硬件引擎生成的PTP延时请求报文、PTP信号报文、PTP通用报文，

转发控制模块将两类报文存入发送缓存，按不同优先级对外发送，将生成的PTP事件报文以高优先级对外发送并完成时间戳标记、将PTP通用报文及原网口报文以低优先级对外发送。

6.一种如权利要求1至5任一项所述的网口PTP授时功能扩展装置的扩展方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、根据待扩展网口需求，通过判断输入电平，将工作模式设定为PTP主端或PTP从端，主端需要输入UTC时间信息作为全网时间参考，同时主端和从端均对外输出本地时钟信息；

步骤2、工作模式确定后，主端通过外部输入时间信息维护本地时钟；从端通过PTP对时结果维护本地时钟，若主端输入时间信息无效或从端PTP对时状态异常，则本地时钟以守时结果对外输出时间信息并报告时间源无效提示；

步骤3、主端输入时间源确认有效后，开启PTP服务器功能，通过缓存控制报文优先级逻辑，在原网口报文中插入具有硬件时间戳的PTP授时业务报文并响应PTP从端延时请求报文，提供PTP授时服务，并且报文识别、封装、硬件时间戳标记及发送过程由转发控制模块依据报文优先级完成调度；

步骤4、将工作模式设定为PTP从端后，通过缓存控制报文优先级逻辑，在从端原网口报文中插入具有本地时钟硬件时间戳的PTP延时请求报文，从端PTP硬件引擎通过报文交互完成PTP对时并获得精确主从钟差并以此校准本地时钟，报文识别、封装、硬件时间戳标记及发送过程同样由转发控制模块依据报文优先级完成调度；

步骤5、主端和从端完成功能扩展且输出时间信息均有效后，以太网口PTP授时功能典型应用实现，PTP对时业务建立，将实时根据网口报文流量调整PTP对时周期，维护入网设备处于高精度时间同步状态。

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