CN115334008A - Ptn网1588报文抖动处理方法、系统、设备及介质 - Google Patents

Ptn网1588报文抖动处理方法、系统、设备及介质 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种PTN网1588报文抖动处理方法、系统、设备及介质，其中处理方法包括：时钟跟随校准：产生与PTN通信网络同频的时钟作为工作时钟；报文标记及调整：基于工作时钟设置延时标准值，标记出IEEE 1588报文的相关信息，形成优先级系数并实时调整该1588报文在处理队列中的优先级；延时跟踪及校准：实时收集和跟踪在处理队列中的1588报文的标记信息，并计算其完成处理后的延时误差正偏离预测值，并为处理队列中即将完成处理的1588报文预留发送窗口，再基于报文处理完成情况和延时误差正偏离值最终完成延时误差的归零校准。本发明可确保PTN专用设备对1588V2报文处理后引入的抖动极低。

Description

PTN网1588报文抖动处理方法、系统、设备及介质
技术领域
本发明涉及PTN网络技术领域，尤其涉及一种PTN网1588报文抖动处理方法、系统、设备及介质。
背景技术
PTN（分组传送网，Packet Transport Network）是基于分组交换、面向连接的多业务传送网，PTN网络广泛采用IEEE 1588V2协议实现全网的时间同步。伴随PTN技术的广泛应用，存在一些特殊场景，需要在PTN网络中串接额外的专用设备，为PTN网络提供安全保护等特殊服务，上述专用设备在功能上不同于PTN的网元设备，需要确保设备的接入不对PTN网元间的任意信息的传输产生影响，其中最重要的信息之一就是1588V2协议。目前，常用的方法是在该类设备中，按照IEEE 1588V2协议的透明时钟模式，对时间戳进行修正，在转发该时间报文时将本点处理该报文的时间填写在修正位置。该种方式同步精度不如全网同步方式。
目前，PTN网络成为光通信领域的技术热点，广泛应用于多类通信网络建设中，包括一些承载和传输重要、敏感信息的特殊网络，在上述特殊场景下，需要在PTN网络中串接额外的专用设备，为PTN网络提供安全保护等特殊服务，而这些非PTN网元设备如何不对PTN网元间的任意信息传输产生影响，成为该类设备所需解决的关键问题，1588V2协议是PTN网元间的一个关键协议，但PTN专有设备对1588V2报文处理后会引入抖动问题。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出一种PTN网1588报文抖动处理方法、系统、设备及介质，创造性地提出一种时钟跟随校准机制，从数据中提取出与PTN通信网络严格频率同步的时钟，以提供高精度同步时钟，进一步提出报文标记方法与基于该报文标记进行优先级实施调整的报文处理方法，以及零误差延时校准的流控机制，实现对1588报文的处理延时校准。上述三点相结合，可确保PTN专用设备对1588V2报文处理后引入的抖动极低。
本发明采用的技术方案如下：
一种PTN网1588报文抖动处理方法，包括：
时钟跟随校准：产生与PTN通信网络同频的时钟作为工作时钟；
报文标记及调整：基于所述工作时钟设置延时标准值，标记出IEEE 1588报文的相关信息，包括延时误差即相对延时标准值的偏差，并形成该1588报文的优先级系数，再基于优先级系数实时调整该1588报文在处理队列中的优先级；
延时跟踪及校准：实时收集和跟踪在处理队列中的1588报文的标记信息，并计算其完成处理后的延时误差正偏离预测值；根据所述延时误差正偏离预测值为处理队列中即将完成处理的1588报文预留发送窗口，一旦发送窗口到达，核对该发送窗口对应的1588报文处理完成情况和延时误差正偏离值，若处理完成且延时误差归零，则直接发送；若延时误差正偏离未归零，则在发送窗口中等待延时误差正偏离归零后再发送该1588报文，从而完成延时误差的归零校准。
进一步地，所述时钟跟随校准的方法包括：利用锁相环芯片产生初始时钟，将该初始时钟作为参考钟提供给FPGA的通用Serdes即串行器/解串器，Serdes基于参考钟恢复初始数据和线路时钟，再将线路时钟作为锁相环芯片的参考时钟对初始时钟进行校准，达到设定精度后，将校准后的初始时钟作为工作时钟。
