一种基于PTP协议的快速高精度时间同步系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于PTP协议的快速高精度时间同步系统，所述的基于PTP协议的快速高精度时间同步系统包括PTP协议栈(网络堆栈)、MAC和硬件时间戳单元(TS)；本发明专利技术中PTP采用基于开源代码的TCP/IP协议栈和自主研发的PTP协议栈和BMC算法，独立可控，有效保障了网络通信的安全性，且时间偏差的调节主要采用PID控制算法，它是闭环控制算法中的一种，通过这个算法可有效地纠正被控制对象的偏差，从而使其达到一个稳定的状态，并通过大量实验与测试，得出一套可使时间偏差快速收敛而又能精确控制的PID参数，保障了PTP的校时精度。保障了PTP的校时精度。保障了PTP的校时精度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于PTP协议的快速高精度时间同步系统


[0001]本专利技术涉及一种基于PTP协议的快速高精度时间同步系统，属通信


技术介绍

[0002]IEEE1588(网络测量和控制系统的精密时钟同步协议标准)时钟是通过软硬件结合将网络中的客户端的时钟与服务器的时钟实现同步，提供同步建立时间小于10μs的以太网定时同步方式。它作为一种主从同步系统，客户端的从时钟完全同步于服务器的主时钟，在系统的同步过程中，主时钟周期性发布PTP(Precision Time Synchronization Protocol，精确时间同步协议)及时间信息，从时钟端口接收主时钟端口发来的时间戳信息，系统据此计算出主从线路时间延迟及主从时间差，并利用该时间差调整本地时间，使客户端的时间与服务器的时间保持一致的频率与相位。
[0003]服务器为了能够提供高质量的时钟输出，通常需要外接高精度时钟源如GPS(Global Positioning System，全球定位系统)、北斗以及原子钟等予以支持，通过利用服务器的主时钟与外界高精度时钟进行同步，来达到高质量的时钟输出要求。但由于服务器发布的PTP报文中并没有主时钟同步的外接高精度时钟的具体信息，客户端无法确定服务器外接的高精度时钟的状态，使得从时钟无法知晓外接时钟出现的问题，从而导致整个同步网络系统可能出现异常。

技术实现思路

[0004]本专利技术目的就在于克服上述不足，提供一种基于PTP协议的快速高精度时间同步系统。
[0005]为实现上述目的，本专利技术是通过以下技术方案来实现：
[0006]一种基于PTP协议的快速高精度时间同步系统，所述的基于PTP协议的快速高精度时间同步系统包括PTP协议栈(网络堆栈)、MAC和硬件时间戳单元(TS)；所述PTP协议栈主要运行一个PTP状态机，接收来自MAC的PTP报文，根据PTP协议解析报文并向硬件时间戳单元获取精确的接收时间戳信息；在封装PTP报文并发送给MAC后，根据PTP协议向硬件时间戳单元获取精确的发送时间戳信息；当作为PTP从时钟时，PTP协议栈需要根据PTP协议计算出精确的时间误差值并校正TOD部件；所述MAC通过RGMII接口与PHY芯片进行连接，主要功能是实现以太网协议MAC层的功能；所述硬件时间戳单元(TS)主要实现对发送和接收的PTP报文进行时间戳的标记，并将标记的时间戳信息提供给PTP协议栈处理；除了核心的软件器件，还包括所述PHY芯片、网络变压器和RJ45接口等。
[0007]进一步的，所述PHY芯片实现以太网的物理层功能，通过MDI接口与网络变压器相连。
[0008]进一步的，所述网络变压器的主要作用是信号传输、阻抗匹配、波形修复、信号杂波抑制和高电压隔离等。
[0009]进一步的，所述RJ45接口是直接与外部以太网相连的接口。
[0010]本专利技术中PTP采用基于开源代码的TCP/IP协议栈和自主研发的PTP协议栈和BMC算法，独立可控，有效保障了网络通信的安全性，且时间偏差的调节主要采用PID控制算法，它是闭环控制算法中的一种，通过这个算法可有效地纠正被控制对象的偏差，从而使其达到一个稳定的状态，并通过大量实验与测试，得出一套可使时间偏差快速收敛而又能精确控制的PID参数，保障了PTP的校时精度。
附图说明
[0011]图1为本专利技术系统示意图；
具体实施方式
[0012]如图1所示一种基于PTP协议的快速高精度时间同步系统，所述的基于PTP协议的快速高精度时间同步系统包括PTP协议栈(网络堆栈)、MAC和硬件时间戳单元(TS)；所述PTP协议栈主要运行一个PTP状态机，接收来自MAC的PTP报文，根据PTP协议解析报文并向硬件时间戳单元获取精确的接收时间戳信息；在封装PTP报文并发送给MAC后，根据PTP协议向硬件时间戳单元获取精确的发送时间戳信息；当作为PTP从时钟时，PTP协议栈需要根据PTP协议计算出精确的时间误差值并校正TOD部件；所述MAC通过RGMII接口与PHY芯片进行连接，主要功能是实现以太网协议MAC层的功能；所述硬件时间戳单元(TS)主要实现对发送和接收的PTP报文进行时间戳的标记，并将标记的时间戳信息提供给PTP协议栈处理；除了核心的软件器件，还包括所述PHY芯片、网络变压器和RJ45接口等。
[0013]值得一提的是，所述PHY芯片实现以太网的物理层功能，通过MDI接口与网络变压器相连，所述网络变压器的主要作用是信号传输、阻抗匹配、波形修复、信号杂波抑制和高电压隔离等，所述RJ45接口是直接与外部以太网相连的接口。
[0014]本专利技术中PTP采用基于开源代码的TCP/IP协议栈和自主研发的PTP协议栈和BMC算法，独立可控，有效保障了网络通信的安全性，且时间偏差的调节主要采用PID控制算法，它是闭环控制算法中的一种，通过这个算法可有效地纠正被控制对象的偏差，从而使其达到一个稳定的状态，并通过大量实验与测试，得出一套可使时间偏差快速收敛而又能精确控制的PID参数，保障了PTP的校时精度。
[0015]以上显示和描述了本专利技术的基本原理和主要特征和本专利技术的优点。本行业的技术人员应该了解，本专利技术不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本专利技术的原理，在不脱离本专利技术精神和范围的前提下，本专利技术还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本专利技术范围内。本专利技术要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于PTP协议的快速高精度时间同步系统，其特征在于：所述的基于PTP协议的快速高精度时间同步系统包括PTP协议栈(网络堆栈)、MAC和硬件时间戳单元(TS)；所述PTP协议栈主要运行一个PTP状态机，接收来自MAC的PTP报文，根据PTP协议解析报文并向硬件时间戳单元获取精确的接收时间戳信息；在封装PTP报文并发送给MAC后，根据PTP协议向硬件时间戳单元获取精确的发送时间戳信息；当作为PTP从时钟时，PTP协议栈需要根据PTP协议计算出精确的时间误差值并校正TOD部件；所述MAC通过RGMII接口与PHY芯片进行连接，主要功能是实现以太网协议MAC层的功能；所述硬件时间戳单元(TS)主要实现...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪治，吴浩浩，
申请(专利权)人：深圳市太铭科技有限公司，
类型：发明
国别省市：