專利名稱：基于ieee1588協(xié)議調(diào)整頻率的方法及網(wǎng)絡(luò)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域，特別是涉及提供了一種基于IEEE1588協(xié)議調(diào)整頻率的方法及網(wǎng)絡(luò)裝置。
背景技術(shù)：
目前通過IEEE1588協(xié)議進(jìn)行時鐘同步主要是相位同步，通過IEEE1588協(xié)議計算主鐘和從鐘的時間差值，進(jìn)行相位調(diào)整。在頻率恢復(fù)的系統(tǒng)設(shè)計采用的方式為通過同步以太網(wǎng)技術(shù)恢復(fù)以太網(wǎng)線路時鐘；或者采用IEEE1588協(xié)議閉環(huán)系統(tǒng)，通過算法更改硬件的時鐘頻率同時影響時間戳的快慢，實(shí)現(xiàn)通過IEEE1588協(xié)議實(shí)現(xiàn)頻率恢復(fù)的算法，如圖1所示， 現(xiàn)有的閉環(huán)系統(tǒng)包括以下幾個部分
晶振用于為從鐘設(shè)備提供頻率信息，將頻率信息提供給DPLUDigital Phase Locked Loop，數(shù)字鎖相環(huán)路)模塊；
DPLL模塊，通過數(shù)據(jù)控制器提供的控制值對晶振提供的頻率信息進(jìn)行調(diào)整，得到與主鐘設(shè)備同步的頻率，并將調(diào)整后的頻率信息輸出給時間戳模塊，調(diào)整后的頻率會影響時間戳模塊打戳的快慢；
時間戳模塊根據(jù)DPLL模塊提供的頻率信息對接收到的IEEE1588協(xié)議報文進(jìn)行打戳， 然后將IEEE1588協(xié)議報文和打的時間戳發(fā)送給鑒相器；
鑒相器通過IEEE1588協(xié)議報文和時間戳模塊打的時間戳，計算出主鐘設(shè)備和從鐘設(shè)備的時間差，將時間差信息輸出給數(shù)據(jù)控制器；
數(shù)據(jù)控制器，根據(jù)所述時間差計算出從鐘設(shè)備相對于主鐘設(shè)備的頻率差，對頻率差過濾后得到控制值，將該控制值輸出給DPLL模塊。上述兩種方法是目前設(shè)備廠商和芯片設(shè)計廠商主要的設(shè)計方法。但是這些方法存在很多弊端，如硬件設(shè)計必須支持同步以太網(wǎng)的功能，支持IEEE1588協(xié)議的硬件需要閉環(huán)頻率可調(diào)的同時影響硬件打時間戳的快慢等，這將帶來系統(tǒng)設(shè)計的復(fù)雜度，以及硬件設(shè)計成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種基于IEEE1588協(xié)議調(diào)整頻率的方法及網(wǎng)絡(luò)裝置，以減少控制環(huán)節(jié)，有效提高精度。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種基于IEEE1588協(xié)議調(diào)整頻率的方法， 包括
從鐘設(shè)備接收到主鐘設(shè)備發(fā)送的IEEE1588協(xié)議報文后，利用本設(shè)備提供的第一頻率信息對所述IEEE1588協(xié)議報文打時間戳；
根據(jù)所述IEEE1588協(xié)議報文攜帶的主鐘信息和所述時間戳計算出所述從鐘設(shè)備相對于所述主鐘設(shè)備的頻率差，利用所述頻率差將本設(shè)備提供的第二頻率信息調(diào)整為與所述主鐘設(shè)備同頻的頻率信息。
進(jìn)一步地，上述方法還具有下面特點(diǎn)所述從鐘設(shè)備根據(jù)所述IEEE1588協(xié)議報文攜帶的主鐘信息和所述時間戳計算出所述從鐘設(shè)備相對于所述主鐘設(shè)備的頻率差的步驟包括
所述從鐘設(shè)備根據(jù)與所述主鐘設(shè)備進(jìn)行的兩次IEEE1588協(xié)議報文交互過程中攜帶的主鐘信息和所述時間戳，分別計算出兩次IEEE1588協(xié)議報文交互的時間差Offsetl和 0ffset2，通過下式計算出所述從鐘設(shè)備相對于所述主鐘設(shè)備的單位時間的頻率差 (0ffset2- Offsetl) / (T2-T1)，
