CN202135138U - Mctp的时钟调整装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型是有关于一种MCTP的时钟调整装置，该装置包括：线路时钟获取模块、先进先出缓存器、读写模块、时钟频率差模块、无效数据长度模块和数据帧设置模块。线路时钟获取模块获取线路时钟；读写模块利用线路时钟向FIFO中写入数据帧中的数据，并利用本地时钟从FIFO中读取数据；时钟频率差模块计算线路时钟和本地时钟的时钟频率差；无效数据长度模块确定数据帧应增加/删除的无效数据的长度；数据帧设置模块设置本地发送数据帧。本实用新型提供的技术方案可避免MCTP节点需要以基准时钟进行时钟同步的过程，并且可避免各节点为进行时钟同步而产生的时钟误差累积所导致的网络中节点数量受限的问题，非常适用实用。
Description
技术领域
本实用新型涉及时钟调整技术，特别是涉及Multi-ChannelTransmission Platform(多通道传输平台)的时钟调整装置。
背景技术
时钟调整技术是通讯网络中一种较常用的技术，而时钟同步是时钟调整技术中的一种较常用的技术。
时钟同步也叫“对钟”，时钟同步可以把分布在各节点的时钟对准(即同步起来)。时钟同步最直观的方法就是搬钟，一个具体的例子：使用一个标准时钟(即基准时钟)作搬钟，使各节点的时钟均与标准时钟对准；另一个具体的例子：使搬钟首先与***的标准时钟对准，然后，使***中的其他时针与搬钟比对，从而使***中的其他时钟与***中统一的标准时钟同步。
发明人在实现本实用新型过程中发现：在基于标准时钟的时钟同步实现过程中，每个节点通过利用锁相技术来使本节点的时钟与上一节点的时钟保持一致，这样，整个***中的各节点的时钟可以与基准时钟保持一致。然而，如果网络中的基准时钟出现故障，则可能会引起整个网络的瘫痪。另外，由于各节点的时钟并不能与上一节点的时钟完全相同而存在一定的偏差，因此，网络中存在时钟频率偏差积累现象，由此使得网络中的节点数量会受到限制。
有鉴于上述现有的时钟同步技术存在的缺陷，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种新型结构的MCTP的时钟调整装置，能够克服现有的时钟同步技术存在的问题，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经过反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本实用新型。
实用新型内容
本实用新型的目的在于，克服现有的时钟同步技术存在的缺陷，而提供一新型结构的MCTP的时钟调整装置，所要解决的技术问题是，避免发生基准时钟故障引起的整个网络瘫痪的现象，并且避免发生网络中的节点数量受到时钟同步过程中的时钟频率偏差积累的限制的现象，非常适于实用。
本实用新型的目的以及解决其技术问题可以采用以下的技术方案来实现。
依据本实用新型提出的一种MCTP的时钟调整装置，包括：线路时钟获取模块，接收网络中的上游MCTP节点发送来的数据帧，并输出从所述数据帧中获取的线路时钟；先进先出缓存器；读写模块，与所述线路时钟获取模块和所述先进先出缓存器连接，所述读写模块利用所述线路时钟向先进先出缓存器中写入所述数据帧中的数据，并利用本地时钟从所述先进先出缓存器中读取数据；时钟频率差模块，与所述读写模块连接，输出基于所述先进先出缓存器的写入数据的速度和读取数据的速度计算出的所述线路时钟和所述本地时钟的时钟频率差；无效数据长度模块，与所述时钟频率差模块连接，输出基于所述时钟频率差确定出的所述数据帧应增加/删除的无效数据的长度；数据帧设置模块，与所述无效数据长度模块连接，输出基于所述增加/删除的无效数据的长度而设置的本地发送数据帧。
较佳的，前述的MCTP的时钟调整装置，其中所述读写模块包括：写子模块，与所述线路时钟获取模块和先进先出缓存器连接，所述写子模块利用所述线路时钟向先进先出缓存器中写入所述数据帧中的数据；读子模块，与所述先进先出缓存器连接，所述读子模块在所述先进先出缓存器中包含有预定字节的数据时，利用本地时钟从所述先进先出缓存器中读取数据。
