JP6449430B2

JP6449430B2 - ネットワーク装置用の時刻同期方法、装置及び時刻同期サーバ

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Publication number: JP6449430B2
Application number: JP2017504038A
Authority: JP
Inventors: ワン，リーリン; デン，ヤンピン; ワン，ヤンフェン; フー，シャオミン
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: ZTE Corp
Priority date: 2014-07-25
Filing date: 2014-12-23
Publication date: 2019-01-09
Anticipated expiration: 2034-12-23
Also published as: CN105281885B; CN105281885A; EP3174237A4; EP3174237A1; WO2015131626A1; EP3174237B1; JP2017529728A; US20170272190A1

Description

本発明は通信技術分野に関し、特にネットワーク装置用の時刻同期方法、装置及び時刻同期サーバに関する。

インターネット技術及びアプリケーションの発展につれて、ネットワーク装置同士の時刻同期の要求が高まりつつある。例えば、各種のリアルタイムなオンライン取引、製造過程制御、通信ネットワークの時刻設定、ネットワークセキュリティ設計、分散型ネットワークコンピューティング及び処理、交通フライト航路管理及びデータベースファイル管理とコール記録などの複数種のタイムスタンプに関連するアプリケーションは、いずれも正確で信頼性が高く公認される時刻を必要とする。

ネットワーク装置同士は各種の時刻同期プロトコルによって時刻同期を行うことができ、ＮＴＰ（ＮｅｔｗｏｒｋＴｉｍｅＰｒｏｔｏｃｏｌ、ネットワークタイムプロトコル）は一般的に用いられるプロトコルの一つである。ＮＴＰはＮＴＰデータパケットのイーサネット（登録商標）での往復遅延時間を推定することにより、ネットワーク装置をサーバ又はクロックソース（例えば、クォーツ時計、ルビジウム時計、ＧＰＳなど）に対して同期させ、それによりネットワーク装置に高精度の時刻補正を提供する。ＳＮＴＰはＮＴＰの簡易版である。

システムのネットワークアーキテクチャに応じて、アプリケーション層においてＮＴＰ／ＳＮＴＰメッセージの受信、パラメータ更新及び送信を行うことは一般的である。アプリケーション層でのメッセージ送受信操作はＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ、中央処理装置）のソフトウェア割り込みによって駆動されて実現される。従って、ＣＰＵシステムの割り込み応答速度及び周波数によって制限されて、ＮＴＰ／ＳＮＴＰメッセージの処理速度は低い。ＣＰＵのＮＴＰ／ＳＮＴＰメッセージ処理能力不足の問題は特にｆｅｍｔｏ（フェムト）／マイクロ基地局の大規模ネットワーキング用途において顕著であり、集中した大容量の時刻同期が不能であるため、関連するｆｅｍｔｏ／マイクロ基地局ネットワーキング手段においてＮＴＰ／ＳＮＴＰの同期コストを最大限に削減することができない。

本発明の実施例が解決しようとする技術的問題は、関連技術において時刻同期メッセージを適時に処理できず、集中した大容量の時刻同期が不能である問題を解決できるネットワーク装置用の時刻同期方法、装置及び時刻同期サーバを提供することである。

本発明の実施例は、ネットワーク装置用の時刻同期方法を提供し、
プログラマブルロジックデバイスは物理層において、同期対象装置からの、同期パラメータが含まれる時刻同期メッセージを受信して解析することと、
プログラマブルロジックデバイスはローカル基準時刻と前記同期パラメータの更新設定に基づき、前記時刻同期メッセージの応答メッセージを生成することと、
プログラマブルロジックデバイスは、前記応答メッセージ及びＣＰＵが前記同期対象装置に送信したリンク構築・通信メッセージを、プリセットの順序に前記同期対象装置に送信することと、を含む。

選択的に、前記プログラマブルロジックデバイスが物理層において同期対象装置からの時刻同期メッセージを受信して解析することは、
前記プログラマブルロジックデバイスは少なくとも２つの通信チャネルによって、物理層において異なる同期対象装置からの時刻同期メッセージを受信して解析することを含む。

選択的に、前記プログラマブルロジックデバイスがローカル基準時刻と前記同期パラメータの更新設定に基づき、前記時刻同期メッセージの応答メッセージを生成することは、
前記プログラマブルロジックデバイスは各通信チャネルにおいて、それぞれローカル基準時刻とＣＰＵによる前記同期パラメータの更新設定に基づき、対応する応答メッセージを生成することを含み、
前記プログラマブルロジックデバイスが、前記応答メッセージ及びＣＰＵが前記同期対象装置に送信したリンク構築・通信メッセージをプリセットの順序に、前記同期対象装置に送信することは、
前記プログラマブルロジックデバイスは、各通信チャネルによって、ＣＰＵが前記同期対象装置に送信したリンク構築・通信メッセージをそれぞれ受信することと、
前記プログラマブルロジックデバイスは、各通信チャネルによって、生成した前記応答メッセージ及び受信した前記リンク構築・通信メッセージを、それぞれプリセットの順序に前記同期対象装置に送信することと、を含む。

選択的に、前記プログラマブルロジックデバイスがローカル基準時刻と前記同期パラメータの更新設定に基づき、前記時刻同期メッセージの応答メッセージを生成することは、
前記プログラマブルロジックデバイスは、マスタークロックボード又はスレーブクロックボードからローカル基準時刻を取得することと、
前記プログラマブルロジックデバイスは、前記ローカル基準時刻をタイムサービス基準時刻に変換することと、
前記プログラマブルロジックデバイスは、前記タイムサービス基準時刻及び前記更新設定に基づき、前記時刻同期メッセージの応答メッセージを生成することと、を含む。