其中，T1、T2分別為第一次和第二次ΙΕΕΕ1588協(xié)議報文交互過程中主鐘設(shè)備發(fā)送同步報文的時刻。進(jìn)一步地，上述方法還具有下面特點(diǎn)所述從鐘設(shè)備計算出頻率差之后，還包括 對所述頻率差進(jìn)行過濾。為了解決上述問題，本發(fā)明還提供了一種作為從鐘設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)裝置，包括
時鐘源模塊，用于為時間戳模塊提供第一頻率信息，且為頻率調(diào)整模塊提供第二頻率 fn息；
所述時間戳模塊，用于接收到主鐘設(shè)備發(fā)送的IEEE1588協(xié)議報文后，利用第一頻率信息對所述IEEE1588協(xié)議報文打時間戳；
微控模塊，用于根據(jù)所述IEEE1588協(xié)議報文攜帶的主鐘信息和所述時間戳計算所述從鐘設(shè)備相對于所述主鐘設(shè)備的頻率差；
所述頻率調(diào)整模塊，用于利用所述頻率差將第二頻率信息調(diào)整為與所述主鐘設(shè)備同頻的頻率信息。進(jìn)一步地，上述網(wǎng)絡(luò)裝置還具有下面特點(diǎn)所述微控模塊包括
協(xié)議處理單元，用于根據(jù)與所述主鐘設(shè)備進(jìn)行的相鄰兩次IEEE1588協(xié)議報文交互過程中攜帶的主鐘信息和所述時間戳，分別計算出兩次IEEE1588協(xié)議報文交互的時間差 Offsetl 和 0ffset2 ；
頻率差計算單元，用于通過下式計算出所述從鐘設(shè)備相對于所述主鐘設(shè)備的單位時間的頻率差(0ffset2- Offsetl) / (T2-T1)，
其中，T1、T2分別為第一次和第二次ΙΕΕΕ1588協(xié)議報文交互過程中主鐘設(shè)備發(fā)送同步報文的時刻。進(jìn)一步地，上述網(wǎng)絡(luò)裝置還具有下面特點(diǎn)所述微控模塊還包括
數(shù)字濾波單元，用于對所述頻率差計算單元計算出的頻率差進(jìn)行過濾，然后再輸出給所述頻率調(diào)整模塊。進(jìn)一步地，上述網(wǎng)絡(luò)裝置還具有下面特點(diǎn)所述時鐘源模塊為晶振。進(jìn)一步地，上述網(wǎng)絡(luò)裝置還具有下面特點(diǎn)所述網(wǎng)絡(luò)裝置為支持ΙΕΕΕ1588的交換機(jī)、路由器、基站或分組傳送網(wǎng)。綜上，本發(fā)明提供一種基于ΙΕΕΕ1588協(xié)議調(diào)整頻率的方法及網(wǎng)絡(luò)裝置，通過開環(huán)控制系統(tǒng)與ΙΕΕΕ1588協(xié)議實(shí)現(xiàn)頻率同步，有效降低系統(tǒng)設(shè)計成本，減少控制環(huán)節(jié)，有效提聞精度。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)的閉環(huán)系統(tǒng)的示意圖； 圖2為本發(fā)明的網(wǎng)元的示意圖3為本發(fā)明的一種基于IEEE1588協(xié)議調(diào)整頻率的方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供的從鐘設(shè)備與現(xiàn)有技術(shù)中的從鐘設(shè)備的不同之處在于，數(shù)據(jù)控制器將控制值輸出給一頻率調(diào)整器，由頻率調(diào)整器來調(diào)整頻率，而調(diào)整后的不會影響時間戳模塊的打戳頻率。為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下文中將結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互任意組合。如圖2所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的作為從鐘設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)裝置，包括下面模塊 時鐘源模塊用于向該從鐘設(shè)備提供頻率信息，本實(shí)施例中，時鐘源模塊同時將頻率信
