WO2010057398A1 - 透传时钟的实现装置和方法 - Google Patents

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WO2010057398A1
WO2010057398A1 PCT/CN2009/074016 CN2009074016W WO2010057398A1 WO 2010057398 A1 WO2010057398 A1 WO 2010057398A1 CN 2009074016 W CN2009074016 W CN 2009074016W WO 2010057398 A1 WO2010057398 A1 WO 2010057398A1
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clock
switching node
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郭欣
翟红健
周昶
陈红旗
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中兴通讯股份有限公司
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    • H04L43/106—Active monitoring, e.g. heartbeat, ping or trace-route using time related information in packets, e.g. by adding timestamps

Definitions

  • the present invention relates to the field of communications, and in particular, to an apparatus and method for implementing a transparent transmission clock.
  • network technology has been developed.
  • Ethernet technology has been widely used in many fields due to its openness, wide application, and low price, for example, the communication field and process of commercial computers. Controlling the upper level of information management and communication in the field.
  • clock synchronization technology is one of the key technologies in Ethernet technology.
  • the clock synchronization problem directly affects the real-time performance of network communication.
  • the IEEE 1588 standard is a clock synchronization solution in Ethernet. Its basic function is to keep other clocks in the distributed network synchronized with the most accurate clock.
  • the IEEE 1588 standard defines a Precision Time Protocol (PTP) for sensors, actuators, and other standard Ethernet or other distributed bus systems using multicast technology. At the time 4 in the other terminal devices, the sub-secondary synchronization is performed. Within the network, there are many switching nodes (switches, routers, etc.). The IEEE1588 protocol V2 version needs to calculate the dwell time of related data at these switching nodes, and proposes the concept of transparent transmission clock, that is, the total data from 1588 protocol. The time during which the data resides in the switching node is subtracted from the transmission time, thereby achieving the effect of "transparent transmission" of the data in the switching node.
  • PTP Precision Time Protocol
  • the time information of the 1588 protocol data entering and leaving the switching node must be obtained.
  • the IEEE1588 protocol stack and related information for acquiring a time stamp ie, a transparent transmission clock
  • the software method can realize the transparent transmission clock of 1588 protocol data, it has uncertainty and volatility, so the synchronization accuracy will be seriously restricted due to software jitter.
  • the main object of the present invention is to provide an improved transparent transmission clock.
  • the solution is implemented to solve the above problems in the related art. According to an aspect of the present invention, an apparatus for implementing a transparent transmission clock is provided, the apparatus being located at each port of a switching node.
  • the implementation device of the transparent transmission clock comprises: a clock module, a data identification module and a data correction module, wherein the clock module is respectively connected with the data identification module and the data correction module, and is used for providing the data identification module and the data correction module.
  • Clock information ; a data identification module, configured to receive data, and obtain current time information from a clock module; a data correction module, connected to the data identification module, configured to positively or negatively calculate current time information according to an output direction of the data The value is accumulated with the time information carried in the data, and the accumulated time information is output together with the data.
  • the output direction of the data includes: outputting from the device to the switching node; and the data correction module is configured to accumulate the negative value of the current time information and the time information carried in the data.
  • the output direction of the data further includes: outputting from the device to the next switching node of the switching node; and the data correction module is configured to accumulate the positive value of the current time information and the time information carried in the data.
  • the apparatus may further include: a buffer module, configured to cache data and current time information received by the data identification module; and a verification and calculation module, configured to use data other than the carried time information in the data acquired by the data identification module Partially determining the intermediate checksum, and sending the intermediate checksum to the data identification module, and in response to the call of the data correction module, according to the accumulated result and the intermediate checksum determination checksum, and the checksum feedback to the data correction module; the data correction module It is also used for data inspection and insurance and 4 positive data.
  • the data identification module is further configured to acquire a type of data, a length of the data, and an intermediate checksum.
  • the method for implementing a transparent transmission clock includes: receiving data, and acquiring current time information, wherein the data carries time information; and according to the output direction of the data, the positive or negative value of the current time information and the data Time information carried in the accumulation, and the accumulated time information and number According to the output.
  • the operation of accumulating the positive or negative value of the current time information and the time information carried in the data according to the output direction of the data specifically includes: when the data is output to the switching node, the negative value of the current time information and the data The time information carried in the accumulation is accumulated; when the data is output to the next switching node of the switching node, the positive value of the current time information is accumulated with the time information carried in the data.
  • the method before accumulating the time information carried in the data, the method further comprises: buffering the received data and the information; determining the intermediate check-and-risk according to the data part other than the time information carried in the data. .
  • the method further comprises: determining a checksum according to the accumulated result and the intermediate checksum; and verifying and correcting the data according to the checksum.
  • the method further includes: acquiring information of the data, wherein the information includes a data type, a data length, and an intermediate checksum of the data.
  • the hardware device is used to acquire the dwell time information of the data in the switching node, and the time information carried in the data is corrected according to the dwell time information, so that the data can be effectively realized.
  • the clock is transmitted, and the acquired dwell time information has high precision and stable acquisition mode, and can solve the problem that the accuracy of the 1588 protocol data clock transparent transmission in the related art is insufficient, unstable, and fluctuating, thereby improving the clock synchronization of the 1588 system.
  • the purpose of precision is used to acquire the dwell time information of the data in the switching node, and the time information carried in the data is corrected according to the dwell time information, so that the data can be effectively realized.
  • the clock is transmitted, and the acquired dwell time information has high precision and stable acquisition mode, and can solve the problem that the accuracy of the 1588 protocol data clock transparent transmission in the related art is insufficient, unstable, and fluctuating, thereby improving the clock synchronization of the 1588 system.