選択的に、前記同期パラメータは前記時刻同期メッセージのソースアドレス、宛先アドレスを含み、
前記同期パラメータの更新設定は、前記ソースアドレス及び前記宛先アドレスの更新設定、及び前記基準時刻の精度の更新設定を含む。

本発明の実施例はネットワーク装置用の時刻同期装置を提供し、
物理層において、同期対象装置からの、同期パラメータが含まれる時刻同期メッセージを受信して解析するように設定される受信解析ユニットと、
ローカル基準時刻と前記同期パラメータの更新設定に基づき、前記時刻同期メッセージの応答メッセージを生成するように設定される生成ユニットと、
前記応答メッセージ及びＣＰＵが前記同期対象装置に送信したリンク構築・通信メッセージを、プリセットの順序に前記同期対象装置に送信するように設定される送信ユニットと、を備える。

選択的に、前記受信解析ユニットは、少なくとも２つの通信チャネルによって、物理層において異なる同期対象装置からの時刻同期メッセージを受信して解析するように設定される。

選択的に、前記生成ユニットは、ローカル基準時刻とＣＰＵによる前記同期パラメータの更新設定に基づき、前記少なくとも２つの通信チャネルによって前記時刻同期メッセージの応答メッセージを生成するように設定され、
前記送信ユニットは、
各通信チャネルによって、ＣＰＵが前記同期対象装置に送信したリンク構築・通信メッセージをそれぞれ受信するように設定される受信モジュールと、
各通信チャネルによって、生成した前記応答メッセージ及び受信した前記リンク構築・通信メッセージを、それぞれプリセットの順序に前記同期対象装置に送信するように設定される送信モジュールと、を備える。

選択的に、前記生成ユニットは、
マスタークロックボード又はスレーブクロックボードからローカル基準時刻を取得するように設定される取得モジュールと、
前記ローカル基準時刻をタイムサービス基準時刻に変換するように設定される変換モジュールと、
前記タイムサービス基準時刻及び前記更新設定に基づき、前記時刻同期メッセージの応答メッセージを生成するように設定される生成モジュールと、を備える。

本発明の実施例は時刻同期サーバを提供し、マスタークロックボード、スレーブクロックボード及び少なくとも１つの拡張ボードを備え、前記マスタークロックボード、スレーブクロックボード及び拡張ボードはいずれもＣＰＵ及び前記時刻同期装置を備える。

本発明の実施例はコンピュータプログラムを提供し、プログラム命令を含み、前記プログラム命令はプログラマブルロジックデバイスにより実行される時、プログラマブルロジックデバイスは上記のような方法を実行することができる。

本発明の実施例は上記コンピュータプログラムを記録した媒体を提供する。

本発明の実施例に係る時刻同期方法、装置及び時刻同期サーバによれば、プログラマブルロジックによって、ＰＨＹ層における時刻同期メッセージの受信、パラメータ更新及び応答メッセージの送信を実現し、ＣＰＵによって時刻同期メッセージに対する簡単な設定とシステムのリンク構築を行う。それにより、ＣＰＵの割り込みプログラムを介せずに時刻同期メッセージの各種の処理プロセスを行うことができ、ＣＰＵアーキテクチャの制限によるメッセージ処理能力不足の問題を効果的に回避し、それにより集中した大容量の時刻同期に寄与し、時刻同期コストを大幅に低減させることができる。

図１は本発明の実施例に係るネットワーク装置用の時刻同期方法のフローチャートである。図２は本発明の実施例に係るネットワーク装置用の時刻同期装置の構成模式図である。図３は本発明の実施例に係る時刻同期サーバの構成模式図である。図４は本発明の実施例に係る時刻同期サーバにおける単一ボードの構成模式図である。

以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。なお、ここで記載の具体的な実施例は本発明を解釈するためのものであり、本発明を限定するものではない。

実施例１
図１に示すように、本発明の実施例はネットワーク装置用の時刻同期方法を提供し、
プログラマブルロジックデバイスは物理層において、同期対象装置からの、同期パラメータが含まれる時刻同期メッセージを受信して解析するＳ１１と、
プログラマブルロジックデバイスはローカル基準時刻と前記同期パラメータに基づきパラメータ更新を行い、前記時刻同期メッセージの応答メッセージを生成するＳ１２と、
プログラマブルロジックデバイスは前記応答メッセージ及びＣＰＵが前記同期対象装置に送信したリンク構築・通信メッセージを、プリセットの順序に前記同期対象装置に送信するＳ１３と、を含む。

本発明の実施例に係る時刻同期方法によれば、プログラマブルロジックによってＰＨＹ層における時刻同期メッセージの受信、パラメータ更新及び応答メッセージの送信を実現し、ＣＰＵによってリンク構築・通信メッセージを処理する。それにより、ＣＰＵの割り込みプログラムを介せずに時刻同期メッセージの各種の処理プロセスを行うことができ、ＣＰＵアーキテクチャの制限によるメッセージ処理能力不足の問題を効果的に回避し、それにより集中した大容量の時刻同期に寄与し、時刻同期コストを大幅に低減させることができる。

