CN103078728B - 时间同步*** - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种时间同步***，包括主时间服务器、子站时间服务器、多E1/PTP时间通道适配器和单E1/PTP时间通道适配器，多E1/PTP时间通道适配器通过传输网络与单E1/PTP时间通道适配器进行信息交互，实现时间同步，由于在整个时间同步的过程中参与设备数量少，其数据交互仅仅是在主时间服务器、多E1/PTP时间通道适配器、单E1/PTP时间通道适配器和子站时间服务器之间，所以其延时大大减少、其时间同步精度有了很大的提高。

Description

时间同步***
技术领域
本发明涉及通信技术领域，特别是涉及时间同步***。
背景技术
随着技术的发展，时间同步***在越来越多的行业和领域得到应用。例如，在电力行业，时间同步***主要用确保于电厂电站采集控制设备间的时间一致，便于分析和监控电网运行状态；在电信行业，时间同步***主要用于在计费和分布式数据采集；在移动领域，时间同步***主要用于基于时分复用机制的基站间的同步。
现有众多的时间同步***中，有一种是通过同步数字体系传输网络，利用同步数字体系的E1信号，结合精确时钟同步协议(PrecisionTimeProtocol，PTP)技术达到子站和主站的时间同步，此***采用的技术方案一般应用于一主站对多子站的场景。
目前通过E1通道传递PTP信号的适配装置只提供1路接口，所以使用此***实现时间同步的过程需要，在主站端一般采用主时间服务器出1路PTP信号，进PTP交换机，通过PTP交换机扩展多路PTP信号，分别对应1到N个通过E1通道传递PTP信号的适配器，通过传输网络和子站端的PTPOVERE1适配器连接，子站端的PTPOVERE1适配器出PTP信号和子站时间服务器连接，建立地面全程的PTP时间通道路径，实现时间同步。
这种实现方式，导致主站端需要配置PTP交换机和多个PTPOVERE1适配器，设备数量多，增多了信号转化的环节，不利于工程实际应用和同步精度提高。
发明内容
基于此，有必要针对现有时间同步***在应用于一主站对多子站场景存在设备数量多、同步精度差的问题，提供一种结构简单且具有良好同步精度的时间同步***。
一种时间同步***，包括主时间服务器、子站时间服务器、多E1/PTP时间通道适配器和单E1/PTP时间通道适配器，所述主时间服务器与所述多E1/PTP时间通道适配器连接，所述子站时间服务器与所述单E1/PTP时间通道适配器连接，所述多E1/PTP时间通道适配器通过传输网络与所述单E1/PTP时间通道适配器连接；
所述多E1/PTP时间通道适配器设置有以太PTP接口和多个E1接口，所述多E1/PTP时间通道适配器用于建立所述多个E1接口与子站时间服务器硬件地址的对应关系、实现以太PTP接口信号和E1接口信号的映射和解映射、根据PTP协议对PTP报文进行处理；
所述单E1/PTP时间通道适配器设置有单个以太PTP接口和单个E1接口，所述单E1/PTP时间通道适配器用于实现以太PTP接口信号和E1接口信号的映射和解映射、计算所述PTP接口信号和所述E1接口信号的映射和解映射的延时、根据所述PTP协议对PTP报文进行处理。
在其中一个实施例中，所述多E1/PTP时间通道适配器和所述单E1/PTP时间通道适配器均通过FPGA设计实现。
在其中一个实施例中，所述多E1/PTP时间通道适配器包括：
第一同步报文处理单元，用于以广播方式发送同步报文到所述E1接口，将所述同步报文映射到所述E1接口信号，计算所述同步报文从所述以太PTP接口到所述E1接口的处理延时，填入所述同步报文修正域字段；
第一跟随报文处理单元，用于以广播方式发送跟随报文到所述E1接口，将所述跟随报文映射到所述E1接口信号；
第一延迟计算请求报文处理单元，用于计算延迟计算请求报文从所述E1接口到所述以太PTP接口的处理延时，填入所述延迟计算请求报文的修正域，同时记录E1接口号和所述延迟计算请求报文携带的所述子站时间服务器硬件地址；
