[發明專利]使無源光網絡具備支持時間同步能力的裝置與方法

在審

• 申請號: 201210583180.1
• 申請日: 2012-12-27
• 公開（公告）號: CN103873179A
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發明（設計）人: 李詩偉;徐志宏;巫瑞庭;陳恂達
• 申請（專利權）人: 財團法人工業技術研究院
• 主分類號: H04J3/06
• 分類號: H04J3/06
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 宋焰琴

技術領域

本發明涉及一種使(enable)無源光網絡(Passive?Optical?Network，PON)具備支持時間同步(time?synchronization)能力的裝置與方法。

背景技術

隨著PON網絡技術的發展與建設，網絡技術已發展如何通過PON來傳遞對時信息以使得后端的光網絡單元(Optical?Network?Unit，ONU；ONU亦稱為客戶端)的應用能夠精確地與光線路終端(Optical?Line?Termination，OLT)的高階時鐘源達到同步。例如，使用電機與電子工程協會(Institute?forElectrical?and?Electronic?Engineers，IEEE)所制訂的IEEE?1588精確時間協議(Precision?Time?Protocol，PTP)可使子時鐘通過有線網絡與母時鐘進行對時。PTP通過IP網絡或以太網絡(Ethernet)傳遞同步時間信號，可以達到次微秒(sub-microsecond)等級的時間精確度。被視為是一經濟且有效的頻率分布與系統同步方式。

IEEE?1588同步對時機制提供從屬時鐘與主時鐘進行精準對時。圖1是一范例示意圖，說明IEEE?1588同步機制。圖1的同步機制中，從屬時鐘同步到其主時鐘的目標是算出主時鐘與其從屬時鐘之間的傳遞延遲(propagation?delay)時間，并借此修正從屬時鐘來達到對時的標的。此同步機制中，PTP主時鐘與其PTP從屬時鐘之間使用四種消息的交換，此四種消息包括同步消息(sync?message)110、跟進消息(follow-up?message)120、延遲請求(delay?request)消息130、延遲響應(delay?response)消息140。在圖1中，偏移量(Offset)是主時鐘與其從屬時鐘之間的時間差異量，延遲(Delay)是主時鐘端(master)與從屬時鐘端(slave)之間的消息傳遞延遲時間。

請參考圖1，PTP主時鐘端周期送出同步消息110給PTP從屬時鐘端。同步消息110中包含了傳送端的時間戳(time?stamp)，此時間戳記錄了傳送瞬間的主時鐘的時間點MT1，因此接收端收到后可得到傳送當時的時間點MT1。主時鐘端也可以在同步消息110送出后會跟著送出跟進消息120，此跟進消息120記載了時間點MT1，此實現方式稱為兩階段同步，在PTP協議中，前述兩階段同步的后階段可使用軟件來實現，并且此實現方式可更精確地記載時間點MT1。當一設備中有硬件來支持能直接在下層記載時間時，就可不需要使用跟進消息120。

當從屬時鐘端收到同步消息110時，即記錄當時的從屬時鐘的時間點ST1，并且送出延遲請求消息130給主時鐘端。延遲請求消息130中包含送出時從屬時鐘的時間點ST2。當主時鐘端收到延遲請求消息130時，記錄當時的主時鐘的時間點MT2，并回送延遲響應消息140給從屬時鐘端，借此，從屬時鐘端可得到時間點MT2，消息交換至此，從屬時鐘端共有四個時間戳，即時間點MT1、時間點ST1、時間點MT2、以及時間點ST2。

所以，主時鐘與其從屬時鐘之間的時間差異量，以及主時鐘端與從屬時鐘端間的傳遞延遲時間可以計算如下：

因為ST1＝MT1+Offset+Delay??????(1)

MT2＝ST2-Offset+Delay??????????(2)

所以Delay＝((ST1-MT1)+(MT2-ST2))/2，以及

Offset＝((ST1-MT1)-(MT2-ST2))/2。

依此，利用主時鐘與其從屬時鐘之間的時間差異量Offset，可由此來調整從屬時鐘的時間同步于主時鐘的時間。在IEEE?1588中，此同步方式稱為延遲請求響應機制(Delay?Request?Response?Mechanism)。

圖2是一范例示意圖，說明PON網絡的一對時應用，該應用為ONU后端的從屬時鐘設備220欲同步于PTP主時鐘210。然而由于PON網絡產生高度的延遲，直接通過PON進行PTP封包傳遞將無法達到精準對時的目的，因此，欲完成此一應用PON網絡設備OLT以及ONU皆必須支持同步工作。