CN102201910A

CN102201910A - 基于ieee1588协议调整频率的方法及网络装置

Info

Publication number: CN102201910A
Application number: CN2011101181513A
Authority: CN
Inventors: 庞贺
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: ZTE Corp
Priority date: 2011-05-09
Filing date: 2011-05-09
Publication date: 2011-09-28

Abstract

本发明提供一种基于IEEE1588协议调整频率的方法及网络装置，该方法包括：从钟设备接收到主钟设备发送的IEEE1588协议报文后，利用本设备提供的第一频率信息对所述IEEE1588协议报文打时间戳；根据所述IEEE1588协议报文携带的主钟信息和所述时间戳计算出所述从钟设备相对于所述主钟设备的频率差，利用所述频率差将本设备提供的第二频率信息调整为与所述主钟设备同频的频率信息。本发明通过开环控制系统与IEEE1588协议实现频率同步，有效降低系统设计成本，减少控制环节，有效提高精度。

Description

基于IEEE1588协议调整频率的方法及网络装置

技术领域

本发明涉及数据通信领域，特别是涉及提供了一种基于IEEE1588协议调整频率的方法及网络装置。

背景技术

目前通过IEEE1588协议进行时钟同步主要是相位同步，通过IEEE1588协议计算主钟和从钟的时间差值，进行相位调整。在频率恢复的系统设计采用的方式为通过同步以太网技术恢复以太网线路时钟；或者采用IEEE1588协议闭环系统，通过算法更改硬件的时钟频率同时影响时间戳的快慢，实现通过IEEE1588协议实现频率恢复的算法，如图1所示，现有的闭环系统包括以下几个部分：

晶振：用于为从钟设备提供频率信息，将频率信息提供给DPLL（Digital Phase Locked Loop，数字锁相环路）模块；

DPLL模块，通过数据控制器提供的控制值对晶振提供的频率信息进行调整，得到与主钟设备同步的频率，并将调整后的频率信息输出给时间戳模块，调整后的频率会影响时间戳模块打戳的快慢；

时间戳模块：根据DPLL模块提供的频率信息对接收到的IEEE1588协议报文进行打戳，然后将IEEE1588协议报文和打的时间戳发送给鉴相器；

鉴相器：通过IEEE1588协议报文和时间戳模块打的时间戳，计算出主钟设备和从钟设备的时间差，将时间差信息输出给数据控制器；

数据控制器，根据所述时间差计算出从钟设备相对于主钟设备的频率差，对频率差过滤后得到控制值，将该控制值输出给DPLL模块。

上述两种方法是目前设备厂商和芯片设计厂商主要的设计方法。但是这些方法存在很多弊端，如硬件设计必须支持同步以太网的功能，支持IEEE1588协议的硬件需要闭环频率可调的同时影响硬件打时间戳的快慢等，这将带来系统设计的复杂度，以及硬件设计成本。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于IEEE1588协议调整频率的方法及网络装置，以减少控制环节，有效提高精度。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于IEEE1588协议调整频率的方法，包括：

从钟设备接收到主钟设备发送的IEEE1588协议报文后，利用本设备提供的第一频率信息对所述IEEE1588协议报文打时间戳；

根据所述IEEE1588协议报文携带的主钟信息和所述时间戳计算出所述从钟设备相对于所述主钟设备的频率差，利用所述频率差将本设备提供的第二频率信息调整为与所述主钟设备同频的频率信息。

进一步地，上述方法还具有下面特点：所述从钟设备根据所述IEEE1588协议报文携带的主钟信息和所述时间戳计算出所述从钟设备相对于所述主钟设备的频率差的步骤包括：

所述从钟设备根据与所述主钟设备进行的两次IEEE1588协议报文交互过程中携带的主钟信息和所述时间戳，分别计算出两次IEEE1588协议报文交互的时间差Offset1和Offset2，通过下式计算出所述从钟设备相对于所述主钟设备的单位时间的频率差：