  • the purpose of precision is used to acquire the dwell time information of the data in the switching node, and the time information
  • FIG. 1 is a block diagram of a network structure of a 1588 clock synchronization according to the related art
  • FIG. 2 is a block diagram showing a structure of an apparatus for implementing a transparent transmission clock according to an embodiment of the apparatus of the present invention
  • 3 is a structural block diagram of an apparatus for implementing a transparent transmission clock according to a preferred embodiment of the present invention
  • FIG. 4 is a structural diagram of a hardware apparatus specifically implemented by the apparatus shown in FIG. 3.
  • FIG. 5 is an embodiment of a method according to the present invention. A flowchart of a method for implementing a transparent transmission clock
  • FIG. 6 is a process flow diagram of a method for implementing a transparent transmission clock according to an embodiment of the method of the present invention.
  • the present invention provides an apparatus and method for implementing a transparent transmission clock, in which the accuracy of the 1588 protocol data clock transmission is insufficient, unstable, and fluctuating. And using the hardware device to obtain the dwell time information of the data in the switching node, and correcting the time information carried in the data according to the dwell time information, thereby effectively implementing the transparent transmission clock of the data, and acquiring the dwell time
  • the information has high precision and stable acquisition.
  • the network is composed of a series of switching nodes (switches, routers, etc.), and there is a master time in the network.
  • Neutralizing a slave 4 the master-slave 4 exchanges 1588 protocol messages through multiple switching nodes.
  • an apparatus for implementing a transparent transmission clock the apparatus being located at each port of a switching node, and obtaining time information of a data input or output switching node by the apparatus, and according to the apparatus The time information is corrected for the time information carried in the data, thereby implementing a transparent transmission clock.
  • 2 shows a structure of an apparatus for implementing a transparent transmission clock according to an embodiment of the apparatus of the present invention.
  • an apparatus for implementing a transparent transmission clock according to an embodiment of the apparatus of the present invention includes a clock module 20 and a number. According to the identification module 22 and the data correction module 24. The functions between the above modules will be described in detail below.
  • the clock module 20 is connected to the data identification module 22 and the data correction module 24, respectively, for providing clock information for the data identification module 22 and the data correction module 24; preferably, the implementation of the transparent transmission clock at each port of the switching node
  • the clock modules are kept in sync.
  • the data identification module 22 (or may be referred to as a message identification module) is configured to receive data and obtain current time information from the clock module 20; preferably, the input direction of the data may be from a previous switching node of the current switching node.
  • the device for implementing the transparent transmission clock according to the embodiment of the device of the present invention is then outputted by the device to the current switching node, or may be input to the device by the current switching node first, and then output to the next exchange through the device.
  • the node, and data identification module 22 obtains time information from clock module 20 as data enters the device.
  • the data identification module 22 is further configured to acquire the type of data, the length of the data, and an intermediate checksum as described below.
  • the data correction module 24 (or may be referred to as a message correction module) is connected to the data identification module 22 for performing the positive or negative value of the time information and the time information carried in the data according to the output direction of the data.
  • the data correction module 24 is configured to accumulate the negative value of the time information and the time information carried in the data.
  • the data 4 is used by the module 24 The positive value of the above time information is accumulated with the time information carried in the data.
  • the apparatus By means of the apparatus provided by the present invention, by using a hardware device including a clock module, a data identification module and a data correction module, it is possible to acquire the dwell time information of the data in the switching node, and carry the data in the data according to the dwell time information.
  • the time information is corrected, so that the transparent transmission clock of the data can be effectively realized, and the time of the dwell time information provided by the clock module is high, and the way of acquiring the time information is stable, and the data correction module accumulates the dwell time by direct assignment.
  • the resident time information is recorded in the time information instead of the time information, which can save system resources and improve the processing efficiency of the system.
  • the implementation apparatus of the transparent transmission clock according to the preferred embodiment of the present invention includes a clock.
  • the modules 301, 4 are identified by the module 302, the cache module 303, the fourth module 304, and the check-and-risk calculation module 305.
  • the following describes the processing of the transparent transmission clock of the 1588 protocol data by using the apparatus shown in FIG. 3, and details the functions of the modules in the apparatus shown in FIG.
  • the clock module 301 is configured to provide a clock signal to other modules in the device.
  • the clock module 301 can be a 125M local counter that is driven by a local clock pulse signal to perform an accumulation operation in one clock cycle.
  • the clock signals of all ports of the switching node must be synchronized, and the clock values of the clock modules at the same time are guaranteed to be the same.
  • the time information provided by the clock module 301 is used by the ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ 302 302 and the 304 4 ⁇ ⁇ module 304. It can be seen that the 125M clock provided by the clock module 301 can improve the accuracy of the time information to the nanosecond level.
  • the clock module 301 can correspond to the clock module 20 described above.
  • the message identification module 302 is configured to receive the input data packet, and obtain the following four basic information from the data packet. First, the type of the data packet, the 1588 protocol packet is encapsulated in the UDP packet, and the UDP packet is encapsulated in the form of an IP packet, and the packet identification module 302 distinguishes the 1588 event message ( That is, 1588 protocol 4, or 1588 protocol data) and non-1588 event messages, and different processing. Second, the length of the data packet, which is the total length of the IP packet.
  • the timestamp information once the data recognition module 302 receives the data, obtains the time information of the corresponding time point from the clock module 301, that is, the value is the time when the data message enters the device, Take a negative value for this time value.
  • the message identification module 302 will obtain an intermediate result of the check and calculation of the remaining fields except the Correction Field field by checking and calculating the 305 module.
  • the fourth text identification module 302 transmits the above four types of information and text data to the cache module 303.
  • the message identification module 302 can correspond to the data identification module 22 described above.
  • the cache module 303 is configured to cache information of data and data received by the message recognition module 302.
  • the cache module 303 can be composed of two FIFO queues, one queue is the data queue J
  • the information of the message acquired by the module 302 is identified.