息提供給時間戳模塊和頻率調(diào)整模塊；本實(shí)施例的時鐘源模塊優(yōu)選為晶振，當(dāng)然也可以是其他能夠提供頻率信息的裝置。時間戳模塊用于根據(jù)時鐘源模塊提供的頻率信息對接收到的IEEE1588協(xié)議報文進(jìn)行打戳，然后將IEEE1588協(xié)議報文和打的時間戳發(fā)給微控模塊；
微控模塊，用于根據(jù)所述IEEE1588協(xié)議報文攜帶的主鐘信息和所述時間戳計算所述從鐘設(shè)備相對于所述主鐘設(shè)備的頻率差；
所述頻率調(diào)整模塊，用于利用所述頻率差將接收到的頻率信息調(diào)整為與所述主鐘設(shè)備同頻的頻率信息。在一優(yōu)選實(shí)施例中，所述微控模塊可以包括
協(xié)議處理單元，用于根據(jù)與所述主鐘設(shè)備進(jìn)行的相鄰兩次IEEE1588協(xié)議報文交互過程中攜帶的主鐘信息和所述時間戳，分別計算出兩次IEEE1588協(xié)議報文交互的時間差 Offsetl 和 0ffset2 ；
頻率差計算單元，用于通過下式計算出所述從鐘設(shè)備相對于所述主鐘設(shè)備的頻率差 (0ffset2- Offsetl) / (T2-T1)，
其中，T1、T2分別為第一次和第二次ΙΕΕΕ1588協(xié)議報文交互過程中主鐘設(shè)備發(fā)送同步報文的時刻。在另一優(yōu)選實(shí)施例中，所述微控模塊還可以包括
數(shù)字濾波單元，用于對所述頻率差計算單元計算出的頻率差進(jìn)行過濾，然后輸出給所述頻率調(diào)整模塊。實(shí)際場景中，有穩(wěn)定時鐘源的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備都可以作為主鐘，假如一個交換機(jī)連接一個GPS(Global Positioning System，全球定位系統(tǒng))，這個交換機(jī)支持IEEE1588，能將GPS 同步給自己的時間通過IEEE1588的方式給其他的設(shè)備授時，這樣的設(shè)備就可以是主鐘設(shè)備，還有其他的主鐘設(shè)備，不一定使用GPS。支持IEEE1588的設(shè)備都可以作為從鐘設(shè)備，只要該設(shè)備有能力從IEEE1588報文中恢復(fù)時間和頻率即可，例如，交換機(jī)、路由器、基站、PTN (Packet Transport Network，分組傳送網(wǎng))只要支持IEEE1588就可以當(dāng)從鐘設(shè)備。
本發(fā)明實(shí)施例實(shí)現(xiàn)通過IEEE 1588協(xié)議實(shí)現(xiàn)頻率恢復(fù)的開環(huán)系統(tǒng)，為通過1588協(xié)議計算出主鐘和從鐘的OFFSET (偏差)值，將OFFSET值作為輸入?yún)?shù)傳遞給頻率調(diào)整器， 調(diào)整后的頻率為同步時鐘輸出給需要的設(shè)備使用。在這個系統(tǒng)中，硬件設(shè)計不需要支持同步以太網(wǎng)、頻率調(diào)整的閉環(huán)系統(tǒng)、相位調(diào)整，只需要硬件提供一定精度的時間戳打戳功能， 減少了控制環(huán)節(jié)的誤差疊加，有效降低成本。由于本發(fā)明實(shí)施例的系統(tǒng)為開環(huán)控制系統(tǒng)，不是直接調(diào)整晶振的頻率，打戳的快慢與同步頻率需要的控制值不存在反饋環(huán)節(jié)，減少濾波模型建立的復(fù)雜度，有效提升系統(tǒng)的可用性，減少建模環(huán)節(jié)，有效提高頻率同步精度。圖3為本發(fā)明的基于IEEE1588協(xié)議調(diào)整頻率的方法的流程圖，如圖3所示，本方法包括下面步驟
S10、從鐘設(shè)備接收到主鐘設(shè)備發(fā)送的IEEE1588協(xié)議報文后，利用本設(shè)備的頻率信息對所述IEEE1588協(xié)議報文打時間戳；
