时间同步系统及方法、交换机、嵌入式接口板技术方案

本发明专利技术涉及一种通信网络时间精确同步系统、交换机、嵌入式接口板、以及相应同步方法，其中，所述系统包括一个包含主时钟同步装置的主时钟通信设备、一个或多个包含从时钟同步装置的从时钟通信设备，主通信设备嵌入有gps接收模块以接收用于同步的主时钟，并且，在主通信设备和从通信设备上嵌入加盖拥有时钟同步协议时间戳的协议模块，在主通信设备和从通信设备上运行时钟同步协议。通过本发明专利技术，可以在一定时间间隔内对所有通信设备时钟同步，彼此误差在纳秒级。

【技术实现步骤摘要】
时间同步系统及方法、交换机、嵌入式接口板
本专利技术涉及应用主钟模块到通信设备，同过通过时钟同步协议来实现通信设备时钟同步功能的系统。其应用于通信设备出厂前的时钟同步。
技术介绍
目前，许多测试系统都建立在分布式的网络环境之中，没有一个统一、准确的时间标准，因此系统很难正常的协调各子系统的运行。因此，采用统一的时间标准成为本领域技术人员致力于解决的课题。
技术实现思路
本专利技术针对上述
技术介绍
中存在的技术问题，提出了一种应用在通信网络的时钟同步系统。同时提出了一种相应的时间同步方法、交换机、嵌入式接口板。 本专利技术的技术方案如下:一种通信网络时间精确同步系统，该系统包括一个包含主时钟同步装置的主时钟通信设备、一个或多个包含从时钟同步装置的从时钟通信设备；其特征在于，所述主时钟通信设备用于接收gps时钟和向从通信设备同步时钟，其包括电源模块、中央处理模块、存储模块、gps接收模块装置、加盖拥有时钟同步协议时间戳的模块；所述从时钟通信设备用于时间同步，其包括电源模块、中央处理模块、存储模块、加盖拥有时钟同步协议时间戳的模块。 所述主时钟通信设备从gps系统获取标准时钟。 所述中央处理模块运行由加盖拥有时钟同步协议时间戳的模块生成的时钟报文。 所述的加盖拥有时钟同步协议时间戳的模块在mac层产生用于时钟同步协议所使用的报文。 所述通信设备有用于gps装置和加盖拥有时钟同步协议时间戳的装置的接口，可以方便实现从通信设备上进行拔插。 所述从时钟通信设备接收主时钟通信设备的同步时钟。 所述通信设备可以是交换机、或路由器。 所述主时钟同步装置由cpu、时钟同步芯片、flash、SDRAM、网络接口组成，主时钟同步装置由CPU控制时钟同步芯片，其用来接收和发送PTP时钟同步协议报文。 一种应用于上述通信网络时间精确同步系统的交换机，所述交换机适用于组建千兆或百兆主干冗余环网，其具有3个8端口的快速以太网接口模块插槽和4个百/千兆以太网光电复用端口。 一种应用于上述通信网络时间精确同步系统的嵌入式接口板，包括核心处理器即CPU、存储电路、网络接口电路、时钟处理芯片，其中时钟处理芯片通过RMII接口总线与CPU处理器相连，把PTP报文的时间戳信息和当前时钟读数发送给CPU处理器，同时接收来自CPU处理器的时钟调整值来调整本地时钟。 一种应用于上述通信网络时间精确同步系统的通信网络时间精确同步方法，包括如下步骤:(I)现场设备A发送一个PTP包给现场设备B，并记录下数据包离开A的时间，该时间戳为tl ； (2)当此PTP包到达现场设备B时，现场设备B加上自己接收到该数据包的时间戳，该时间戳为TSl ； (3)现场设备A发送一个Follow Up消息给现场设备B，通知B时间tl ； (4)当此PTP包离开现场设备B时，并记录下数据包离开B的时间t2 ； (5)当现场设备A接收到该响应包时，加上一个新的时间戳，该时间戳为Tm2 ; (6)现场设备A再发送FollowUp消息给现场设备B，通知B时间Tm2 ;至此，现场设备B己拥有足够的信息来计算2个重要的参数:一是PTP数据包来回一个周期的时延，二是现场设备A和现场设备B的时钟差，由此现场设备B能够设定自己的时钟与现场设备A同步。 