[发明专利]面向高速TTE级联网络1588同步方法、系统、装置

权利要求书

1.一种面向高速TTE级联网络1588同步方法，其特征在于，所述面向高速TTE级联网络1588同步方法包括：

网络中每个端口按照对等延迟机制计算链路延迟；

交换节点接收数据帧并打取接收时间戳；

解析同步帧Sync并提取时间戳信息；

根据时间戳信息计算时间偏差，校正交换节点本地时钟；

同步帧Sync经过交换网络被交换节点转发至发送端口；

发送仲裁，决定数据帧抢占MAC发送通道的顺序；

仲裁之后的数据帧进行帧解析并缓存帧类型；

数据帧经过MAC发送通道处理，打取发送时间戳；

提取缓存的发送数据帧类型，根据帧类型修改Sync帧修正域字段，完成Sync帧的透明传输；

所述面向高速TTE级联网络1588同步方法具体包括：

(1)端口计算链路延迟：

1)TTE级联网络上电之后，交换节点组帧模块或交换网络产生发帧请求，请求发送数据帧，仲裁模块判断是否可以将数据帧发往MAC，若是，生成发帧响应，数据帧发往发送解析模块，否则，拒绝发帧请求；

2)发送解析模块解析数据帧类型字段，当类型域字段为0x88f7时为同步帧，继续解析同步帧的messageType字段，产生数据帧对应的帧类型，存入帧类型缓存FIFO模块，同时将数据帧发往MAC发送控制模块；

3)MAC发送控制模块对发送数据进行处理，并转化为满足XGMII接口时序的数据传入时间戳修正模块；

4)根据XGMII接口处数据帧控制信号txc某两个相邻的比特位从1变化为0时，时间戳生成模块使用双时钟打取两个发送时间戳并暂存，同时帧类型缓存FIFO模块根据XGMII接口处数据帧控制信号txc某两个相邻的比特位从1变化为0，将数据帧对应的帧类型信息读出，传入时间戳生成模块；

5)判断数据帧类型是否为同步帧，若是，时间戳生成模块将暂存的时间戳存入时间戳存储模块，否则，丢弃暂存的时间戳；

6)时间戳修正模块根据帧类型读取时间戳存储模块中缓存的时间戳，用于修正同步帧的修正域或时间戳字段，并重新计算同步帧的循环冗余校验值，然后将同步帧与其他数据帧发往高速网口；

7)交换节点的高速网口通过以太网将数据帧传送到另一端网络节点的高速网口；

8)高速网口通过XGMII接口将数据帧传入MAC接收控制模块与接收解析模块，同时根据XGMII接口处数据帧控制信号rxc某两个相邻的比特位从1变化为0时，时间戳生成模块使用双时钟打取两个接收时间戳并暂存；

9)接收解析模块解析数据帧类型字段，当类型域字段为0x88f7时，继续解析同步帧的messageType字段，解析完成后，执行步骤5)；

10)若解析到当前接收的数据帧为对等延迟请求帧Pdelay_Req，则接收解析模块会产生对等延迟响应帧Pdelay_Resp发帧使能信号至组帧模块，然后依次执行步骤1)，2)，3)，4)，5)，6)；