S20、根據(jù)所述IEEE1588協(xié)議報文攜帶的主鐘信息和所述時間戳計算出所述從鐘設(shè)備相對于所述主鐘設(shè)備的頻率差，利用所述頻率差將本設(shè)備的頻率信息調(diào)整為與所述主鐘設(shè)備同頻的頻率信息。下面以一具體實(shí)施例對本發(fā)明的方法進(jìn)行詳細(xì)的說明。主鐘設(shè)備與從鐘設(shè)備之間的一次IEEE 1588協(xié)議報文交互的完整過程如下
a、主鐘設(shè)備向從鐘設(shè)備廣播一個同步(SYNC)報文，主鐘設(shè)備記下此時的發(fā)送時刻 TM1，在兩步模塊中，可以通過跟隨(F0LL0W_UP)報文將TMl攜帶給從鐘設(shè)備，在一步模式中，通過硬件在發(fā)送SYNC報文的同時將TMl加在SYNC報文中。b、從鐘設(shè)備接收到SYNC報文后，記下此時的接收時刻TS1，然后向主鐘設(shè)備發(fā)送延時請求(DELAY_REQ)報文，記下發(fā)送時刻TS2 ；
c、主鐘設(shè)備收到DELAY_REQ報文后，記下接收時刻TM2，然后向從鐘設(shè)備發(fā)磅延時回復(fù) (DELAY_RESP)報文，將時間戳TM2攜帶給從鐘設(shè)備，
d、從鐘設(shè)備根據(jù)采集到的四個時間戳TM1、TS1、TS2和TM2，及兩個公式分別計算出 時延(Delay) =0. 5 (TS1- TMl+ TM2- TS2)
時間偏差(Offset) = TSl- TMl- Delay。本實(shí)施例中，從鐘設(shè)備通過相鄰的兩次IEEE 1588協(xié)議報文交互計算出Offsetl 和0ffset2，然后通過下式計算出相對于所述主鐘設(shè)備的單位時間的頻率差
(0ffset2- Offsetl) / (TM1，-TMl),
其中，ΤΜΓ為第二次IEEE 1588協(xié)議報文交互過程中主鐘設(shè)備發(fā)送SYNC報文的時刻。由于鏈路抖動噪聲的存在，從鐘設(shè)備對將單位時間的頻率偏差輸入給數(shù)字濾波器，進(jìn)行噪聲過濾，過濾后的頻率頻差作為頻率調(diào)整的控制值。由于本實(shí)施例的方法實(shí)現(xiàn)為開環(huán)式的系統(tǒng)，不存在積分環(huán)節(jié)，所以計算出的結(jié)果直接是頻率調(diào)節(jié)的控制值，不用累計，減少累計環(huán)節(jié)的誤差疊加，提高同步精度。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解上述方法中的全部或部分步驟可通過程序來指令相關(guān)硬件完成，所述程序可以存儲于計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)中，如只讀存儲器、磁盤或光盤等?？蛇x地，上述實(shí)施例的全部或部分步驟也可以使用一個或多個集成電路來實(shí)現(xiàn)。相應(yīng)地，上述實(shí)施例中的各模塊/單元可以采用硬件的形式實(shí)現(xiàn)，也可以采用軟件功能模塊的形式實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明不限制于任何特定形式的硬件和軟件的結(jié)合。 以上僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，當(dāng)然，本發(fā)明還可有其他多種實(shí)施例，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種基于IEEE1588協(xié)議調(diào)整頻率的方法，包括從鐘設(shè)備接收到主鐘設(shè)備發(fā)送的IEEE1588協(xié)議報文后，利用本設(shè)備提供的第一頻率信息對所述IEEE1588協(xié)議報文打時間戳；根據(jù)所述IEEE1588協(xié)議報文攜帶的主鐘信息和所述時間戳計算出所述從鐘設(shè)備相對于所述主鐘設(shè)備的頻率差，利用所述頻率差將本設(shè)備提供的第二頻率信息調(diào)整為與所述主鐘設(shè)備同頻的頻率信息。