（Offset2- Offset1）/（T2-T1），

其中，T1、T2分别为第一次和第二次IEEE1588协议报文交互过程中主钟设备发送同步报文的时刻。

进一步地，上述方法还具有下面特点：所述从钟设备计算出频率差之后，还包括：对所述频率差进行过滤。

为了解决上述问题，本发明还提供了一种作为从钟设备的网络装置，包括：

时钟源模块，用于为时间戳模块提供第一频率信息，且为频率调整模块提供第二频率信息；

所述时间戳模块，用于接收到主钟设备发送的IEEE1588协议报文后，利用第一频率信息对所述IEEE1588协议报文打时间戳；

微控模块，用于根据所述IEEE1588协议报文携带的主钟信息和所述时间戳计算所述从钟设备相对于所述主钟设备的频率差；

所述频率调整模块，用于利用所述频率差将第二频率信息调整为与所述主钟设备同频的频率信息。

进一步地，上述网络装置还具有下面特点：所述微控模块包括：

协议处理单元，用于根据与所述主钟设备进行的相邻两次IEEE1588协议报文交互过程中携带的主钟信息和所述时间戳，分别计算出两次IEEE1588协议报文交互的时间差Offset1和Offset2；

频率差计算单元，用于通过下式计算出所述从钟设备相对于所述主钟设备的单位时间的频率差：（Offset2- Offset1）/（T2-T1），

进一步地，上述网络装置还具有下面特点：所述微控模块还包括：

数字滤波单元，用于对所述频率差计算单元计算出的频率差进行过滤，然后再输出给所述频率调整模块。

进一步地，上述网络装置还具有下面特点：所述时钟源模块为晶振。

进一步地，上述网络装置还具有下面特点：所述网络装置为支持IEEE1588的交换机、路由器、基站或分组传送网。

综上，本发明提供一种基于IEEE1588协议调整频率的方法及网络装置，通过开环控制系统与IEEE1588协议实现频率同步，有效降低系统设计成本，减少控制环节，有效提高精度。

附图说明

图1为现有技术的闭环系统的示意图；

图2为本发明的网元的示意图；

图3为本发明的一种基于IEEE1588协议调整频率的方法的流程图。

具体实施方式

本发明提供的从钟设备与现有技术中的从钟设备的不同之处在于，数据控制器将控制值输出给一频率调整器，由频率调整器来调整频率，而调整后的不会影响时间戳模块的打戳频率。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

如图2所示，本发明实施例提供的作为从钟设备的网络装置，包括下面模块：

时钟源模块：用于向该从钟设备提供频率信息，本实施例中，时钟源模块同时将频率信息提供给时间戳模块和频率调整模块；本实施例的时钟源模块优选为晶振，当然也可以是其他能够提供频率信息的装置。

时间戳模块：用于根据时钟源模块提供的频率信息对接收到的IEEE1588协议报文进行打戳，然后将IEEE1588协议报文和打的时间戳发给微控模块；

所述频率调整模块，用于利用所述频率差将接收到的频率信息调整为与所述主钟设备同频的频率信息。

在一优选实施例中，所述微控模块可以包括：

频率差计算单元，用于通过下式计算出所述从钟设备相对于所述主钟设备的频率差：（Offset2- Offset1）/（T2-T1），

在另一优选实施例中，所述微控模块还可以包括：

数字滤波单元，用于对所述频率差计算单元计算出的频率差进行过滤，然后输出给所述频率调整模块。

实际场景中，有稳定时钟源的网络设备都可以作为主钟，假如：一个交换机连接一个GPS（Global Positioning System，全球定位系统），这个交换机支持IEEE1588，能将GPS同步给自己的时间通过IEEE1588的方式给其他的设备授时，这样的设备就可以是主钟设备，还有其他的主钟设备，不一定使用GPS。

支持IEEE1588的设备都可以作为从钟设备，只要该设备有能力从IEEE1588报文中恢复时间和频率即可，例如，交换机、路由器、基站、PTN（Packet Transport Network，分组传送网）只要支持IEEE1588就可以当从钟设备。

