[發(fā)明專利]一種網(wǎng)口PTP授時(shí)功能擴(kuò)展裝置及擴(kuò)展方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210246890.9
• 申請日: 2022-03-14
• 公開（公告）號: CN114629586A
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 許晨;劉敏;吳宏碩;宋宇航;林杰;劉源浩;冉真舉;王嶺
• 申請（專利權(quán)）人: 中國船舶重工集團(tuán)公司第七0七研究所
• 主分類號: H04J3/06
• 分類號: H04J3/06
• 代理公司: 天津盛理知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 12209
• 代理人: 王利文

本發(fā)明涉及一種以太網(wǎng)口PTP授時(shí)功能擴(kuò)展裝置及擴(kuò)展方法，包括UTC時(shí)鐘模塊、轉(zhuǎn)發(fā)控制模塊、PTP報(bào)文識別模塊、接收?發(fā)送緩存、發(fā)送?接收緩存和PTP硬件引擎，其中，UTC時(shí)鐘模塊和PTP硬件引擎分別連接轉(zhuǎn)發(fā)控制模塊、PTP報(bào)文識別模塊、接收?發(fā)送緩存和發(fā)送?接收緩存。本發(fā)明解決了以太網(wǎng)口以UTC時(shí)間為基準(zhǔn)的PTP授時(shí)功能擴(kuò)展問題，同時(shí)使用PTP硬件引擎完成PTP報(bào)文處理和時(shí)間戳標(biāo)記，不使用原系統(tǒng)軟硬件資源，顯著降低了操作系統(tǒng)工作負(fù)荷同時(shí)大幅提升分布式系統(tǒng)計(jì)算效率，使用衛(wèi)星導(dǎo)航接收設(shè)備提供的UTC時(shí)間作為硬件時(shí)間戳基準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)UTC時(shí)間基準(zhǔn)亞微秒量級的PTP授時(shí)精度，從而滿足各類網(wǎng)絡(luò)設(shè)備精確時(shí)間同步需求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于時(shí)頻基準(zhǔn)與授時(shí)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種網(wǎng)口PTP授時(shí)功能擴(kuò)展裝置及擴(kuò)展方法。

背景技術(shù)

Precise Time Protocol(簡寫為PTP)是一種高精度時(shí)間同步協(xié)議，同步精度可達(dá)亞微秒量級。IEEE委員會推出的PTP協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)IEEE1588協(xié)議第二版于2008年7月正式發(fā)布。

PTP授時(shí)的基本原理如下：主從端將本地時(shí)間以數(shù)字量形式存儲在報(bào)文中，通過交換時(shí)間信息、計(jì)算補(bǔ)償傳播延時(shí)后實(shí)現(xiàn)授時(shí)，其中報(bào)文發(fā)送和接收的時(shí)間戳標(biāo)記精度決定授時(shí)系統(tǒng)的同步精度。整個(gè)同步過程可以分為兩個(gè)部分:偏移量測量、延遲量測量。

同步原理如附圖1所示，具體同步過程如下：

(1)主端發(fā)送Sync報(bào)文至從端并且在報(bào)文中標(biāo)記發(fā)送時(shí)間戳t₁；

(2)從端接收到Sync報(bào)文記錄接收時(shí)間戳t₂；

(3)從端發(fā)送Delay_Req報(bào)文，并且記錄發(fā)送時(shí)間戳t₃；

(4)主端接收到Delay_Req報(bào)文并記錄接收時(shí)間戳，將接收時(shí)間戳t₄填充在Delay_Resp報(bào)文中發(fā)還給從時(shí)鐘Slave。

在經(jīng)過圖1所示報(bào)文交互模型后，從端獲得t₁、t₂、t₃、t₄四個(gè)時(shí)間戳，利用以上四個(gè)時(shí)間戳就可以得到主從時(shí)鐘間的偏移量以及鏈路延遲，主從端延時(shí)：

t_{master_to_slave}＝t₂-t₁

則有

t₂＝t₁+t_offset1+t_{master_to_slave_dealy}

其中t_offset1是主從端時(shí)間偏差，

再計(jì)算從主端延遲：

t_{slave_to_master_delay}＝t₄-t₃

則有

t₄＝t₃+t_offset2+t_{slave_to_master_delay}

其中t_offset2是從主端時(shí)間偏差，

假設(shè)t_offset1＝t_offset2

則有主從端延遲量為：

主從端偏移量為：