選択的に、ステップＳ１１では、同期対象装置からの時刻同期メッセージを受信して解析する必要がある。従来の方式と異なり、本実施例では、時刻同期メッセージの受信と解析はＣＰＵではなく、プログラマブルロジックデバイスによって行われる。選択的に、プログラマブルロジックデバイスはデータ処理機能を有する各種のチップ又は回路モジュール、例えばＣＰＬＤ（ＣｏｍｐｌｅｘＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＬｏｇｉｃＤｅｖｉｃｅ、コンプレックスプログラマブルロジックデバイス）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−ＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＧａｔｅＡｒｒａｙ、フィールドプログラマブルゲートアレイ）、ＤＳＰ（ｄｉｇｉｔａｌｓｉｇｎａｌｐｒｏｃｅｓｓｏｒ、デジタル信号プロセッサ）などであってもよい。これらのプログラマブルロジックデバイスは一般的にデータ並行処理能力を有し、具体的な回路設計方面及びプロトコルの物理層において時刻同期メッセージを効率よく処理することができる。同時に、受信した時刻同期メッセージにはいくつかの同期パラメータ、例えば同期対象装置の時刻を基準とするメッセージ送信時刻、メッセージのソースアドレス、宛先アドレスなどがさらに含まれ、それにより同期対象装置のいくつかの基本情報をプログラマブルロジックデバイスに伝送する。

ステップＳ１２では、プログラマブルロジックデバイスはステップＳ１１で解析した時刻同期メッセージに対して同期パラメータ更新を行い、且つ時刻同期メッセージの応答メッセージを生成する。選択的に、応答メッセージのデータ構造は時刻同期メッセージと同一であり、具体的なパラメータ設定のみにおいて異なってもよい。例えば、時刻同期メッセージには、同期対象装置の時刻を基準とするメッセージ送信時刻、メッセージのソースアドレス、宛先アドレスなどが含まれてもよく、応答メッセージには、ローカル基準時刻を基準とする時刻同期メッセージ受信時刻、ローカル基準時刻を基準とする応答メッセージ送信時刻、応答メッセージのソースアドレス及び宛先アドレスなどが含まれてもよい。ローカル基準時刻とは、ネットワーク装置において正確であると認められる時刻であり、ほかのネットワーク装置の時刻をこの時刻に対して補正する必要がある。選択的に、ローカル基準時刻はローカルの正確な水晶発振時刻であってもよく、ＧＮＳＳ（ＧｌｏｂａｌＮａｖｉｇａｔｉｏｎＳａｔｅｌｌｉｔｅＳｙｓｔｅｍ、全球測位衛星システム）又はＢＩＴＳ（ＢｕｉｌｄｉｎｇＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＴｉｍｉｎｇＳｕｐｐｌｙ、建物統合された供給のタイミング）からの時刻であってもよく、本発明の実施例ではそれを限定しない。しかしながら、プログラマブルロジックデバイスがマスタークロックボード又はスレーブクロックボードから取得したローカル基準時刻は、同期対象装置に直接に送信されてはならず、まずタイムサービス基準時刻、例えばＮＴＰ時刻などに変換しないと、時刻同期標準として機能できない。勿論、時刻同期メッセージはＮＴＰ／ＳＮＴＰ以外のほかの形式のメッセージであってもよく、本発明の実施例ではそれを限定しない。例えば、本発明の一つの実施例では、プログラマブルロジックデバイスがローカル基準時刻と前記同期パラメータの更新設定に基づき、前記時刻同期メッセージの応答メッセージを生成することは、プログラマブルロジックデバイスがマスタークロックボード又はスレーブクロックボードからローカル基準時刻を取得するステップと、プログラマブルロジックデバイスが前記ローカル基準時刻をタイムサービス基準時刻に変換するステップと、プログラマブルロジックデバイスが前記タイムサービス基準時刻及び前記更新設定に基づき、前記時刻同期メッセージの応答メッセージを生成するステップと、を含む。

プログラマブルロジックデバイスはマスタークロックボード又はスレーブクロックボードからローカル基準時刻を取得し、さらにローカル基準時刻をタイムサービス基準時刻に変換し、次にタイムサービス基準時刻を同期パラメータに更新して応答メッセージにおけるコンテンツとすることができる。１組の時刻同期メッセージ及びその対応する応答メッセージにとって、時刻同期メッセージのソースアドレスは応答メッセージの宛先アドレスであり、時刻同期メッセージの宛先アドレスは応答メッセージのソースアドレスである。

選択的に、プログラマブルロジックデバイスは必要に応じて、同期パラメータに新たなフィールドを追加して時刻同期操作を完備してもよい。例えば、本発明の一つの実施例では、プログラマブルロジックデバイスはローカル基準時刻を取得するとともに、該基準時刻の精度を取得し、すると、同期パラメータの更新時、ローカル基準時刻の精度を一つの付加フィールドとして同期パラメータに追加し、それによって同期対象装置にその時刻精度を取得させることができる。

なお、プログラマブルロジックデバイスはメッセージ送受信及びパラメータ更新などのタスクを処理することができるが、パラメータの更新設定及び同期対象装置との定期的なリンク構築や通信については、ＣＰＵの関与が必要である。つまり、プログラマブルロジックデバイスは同期対象装置に応答メッセージを送信する以外、ＣＰＵも同期対象装置に少量のリンク構築・通信メッセージを定期的に送信する。従って、時刻同期メッセージの処理能力を最適化するように、これらのメッセージの送信順序をアービトレーションする必要がある。