  • the data and information in the cache module 303 can be read by the message correction module 304.
  • the cache module 303 can be a variety of forms of storage media.
  • storage medium may mean one or more devices for storing data, including read only memory (ROM), random access memory (RAM), magnetic RAM, magnetic core memory, magnetic disk storage media, optical storage media. , flash memory device and/or other machine readable medium for storing information. Operation
  • machine-readable medium includes, but is not limited to, portable or fixed storage devices, optical storage devices, wireless channels, or various other media capable of storing, containing, or carrying instructions and/or data.
  • the message modification module 304 is configured to correct the 1588 event message leaving the device, form a final message, and output data according to the instruction.
  • the message modification module 304 enters the exact time of the device according to the data packet information provided by the cache module 303, that is, the 1588 event message acquired by the clock module 301, and if the 1588 event message is from the hardware device to the switching node.
  • the data packet is added to the Correction Field field by the time stamp (negative value) provided by the cache module 303. If the 1588 event message is a data packet output from the hardware device to the next switching node, the buffer module 303 provides the The timestamp (which is a positive value) is added to the Correction Field field.
  • the ⁇ module 304 calls the final check-in risk and information including the Correction Field field by the check-and-risk calculation module 305, and forms the output data using the updated Correction Field field and the UDP checksum and field.
  • the message modification module 304 corrects the correction field of the data message by direct assignment, instead of recording the residence time in the correction field, which can save system resources and improve the processing efficiency of the system.
  • the message modification module 304 can correspond to the data correction module 24 described above.
  • the checksum calculation module 305 is configured to calculate the checksum information of the UDP message.
  • the calculation of the checksum is divided into two steps: In the first step, for the 1588 4 event message entering the hardware device, the checksum information of the data other than the Correction Field field is calculated to obtain an intermediate result. The result is output to the message queue of the cache module 303 by the hexadecimal identification module 302. In the second step, for the 1588 4 time message leaving the hardware device, the updated Correction Field field and the intermediate result of the check and information provided by the cache module 303 are used to calculate the checksum of the final UDP packet and provide the packet to the packet. The module 304 is modified to form a final output message.
  • the 1588 protocol data of the input or output switching node can be subjected to "transparent transparent transmission clock processing.”
  • the structure of the hardware device 40 specifically includes: an implementation device 403 for transparent transmission as shown in FIG. 3, and a PHY 401, a MAC 402 connected to a switching node, and a connection to the network.
  • the entire hardware device 40 is located at each port of the switching node (switch, router, etc.) in the network, and it monitors all messages entering and leaving the switching node.
  • PHY 401 is connected to the switching node, PHY 405 accesses the network.
  • the Ethernet packet from the network to the switching node passes through the PHY 401 and the MAC 402 to form Ethernet frame data, and the transparent clock implementing device 403 adds a negative time label to the Ethernet frame data, and is MAC 404 and PHY 405 package, input To the switching node.
  • the Ethernet frame data is formed, and the transparent transmission clock implementing means 403 puts a positive time label on it, and is encapsulated by the MAC 402 and the PHY 401, and input to the network. .
  • the way data is processed in both directions is basically the same.
  • the function of the transparent transmission clock implementation device 403 is similar to that of the device shown in FIG.
  • a method for implementing a transparent transmission clock is provided.
  • the method is implemented by using the apparatus as shown in FIG. 2 above.
  • 5 shows a flow of a method for implementing a transparent transmission clock in accordance with an embodiment of the method of the present invention.
  • the method for implementing the transparent transmission clock includes steps S502 to S504.
  • Step S502 receiving data, and acquiring current time information, where the data carries time information;
  • Step S504 accumulating the positive or negative value of the current time information and the time information carried in the data according to the output direction of the data, The accumulated time information is output together with the data. Details of the above processing will be described in detail below.
  • Step S502 The device for implementing the transparent transmission clock receives the input data, where the data carries time information, and obtains current time information when the data is received. Preferably, the device may also acquire the data.
  • the attribute information for example, the data type of the data, and the data length.
  • the device caches the received data, the obtained current time information, and the attribute information of the data, and determines an intermediate checksum according to the data portion of the data that does not include the carried time information, and caches the intermediate checksum to The data is output after the instruction is received.
  • Step S504 When the device receives the command and needs to output the data, according to the output direction of the data, the positive or negative value of the acquired current time information is accumulated with the time information carried in the data, preferably, When the output direction of the data is the current switching node, the negative value of the current time information is accumulated with the time information carried in the data, and when the output direction of the data is the next switching node of the current switching node, the current time information is The positive value is accumulated with the time information carried in the data. Preferably, after accumulating the time information, the checksum is determined based on the accumulated result and the intermediate checksum, and the data is further verified based on the checksum. Finally, the results of the above time accumulation are carried in the data and output together.
  • the dwell time information of the data in the switching node can be obtained, and the time information carried in the data is corrected according to the dwell time information, so that the transparent transmission clock of the data can be effectively realized.
  • the processing of transmitting the transparent transmission clock of the 1588 protocol data is taken as an example.
  • FIG. 6 further shows the processing flow of the method shown in FIG. 5 using the apparatus shown in FIG. 4, as shown in FIG.
  • the process flow includes the following process.
  • Step 601 the message identification module 302 receives the input data message; Step 602, the message identification module 302 inputs the received data message into the data queue in the cache module 303; Step 603, the message identification module 302
  • the received data packet type is identified to determine whether it is a 1588 event message (ie, the 1588 protocol data).
  • the 1588 protocol specifies that the message with the Message Type field of 0 to 3 is an event message, and the 1588 message is in the format of a UDP message.