其中，实现最佳主时钟的方法包括如下两个步骤:(I)从本地时钟系统通信端口中选出一个质量最好的同步报文；(2)根据上述结果，比较此时的主时钟和本地时钟属性，决定本地设备PTP协议引擎所处的状态；其中，步骤(I)采用数据集比较算法模块来实现，步骤(2)采用状态决断算法模块来实现；所述模块定义了状态决定算法函数来进行状态的决断和数据集的更新，在缺省数据集的层数是I或2的前提下，调用数据集对照算法模块来判定本地时钟缺省数据集DO和较好时钟Erbest的数据集哪个更好；通过比较，如果是缺省数据集DO更好，则根据状态决断代码M1，调用函数构建主时钟函数根据缺省数据集DO的属性值来构建主时钟，并且将DO状态更改为PTP主时钟，这代表DO是目前最好的主时钟；否则，调用构建从时钟函数，根据Erbest的属性来构建从时钟，Erbest的状态则是PTP_SLAVE ;在主时钟的层数大于2的情况下，调用数据集对照算法模块，以对本地时钟缺省数据集DO和最好时钟Ebest进行判定；通过比较，如果是缺省数据集DO更好，则调用构建主时钟函数，根据状态决断代码M2，根据缺省数据集DO的属性值来构建主时钟，并且更改DO状态为PTP_主时钟；否则，将调用数据集对照算法模块将Ebest与Erbest进行比较，如果比较结果相同，根据状态决断代码SI，根据Ebest的属性来构建从时钟，更改Ebest状态成ΡΤΡ_从时钟；如果经过比较Ebest有更好的属性值，则根据状态决断代码M3，根据Erbest的属性来构建从时钟，并设置它的状态为ΡΤΡ_从时钟；否则，根据状态决断代码Ρ2，根据Ebest的属性来构建主时钟，改变它的状态为ΡΤΡ_主时钟。 其中，关于时钟调整模块，主时钟被选择出来后，就开始调用同步报文发送函数，构造同步报文并对报文初始化，记录发送出去的时间戳，再调用Udp报文发送函数将报文打包并加入发送缓冲区进行发送；调用跟随报文发送函数，构造跟随报文并对报文初始化，记录发送出去的时间戳，然后调用Udp报文发送函数将报文打包并加入发送缓冲区进行发送；从时钟UdP报文接收函数设置接收缓冲区分别先后接收了同步报文和跟随报文，记录下接收的时间打上时间戳，再调用函数PTP报文接收处理函数判断接收的是哪种报文，如果是同步报文，则调用函数PTP报文同步函数，然后对报文解包，取出报文从主时钟发送过来的时间；如果是跟随报文，则调用函数PTP跟随报文接收函数对报文解包，取出报文从主时钟发送过来的时间；在这个函数最后，调用了 PTP发送延时请求函数，它构造延迟请求报文并对报文初始化，记录发送出去的时间戳，然后调用udp报文发送函数将报文打包并加入发送缓冲区进行发送；而主时钟的缓冲区一旦有报文，则主时钟立即调用udp报文接收函数记录下接收的时间打上时间戳，再调用函数PTP接收处理判断接收的是哪种报文，如果是延迟请求报文，则函数PTP报文接收延时请求立即调用PTP报文发送请求，从时钟根据收到的4个报文收发时间，计算出主从偏差，对自己的时间进行校正。 本专利技术的有益效果在于:本专利技术在主时钟通信设备嵌入gps接收装置接收用于同步的主时钟，在主通信设备和从通信设备上嵌入加盖拥有时钟同步协议时间戳的装置，在主通信设备和从通信设备上运行的时钟同步软件装置。在一定时间间隔内所有通信设备时钟会同步，误差在纳秒级。 本专利技术将gps接收装置、加盖拥有时钟同步协议时间戳的装置集成在通信设备中，通过软件控制，达到每个通信设备在同一时刻时钟同步精确到纳秒级别，以满足通信设备在对系统时钟精度要求比较高的情况下正常运行。 本专利技术gps接收设备和加盖拥有时钟同步协议时间戳的装置尺寸小，节省空间，并且方便连接和嵌入到其它通信设备；并降低成本。 【附图说明】 图1是本专利技术实施例的系统连接示意图。 图2是本专利技术实施例的支持PTP协议的嵌入式接口板硬件框图。 图3是本专利技术实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通信网络时间精确同步系统，该系统包括一个包含主时钟同步装置的主时钟通信设备、一个或多个包含从时钟同步装置的从时钟通信设备；其特征在于，所述主时钟通信设备用于接收gps时钟和向从通信设备同步时钟，其包括电源模块、中央处理模块、存储模块、gps接收模块装置、加盖拥有时钟同步协议时间戳的模块；所述从时钟通信设备用于时间同步，其包括电源模块、中央处理模块、存储模块、加盖拥有时钟同步协议时间戳的模块。