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述從鐘設(shè)備根據(jù)所述IEEE1588協(xié)議報文攜帶的主鐘信息和所述時間戳計算出所述從鐘設(shè)備相對于所述主鐘設(shè)備的頻率差的步驟包括所述從鐘設(shè)備根據(jù)與所述主鐘設(shè)備進(jìn)行的兩次IEEE1588協(xié)議報文交互過程中攜帶的主鐘信息和所述時間戳，分別計算出兩次IEEE1588協(xié)議報文交互的時間差Offsetl和 0ffset2，通過下式計算出所述從鐘設(shè)備相對于所述主鐘設(shè)備的單位時間的頻率差(0ffset2- Offsetl) / (T2-T1)，其中，T1、T2分別為第一次和第二次ΙΕΕΕ1588協(xié)議報文交互過程中主鐘設(shè)備發(fā)送同步報文的時刻。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于所述從鐘設(shè)備計算出頻率差之后，還包括對所述頻率差進(jìn)行過濾。
4.一種作為從鐘設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)裝置，包括時鐘源模塊，用于為時間戳模塊提供第一頻率信息，且為頻率調(diào)整模塊提供第二頻率 fn息；所述時間戳模塊，用于接收到主鐘設(shè)備發(fā)送的IEEE1588協(xié)議報文后，利用第一頻率信息對所述IEEE1588協(xié)議報文打時間戳；微控模塊，用于根據(jù)所述IEEE1588協(xié)議報文攜帶的主鐘信息和所述時間戳計算所述從鐘設(shè)備相對于所述主鐘設(shè)備的頻率差；所述頻率調(diào)整模塊，用于利用所述頻率差將第二頻率信息調(diào)整為與所述主鐘設(shè)備同頻的頻率信息。
5.如權(quán)利要求4所述的網(wǎng)絡(luò)裝置，其特征在于所述微控模塊包括協(xié)議處理單元，用于根據(jù)與所述主鐘設(shè)備進(jìn)行的相鄰兩次IEEE1588協(xié)議報文交互過程中攜帶的主鐘信息和所述時間戳，分別計算出兩次IEEE1588協(xié)議報文交互的時間差 Offsetl 和 0ffset2 ；頻率差計算單元，用于通過下式計算出所述從鐘設(shè)備相對于所述主鐘設(shè)備的單位時間的頻率差(0ffset2- Offsetl) / (T2-T1)，其中，T1、T2分別為第一次和第二次ΙΕΕΕ1588協(xié)議報文交互過程中主鐘設(shè)備發(fā)送同步報文的時刻。
6.如權(quán)利要求5所述的網(wǎng)絡(luò)裝置，其特征在于所述微控模塊還包括數(shù)字濾波單元，用于對所述頻率差計算單元計算出的頻率差進(jìn)行過濾，然后再輸出給所述頻率調(diào)整模塊。
7.如權(quán)利要求4-6任一項(xiàng)所述的網(wǎng)絡(luò)裝置，其特征在于所述時鐘源模塊為晶振。
8.如權(quán)利要求4-6任一項(xiàng)所述的網(wǎng)絡(luò)裝置，其特征在于所述網(wǎng)絡(luò)裝置為支持 IEEE1588的交換機(jī)、路由器、基站或分組傳送網(wǎng)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種基于IEEE1588協(xié)議調(diào)整頻率的方法及網(wǎng)絡(luò)裝置，該方法包括從鐘設(shè)備接收到主鐘設(shè)備發(fā)送的IEEE1588協(xié)議報文后，利用本設(shè)備提供的第一頻率信息對所述IEEE1588協(xié)議報文打時間戳；根據(jù)所述IEEE1588協(xié)議報文攜帶的主鐘信息和所述時間戳計算出所述從鐘設(shè)備相對于所述主鐘設(shè)備的頻率差，利用所述頻率差將本設(shè)備提供的第二頻率信息調(diào)整為與所述主鐘設(shè)備同頻的頻率信息。本發(fā)明通過開環(huán)控制系統(tǒng)與IEEE1588協(xié)議實(shí)現(xiàn)頻率同步，有效降低系統(tǒng)設(shè)計成本，減少控制環(huán)節(jié)，有效提高精度。
文檔編號H04L7/00GK102201910SQ20111011815
公開日2011年9月28日 申請日期2011年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月9日
發(fā)明者龐賀 申請人:中興通訊股份有限公司