上記実施例はプログラマブルロジックデバイスによる時刻同期メッセージ処理の全体的なプロセスを説明したが、選択的に、プログラマブルロジックデバイスは２つ以上の通信チャネルを設置することができ、プログラマブルロジックデバイスはこれらの通信チャネルによって、物理層において異なる同期対象装置からの時刻同期メッセージを受信して解析することができ、それにより複数の同期対象装置の並行時刻同期を行うことができ、時刻同期メッセージの受信及び解析効率を大幅に高める。

対応的に、ステップＳ１２では、前記プログラマブルロジックデバイスがローカル基準時刻と前記同期パラメータの更新設定に基づき、前記時刻同期メッセージの応答メッセージを生成することは、前記プログラマブルロジックデバイスは各通信チャネルにおいて、それぞれローカル基準時刻とＣＰＵによる前記同期パラメータの更新設定に基づき、対応する応答メッセージを生成することを含んでもよく、対応的に、ステップＳ１３では、前記プログラマブルロジックデバイスは前記応答メッセージ及びＣＰＵが前記同期対象装置に送信したリンク構築・通信メッセージを、プリセットの順序に前記同期対象装置に送信することは、前記プログラマブルロジックデバイスは各通信チャネルによって、ＣＰＵが同期対象装置に送信したリンク構築・通信メッセージをそれぞれ受信することと、前記プログラマブルロジックデバイスは各通信チャネルによって、生成した前記応答メッセージ及び受信した前記リンク構築・通信メッセージを、それぞれプリセットの順序に前記同期対象装置に送信することと、を含んでもよい。例えば、本発明の一つの実施例では、ＣＰＵは５分間おきに各同期対象装置にリンク構築・通信メッセージを１回送信する必要があり、すると、プログラマブルロジックデバイスの各通信チャネルはまずＣＰＵからのリンク構築・通信メッセージを受信し、次に５分間おきに各同期対象装置にリンク構築・通信メッセージを１回送信し、ほかの時刻に時刻同期メッセージを送信することができる。それにより、ＣＰＵは時刻同期メッセージを処理せず、リンク構築・通信メッセージのみを処理するため、作業量が大幅に減少し、従って、ＣＰＵリソースによってマルチチャネルのＮＴＰ／ＳＮＴＰパケット送信機能をサポートでき、複数のチャネルのシグナリングメッセージを交換によってＣＰＵにコンバージェンスしてリンク構築・通信を行い、システムのＮＴＰ／ＳＮＴＰパケット送信能力をその分数倍高め、集中した大容量の時刻同期能力を効果的に向上させる。

対応的に、本発明の実施例はネットワーク装置用の時刻同期装置をさらに提供し、図２に示すように、該装置は、
物理層において、同期対象装置からの、同期パラメータが含まれる時刻同期メッセージを受信して解析するように設定される受信解析ユニット２０と、
ローカル基準時刻と前記同期パラメータに基づきパラメータ更新を行い、前記時刻同期メッセージの応答メッセージを生成するように設定される生成ユニット２２と、
前記応答メッセージ及びＣＰＵが前記同期対象装置に送信したリンク構築・通信メッセージを、プリセットの順序に前記同期対象装置に送信するように設定される送信ユニット２４と、を備える。

本発明の実施例に係る時刻同期装置によれば、受信解析ユニット２０、生成ユニット２２及び送信ユニット２４は、プログラマブルロジックデバイスによってＰＨＹ（物理）層における時刻同期メッセージの受信、パラメータ更新及び応答メッセージの送信をそれぞれ実現し、ＣＰＵによってリンク構築・通信メッセージを処理する。それにより、ＣＰＵの割り込みプログラムを介せずに時刻同期メッセージの各種の処理プロセスを行うことができ、ＣＰＵアーキテクチャの制限によるメッセージ処理能力不足の問題を効果的に回避し、それにより集中した大容量の時刻同期に寄与し、時刻同期コストを大幅に低減させることができる。

選択的に、受信解析ユニット２０は、少なくとも２つの通信チャネルによって、物理層において異なる同期対象装置からの時刻同期メッセージを受信して解析するように設定されてもよい。生成ユニット２２は、ローカル基準時刻とＣＰＵによる前記同期パラメータの更新設定に基づき、前記少なくとも２つの通信チャネルによって前記時刻同期メッセージの応答メッセージを生成するように設定されてもよい。送信ユニット２４は、各前記通信チャネルによって、ＣＰＵが同期対象装置に送信したリンク構築・通信メッセージをそれぞれ受信するように設定される受信モジュールと、各通信チャネルによって、生成した前記応答メッセージ及び受信した前記リンク構築・通信メッセージを、それぞれプリセットの順序に前記同期対象装置に送信するように設定される送信モジュールと、を備えてもよい。

選択的に、生成ユニット２２は、マスタークロックボード又はスレーブクロックボードからローカル基準時刻を取得するように設定される取得モジュールと、前記ローカル基準時刻をタイムサービス基準時刻に変換するように設定される変換モジュールと、前記タイムサービス基準時刻及び前記更新設定に基づき、前記時刻同期メッセージの応答メッセージを生成するように設定される生成モジュールと、を備えてもよい。