  • step 604 Encapsulating, finally forming an IP data packet, and detecting the layer by layer, if the input message is 1588 event message, the process proceeds to step 604, otherwise the process proceeds to step 605;
  • the text identification module 302 acquires the time when the 1588 event message enters the hardware device 40 through the clock module 301, and performs negative processing on it, and the check-and-risk calculation module 305 calculates the data checksum in the 1588 event message except the Correction Field field.
  • step 605 the message identification module 302 calculates the length of the input data packet;
  • step 606 the message identification module 302 stores the data packet length, the 1588 event message, the negative value of the implementation time of the transparent transmission clock, and the intermediate result of calculating the UDP checksum into the information queue of the cache module 303;
  • Step 607 hardware The device enters a waiting state.
  • Step 608 Determine, according to related information on the line, whether the data frame in the buffer module 303 needs to be output. If the data frame needs to be output, the process proceeds to step 609. Otherwise, the process returns to step 607.
  • Step 609 Whether the data frame to be output is a 1588 event message, if it is a 1588 event message, step 610 is performed, otherwise step 614 is performed; step 610, it is determined whether the output 1588 event message enters the current switching node; if the current switching node is entered, the execution is performed. Step 611, otherwise, step 612 is performed; Step 611, the message modification module 304 accumulates the time information stored in the information queue of the cache module 303 to the Correction Field field of the message, and the value is 1588.
  • Step 613 the message modification module 304 passes the clock
  • the block 301 obtains the time corresponding to the 1588 event message leaving the switching node, that is, the time when the data enters the hardware device, and accumulates the value to the Correction Field field of the message, and the process proceeds to step 613;
  • Step 613, 4 ⁇ module 304 calculates the final result of the UDP checksum based on the checksum intermediate result provided by the cache module 303 and the updated Correction Field field.
  • step 614 the message modification module 304 outputs the data frame.
  • the hardware device is used to acquire the dwell time information of the data in the switching node, and the time information carried in the data is corrected according to the dwell time information, which can effectively
  • the transparent transmission clock of the data is realized, and the acquired dwell time information has high precision and stable acquisition mode, and can solve the problem that the accuracy of the data clock transparent transmission in the related art is insufficient, unstable, and fluctuating, thereby improving the system.
