[發明專利]時鐘同步方法和裝置

有效

• 申請號: 201110181184.2
• 申請日: 2011-06-30
• 公開（公告）號: CN102394715A
• 公開（公告）日: 2012-03-28
• 發明（設計）人: 郭俊俊
• 申請（專利權）人: 中興通訊股份有限公司
• 主分類號: H04J3/06
• 分類號: H04J3/06
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 余剛;江舟

技術領域

本發明涉及通信領域，尤其涉及一種時鐘同步方法和裝置。

背景技術

隨著網絡和業務的全IP化發展，分組網絡將替代TDM(Time?Division?Multiplexing，時分復用)網絡成為主流的承載網絡。TDM網絡是時鐘同步系統(即頻率同步系統)，而傳統的分組網絡是異步系統，為了實現對TDM業務的兼容以及與TDM網絡的互連互通，分組網絡需要提供高質量的時鐘同步功能。

此外，移動通信對網絡同步提出更高的要求。TD-SCDMA、CDMA2000以及LTE均有高精度時間同步的要求。通過GPS也可以滿足，但GPS存在安全和工程安裝維護等方面的問題，因此運營商希望用盡可能少的GPS，通過接入和承載網絡來為基站分配時間。

IEEE1588由于采用硬件時間戳與軟件算法相結合的方法，不但可以實現時鐘同步，而且可以實現時間同步，精度可以達到亞微秒級，從而使其在分組網絡和移動網絡中的應用越來越多。但是1588的同步精度受網絡鏈路時延和雙向路徑對稱性的影響較大，目前基于1588的同步設備大都采用MAC打時間戳，而MAC收發1588報文需要經過具有緩沖功能的物理層芯片(PHY)，報文在物理層芯片中的駐留時間是不確定的，從而增加了網絡鏈路時延的不確定性和雙向路徑的不對稱性，降低了1588的同步精度。隨著各種應用對同步精度要求的提高，出現了物理層芯片打時間戳的多端口以太網裝置，所述多端口以太網裝置包括多個物理層芯片，每個物理層芯片包括至少一個以太網端口。所以在實現整個網絡同步之前，首先要做到多端口以太網裝置內部不同物理層芯片的同步。

經過對現有技術文獻的檢索，發明人發現：

公開號為CN101977104A的發明專利“基于IEEE1588精確時鐘同步協議系統及其同步方法”提供了從時鐘(Slave?Clock)與主時鐘(Master?Clock)同步的IEEE1588一步法，使得主時鐘在發送同步報文時就帶有本次發送的精確時間戳，無需再發送跟隨報文，減小了實現時鐘同步所需的通信帶寬。并構建一個頻率可調的時鐘計數器，再配合時鐘同步算法，實現頻率補償的功能，達到高精度時鐘同步的要求。但其時間戳由以太網媒體訪問控制器(MAC)生成，這樣會增加網絡鏈路時延的不確定性和雙向路徑的不對稱性，降低同步精度；而且該專利只是單端口時鐘的同步方法，并沒有說明多端口以太網設備與主時鐘設備的時間同步方法。

綜上所述，目前的時鐘同步方法會導致同步精度較低、且無法實現多個物理層芯片與主時鐘的時間同步。

發明內容

本發明的主要目的在于提供一種時鐘同步方法和裝置，以至少解決現有技術中由于物理層芯片引入的網絡鏈路時延的不確定性和雙向路徑的不對稱性而導致的同步精度低的問題。

根據本發明的一個方面，提供了一種時鐘同步方法，其包括：計算本地時鐘與主時鐘之間的頻率漂移和時間偏移；使用頻率漂移對本地時鐘進行校準，并使用時間偏移對秒脈沖信號進行校準；使用所述校準后的本地時鐘、所述校準后的秒脈沖信號(Pulse?Per?Second，簡稱為PPS)以及所述校準后的秒脈沖信號的上升沿的時刻值TOD(Time?of?Day，時間信息)對所述物理層芯片中的工作時鐘和時間戳模塊的時間進行同步。

使用所述校準后的本地時鐘、所述校準后的秒脈沖信號以及所述校準后的秒脈沖信號的上升沿的時刻值TOD對所述物理層芯片中的工作時鐘和時間戳模塊的時間進行同步的步驟包括：將校準后的本地時鐘輸出給物理層芯片以作為物理層芯片的工作時鐘；將所述校準后的秒脈沖信號以及所述TOD輸出給所述物理層芯片，其中，所述校準后的秒脈沖信號的上升沿在所述主時鐘的整秒時刻輸出。

將校準后的秒脈沖信號以及校準后的秒脈沖信號的上升沿的時刻值輸出給物理層芯片之后，時鐘同步方法還包括：以所述校準后的秒脈沖信號的上升沿為觸發，每個物理層芯片中的時間戳計數器的秒域以寄存器R2的值為初值，每個物理層芯片中的時間戳計數器的納秒域以零為初值，并以校準后的物理層芯片工作時鐘的頻率進行計數累加，其中，所述時間戳計數器包括秒域和納秒域，所述時間戳計數器的瞬時值用于為IEEE?1588報文打時間戳，所述寄存器R1的值為輸出給所述物理層芯片的上一個TOD，所述寄存器R2的值為所述寄存器R1的值加1秒；將所述寄存器R1的值更新為當前TOD，并將所述寄存器R2的值更新為當前TOD+1秒。

使用頻率漂移對本地時鐘進行校準的步驟包括：根據頻率漂移調整本地時鐘，使本地時鐘的頻率與主時鐘的頻率同步。