対応的に、本発明の実施例は時刻同期サーバをさらに提供し、図３に示すように、マスタークロックボード、スレーブクロックボード及び少なくとも１つの拡張ボードを備え、前記マスタークロックボード、スレーブクロックボード及び拡張ボードはＣＰＵ及び上記時刻同期装置を備え、時刻同期サーバにおける単一ボード（マスタークロックボード、スレーブクロックボード又は拡張ボード）の構造は図４に示される。図４では、解析メッセージ解析モジュール１１は時刻同期装置の受信解析ユニット２０に対応し、ＮＴＰ基準時刻モジュール１２、ＮＴＰメッセージパラメータ設定モジュール１３及びＮＴＰ送信メッセージフレーミングモジュール１４は時刻同期装置の生成ユニット２２に対応し、メッセージアービトレーションモジュール１６は時刻同期装置の送信ユニット２４に対応する。

図３及び図４を参照して、マスター、スレーブクロックボードにおけるローカル基準時刻はフレーム内部配線を介して各拡張ボードに伝送され、各拡張ボードはＮ個のチャネルを有し、このような単一ボード拡張及びチャネル拡張によって、本実施例に係る時刻同期サーバへの大量のユーザーのアクセスが可能になる。

受信メッセージ解析モジュール１１は現在の受信メッセージを解析し、ＮＴＰメッセージ情報を抽出する。抽出したＮＴＰメッセージ情報を応答待ちメッセージの基本情報とし、ＮＴＰメッセージフレーミングモジュール１４がＮＴＰメッセージフレーミングを完成することに用いる。

ＮＴＰ基準時刻モジュール１２は、ローカルクロック及びクロックソース（ＧＮＳＳ又はＢＩＴＳなど）によって、ＮＴＰ基準時刻を演算し、基準時刻を送信メッセージ処理モジュール１４に提供し、ＮＴＰメッセージの受信タイムスタンプ及び送信タイムスタンプ情報として、送信を完成する。

ＮＴＰメッセージパラメータ設定モジュール１３は、ＣＰＵアダプタインタフェースによって、ＮＴＰメッセージパラメータの送信及び設定を完成する。設定情報はＮＴＰメッセージフレーミングモジュール１４がＮＴＰメッセージフレーミングを完成することに用いられる。

ＮＴＰメッセージフレーミングモジュール１４は、受信メッセージ解析モジュール１１により解析されたＮＴＰメッセージ情報、ＮＴＰ基準時刻モジュール１２により生成されたＮＴＰ基準時刻、ＮＴＰメッセージパラメータ設定モジュール１３により生成されたＮＴＰメッセージ情報に基づき、プロトコルの要求に応じてフレーミングを行う。

ＣＰＵメッセージキャッシュモジュール１５は、ＣＰＵのリンク構築・通信用のメッセージをキャッシュし、メッセージアービトレーションモジュール１６が上記メッセージをアービトレーションして送信する。

メッセージアービトレーションモジュール１６は、優先度などの情報に基づき、ＮＴＰ／ＳＮＴＰメッセージフレーミングモジュール１４及びＣＰＵメッセージキャッシュモジュール１５からのメッセージをアービトレーションして、優先度に応じてメッセージの送信を完成する。

交換モジュールは、Ｎ本のイーサネットチャネルとＣＰＵの接続を行い、各チャネル及びＣＰＵシステムのリンク構築・通信を構成し、
各チャネルにより受信されたリンク構築・通信メッセージを、交換モジュールによってコンバージェンスしてＣＰＵによって処理し、ＣＰＵが応答するシグナリングメッセージを交換モジュールによって各チャネルに割り当てる。

実施例２
図３は本発明の実施例に係る時刻同期サーバの構成模式図であり、図３に示すように、時刻同期サーバはマスタークロックボード、スレーブクロックボード、及び拡張ボードを備え、フレーム内部配線を介して基準時刻情報をマスター、スレーブクロックボードから拡張ボードに伝送し、単一ボード拡張及びチャネル拡張機能を提供し、大容量のユーザーアクセスに供する。

マスタークロックボードにおいて、ＧＮＳＳ又はＢＩＴＳクロックをクロックソースとし、該クロックソース及びローカルの高精度クロックを用いて、基準時刻情報を生成し、フレーム内部配線を介して基準時刻情報を拡張ボードに伝送し、各チャネルのイーサネットインタフェースを介して、ＮＴＰ／ＳＮＴＰクロックとして、アクセスされた端末に基準時刻情報を提供する。

スレーブクロックボードにおいて、ＧＮＳＳ又はＢＩＴＳクロックをクロックソースとし、該クロックソース及びローカルの高精度クロックを用いて、基準時刻情報を生成し、各チャネルのイーサネットインタフェースを介して、ＮＴＰ／ＳＮＴＰクロックとして、アクセスされた端末に時刻情報を提供し、マスタークロックボードに機能異常が発生する場合、拡張ボードに基準時刻情報を提供する。

拡張ボードは、負荷ユーザーが多い場合、ＮＴＰ／ＳＮＴＰ時刻同期機能を提供し、拡張ボードは単一ボード拡張及びチャネル拡張機能のみを提供し、拡張ボードに必要な基準時刻情報はマスタークロックボード又はスレーブクロックボードによりフレーム配線を介して伝達されて取得され、拡張ボードについては、必要に応じて、設置の有無、設置数量及び設置に用いられるフレームを柔軟に選択することができる。

マスタークロックボードとスレーブクロックボードは、マスタークロックボードの異常時、スレーブクロックボードが拡張ボードに基準時刻情報を提供する以外、構造がほぼ同一である。拡張ボードとマスタークロックボード又はスレーブクロックボードとの相違点については、マスタークロックボード又はスレーブクロックボードがＧＮＳＳ又はＢＩＴＳクロックを含み、ＧＮＳＳ又はＢＩＴＳクロックをクロックソースとし、ローカルの高精度クロックとともに基準時刻情報を生成し、拡張ボードがクロックソースを含まず、その基準時刻情報がほぼマスタークロックボード又はスレーブクロックボード由来であり、すなわちマスタークロックボード又はスレーブクロックボードが基準時刻情報をフレーム配線を介して拡張ボードに伝送し、拡張ボードに使用することである。