  • the purpose of clock synchronization accuracy is only the preferred embodiment of the present invention, and is not intended to limit the present invention, and various modifications and changes can be made to the present invention. Any modifications, equivalent substitutions, improvements, etc. made within the scope of the present invention are intended to be included within the scope of the present invention.

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Description

透传时钟的实现装置和方法
技术领域 本发明涉及通信领域， 具体地， 涉及一种透传时钟的实现装置和方法。 背景技术 目前， 网络技术得到了发展， 其中， 以太网技术由于其开放性好、 应用 广泛以及价格低廉等特点， 已逐渐在多个领域中得到了广泛应用， 例如， 商 用计算机的通信领域、 过程控制领域中上层的信息管理与通信。 在分布式以太网中， 时钟同步技术是以太网技术中的关键技术之一， 时 钟同步问题直接影响网络通信的实时性。 IEEE1588标准是以太网中一种时钟 同步的解决方案 , 其基本功能是使分布式网络内的其他时钟与最精确时钟保 持同步。 IEEE1588标准定义了一种 4青确时间十办议 ( Precision Time Protocol, 筒称为 PTP ),该协议用于对标准以太网或其他采用多播技术的分布式总线系 统中的传感器、 执行器以及其他终端设备中的时 4中进行亚 ^啟秒级同步。 在网络内部，存在着诸多交换节点（交换机、路由器等设备）， IEEE1588 协议 V2版本需要计算相关数据在这些交换节点的驻留时间 , 并提出了透传 时钟的概念， 即， 从 1588 协议数据总的传输时间中减去数据在交换节点中 驻留的时间， 从而达到数据在交换节点中 "透明传输" 的效果。 因此， 精确 计算 1588 协议数据在透传时钟 （交换节点） 的驻留时间， 以及才艮据该驻留 时间对 1588 协议数据进行修正， 可以有效地提高时间的同步精度。 这样， 为了计算协议数据在交换节点的驻留时间， 必须获取进出交换节点的 1588 协议数据的时间信息。 目前， 相关技术中是通过软件方式来实现 IEEE1588协议栈以及获取时 间戳的相关信息 （即， 透传时钟）。 该软件方式虽然能够实现 1588协议数据 的透传时钟， 但是具有不确定性和波动性， 这样， 同步精度将会因为软件抖 动而受到严重制约。 针对 1588协议数据的时钟透传中存在的精度不够、 不稳定及波动大的 问题， 目前尚未提出有效的解决方案。 发明内容 考虑到相关技术中存在的 1588协议数据时钟透传的精度不够、 不稳定 及波动大的问题而做出本发明， 为此， 本发明的主要目的在于提供一种改进 的透传时钟的实现方案 , 以解决相关技术中的上述问题。 才艮据本发明的一个方面， 提供了一种透传时钟的实现装置， 该装置位于 交换节点的各端口处。 根据本发明的透传时钟的实现装置包括： 时钟模块、数据识别模块和数 据修正模块， 其中， 时钟模块， 分别与数据识别模块和数据修正模块连接， 用于为数据识别模块和数据修正模块提供时钟信息； 数据识别模块， 用于接 收数据， 并从时钟模块获取当前时间信息； 数据修正模块， 与数据识别模块 连接 , 用于才艮据数据的输出方向， 将当前时间信息的正值或负值与数据中携 带的时间信息进行累加， 并将累加的时间信息与数据一并输出。 优选地， 上述数据的输出方向包括： 从装置输出到交换节点； 则数据修 正模块用于将当前时间信息的负值与数据中携带的时间信息进行累加。 优选地， 上述数据的输出方向还包括： 从装置输出到交换节点的下一交 换节点； 则数据修正模块用于将当前时间信息的正值与数据中携带的时间信 息进行累加。 优选地， 该装置可以进一步包括： 緩存模块， 用于緩存数据识别模块接 收到的数据和当前时间信息； 检验和计算模块， 用于根据数据识别模块获取 的数据中除携带的时间信息以外的数据部分确定中间检验和 , 并将中间检验 和发送给数据识别模块， 以及响应于数据修正模块的调用， 根据累加结果和 中间检验和确定检验和 , 并将检验和反馈给数据修正模块； 数据修正模块还 用于才艮据检 -险和 4爹正数据。 优选地， 上述数据识别模块还用于获取数据的类型、 数据的长度、 中间 检验和。 才艮据本发明的另一个方面， 提供了一种透传时钟的实现方法。 根据本发明的透传时钟的实现方法包括： 接收数据， 并获取当前时间信 息， 其中， 数据中携带有时间信息； 才艮据数据的输出方向， 将当前时间信息 的正值或负值与数据中携带的时间信息进行累加， 并将累加的时间信息与数 据一并输出。 优选地 ,根据数据的输出方向， 将当前时间信息的正值或负值与数据中 携带的时间信息进行累加的操作具体包括： 在数据输出至交换节点时， 将当 前时间信息的负值与数据中携带的时间信息进行累加； 在数据输出至交换节 点的下一交换节点时， 将当前时间信息的正值与数据中携带的时间信息进行 累加。 优选地， 在对数据中携带的时间信息进行累加之前， 该方法还包括： 对 接收到的数据和信息进行緩存； 才艮据数据中除携带的时间信息以外的数据部 分确定中间检-险和。 优选地， 在对数据中携带的时间信息进行累加之后， 该方法还包括： 根 据累加结果和中间检验和确定检验和； 根据检验和修正数据。 优选地， 接收数据后， 该方法还包括： 获取数据的信息， 其中， 信息中 包括数据的数据类型、 数据长度、 中间检验和。 借助于本发明的上述技术方案 ,使用硬件装置获取数据在交换节点中的 驻留时间信息， 并才艮据该驻留时间信息对数据中携带的时间信息进行修正， 能够有效地实现数据的透传时钟， 并且获取的驻留时间信息精度高、 获取方 式稳定， 能够解决相关技术中存在的 1588 协议数据时钟透传的精度不够、 不稳定及波动大的问题， 从而能够达到提高 1588系统时钟同步精度的目的。 本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述， 并且， 部分地从说 明书中变得显而易见， 或者通过实施本发明而了解。 