本发明实施例实现通过IEEE 1588协议实现频率恢复的开环系统，为通过1588协议计算出主钟和从钟的OFFSET（偏差）值，将OFFSET值作为输入参数传递给频率调整器，调整后的频率为同步时钟输出给需要的设备使用。在这个系统中，硬件设计不需要支持同步以太网、频率调整的闭环系统、相位调整，只需要硬件提供一定精度的时间戳打戳功能，减少了控制环节的误差叠加，有效降低成本。

由于本发明实施例的系统为开环控制系统，不是直接调整晶振的频率，打戳的快慢与同步频率需要的控制值不存在反馈环节，减少滤波模型建立的复杂度，有效提升系统的可用性，减少建模环节，有效提高频率同步精度。

图3为本发明的基于IEEE1588协议调整频率的方法的流程图，如图3所示，本方法包括下面步骤：

S10、从钟设备接收到主钟设备发送的IEEE1588协议报文后，利用本设备的频率信息对所述IEEE1588协议报文打时间戳；

S20、根据所述IEEE1588协议报文携带的主钟信息和所述时间戳计算出所述从钟设备相对于所述主钟设备的频率差，利用所述频率差将本设备的频率信息调整为与所述主钟设备同频的频率信息。

下面以一具体实施例对本发明的方法进行详细的说明。

主钟设备与从钟设备之间的一次IEEE 1588协议报文交互的完整过程如下：

a、主钟设备向从钟设备广播一个同步（SYNC）报文，主钟设备记下此时的发送时刻TM1，在两步模块中，可以通过跟随（FOLLOW_UP）报文将TM1携带给从钟设备，在一步模式中，通过硬件在发送SYNC报文的同时将TM1加在SYNC报文中。

b、从钟设备接收到SYNC报文后，记下此时的接收时刻TS1，然后向主钟设备发送延时请求（DELAY_REQ）报文，记下发送时刻TS2；

c、主钟设备收到DELAY_REQ报文后，记下接收时刻TM2，然后向从钟设备发磅延时回复（DELAY_RESP）报文，将时间戳TM2携带给从钟设备，

d、从钟设备根据采集到的四个时间戳TM1、TS1、TS2和TM2，及两个公式分别计算出：

时延（Delay）=0.5（TS1- TM1+ TM2- TS2）

时间偏差（Offset）= TS1- TM1- Delay。

本实施例中，从钟设备通过相邻的两次IEEE 1588协议报文交互计算出Offset1和Offset2，然后通过下式计算出相对于所述主钟设备的单位时间的频率差：

（Offset2- Offset1）/（TM1’-TM1），

其中，TM1’为第二次IEEE 1588协议报文交互过程中主钟设备发送SYNC报文的时刻。

由于链路抖动噪声的存在，从钟设备对将单位时间的频率偏差输入给数字滤波器，进行噪声过滤，过滤后的频率频差作为频率调整的控制值。

由于本实施例的方法实现为开环式的系统，不存在积分环节，所以计算出的结果直接是频率调节的控制值，不用累计，减少累计环节的误差叠加，提高同步精度。

本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序来指令相关硬件完成，所述程序可以存储于计算机可读存储介质中，如只读存储器、磁盘或光盘等。可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路来实现。相应地，上述实施例中的各模块/单元可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。本发明不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。

以上仅为本发明的优选实施例，当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims

1.一种基于IEEE1588协议调整频率的方法，包括：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述从钟设备根据所述IEEE1588协议报文携带的主钟信息和所述时间戳计算出所述从钟设备相对于所述主钟设备的频率差的步骤包括：

（Offset2- Offset1）/（T2-T1），

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述从钟设备计算出频率差之后，还包括：

对所述频率差进行过滤。

4.一种作为从钟设备的网络装置，包括：

5.如权利要求4所述的网络装置，其特征在于：所述微控模块包括：

6.如权利要求5所述的网络装置，其特征在于：所述微控模块还包括：

7.如权利要求4-6任一项所述的网络装置，其特征在于：

所述时钟源模块为晶振。

8.如权利要求4-6任一项所述的网络装置，其特征在于：所述网络装置为支持IEEE1588的交换机、路由器、基站或分组传送网。