実施例３
図４は本発明の実施例に係る時刻同期サーバにおける単一ボードの構成模式図であり、図４に示すように、該ボードは、物理層に位置する上記プログラマブルロジックデバイスを備える。

該単一ボードが、ＣＰＵ、イーサネットインタフェースをさらに備え、プログラマブルロジックデバイスはイーサネットインタフェースによって端末に接続され、ＣＰＵが少量のリンク構築・通信メッセージのみを処理する長所を利用し、プログラマブルロジックデバイスはＣＰＵとのリンク構築・通信メッセージのインタラクションを完成することにより、ＣＰＵと外部端末との接続と通信を構築する。該プログラマブルロジックデバイスはＮ（Ｎ≧１で、正の整数である）個のチャネルを備え、各チャネルがイーサネットインタフェースにより外部端末に接続され、それにより端末の時刻同期機能を実現する。なお、実施例２により提供される新規アーキテクチャのプログラマブルロジックデバイス内における存在形態は以下の１〜３を含むが、それらに限定されない。

１、各チャネル内に存在し、すなわちプログラマブルロジックデバイスではＮ個のアーキテクチャを含み、各チャネルの内部のアーキテクチャが完全に同一であり、それによりイーサネットインタフェースによってプログラマブルロジックデバイスにアクセスされる各端末はそのイーサネットインタフェースに対応するチャネルによって、対応する機能を実現する。

２、すべてのチャネルに共有され、すなわちプログラマブルロジックデバイスでは１つのアーキテクチャのみを含み、すべてのイーサネットインタフェースが同一のアーキテクチャにアクセスされ、したがって各端末はイーサネットインタフェースによってプログラマブルロジックデバイスにおける同一のアーキテクチャにアクセスされ、対応する機能を実現する。

３、Ｍ（１＜Ｍ＜Ｎ、且つ正の整数である）個のチャネルに存在し、イーサネットインタフェースとアーキテクチャを有するチャネルとの接続によって、各端末がイーサネットインタフェースによってプログラマブルロジックデバイスにおけるアーキテクチャを有するチャネルにアクセスされ、対応する機能を実現する。

実施例４
プログラマブルロジックデバイスとＣＰＵデバイスとの協調処理の新規アーキテクチャ設計によって、完全にシステムのリンク帯域幅によってメッセージパケット送受信能力を決定し、以下、それぞれ１０Ｍ／１００Ｍ／１０００Ｍ／１０Ｇのイーサネットインタフェースによってパケット送受信能力を説明する。

（１）システム間のインタフェースが１０００Ｍのイーサネットインタフェースである場合、単一チャネルのリンク帯域幅が１０００Ｍｂｐｓである。各リンクの帯域幅の１％をシグナリングメッセージのリンク構築・通信専用にすると、ＮＴＰ／ＳＮＴＰメッセージの利用可能な帯域幅が９９０Ｍｂｐｓ、すなわち１２３．７５ＭＢｐｓである。ＮＴＰ／ＳＮＴＰメッセージはＩＰＶ４のＵＤＰメッセージに基づくものであると、各メッセージパケットの長さが９０Ｂｙｔｅであり、フレーム間隔である１２Ｂｙｔｅを加えるとともに、特殊な場合での８ＢｙｔｅのＶＬＡＮ要求を考慮すると、各リンクのチャネルが１秒間で応答可能なメッセージは１２３．７５Ｍ／（９０＋１２＋８）＝１．１２４＊１０^６であり、単一チャネルの１秒間のメッセージ応答能力は１００万個以上に達する。チャネルは複数（例えば、普通の８チャネル、４チャネル、１２チャネル、１６チャネルなど）拡張でき、フレームの拡張能力（標準的な１Ｕフレームが４個の単一ボードを拡張し、２Ｕフレームが８個の単一ボードを拡張し、３Ｕフレームが１２個の単一ボードを拡張する）を加えて、本発明の実施例に係る装置は１０００Ｍのイーサネットインタフェースシステムにおいて、１秒間のパケット送信トラフィックが数千万ひいては１億以上に達することができる。

（２）システム間のインタフェースが１００Ｍのイーサネットインタフェースである場合、単一チャネルのリンク帯域幅が１００Ｍｂｐｓである。各リンクの帯域幅の１％をシグナリングメッセージのリンク構築・通信専用にすると、ＮＴＰ／ＳＮＴＰメッセージの利用可能な帯域幅が９９Ｍｂｐｓ、すなわち１２．３７５ＭＢｐｓである。ＮＴＰ／ＳＮＴＰメッセージはＩＰＶ４のＵＤＰメッセージに基づくものであると、各メッセージパケットの長さが９０Ｂｙｔｅであり、フレーム間隔である１２Ｂｙｔｅを加えるとともに、特殊な場合での８ＢｙｔｅのＶＬＡＮ要求を考慮すると、各リンクのチャネルが１秒間で応答可能なメッセージは１２．３７５Ｍ／（９０＋１２＋８）＝０．１１２４＊１０^６であり、単一チャネルの１秒間のメッセージ応答能力は１０万個以上に達する。チャネルは複数（例えば、普通の８チャネル、４チャネル、１２チャネル、１６チャネルなど）拡張でき、フレームの拡張能力（標準的な１Ｕフレームが４個の単一ボードを拡張し、２Ｕフレームが８個の単一ボードを拡張し、３Ｕフレームが１２個の単一ボードを拡張する）を加えて、本発明の実施例に係る装置は１００Ｍのイーサネットインタフェースシステムにおいて、１秒間のパケット送信トラフィックが数百万ひいては１千万以上に達することができる。