第一延迟计算请求响应报文处理单元，用于根据E1接口号和所述子站时间服务器硬件地址的对应关系，将所述延迟计算请求响应报文通过和所述子站时间服务器对应的E1接口发出。
在其中一个实施例中，所述单E1/PTP时间通道适配器包括：
第二同步报文处理单元，用于发送同步报文到所述E1接口和所述PTP接口，将所述同步报文分别解映射到E1接口信号和PTP接口信号，计算所述同步报文在E1接口到所述PTP接口的解映射延时，填入同步报文修正域字段；
第二跟随报文处理单元，用于发送跟随报文到所述E1接口和所述PTP接口，将所述跟随报文分别解映射到所述E1接口信号和所述PTP接口信号；
第二延迟计算请求报文处理单元，用于实现子站PTP接口信号到E1接口信号上映射，计算所述子站PTP接口信号到所述E1接口信号的映射延时，填入所述延迟计算请求报文的修正域；
第二延迟计算请求响应报文处理单元，用于发送延迟计算请求响应报文到所述E1接口和所述PTP接口，将所述延迟计算请求响应报文分别解映射到所述E1接口信号和所述PTP接口信号。
在其中一个实施例中，所述主时间服务器用于接收标准时间信号，所述标准时间信号包括卫星时间信号和铯原子钟时间信号。
在其中一个实施例中，所述传输网络为同步数字传输体系。
在其中一个实施例中，所述子站时间服务器包括PTP从钟接口，所述子站时间服务器处理IEEE1588V2协议。
在其中一个实施例中，所述以太PTP接口物理接口为百兆/千兆以太网光电口。
在其中一个实施例中，所述单E1/PTP时间通道适配器的个数在2到32之间。
在其中一个实施例中，所述单E1/PTP时间通道适配器和所述子站时间服务器的个数相等。
本发明时间同步***，包括多E1/PTP时间通道适配器和单E1/PTP时间通道适配器，所述多E1/PTP时间通道适配器通过传输网络与所述单E1/PTP时间通道适配器进行信息交互，实现时间同步，由于在整个时间同步的过程中参与设备数量少，其数据交互仅仅是在主时间服务器、多E1/PTP时间通道适配器、单E1/PTP时间通道适配器和子站时间服务器之间进行交互，所以其延时大大减少、其时间同步精度有了很大的提高，所以本发明时间同步***是一种结构简单且具有良好同步精度的时间同步***。
附图说明
图1为本发明时间同步***其中一个实施例的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，一种时间同步***，包括主时间服务器100、子站时间服务器400、多E1/PTP时间通道适配器200和单E1/PTP时间通道适配器300，所述主时间服务器100与所述多E1/PTP时间通道适配器200连接，所述子站时间服务器400与多个所述单E1/PTP时间通道适配器300连接，所述多E1/PTP时间通道适配器通过传输网络与多个所述单E1/PTP时间通道适配器连接；
所述多E1/PTP时间通道适配器200设置有以太PTP接口和多个E1接口，所述多E1/PTP时间通道适配器用于建立所述多个E1接口与子站时间服务器硬件地址的对应关系、实现以太PTP接口信号和E1接口信号的映射和解映射、根据PTP协议对PTP报文进行处理；
所述单E1/PTP时间通道适配器300设置有单个以太PTP接口和单个E1接口，所述单E1/PTP时间通道适配器用于实现以太PTP接口信号和E1接口信号的映射和解映射、计算所述PTP接口信号和所述E1接口信号的映射和解映射的延时、根据所述PTP协议对PTP报文进行处理。
本发明时间同步***，包括多E1/PTP时间通道适配器和单E1/PTP时间通道适配器，所述多E1/PTP时间通道适配器通过传输网络与所述单E1/PTP时间通道适配器进行信息交互，实现时间同步，由于在整个时间同步的过程中参与设备数量少，其数据交互仅仅是在主时间服务器、多E1/PTP时间通道适配器、单E1/PTP时间通道适配器和子站时间服务器之间进行交互，所以其延时大大减少、其时间同步精度有了很大的提高，所以本发明时间同步***是一种结构简单且具有良好同步精度的时间同步***。
