[发明专利]面向高速TTE级联网络1588同步方法、系统、装置

说明书

本发明属于网络通信技术领域，公开了一种面向高速TTE级联网络1588同步方法、系统、装置，端口计算链路延迟，交换节点接收数据帧，打取接收时间戳，解析同步帧Sync并提取帧内容，缓存时间戳信息，计算时间偏差，校正本地时钟，同步帧Sync转发至发送端口，发送仲裁，发送解析并缓存帧类型，MAC发送处理，打取发送时间戳，提取缓存的发送帧类型，修改Sync帧修正域，完成透明传输。本发明采用在数据链路层对数据帧类型进行解析，再进行MAC发送处理的方式，使得同步帧即将传入高速网口时能快速进行时间戳修正；同时设计交换节点采用透明时钟加普通从时钟工作模式，提高了同步方案的通用性与功能多样性。

技术领域

本发明属于网络通信技术领域，尤其涉及一种面向高速TTE级联网络1588同步方法、系统、装置。

背景技术

目前，时间触发以太网络是与标准以太网相兼容的时间确定性网络，通过在传统以太网的基础上，增加时间触发的方式，为关键控制数据业务提供一种无冲突的、确定性的网络传输方式。随着时间触发以太网络数据业务量加大，网络速率不断提高，网络终端个数也逐渐增多，TTE网络系统中典型的星型拓扑已满足不了数据交互的需要，搭建以级联交换机为中心的高速TTE网络成为了研究的重点。时间触发以太网络的实时性和确定性是以高精度的全局同步时钟为基础的，因此，基于IEEE 1588协议实现高速TTE级联网络的时钟同步是本发明研究的重点。

目前，交换节点实现IEEE 1588时钟同步主要有边界时钟与透明时钟两种模式。当网络中的交换节点采用边界时钟模式，整个级联网络将形成多层主从级联时钟的同步体系，从而造成同步偏差的逐层累积，级联层数越多，终端节点的累积误差值越大，同步精度越低。针对边界时钟节点产生的级联误差问题，IEEE 1588v2标准提出透明时钟模型，交换节点采用透明时钟模式实现终端节点与主时钟源的时钟同步，以此来消除边界时钟造成的累积误差问题。透明时钟节点虽然能够很好的解决级联网络累计误差问题，但因为透明节点本身不与主时钟源完成同步，因此并不适用于TTE级联网络，完成时间触发业务的交换功能。

现有部分IEEE 1588时钟同步方案采用硬件打戳、软件同步的方法，其具体实现方式为：1)物理层打取时间戳；2)上传时间戳与同步帧至CPU；3)CPU解析同步帧，提取时间戳信息；4)CPU根据时间戳信息计算同步偏差；5)根据时间偏差修改本地时间。此方法存在以下不足：采用物理层打取时间戳的方式需要使用支持IEEE 1588协议的专用PHY芯片，同时此方法离不开中央处理器CPU完成解析与计算功能，导致同步方案具有较差的通用性与移植性。

现有部分IEEE 1588时钟同步方案采用全硬件实现打戳与同步的方法，其具体实现方式为：1)产生同步帧；2)同步帧进入MAC发送；3)同步帧在即将离开MAC进入PHY芯片时打取时间戳；4)数据帧发送至网口同时对同步帧类型进行帧解析；5)修正正在发送的同步帧时间戳字段；6)从网口接收数据帧并打取时间戳；7)解析接收同步帧类型；8)时间偏差计算；9)修正本地时间。此方法的不足之处是：只针对时间同步方案设计，未考虑其他数据帧与同步帧抢占MAC发送通道，从而导致的同步帧被MAC丢弃的情况，时钟同步的稳定性受到影响；同时同步帧发送至网口时再进行帧解析，面向高速网口时会出现同步帧还未被解析即被网口发出的问题，同步方法只适用于低速网口，具有较差的适配性。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有IEEE 1588时钟同步方案不适用于TTE级联网络；需要专用PHY芯片与CPU，具有较差的通用性与移植性；不适用于高速网络，未考虑同步帧与其他数据帧抢占MAC发送通道的问题，具有较差的稳定性与适配性。