（３）システム間のインタフェースが１０Ｍのイーサネットインタフェースである場合、単一チャネルのリンク帯域幅が１０Ｍｂｐｓである。各リンクの帯域幅の１％をシグナリングメッセージのリンク構築・通信専用にすると、ＮＴＰ／ＳＮＴＰメッセージの利用可能な帯域幅が９．９Ｍｂｐｓ、すなわち１．２３７５ＭＢｐｓである。ＮＴＰ／ＳＮＴＰメッセージはＩＰＶ４のＵＤＰメッセージに基づくものであると、各メッセージパケットの長さが９０Ｂｙｔｅであり、フレーム間隔である１２Ｂｙｔｅを加えるとともに、特殊な場合での８ＢｙｔｅのＶＬＡＮ要求を考慮すると、各リンクのチャネルが１秒間で応答可能なメッセージは１．２３７５Ｍ／（９０＋１２＋８）＝１．１２４＊１０^４であり、単一チャネルの１秒間のメッセージ応答能力は１万個以上に達する。チャネルは複数（例えば、普通の８チャネル、４チャネル、１２チャネル、１６チャネルなど）拡張でき、フレームの拡張能力（標準的な１Ｕフレームが４個の単一ボードを拡張し、２Ｕフレームが８個の単一ボードを拡張し、３Ｕフレームが１２個の単一ボードを拡張する）を加えて、本発明の実施例に係る装置は１０Ｍのイーサネットインタフェースシステムにおいて、１秒間のパケット送信トラフィックが数十万ひいては１百万以上に達することができる。

（４）システム間のインタフェースが１０Ｇのイーサネットインタフェースである場合、単一チャネルのリンク帯域幅が１０Ｇｂｐｓである。各リンクの帯域幅の１％をシグナリングメッセージのリンク構築・通信専用にすると、ＮＴＰ／ＳＮＴＰメッセージの利用可能な帯域幅が９．９Ｇｂｐｓ、すなわち１．２３７５ＧＢｐｓである。ＮＴＰ／ＳＮＴＰメッセージはＩＰＶ４のＵＤＰメッセージに基づくものであると、各メッセージパケットの長さが９０Ｂｙｔｅであり、フレーム間隔である１２Ｂｙｔｅを加えるとともに、特殊な場合での８ＢｙｔｅのＶＬＡＮ要求を考慮すると、各リンクのチャネルが１秒間で応答可能なメッセージは１．２３７５Ｇ／（９０＋１２＋８）＝１．１２４＊１０^７であり、単一チャネルの１秒間のメッセージ応答能力は１０００万個以上に達する。チャネルは複数（例えば、普通の８チャネル、４チャネル、１２チャネル、１６チャネルなど）拡張でき、フレームの拡張能力（標準的な１Ｕフレームが４個の単一ボードを拡張し、２Ｕフレームが８個の単一ボードを拡張し、３Ｕフレームが１２個の単一ボードを拡張する）を加えて、本発明の実施例に係る装置は１００Ｍのイーサネットインタフェースシステムにおいて、１秒間のパケット送信トラフィックが数億ひいては数十億に達することができる。

本発明の実施例では、ＮＴＰ／ＳＮＴＰメッセージをＰＨＹ層において直接に受信して送信することにより、アプリケーション層におけるメッセージをＰＨＹ層でフレーミングする際に発生するおそれのある輻輳や遅延などを回避し、時刻精度がより高くなる。同時に、ＣＰＵが割り込みにより送信メッセージの受信を駆動する方式に比べて、プログラマブルロジックの応答速度が高く、ＮＴＰ／ＳＮＴＰ同期性能を更に最適化する。

例示のために、本発明の好適な実施例を開示したが、当業者は様々な改良、追加及び置換を想到でき、従って、本発明の範囲は上記実施例に限定されない。

当業者は、上記実施例の全部又は一部のステップを、コンピュータ可読記憶媒体に記憶されるコンピュータプログラムによって実現してもよく、前記コンピュータプログラムは対応するハードウェアプラットフォーム（例えばシステム、機器、装置、デバイスなど）において実行され、実行される時、方法実施例のステップの１つ又はその組合せを含むことを理解できる。

選択的に、上記実施例の全部又は一部のステップを集積回路によって実現してもよく、これらのステップをそれぞれ集積回路モジュールとして作製し、又はそのうちの複数のモジュール又はステップを単一の集積回路モジュールとして作製することにより実現する。それにより、本発明はいかなる特定のハードウェアとソフトウェアとの組合せに限定されない。

上記実施例における各装置／機能モジュール／機能ユニットは汎用型コンピューティング装置によって実現され、単一のコンピューティング装置に集積されてもよく、複数のコンピューティング装置からなるネットワークに分散してもよい。

上記実施例に係る各装置／機能モジュール／機能ユニットはソフトウェア機能モジュールの形態で実現され且つ独立した製品として販売又は使用される時、１つのコンピュータ可読記憶媒体に記憶されてもよい。上記コンピュータ可読記憶媒体として、読み出し専用メモリ、磁気ディスク又は光ディスクなどが挙げられる。