在其中一个实施例中，所述多E1/PTP时间通道适配器和所述单E1/PTP时间通道适配器均通过FPGA设计实现。
在其中一个实施例中，所述多E1/PTP时间通道适配器包括：
第一同步报文处理单元，用于以广播方式发送同步报文到所述E1接口，将所述同步报文映射到所述E1接口信号，计算所述同步报文从所述以太PTP接口到所述E1接口的处理延时，填入所述同步报文修正域字段；
第一跟随报文处理单元，用于以广播方式发送跟随报文到所述E1接口，将所述跟随报文映射到所述E1接口信号；
第一延迟计算请求报文处理单元，用于计算延迟计算请求报文从所述E1接口到所述以太PTP接口的处理延时，填入所述延迟计算请求报文的修正域，同时记录E1接口号和所述延迟计算请求报文携带的所述子站时间服务器硬件地址；
第一延迟计算请求响应报文处理单元，用于根据E1接口号和所述子站时间服务器硬件地址的对应关系，将所述延迟计算请求响应报文通过和所述子站时间服务器对应的E1接口发出。
在其中一个实施例中，所述单E1/PTP时间通道适配器包括：
第二同步报文处理单元，用于发送同步报文到所述E1接口和所述PTP接口，将所述同步报文分别解映射到E1接口信号和PTP接口信号，计算所述同步报文在E1接口到所述PTP接口的解映射延时，填入同步报文修正域字段；
第二跟随报文处理单元，用于发送跟随报文到所述E1接口和所述PTP接口，将所述跟随报文分别解映射到所述E1接口信号和所述PTP接口信号；
第二延迟计算请求报文处理单元，用于实现子站PTP接口信号到E1接口信号上映射，计算所述子站PTP接口信号到所述E1接口信号的映射延时，填入所述延迟计算请求报文的修正域；
第二延迟计算请求响应报文处理单元，用于发送延迟计算请求响应报文到所述E1接口和所述PTP接口，将所述延迟计算请求响应报文分别解映射到所述E1接口信号和所述PTP接口信号。
下面将详细说明多E1/PTP时间通道适配器和单E1/PTP时间通道适配器对报文的处理过程。
主站发往子站的同步报文(PTPSync报文)的处理过程。
主时间服务器发出PTPSync报文，多E1/PTP时间通道适配器收到PTPSync报文，启动以太PTP接口到E1接口的映射过程，完成PTPSync报文到所有N个E1接口的映射，相当于PTPSync报文向所有N个E1接口广播。同时计算以太PTP接口Sync报文入到E1接口出的处理延时(各E1接口分别计算)，填入Sync报文修正域字段CorrectFieldSync1。子站时间服务器E1接口处的报文为PTPSync报文+CorrectFieldSync1。传输网络透传这个报文，单E1/PTP时间通道适配器设备E1接口入的报文也是PTPSync报文+CorrectFieldSync1。单E1/PTP时间通道适配器设备收到PTPSync报文+CorrectFieldSync1报文，启动,E1接口信号到PTP接口信号解映射，计算E1接口到PTP接口的解映射延时，填入Sync报文修正域字段CorrectFieldSync2。单E1/PTP时间通道适配器设备以太PTP接口出的报文为PTPSync报文+CorrectFieldSync1+CorrectFieldSync2到达子站时间服务器设备。
主站发往子站的跟随报文(PTPfollowup)报文的处理过程。
主时间服务器设备发出PTPfollowup报文(PTPfollowup报文)，多E1/PTP时间通道适配器设备收到PTPfollowup报文报文，启动以太PTP接口到E1接口的映射过程，完成PTPfollowup报文报文到所有N个E1接口的映射，相当于PTPfollowup报文报文向所有N个E1接口广播。传输网络透传PTPfollowup报文报文，单E1/PTP时间通道适配器设备进行E1接口信号到PTP接口信号解映射，透传PTPfollowup报文报文。子站时间服务器设备收PTPfollowup报文报文。