进一步地，IEEE 1588报文的相关信息还包括报文类型和实时抖动信息。
一种PTN网1588报文抖动处理系统，包括：
时钟跟随校准模块，用于产生与PTN通信网络同频的时钟作为工作时钟；
报文标记及调整模块，用于根据所述工作时钟设置延时标准值，标记出IEEE 1588报文的相关信息，包括延时误差即相对延时标准值的偏差，并形成该1588报文的优先级系数，再基于优先级系数实时调整该1588报文在处理队列中的优先级；
延时跟踪及校准模块，用于实时收集和跟踪在处理队列中的1588报文的标记信息，并计算其完成处理后的延时误差正偏离预测值；根据所述延时误差正偏离预测值为处理队列中即将完成处理的1588报文预留发送窗口，一旦发送窗口到达，核对该发送窗口对应的1588报文处理完成情况和延时误差正偏离值，若处理完成且延时误差归零，则直接发送；若延时误差正偏离未归零，则在发送窗口中等待延时误差正偏离归零后再发送该1588报文，从而完成延时误差的归零校准。
进一步地，所述时钟跟随校准模块利用锁相环芯片产生初始时钟，将该初始时钟作为参考钟提供给FPGA的通用Serdes即串行器/解串器，Serdes基于参考钟恢复初始数据和线路时钟，再将线路时钟作为锁相环芯片的参考时钟对初始时钟进行校准，达到设定精度后，将校准后的初始时钟作为工作时钟。
进一步地，IEEE 1588报文的相关信息还包括报文类型和实时抖动信息。
一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述PTN网1588报文抖动处理方法的步骤。
一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述PTN网1588报文抖动处理方法的步骤。
本发明的有益效果在于：
本发明提供了时钟跟随校准机制，报文标记方法与基于该报文标记进行优先级实施调整的报文处理方法，以及延时跟踪与零误差延时校准相结合的流控机制，三者相结合，可确保PTN专用设备对1588V2报文处理后引入的抖动极低，小于6ns，甚至可达到0ns。可有效解决串接于PTN网络中的非网元类PTN专用设备在网元间对1588V2协议传输抖动的影响，可应用于各类非PTN网元设备的研制和设计中。
附图说明
图1是本发明实施例1的PTN网1588报文抖动处理方法流程图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现说明本发明的具体实施方式。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。
实施例1
如图1所示，本实施例提供了一种PTN网1588报文抖动处理方法，包括：
时钟跟随校准：产生与PTN通信网络同频的时钟作为工作时钟。具体地，利用锁相环芯片产生初始时钟，将该初始时钟作为参考钟提供给FPGA的通用Serdes即串行器/解串器，Serdes基于参考钟恢复初始数据和线路时钟，再将线路时钟作为锁相环芯片的参考时钟对初始时钟进行校准，达到设定精度后，将校准后的初始时钟作为工作时钟。时钟跟随校准机制可产生高精度的同步时钟，是本方法降抖精度的保证。
报文标记及调整：基于所述工作时钟设置延时标准值，该延时标准值可以按需设置；再标记出IEEE 1588报文的相关信息，包括报文类型、实时抖动信息以及延时误差即相对延时标准值的偏差，并形成该1588报文的优先级系数，再基于优先级系数实时调整该1588报文在处理队列中的优先级。通过此方法，在报文处理时延相对固定情况下，可使1588报文从接收到处理完成的延时误差稳定在一定正偏离范围内。
延时跟踪及校准：实时收集和跟踪在处理队列中的1588报文的标记信息，并计算其完成处理后的延时误差正偏离预测值；根据所述延时误差正偏离预测值为处理队列中即将完成处理的1588报文预留发送窗口，一旦发送窗口到达，核对该发送窗口对应的1588报文处理完成情况和延时误差正偏离值，若处理完成且延时误差归零，则直接发送；若延时误差正偏离未归零，则在发送窗口中等待延时误差正偏离归零后再发送该1588报文。通过此方法，可完成延时误差的归零校准，校准精度小于1个时钟周期，通常处理时钟为156.25Mhz，因此精度小于6ns，甚至可达到0ns。