【技术特征摘要】
1.一种通信网络时间精确同步系统，该系统包括一个包含主时钟同步装置的主时钟通信设备、一个或多个包含从时钟同步装置的从时钟通信设备；其特征在于，所述主时钟通信设备用于接收gps时钟和向从通信设备同步时钟，其包括电源模块、中央处理模块、存储模块、gps接收模块装置、加盖拥有时钟同步协议时间戳的模块；所述从时钟通信设备用于时间同步，其包括电源模块、中央处理模块、存储模块、加盖拥有时钟同步协议时间戳的模块。2.根据权利要求1所述的通信网络时间精确同步系统，其特征在于，所述主时钟通信设备从gps系统获取标准时钟。3.根据权利要求1所述的通信网络时间精确同步系统，其特征在于，所述中央处理模块运行由加盖拥有时钟同步协议时间戳的模块生成的时钟报文。4.根据权利要求1所述的通信网络时间精确同步系统，其特征在于，所述的加盖拥有时钟同步协议时间戳的模块在mac层产生用于时钟同步协议所使用的报文。5.根据权利要求1所述的通信网络时间精确同步系统，其特征在于，所述通信设备有用于gps装置和加盖拥有时钟同步协议时间戳的装置的接口，可以方便实现从通信设备上进行拔插。6.根据权利要求1所述的通信网络时间精确同步系统，其特征在于，所述从时钟通信设备接收主时钟通信设备的同步时钟。7.根据权利要求1所述的通信网络时间精确同步系统，其特征在于，所述通信设备可以是交换机、或路由器。8.根据权利要求1所述的通信网络时间精确同步系统，其特征在于，所述主时钟同步装置由cpu、时钟同步芯片、flash、SDRAM、网络接口组成，主时钟同步装置由cpu控制时钟同步芯片，其用来接收和发送PTP时钟同步协议报文。9.一种应用于权利要求1-8中任一所述的通信网络时间精确同步系统的交换机，所述交换机适用于组建千兆或百兆主干冗余环网。10.根据权利要求9所述的交换机，其特征在于，其具有3个8端口的快速以太网接口模块插槽和4个百/千兆以太网光电复用端口。11.一种应用于权利要求1-8中任一所述的通信网络时间精确同步系统的嵌入式接口板，包括核心处理器即CPU、存储电路、网络接口电路、时钟处理芯片，其中时钟处理芯片通过RMII接口总线与CPU处理器相连，把PTP报文的时间戳信息和当前时钟读数发送给CPU处理器，同时接收来自CPU处理器的时钟调整值来调整本地时钟。12.—种应用于权利要求1-8中任一所述的通信网络时间精确同步系统的通信网络时间精确同步方法，包括如下步骤: (I)现场设备A发送一个PTP包给现场设备B，并记录下数据包离开A的时间，该时间戳为tl; (2)当此PTP包到达现场设备B时，现场设备B加上自己接收到该数据包的时间戳，该时间戳为TSl ； (3)现场设备A发送一个Follow Up消息给现场设备B，通知B时间tl; (4)当此PTP包离开现场设备B时，并记录下数据包离开B的时间t2 ; (5)当现场设备A接收到该响应包时，加上一个新的时间戳，该时间戳为Tm2 ; (6)现场设备A再发送FollowUp消息给现场设备B，通知B时间Tm2 ;至此，现场设备B己拥有足够的信息来计算2个重要的参数:一是PTP数据包来回一个周期的时延，二是现场设备A和现场设备B的时钟差，由此现场设备B能够设定...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘向华，杨国文，
申请(专利权)人：北京卓越信通电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11