子站发往主站的延迟计算请求报文(PTPDelay_Req报文)的处理过程。
子站时间服务器设备收到PTPSync报文报文和PTPfollowup报文报文后，发出PTPDelay_Req报文(PTPDelay_Req报文)。单E1/PTP时间通道适配器设备收到PTPDelay_Req报文报文，启动以太PTP接口到E1接口的映射过程，计算以太PTP接口PTPDelay_Req报文报文入到E1接口出的处理延时，填入Delay_Req报文修正域字段CorrectFieldDelayReq2。单E1/PTP时间通道适配器设备E1接口出的报文为PTPDelay_Req报文+CorrectFieldDelayReq2。传输网络透传这个报文，多E1/PTP时间通道适配器设备E1接口入的报文也是PTPDelay_Req报文+CorrectFieldDelayReq2。多E1/PTP时间通道适配器设备收到PTPDelay_Req报文+CorrectFieldDelayReq2报文，启动E1接口信号到PTP接口信号解映射，计算E1接口到PTP接口的解映射延时，填入Delay_Req报文修正域字段CorrectFieldDelayReq1。多E1/PTP时间通道适配器设备从PTPDelay_Req报文报文中提取源MAC(子站MAC)地址，并记录子站时间服务器硬件地址和E1接口号之间的对应关系。多E1/PTP时间通道适配器设备以太PTP接口出的报文为PTPDelay_Req报文+CorrectFieldDelayReq2+CorrectFieldDelayReq1到达主时间服务器设备。
主站发往子站的延迟计算请求响应报文(PTPDelay_Resp报文)的处理过程。
主时间服务器设备收到PTPDelay_Req报文报文后，发出PTPDelay_Resp报文(PTPDelay_Resp报文)。多E1/PTP时间通道适配器设备收到PTPDelay_Resp报文报文，提取PTPDelay_Resp报文报文中的目的MAC地址(子站时间服务器硬件地址)，根据多E1/PTP时间通道适配器设备子站时间服务器硬件地址和E1接口号之间的对应关系，确定需要启动以太PTP接口到E1接口的映射过程的E1接口号，完成PTPDelay_Resp报文报文到确定E1接口的映射。传输网络透传PTPDelay_Resp报文报文，单E1/PTP时间通道适配器设备进行E1接口信号到PTP接口信号解映射，透传PTPDelay_Resp报文报文。子站时间服务器设备收PTPDelay_Resp报文报文。
在其中一个实施例中，所述主时间服务器用于接收标准时间信号，所述标准时间信号包括卫星时间信号和铯原子钟时间信号。
在其中一个实施例中，所述传输网络为同步数字传输体系。
同步数字体系是一种光纤通信***中的数字通信体系，光纤通信在电信网中获得了广泛的应用，其具有传输质量高，可靠性高，保密性强；网络时延小，抗干扰能力强，无噪声积累、全透明网络；灵活的连接方式，组网环境；采用路由迂回和备用方式，使电路安全可靠等特点。
在其中一个实施例中，所述子站时间服务器包括PTP从钟接口，所述子站时间服务器处理IEEE1588V2协议。
在其中一个实施例中，所述以太PTP接口物理接口为百兆/千兆以太网光电口。
在其中一个实施例中，所述单E1/PTP时间通道适配器的个数在2到32之间。
选择合适的单E1/PTP时间通道适配器的个数能够在保证实现时间同步功能的同时最大限度的减少***中的设备，简化***结构。
在其中一个实施例中，所述单E1/PTP时间通道适配器和所述子站时间服务器的个数相等。