综上所述，本实施例的报文抖动处理方法具有以下特点：第一，根据PTN网络同步特点，提供了一种时钟跟随校准机制，产生与PTN通信网络频率同步的工作时钟，可为本方法提供同步工作时钟；第二，提供了报文标记方法与基于该报文标记进行优先级实施调整的报文处理方法，可使1588报文从接收到处理完成的延时误差稳定在一定正偏离范围内；第三，提供了零误差延时校准的流控机制，进一步完成延时误差的归零校准，校准精度小于1个时钟周期，通常处理时钟为156.25Mhz，因此精度小于6ns，甚至可达到0ns。
实施例2
本实施例提供了一种PTN网1588报文抖动处理系统，包括时钟跟随校准模块、报文标记及调整模块、延时跟踪及校准模块，这三个模块互相连接，共同实现降低PTN专用设备对1588V2报文处理后引入的抖动影响。
时钟跟随校准模块用于产生与PTN通信网络同频的时钟作为工作时钟。具体地，利用锁相环芯片产生初始时钟，将该初始时钟作为参考钟提供给FPGA的通用Serdes即串行器/解串器，Serdes基于参考钟恢复初始数据和线路时钟，再将线路时钟作为锁相环芯片的参考时钟对初始时钟进行校准，达到设定精度后，将校准后的初始时钟作为工作时钟。时钟跟随校准机制可产生高精度的同步时钟，是本方法降抖精度的保证。
报文标记及调整模块用于根据所述工作时钟设置延时标准值，该延时标准值可以按需设置；再标记出IEEE 1588报文的相关信息，包括报文类型、实时抖动信息以及延时误差即相对延时标准值的偏差，并形成该1588报文的优先级系数，再基于优先级系数实时调整该1588报文在处理队列中的优先级。通过此方法，在报文处理时延相对固定情况下，可使1588报文从接收到处理完成的延时误差稳定在一定正偏离范围内。
延时跟踪及校准模块用于实时收集和跟踪在处理队列中的1588报文的标记信息，并计算其完成处理后的延时误差正偏离预测值；根据所述延时误差正偏离预测值为处理队列中即将完成处理的1588报文预留发送窗口，一旦发送窗口到达，核对该发送窗口对应的1588报文处理完成情况和延时误差正偏离值，若处理完成且延时误差归零，则直接发送；若延时误差正偏离未归零，则在发送窗口中等待延时误差正偏离归零后再发送该1588报文。通过此方法，可完成延时误差的归零校准，校准精度小于1个时钟周期，通常处理时钟为156.25Mhz，因此精度小于6ns，甚至可达到0ns。
综上所述，本实施例的报文抖动处理系统具有以下特点：第一，根据PTN网络同步特点，通过时钟跟随校准模块产生与PTN通信网络频率同步的工作时钟，可为本系统提供同步工作时钟；第二，报文标记及调整模块可使1588报文从接收到处理完成的延时误差稳定在一定正偏离范围内；第三，延时跟踪及校准模块可进一步完成延时误差的归零校准，校准精度小于1个时钟周期，通常处理时钟为156.25Mhz，因此精度小于6ns，甚至可达到0ns。
实施例3
本实施例在实施例1的基础上：
本实施例提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，该存储器存储有计算机程序，该处理器执行该计算机程序时实现实施例1的PTN网1588报文抖动处理方法的步骤。其中，计算机程序可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或者某些中间形式等。
实施例4
本实施例在实施例1的基础上：