11)数据帧从另一端网络节点通过以太网传输至交换节点高速网口，然后依次执行步骤8)，9)；

12)若解析到当前接收的数据帧为对等延迟响应帧Pdelay_Resp，则提取Pdelay_Resp同步帧的修正域字段，传入时间戳存储模块；

13)时间戳存储模块将缓存的对等延迟帧三个时间戳信息传入偏差计算模块；

14)偏差计算模块按照链路延迟公式，计算交换节点每个端口的链路延迟；

(2)主时钟源产生包含协调世界时UTC时间信息的同步帧Sync与其他数据帧，通过以太网发送至交换节点；

(3)交换节点的高速网口接收到数据帧，然后依次执行步骤8)，9)；

(4)若解析到当前接收的数据帧为同步帧Sync，则提取Sync同步帧的修正域字段与时间戳字段，传入时间戳存储模块；

(5)时间戳缓存模块将缓存的三个Sync帧时间戳信息传入偏差计算模块；

(6)偏差计算模块利用时间偏差公式，计算交换节点与主时钟源的时间偏差；

(7)交换节点根据时间偏差值校正本地时钟二，完成与主时钟源之间的时间同步；

(8)MAC接收控制模块将Sync帧与其他非同步数据帧传入交换网络，交换网络根据数据帧的目的MAC地址字段将数据帧传送到对应的发送端口；

(9)交换网络产生发帧请求，请求发送数据帧，仲裁模块仲裁后生成发帧响应，数据帧发往发送解析模块，然后依次执行2)，3)，4)，5)，6)；

(10)时间戳修正模块在完成对同步帧Sync修正域字段的修正后，将同步帧与其他数据帧通过高速网口传送至以太网，交换节点完成对同步帧Sync的透明传输功能；

2)，9)中的messageType字段与同步帧类型的对应关系为，0x0对应Sync帧，0x2对应Pdelay_Req帧，0x3对应Pdelay_Resp帧；

4)，8)，(7)中的双时钟包含：

时钟一，从零开始计时，不会被时间偏差纠正，适用于为实现透明时钟功能的同步帧Pdelay_Req、Pdelay_Resp、Sync打取发送时间戳或接收时间戳；

时钟二，从零开始计时，根据时间偏差完成交换节点与主时钟源之间的时钟同步操作，适用于为实现普通从时钟功能的同步帧Sync打取发送时间戳或接收时间戳；

6)中的时间戳修正模块修正同步帧内容的规则为：

若帧类型为Sync，则计算得到Sync帧最新的滞留时间更新在Sync帧的修正域字段，计算滞留时间的公式如下：

t′＝t′₃-t′₂+t_{link_delay}+t′₁；

其中t′表示Sync经过交换节点后得到的最新滞留时间，t′₁表示Sync帧进入交换节点时携带的滞留时间，t′₂表示Sync帧进入交换节点时由时钟一打取的接收时间戳，t′₃表示Sync帧即将从交换节点发出时由时钟一打取的发送时间戳，t_{link_delay}表示交换节点Sync帧接收端口计算得到的链路延迟时间；

若帧类型为Pdelay_Resp，则修正Pdelay_Resp帧的修正域字段，计算修正域字段的公式如下：

t″＝t″₂-t″₁；

其中t″表示Pdelay_Resp修正域字段需要被更新的数值，t″₁表示端口接收到Pdelay_Req由时钟一打取的接收时间戳，t″₂表示Pdelay_Resp即将从端口发出时由时钟一打取的发送时间戳；

13)中的三个对等延迟帧时间戳信息包括Pdelay_Req的发送时间戳、Pdelay_Resp的接收时间戳、Pdelay_Resp修正域字段携带的Pdelay_Resp发送时间戳减去Pdelay_Req的接收时间戳；

14)中链路延迟公式如下：

其中t_{link_delay}表示端口计算得到的链路延迟时间，t₁表示Pdelay_Req由请求端口时钟一打取的发送时间戳，t₂表示Pdelay_Req由响应端口时钟一打取的接收时间戳，t₃表示Pdelay_Resp由响应端口时钟一打取的发送时间戳，t₄表示Pdelay_Resp由请求端口时钟一打取的接收时间戳；

(2)中的主时钟源是一台遵从IEEE 1588协议，通过天线与GPS通信，产生精确UTC时间信息的设备；

(5)中的三个Sync帧时间戳信息包括Sync帧的初始发送时间戳、Sync帧的接收时间戳和Sync帧修正域字段携带的Sync帧滞留时间信息；

(6)中时间偏差公式如下：

t″′＝t″′₂-(t″′₁+t_{link_delay}+t_cf)；

其中，t″′表示交换节点与主时钟源之间的时间偏差，t″′₁表示Sync帧由主时钟源打取的初始发送时间戳，t″′₂表示Sync帧由时钟二打取的接收时间戳，t_{link_delay}表示交换节点Sync帧接收端口计算得到的链路延迟时间,t_cf表示Sync帧修正域携带的Sync帧滞留时间信息。