每一个子站时间服务器分别连接一个单E1/PTP时间通道适配器可以更高效、更精确实现本发明时间同步***的时间同步功能。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种时间同步***，其特征在于，包括主时间服务器、子站时间服务器、多E1/PTP时间通道适配器和单E1/PTP时间通道适配器，所述主时间服务器与所述多E1/PTP时间通道适配器连接，所述子站时间服务器与所述单E1/PTP时间通道适配器连接，所述多E1/PTP时间通道适配器通过传输网络与所述单E1/PTP时间通道适配器连接；
所述多E1/PTP时间通道适配器设置有以太PTP接口和多个E1接口，所述多E1/PTP时间通道适配器用于建立所述多个E1接口与子站时间服务器硬件地址的对应关系、实现以太PTP接口信号和E1接口信号的映射和解映射、根据PTP协议对PTP报文进行处理；
所述单E1/PTP时间通道适配器设置有单个以太PTP接口和单个E1接口，所述单E1/PTP时间通道适配器用于实现以太PTP接口信号和E1接口信号的映射和解映射、计算所述PTP接口信号和所述E1接口信号的映射和解映射的延时、根据所述PTP协议对PTP报文进行处理；
其中，所述多E1/PTP时间通道适配器包括：
第一同步报文处理单元，用于以广播方式发送同步报文到所述E1接口，将所述同步报文映射到所述E1接口信号，计算所述同步报文从所述以太PTP接口到所述E1接口的处理延时，填入所述同步报文修正域字段；
第一跟随报文处理单元，用于以广播方式发送跟随报文到所述E1接口，将所述跟随报文映射到所述E1接口信号；
第一延迟计算请求报文处理单元，用于计算延迟计算请求报文从所述E1接口到所述以太PTP接口的处理延时，填入所述延迟计算请求报文的修正域，同时记录E1接口号和所述延迟计算请求报文携带的所述子站时间服务器硬件地址；
第一延迟计算请求响应报文处理单元，用于根据E1接口号和所述子站时间服务器硬件地址的对应关系，将所述延迟计算请求响应报文通过和所述子站时间服务器对应的E1接口发出。
2.根据权利要求1所述的时间同步***，其特征在于，所述多E1/PTP时间通道适配器和所述单E1/PTP时间通道适配器均通过FPGA设计实现。
3.根据权利要求1或2所述的时间同步***，其特征在于，所述单E1/PTP时间通道适配器包括：
第二同步报文处理单元，用于发送同步报文到所述E1接口和所述PTP接口，将所述同步报文分别解映射到E1接口信号和PTP接口信号，计算所述同步报文在E1接口到所述PTP接口的解映射延时，填入同步报文修正域字段；
第二跟随报文处理单元，用于发送跟随报文到所述E1接口和所述PTP接口，将所述跟随报文分别解映射到所述E1接口信号和所述PTP接口信号；
第二延迟计算请求报文处理单元，用于实现子站PTP接口信号到E1接口信号上映射，计算所述子站PTP接口信号到所述E1接口信号的映射延时，填入所述延迟计算请求报文的修正域；
第二延迟计算请求响应报文处理单元，用于发送延迟计算请求响应报文到所述E1接口和所述PTP接口，将所述延迟计算请求响应报文分别解映射到所述E1接口信号和所述PTP接口信号。
4.根据权利要求1或2所述的时间同步***，其特征在于，所述主时间服务器用于接收标准时间信号，所述标准时间信号包括卫星时间信号和铯原子钟时间信号。
5.根据权利要求1或2所述的时间同步***，其特征在于，所述传输网络为同步数字传输体系。
6.根据权利要求1或2所述的时间同步***，其特征在于，所述子站时间服务器包括PTP从钟接口，所述子站时间服务器处理IEEE1588V2协议。
7.根据权利要求1或2所述的时间同步***，其特征在于，所述以太PTP接口物理接口为百兆/千兆以太网光电口。
8.根据权利要求1或2所述的时间同步***，其特征在于，所述单E1/PTP时间通道适配器的个数在2到32之间。
9.根据权利要求1或2所述的时间同步***，其特征在于，所述单E1/PTP时间通道适配器和所述子站时间服务器的个数相等。
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