本发明的目的和其他优 点可通过在所写的说明书、 权利要求书、 以及附图中所特别指出的结构来实 现和获得。 附图说明 此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解 ,构成本申请的一部 分， 本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明， 并不构成对本发明的 不当限定。 在附图中： 图 1是根据相关技术的 1588时钟同步的网络结构框图； 图 2是才艮据本发明装置实施例的透传时钟的实现装置的结构框图； 图 3是才艮据本发明优选实施例的透传时钟的实现装置的结构框图； 图 4是图 3所示的装置具体实现的硬件装置的结构； 图 5是才艮据本发明方法实施例的透传时钟的实现方法的流程图； 图 6是才艮据本发明方法实施例的透传时钟的实现方法的处理流程图。 具体实施方式 功能相克述 考虑到相关技术中存在的 1588协议数据时钟透传的精度不够、 不稳定 及波动大的问题， 本发明的实施例提出了一种透传时钟的实现装置和方法， 其中， 使用硬件装置获取数据在交换节点中的驻留时间信息， 并根据该驻留 时间信息对数据中携带的时间信息进行修正， 能够有效地实现数据的透传时 钟 , 并且所获取的驻留时间信息精度高、 获取方式稳定。 在对本发明的实施例进行说明之前，先对 1588时钟同步网络进行说明。 图 1 示出了根据相关技术的 1588时钟同步的网络结构， 如图 1所示， 该网 络由一系列的交换节点（交换机、 路由器等设备)组成， 并且， 在该网络中存 在一个主时 4中和一个从时 4中， 主从时 4中之间通过多个交换节点来交换 1588 协议报文。 下面结合附图对本发明的实施例进行说明 , 应当理解 , 此处所描述的优 选实施例仅用于说明和解释本发明， 并不用于限定本发明。 需要说明的是， 如果不冲突， 本发明实施例以及实施例中的各个特征可 以相互结合， 均在本发明的保护范围之内。 装置实施例 根据本发明的实施例， 提供了一种透传时钟的实现装置， 该装置位于交 换节点的各端口处， 并且通过该装置来获取数据输入或者输出交换节点的时 间信息， 并根据该时间信息对该数据中携带的时间信息进行修正， 从而实现 透传时钟。 图 2示出了才艮据本发明装置实施例的透传时钟的实现装置的结构，如图 2所示， 根据本发明装置实施例的透传时钟的实现装置包括时钟模块 20、 数 据识别模块 22和数据修正模块 24。 下面详细说明上述模块间的功能。 时钟模块 20, 分别与数据识别模块 22和数据修正模块 24连接， 用于 为数据识别模块 22和数据修正模块 24提供时钟信息； 优选地， 交换节点各 个端口处的透传时钟的实现装置中的时钟模块均保持同步。 数据识别模块 22 (或可称为报文识别模块）， 用于接收数据， 并从时钟 模块 20 获取当前时间信息； 优选地， 该数据的输入方向可以是从当前交换 节点的上一交换节点首先输入到才艮据本发明装置实施例的透传时钟的实现装 置， 然后由该装置输出到当前交换节点， 也可以是首先由当前交换节点输入 到该装置， 再通过该装置输出到下一交换节点， 并且， 数据识别模块 22 在 数据进入到该装置时从时钟模块 20 获取时间信息。 优选地， 数据识别模块 22还用于获取数据的类型、 数据的长度、 以及下述的中间检验和。 数据修正模块 24 (或可称为报文修正模块）， 与数据识别模块 22连接， 用于才艮据数据的输出方向， 将上述时间信息的正值或负值与数据中携带的时 间信息进行累加， 并将累加结果的时间信息与数据一并输出， 优选地， 当数 据的输出方向是从才艮据本发明装置实施例的透传时钟的实现装置输出到当前 交换节点时， 数据修正模块 24 用于将上述时间信息的负值与数据中携带的 时间信息进行累加， 当数据的输出方向是从上述装置输出到当前交换节点的 下一交换节点时， 数据 4爹正模块 24 用于将上述时间信息的正值与数据中携 带的时间信息进行累加。 借助于本发明提供的装置， 通过使用包括时钟模块、数据识别模块和数 据修正模块的硬件装置， 能够获取数据在交换节点中的驻留时间信息， 并根 据该驻留时间信息对数据中携带的时间信息进行修正， 从而能够有效地实现 数据的透传时钟， 并且， 时钟模块提供的驻留时间信息精度高、 获取时间信 息的方式稳定， 数据修正模块通过直接赋值的方式将驻留时间累加到携带的 时间信息中， 而不是筒单地将驻留时间信息记载到时间信息中， 这样能够节 约系统资源、 提高系统的处理效率。 基于以上的描述，图 3进一步示出了根据本发明优选实施例的透传时钟 的实现装置的结构， 如图 3所示， 才艮据本发明优选实施例的透传时钟的实现 装置包括时钟模块 301 , 4艮文识别模块 302, 緩存模块 303 , 4艮文 4爹正模块 304以及检-险和计算模块 305。 下面以图 3所示装置对 1588协议数据进行透传时钟的处理为例 , 详细 说明如图 3所示装置中的各个模块的功能。 如图 3所示，时钟模块 301 ,用于为本装置中的其它模块提供时钟信号。 时钟模块 301可以是一个 125M的本地的计数器， 它被本地的时钟脉冲信号 所驱动， 在一个时钟周期内进行累加的操作。 如前所述， 为了尽可能准确地 计算数据报文在交换节点驻留时间的， 交换节点的所有端口的时钟脉冲信号 必须同步， 并保证各个时钟模块在同一时刻的计数值相同。 这样， 根据时钟 模块 301的计数值以及时钟脉冲的频率， 可以计算出所对应的时间。 时钟模 块 301所提供的时间信息被 4艮文识别模块 302以及 4艮文 4爹正模块 304所采用。 可以看出 , 该时钟模块 301提供的 125M时钟可以将时间信息的精度提高到 纳秒级。 时钟模块 301可以对应于上述时钟模块 20。 报文识别模块 302 , 用于接收输入的数据包， 并从数据包中获取以下四 种基本信息。 第一， 数据报文的类型， 1588协议报文是封装在 UDP报文内， 而 UDP 4艮文是以 IP报文的形式进行封装的， 4艮文识别模块 302将区分出 1588 事件消息（即， 1588协议 4艮文， 或称为 1588协议数据 ) 以及非 1588事件消 息， 并对此进行不同的处理。 第二， 数据报文的长度， 该长度是指 IP报文的 总长度。 第三， 时间戳信息， 一旦 4艮文识别模块 302接收到数据 4艮文， 便从 时钟模块 301获取相对应时间点的时间信息 , 即， 该值为数据报文进入本装 置的时刻， 可以对该时间值取负。 第四， 获取部分的检-险和信息 （或称为中 间检验和信息）， 由于本硬件装置只会对 1588事件消息的 Correction Field字 段（或称为修正字段） （其中携带时间信息） 进行修正， 报文识别模块 302 将会通过检验和计算 305模块来获得除 Correction Field字段外其余字段检验 和计算的中间结果。 