上記技術的解決手段によれば、ＣＰＵの割り込みプログラムを介せずに時刻同期メッセージの各種の処理プロセスを行うことができ、ＣＰＵアーキテクチャの制限によるメッセージ処理能力不足の問題を効果的に回避し、それにより集中した大容量の時刻同期に寄与し、時刻同期コストを大幅に低減させることができる。

Claims

プログラマブルロジックデバイスは物理層において、同期対象装置からの、同期パラメータが含まれる時刻同期メッセージを受信して解析することと、
プログラマブルロジックデバイスはローカル基準時刻と前記同期パラメータの更新設定に基づき、前記時刻同期メッセージの応答メッセージを生成することと、
プログラマブルロジックデバイスは、前記応答メッセージ及びＣＰＵが前記同期対象装置に送信したリンク構築・通信メッセージを、プリセットの順序に前記同期対象装置に送信することと、を含み、
前記プログラマブルロジックデバイスが物理層において、同期対象装置からの時刻同期メッセージを受信して解析することは、
前記プログラマブルロジックデバイスは少なくとも２つの通信チャネルによって、物理層において異なる同期対象装置からの時刻同期メッセージを受信して解析することを含み、
前記プログラマブルロジックデバイスがローカル基準時刻と前記同期パラメータの更新設定に基づき、前記時刻同期メッセージの応答メッセージを生成することは、
前記プログラマブルロジックデバイスは、各通信チャネルにおいてそれぞれローカル基準時刻とＣＰＵによる前記同期パラメータの更新設定に基づき、対応する応答メッセージを生成することを含み、
前記プログラマブルロジックデバイスが、前記応答メッセージ及びＣＰＵが前記同期対象装置に送信したリンク構築・通信メッセージを、プリセットの順序に前記同期対象装置に送信することは、
前記プログラマブルロジックデバイスは、各通信チャネルによって、ＣＰＵが前記同期対象装置に送信したリンク構築・通信メッセージをそれぞれ受信することと、
前記プログラマブルロジックデバイスは、各通信チャネルによって、生成した前記応答メッセージ及び受信した前記リンク構築・通信メッセージを、それぞれプリセットの順序に前記同期対象装置に送信することと、を含むネットワーク装置用の時刻同期方法。
前記プログラマブルロジックデバイスがローカル基準時刻と前記同期パラメータの更新設定に基づき、前記時刻同期メッセージの応答メッセージを生成することは、
前記プログラマブルロジックデバイスは、マスタークロックボード又はスレーブクロックボードからローカル基準時刻を取得することと、
前記プログラマブルロジックデバイスは、前記ローカル基準時刻をタイムサービス基準時刻に変換することと、
前記プログラマブルロジックデバイスは、前記タイムサービス基準時刻及び前記更新設定に基づき、前記時刻同期メッセージの応答メッセージを生成することと、を含む請求項１に記載の方法。
前記同期パラメータは前記時刻同期メッセージのソースアドレス、宛先アドレスを含み、
前記同期パラメータの更新設定は、前記ソースアドレス及び前記宛先アドレスの更新設定、及び前記基準時刻の精度の更新設定を含む請求項１又は２に記載の方法。
物理層において、同期対象装置からの、同期パラメータが含まれる時刻同期メッセージを受信して解析するように設定される受信解析ユニットと、
ローカル基準時刻と前記同期パラメータの更新設定に基づき、前記時刻同期メッセージの応答メッセージを生成するように設定される生成ユニットと、
前記応答メッセージ及びＣＰＵが前記同期対象装置に送信したリンク構築・通信メッセージを、プリセットの順序に前記同期対象装置に送信するように設定される送信ユニットと、を備え、
前記受信解析ユニットは、少なくとも２つの通信チャネルによって、物理層において異なる同期対象装置からの時刻同期メッセージを受信して解析するように設定され、
前記生成ユニットは、ローカル基準時刻とＣＰＵによる前記同期パラメータの更新設定に基づき、前記少なくとも２つの通信チャネルによって前記時刻同期メッセージの応答メッセージを生成するように設定され、
前記送信ユニットは、
各通信チャネルによって、ＣＰＵが前記同期対象装置に送信したリンク構築・通信メッセージをそれぞれ受信するように設定される受信モジュールと、
各通信チャネルによって、生成した前記応答メッセージ及び受信した前記リンク構築・通信メッセージを、それぞれプリセットの順序に前記同期対象装置に送信するように設定される送信モジュールと、を備えるネットワーク装置用の時刻同期装置。
前記生成ユニットは、
マスタークロックボード又はスレーブクロックボードからローカル基準時刻を取得するように設定される取得モジュールと、
前記ローカル基準時刻をタイムサービス基準時刻に変換するように設定される変換モジュールと、
前記タイムサービス基準時刻及び前記更新設定に基づき、前記時刻同期メッセージの応答メッセージを生成するように設定される生成モジュールと、を備える請求項４に記載の装置。
マスタークロックボード、スレーブクロックボード及び少なくとも１つの拡張ボードを備え、マスタークロックボード、スレーブクロックボード及び拡張ボードはいずれもＣＰＵ及び請求項４又は５に記載の時刻同期装置を備える時刻同期サーバ。
プログラマブルロジックデバイスにより実行される時、プログラマブルロジックデバイスに請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法を実行させるプログラム命令を含むコンピュータプログラム。
請求項７に記載のコンピュータプログラムを記憶した媒体。