[發明專利]一種千兆以太網同頻時鐘傳輸方法及系統

無效

• 申請號: 200910050336.8
• 申請日: 2009-04-30
• 公開（公告）號: CN101557285A
• 公開（公告）日: 2009-10-14
• 發明（設計）人: 張俊杰;郁敏敏;陳健;孫文忠;徐曉鋒
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: H04L7/027
• 分類號: H04L7/027
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙)
• 代理人: 何文欣

技術領域

本發明涉及千兆位以太網傳輸時鐘信息以獲取同頻時鐘的方法，特別涉及了一種在千兆以太網中利用幀間隙傳輸時鐘同頻信號的方法及其實現系統。

背景技術

隨著以太網技術的不斷發展，網絡的傳輸速率不斷提高。目前已經發展成為主流網絡技術的千兆位以太網就是一種新型的高速局域網，它可以提供1Gbps的通信帶寬，最大傳輸距離已達到70km。

但面對用戶不斷升級的網絡帶寬需求以及日益增長的P2P業務量，以太網傳輸速率的增長速度仍跟不上人們需求的增長速度。因此如何提高網絡帶寬資源利用率自始至終都是一個非常重要的問題。現在常見的方法有：不斷提高帶內傳輸速率、搭建更多的網絡鏈路等等。

光纖方式的千兆以太網只有全雙工方式，工作在全雙工方式下的MAC幀之間的幀間隔在物理層被空閑碼字替代，以提供對端物理層接收碼流的連續性。而物理層的傳輸速率越高，這部分IPG的帶寬就越大。由此可見，如果能利用IPG的帶寬來增加額外的流量，將是提高網絡帶寬利用率一個有效的方法，而且它具有不受以太網中分組流量和分組交換延遲變化影響，不占用以太分組帶內帶寬的優點，避免了傳統方法在研究提高傳輸速率時的數據沖突考慮。目前這種利用IPG提高以太網傳輸效率的技術還未出現，而在千兆網中利用IPG傳輸同頻時鐘信號更未曾有過嘗試。

發明內容

本發明的目的在于提供一種千兆以太網同頻時鐘傳輸方法及系統。該方法摒棄單純依靠帶內傳輸數據的思想，在傳輸過程中于IPG中插入源業務時戳數據，不僅提高帶寬了利用率，解決網絡資源利用率不夠的問題，同時保持了源和宿業務時鐘的同頻性，是一種不干擾正常以太分組傳輸的新的帶外同頻時鐘傳輸技術方法。

為達到上述目的，本發明的構思是：在發送端將源時鐘與公共時鐘頻率比值關系(時戳)通過異步計數的方式得到；然后等待IPG的到來，將時戳數據插入其中進行傳輸；在接收端利用公共時鐘，以及從接收到的數據中過濾出的時戳數據恢復出源業務時鐘。

千兆網采用全雙工的工作方式，利用全雙工以太網中接收端恢復的時鐘同頻與發端時鐘這一特點，將發端同頻業務源時鐘頻率與本地公共時鐘之間的關系通過帶外的IPG數據傳給接收端，在接收端恢復出發端的源時鐘頻率。其特征在于利用千兆以太網的前后數據幀之間的固有間隙插入同頻時戳數據來傳送附加信息。

在千兆以太網中傳輸同頻時鐘信息的方法，主要包括：時戳數據的產生、等待IPG到來將時戳數據插入其中進行傳輸以及在接收端恢復出同頻業務時鐘。系統搭建主要通過在發送端的數據鏈路層和物理層之間插入一個中間處理模塊(GMII插入處理模塊)產生時戳數據和在IPG中插入數據；同樣，在接收端的物理層和數據鏈路層再插入一個GMII處理模塊來提取過濾同頻時戳信息。

根據上述發明構思，本發明采用下述技術方案：

一種在千兆以太網中同頻時鐘傳輸方法，其特征在于利用千兆以太網的前后數據幀之間的固有間隙插入同頻時戳數據來傳送附加信息。

上述同頻時戳數據的產生是通過在發送端將源時鐘與公共時鐘通過異步計數的方式得到。

一種在千兆以太網中同頻時鐘傳輸系統用于上述方法，包括通信發端和通信收端，其特征在于所述通信發端連接一個以太協議物理層模塊1，一個以太協議物理層模塊2通過千兆以太網連接另一方系統的一個以太協議物理層模塊3，一個以太協議物理層模塊4連接所述通信收端；所述以太協議物理層模塊1和以太協議物理層模塊2連接一個GMII插入處理模塊1，所述以太協議物理層模塊3和以太協議物理層模塊4連接一個GMII插入處理模塊2；所述GMII插入處理模塊1主要進行時戳數據的產生以及將時戳數據插入幀間隔的處理，它連接一個業務時鐘和一個公共時鐘；所述GMII插入處理模塊2主要進行數據提取解析，它連接一個公共時鐘；所述公共時鐘雖然是另一個系統獨立的時鐘，但是時鐘頻率必須和公共時鐘完全相同；由于所述GMII插入處理模塊1和GMII插入處理模塊2結構相同，所以系統亦可雙向工作。

在上述的千兆以太網中傳輸同頻時鐘信息的系統中，所述的以太協議物理層模塊1、2、3和4均由BCM5461千兆以太網控制芯片實現；所述的GMII插入處理模塊1和2均由EP1C3T144C8型現場可編程門陣列實現。公共時鐘采用125MHz的時鐘振蕩器，而業務時鐘采用2.048MHz的時鐘振蕩器。

本發明與現有技術相比，具有如下顯而易見的突出實質性特點和顯著優點：

1.利用IPG插入同頻時鐘數據，不占用以太分組的帶內帶寬，提高帶寬利用率；