本实施例提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现实施例1的PTN网1588报文抖动处理方法的步骤。其中，计算机程序可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或者某些中间形式等。存储介质包括：能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、计算机存储器、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，存储介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，存储介质不包括电载波信号和电信信号。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，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 (8)

1.一种PTN网1588报文抖动处理方法，其特征在于，包括：
时钟跟随校准：产生与PTN通信网络同频的时钟作为工作时钟；
报文标记及调整：基于所述工作时钟设置延时标准值，标记出IEEE 1588报文的相关信息，包括延时误差即相对延时标准值的偏差，并形成该1588报文的优先级系数，再基于优先级系数实时调整该1588报文在处理队列中的优先级；
延时跟踪及校准：实时收集和跟踪在处理队列中的1588报文的标记信息，并计算其完成处理后的延时误差正偏离预测值；根据所述延时误差正偏离预测值为处理队列中即将完成处理的1588报文预留发送窗口，一旦发送窗口到达，核对该发送窗口对应的1588报文处理完成情况和延时误差正偏离值，若处理完成且延时误差归零，则直接发送；若延时误差正偏离未归零，则在发送窗口中等待延时误差正偏离归零后再发送该1588报文，从而完成延时误差的归零校准。
2.根据权利要求1所述的PTN网1588报文抖动处理方法，其特征在于，所述时钟跟随校准的方法包括：利用锁相环芯片产生初始时钟，将该初始时钟作为参考钟提供给FPGA的通用Serdes即串行器/解串器，Serdes基于参考钟恢复初始数据和线路时钟，再将线路时钟作为锁相环芯片的参考时钟对初始时钟进行校准，达到设定精度后，将校准后的初始时钟作为工作时钟。
3.根据权利要求1所述的PTN网1588报文抖动处理方法，其特征在于，IEEE 1588报文的相关信息还包括报文类型和实时抖动信息。
4.一种PTN网1588报文抖动处理系统，其特征在于，包括：
时钟跟随校准模块，用于产生与PTN通信网络同频的时钟作为工作时钟；
报文标记及调整模块，用于根据所述工作时钟设置延时标准值，标记出IEEE 1588报文的相关信息，包括延时误差即相对延时标准值的偏差，并形成该1588报文的优先级系数，再基于优先级系数实时调整该1588报文在处理队列中的优先级；
延时跟踪及校准模块，用于实时收集和跟踪在处理队列中的1588报文的标记信息，并计算其完成处理后的延时误差正偏离预测值；根据所述延时误差正偏离预测值为处理队列中即将完成处理的1588报文预留发送窗口，一旦发送窗口到达，核对该发送窗口对应的1588报文处理完成情况和延时误差正偏离值，若处理完成且延时误差归零，则直接发送；若延时误差正偏离未归零，则在发送窗口中等待延时误差正偏离归零后再发送该1588报文，从而完成延时误差的归零校准。
5.根据权利要求4所述的PTN网1588报文抖动处理系统，其特征在于，所述时钟跟随校准模块利用锁相环芯片产生初始时钟，将该初始时钟作为参考钟提供给FPGA的通用Serdes即串行器/解串器，Serdes基于参考钟恢复初始数据和线路时钟，再将线路时钟作为锁相环芯片的参考时钟对初始时钟进行校准，达到设定精度后，将校准后的初始时钟作为工作时钟。
6.根据权利要求4所述的PTN网1588报文抖动处理系统，其特征在于，IEEE 1588报文的相关信息还包括报文类型和实时抖动信息。
7.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1-3任一项所述的PTN网1588报文抖动处理方法。
8.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-3任一项所述的PTN网1588报文抖动处理方法。
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