4艮文识别模块 302将以上四种信息以及 文数据传输至 緩存模块 303。 报文识别模块 302可以对应于上述数据识别模块 22。 緩存模块 303 ,用于緩存报文识别模块 302接收到的数据和数据的信息。 优选地 , 緩存模块 303可以由两个先进先出的队列组成 , 一个队列为数据队 歹 |J , 用于存放接收到的报文的原始数据， 另一个为信息队列， 用于存放由报 文识别模块 302获取的报文的信息。 緩存模块 303中的数据和信息可由报文 爹正模块 304读取。 在这里， 緩存模块 303可以是多种形式的存储介质。 此 外， 术语 "存储介质" 可以表示用于存储数据的一种或多种装置， 包括只读 存储器 （ROM )、 随机存取存储器 （RAM )、 磁 RAM、 磁心存储器、 磁盘存 储介质、 光存储介质、 闪存装置和 /或用于存储信息的其他机器可读介质。 术 语 "机器可读介质" 包括但不限于便携式或固定存储装置、 光存储装置、 无 线通道或能够存储、 容纳、 或承载指令和 /或数据的各种其他介质。 报文修正模块 304 , 用于对离开本装置的 1588事件消息进行修正， 形 成最终的报文， 并根据指令输出数据。 报文修正模块 304根据緩存模块 303 提供的数据包信息， 即， 通过时钟模块 301获取的 1588事件消息进入 ^^更 件装置的准确时刻， 并且， 如果 1588 事件消息为从本硬件装置进入交换节 点的数据包，则将緩存模块 303提供的时间戳（为负值）累加到 Correction Field 字段， 如果 1588事件消息是从本硬件装置输出到下一个交换节点的数据包， 则将緩存模块 303提供的时间戳 (为正值） 累加到 Correction Field字段。 此 夕卜， 4艮文修正模块 304调用通过检-险和计算模块 305计算包含 Correction Field 字段最终的检 -险和信息， 并利用更新的 Correction Field字段以及 UDP检-险 和字段形成输出的数据报文。 可以看出， 报文修正模块 304通过直接赋值的 方式对数据报文的修正字段进行修正 , 而不是在修正字段中记载驻留时间 , 这样能够节约系统资源、 提高系统的处理效率。 报文修正模块 304可对应于 上述数据爹正模块 24。 检验和计算模块 305, 用于计算 UDP报文的检验和信息。 检验和的计 算分为两个步骤： 第一步， 对于进入本硬件装置的 1588 4艮文事件消息， 计 算除 Correction Field字段以外数据的检验和信息 , 得到一个中间结果。 该结 果被 4艮文识别模块 302输出至緩存模块 303的信息队列中。 第二步， 对于离 开本硬件装置的 1588 4艮文时间消息， 利用更新的 Correction Field字段以及 緩存模块 303提供的检验和信息中间结果， 计算出最终的 UDP报文的检验 和， 提供给报文修正模块 304, 以便形成最终的输出报文。 借助于图 3所示的硬件装置， 可以对输入或输出交换节点的 1588协议 数据进行 ^"确的透传时钟处理。 图 4示出了如图 3所示的装置具体实现的硬件装置的结构，如图 4所示， 该硬件装置 40的结构具体包括： 如图 3所示的透传时 4†的实现装置 403 , 和 连接至交换节点方向的 PHY 401、 MAC 402, 以及连接至网络方向的 PHY 405、 MAC 404。 整个硬件装置 40位于网络中交换节点（交换机、 路由器等） 的每一个端口处， 其对进出交换节点的所有报文都进行监控。 PHY 401与交 换节点相连接， PHY 405则接入网络。 从网络至交换节点的以太网数据包通 过 PHY 401以及 MAC 402后，形成以太网帧数据 ,透传时钟的实现装置 403 对该以太网帧数据打上负时间标签， 并被 MAC 404和 PHY 405封装， 输入 至交换节点。从交换节点至网络的以太网数据包通过 PHY 405以及 MAC 404 后， 形成以太网帧数据， 透传时钟的实现装置 403对其打上正时间标签， 并 被 MAC 402和 PHY 401封装， 输入至网络。 两个方向上数据处理的方式基 本是一致的。 其中， 透传时钟的实现装置 403的功能与上述图 3所示的装置 的功能类似， 这里不再赘述。 方法实施例 根据本发明的实施例， 提供了一种透传时钟的实现方法， 优选地， 可以 采用如上述图 2所示的装置来实现该方法。 图 5示出了根据本发明方法实施例的透传时钟的实现方法的流程，需要 说明的是， 在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的 计算机系统中执行， 并且， 虽然在流程图中示出了逻辑顺序， 但是在某些情 况下 , 可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。 如图 5 所示， 根据本发明方法实施例的透传时钟的实现方法包括步骤 S502至步骤 S504。 步骤 S502, 接收数据， 并获取当前时间信息， 其中， 数据中携带有时 间信息； 步骤 S504, 根据数据的输出方向， 将当前时间信息的正值或负值与数 据中携带的时间信息进行累加， 并将累加的时间信息与数据一并输出。 下面详细说明上述处理过程的细节。 (一） 步骤 S502 上述透传时钟的实现装置接收到输入的数据， 其中， 数据中携带有时间 信息， 并且在接收到该数据时获取当前的时间信息， 优选地， 该装置还可以 获取该数据的属性信息， 例如， 该数据的数据类型、 数据长度。 该装置对接收到的数据、 获取的当前的时间信息、 以及数据的属性信息 进行緩存， 并且根据所述数据中不包括携带的时间信息的数据部分确定中间 检验和， 緩存该中间检验和， 以待接收到指令后将数据输出。 (二） 步骤 S504 当装置接收到指令需要将数据输出时 , 根据数据的输出方向， 将获取的 当前的时间信息的正值或负值与所述数据中携带的时间信息进行累加， 优选 地， 当数据的输出方向是当前交换节点时， 将上述当前时间信息的负值与数 据中携带的时间信息进行累加， 当数据的输出方向是当前交换节点的下一交 换节点时， 将上述当前时间信息的正值与数据中携带的时间信息进行累加。 优选地 , 在对时间信息进行累加之后 , 根据累加结果和中间检验和确定 检验和 , 再根据检验和修正数据。 最后， 将上述时间累加的结果携带在数据中一起输出。 借助于本实施例提供的方法，能够获取数据在交换节点中的驻留时间信 息， 并才艮据该驻留时间信息对数据中携带的时间信息进行修正， 能够有效地 实现数据的透传时钟。 基于以上的描述， 以对 1588协议数据进行透传时钟的处理为例， 图 6 进一步示出了使用如图 4所示的装置实现如图 5所示的方法的处理流程， 如 图 6所示， 该处理流程包括以下过程。 步骤 601 , 报文识别模块 302接收输入的数据报文； 步骤 602, 报文识别模块 302将所接收的数据报文输入至緩存模块 303 中的数据队列中； 步骤 603 , 报文识别模块 302对接收到的数据报文类型进行识别 , 判断 是否为 1588事件消息（即上述 1588协议数据）， 1588协议规定 Message Type 字段为 0至 3的消息为事件消息 , 而 1588消息是以 UDP报文的格式进行封 装， 最终形成 IP数据包， 4艮文识别模块 302对此进行逐层检测， 若输入 4艮文 为 1588事件消息 , 则处理进行到步骤 604 , 否则处理进行到步骤 605； 步骤 604, 报文识别模块 302通过时钟模块 301获取 1588事件消息进 入硬件装置 40 的时刻， 并对其进行取负处理， 并且， 检-险和计算模块 305 计算 1588事件消息中除 Correction Field字段以外的数据检验和信息， 得到 UDP 4艮文检 -险和计算的中间结果； 步骤 605 , 报文识别模块 302计算输入数据报文的长度; 步骤 606,报文识别模块 302将数据报文长度， 1588事件消息进入透传 时钟的实现装置时刻的负值以及计算 UDP检验和的中间结果存入緩存模块 303的信息队列中； 步骤 607, 硬件装置进入等待状态； 步骤 608 , 根据线路上的相关信息判断是否需要将緩存模块 303中的数 据帧输出，若需要输出数据帧，则处理进行到步骤 609 ,否则返回到步骤 607; 步骤 609, 判断需要输出的数据帧是否为 1588事件消息， 若为 1588事 件消息， 则执行步骤 610 , 否则执行步骤 614; 步骤 610, 判断输出的 1588事件消息是否进入当前交换节点； 若是进 入当前交换节点， 则执行步骤 611 , 否则， 执行步骤 612; 步骤 611 , 报文修正模块 304将緩存模块 303信息队列中存放的时间信 息累加至报文的 Correction Field字段， 该值为 1588事件消息进入交换节点 对应时刻的负值， 处理进行到步骤 613; 步骤 612, 报文修正模块 304通过时钟模块 301获取 1588事件消息离 开交换节点所对应的时刻， 即， 数据进入硬件装置的时刻， 并将该值累加至 艮文的 Correction Field字段 , 处理进行到步骤 613; 步骤 613 , 4艮文修正模块 304才艮据緩存模块 303所提供的检验和中间结 果以及更新的 Correction Field字段， 计算出 UDP检 -险和的最终结果； 步骤 614 , 报文修正模块 304输出数据帧。 综上所述， 借助于本发明的技术方案， 使用硬件装置获取数据在交换节 点中的驻留时间信息， 并才艮据该驻留时间信息对数据中携带的时间信息进行 修正， 能够有效地实现数据的透传时钟， 并且所获取的驻留时间信息精度高、 获取方式稳定， 能够解决相关技术中存在的数据时钟透传的精度不够、 不稳 定及波动大的问题， 从而能够达到提高系统的时钟同步精度的目的。 以上所述仅为本发明的优选实施例而已， 并不用于限制本发明， 对于本 领域的技术人员来说， 本发明可以有各种更改和变化。 凡在本发明的^^申和 原则之内， 所作的任何修改、 等同替换、 改进等， 均应包含在本发明的保护 范围之内。

Claims

权 利 要 求 书
1. 一种透传时钟的实现装置， 位于交换节点的各端口处， 其特征在于， 所 述装置包括： 时钟模块、 数据识别模块和数据修正模块， 其中，
所述时钟模块 , 分别与所述数据识别模块和所述数据修正模块连 接， 用于为所述数据识别模块和所述数据修正模块提供时钟信息； 所述数据识别模块， 用于接收数据， 并从所述时钟模块获取当前时 间信息；
所述数据修正模块， 与所述数据识别模块连接， 用于根据所述数据 的输出方向， 将所述当前时间信息的正值或负值与所述数据中携带的时 间信息进行累加， 并将累加的时间信息与所述数据一并输出。
2. 根据权利要求 1所述的装置， 其特征在于， 所述数据的输出方向包括： 从所述装置输出到所述交换节点；
则所述数据 4爹正模块用于将所述当前时间信息的负值与所述数据 中携带的时间信息进行累加。
3. 根据权利要求 1所述的装置， 其特征在于， 所述数据的输出方向包括： 从所述装置输出到所述交换节点的下一交换节点；
则所述数据 4爹正模块用于将所述当前时间信息的正值与所述数据 中携带的时间信息进行累加。
4. 根据权利要求 1所述的装置， 其特征在于， 进一步包括：
緩存模块，用于緩存所述数据识别模块接收到的所述数据和所述当 前时间信息；
检验和计算模块 ,用于根据所述数据识别模块获取的所述数据中除 所述携带的时间信息以外的数据部分确定中间检验和， 并将所述中间检 -险和发送给所述数据识别模块， 以及响应于所述数据 4爹正模块的调用 , 才艮据所述累加结果和所述中间检-险和确定检 -险和 , 并^)夺所述检-险和反馈 给所述数据爹正模块；
所述数据修正模块还用于根据所述检验和修正所述数据。
5. 根据权利要求 4所述的装置， 其特征在于， 所述数据识别模块还用于获 取所述数据的类型、 所述数据的长度、 所述中间检验和。
6. 一种透传时 4†的实现方法， 其特征在于， 包括：
接收所述数据， 并获取当前时间信息， 其中， 所述数据中携带有时 间信息；
才艮据所述数据的输出方向，将所述当前时间信息的正值或负值与所 述数据中携带的所述时间信息进行累加， 并将累加的时间信息与所述数 据一并输出。
7. 根据权利要求 6所述的方法， 其特征在于， 根据所述数据的输出方向， 将所述当前时间信息的正值或负值与所述数据中携带的所述时间信息进 行累力 p包括：
在所述数据输出至所述交换节点时，将所述当前时间信息的负值与 所述数据中携带的时间信息进行累加；
在所述数据输出至所述交换节点的下一交换节点时，将所述当前时 间信息的正值与所述数据中携带的时间信息进行累加。
8. 根据权利要求 6所述的方法， 其特征在于， 在对所述数据中携带的所述 时间信息进行累加之前， 所述方法还包括：
对接收到的所述数据和所述信息进行緩存；
才艮据所述数据中除所述携带的时间信息以外的数据部分确定中间 检验和。
9. 根据权利要求 8所述的方法， 其特征在于， 在对所述数据中携带的所述 时间信息进行累加之后 , 所述方法还包括：
根据所述累加结果和所述中间检验和确定检验和；
根据所述检验和修正所述数据。
10. 根据权利要求 8所述的方法， 其特征在于， 接收所述数据后， 所述方法 还包括：
获取所述数据的信息，其中，所述信息中包括所述数据的数据类型、 数据长度、 所述中间检验和。
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