较佳的，前述的MCTP的时钟调整装置，其中所述读写模块还包括：***子模块，与所述先进先出缓存器连接，在写子模块向先进先出缓存器中写入所述数据帧中的数据的过程中，在所述先进先出缓存器被所述读子模块读空时，向所述先进先出缓存器中***无效数据，直到所述先进先出缓存器中包含有预定字节的数据。
借由上述技术方案，本实用新型的MCTP的时钟调整装置至少具有下列优点及有益效果：本实用新型通过根据FIFO的写速度和读速度计算出线路时钟与本地时钟之间的时钟频率差，并根据该时钟频率差设置本地发送数据帧中所包括的无效数据，使网络中的MCTP节点可以根据其本地时钟在其单位时间内将上游MCTP节点在其单位时间内发送来的数据帧发送出去；由此本实用新型的网络中的时钟形成一种分布式时钟的结构，不但避免了MCTP节点需要以基准时钟进行时钟同步的过程，还避免了各节点为进行时钟同步而产生的时钟误差累积所导致的网络中节点数量受限的问题，从而本实用新型可有效提高网络的健壮性，并提高网络的可扩充性，非常适于实用。
综上所述，本实用新型在实现技术上有显著的进步，并具有明显的积极效果，诚为一新颖、进步、实用的新设计。
上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
图1为本实用新型的MCTP的时钟调整装置示意图；
图2为本实用新型的MCTP的时钟调整装置的时钟调整过程示意图；
图3为本实用新型的数据帧示意图；
图4为本实用新型的MCTP的时钟调整装置的结构原理图。
具体实施方式
为更进一步阐述本实用新型为达成预定实用新型目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型提出的MCTP的时钟调整装置其具体实施方式、结构、特征、步骤及功效，详细说明如后。
图1为MCTP的时钟调整装置示意图。该装置设置在MCTP节点中。
图1示出的装置包括：线路时钟获取模块1、先进先出缓存器2、读写模块3、时钟频率差模块4、无效数据长度模块5、数据帧设置模块6。
线路时钟获取模块1主要用于从网络(如千兆以太环网)中的上游MCTP节点发送来的数据帧中获取线路时钟。
线路时钟获取模块1在本地MCTP节点接收到上游MCTP节点发送来的数据帧后可以采用现有的时钟提取方法从该数据帧中恢复出线路时钟(线路时钟即上游MCTP节点的本地时钟)，本实用新型不限制线路时钟获取模块1获取线路时钟的具体实现方式。
本地MCTP节点接收到的上游MCTP节点发送来的数据帧包含：有效数据和无效数据。其中的有效数据的长度可以根据网络允许MCTP节点的本地时钟的时钟精度来设定。网络允许MCTP节点的本地时钟的时钟精度即网络所允许的MCTP节点的本地时钟与预设时钟之间的时钟频率偏差最大值。从而只要保证网络中的各MCTP节点的本地时钟具有一定的精度，则数据帧中的有效数据就可以在网络中得到正确的传输。
本实用新型中的先进先出缓存器2为异步FIFO。
读写模块3主要用于利用线路时钟向先进先出缓存器2中写入数据帧中的数据，并利用本地时钟从先进先出缓存器2中读取数据。
具体的，读写模块3可以利用线路时钟获取模块1恢复出的线路时钟向FIFO中写入其接收到的数据帧中的有效数据，当然，向FIFO中写入其接收到的数据帧中的有效数据和无效数据也是可行的。为避免无效的读操作，读写模块3可以在利用其恢复出的线路时钟向FIFO中写入预定字节的数据后，再利用本地时钟从FIFO中读取数据。这里的本地时钟即读写模块3所在MCTP节点的本地时钟。
上述预定字节可以根据网络所允许的各MCTP节点的本地时钟的时钟频率的精度来设定，一个具体的例子：在网络所允许的各MCTP节点的本地时钟的时钟频率的精度在125M±50ppm范围内的情况下，帧长为1920字节则增加/删除的无效数据为1字节即可，实际可以将无效数据预定字节设置为12个字节。
由于读写模块3是利用线路时钟向先进先出缓存器2中写入有效数据，并利用本地时钟从先进先出缓存器2中读取有效数据，当先进先出缓存器2中写入6字节有效数据后开始读取，当读写模块3读完本帧有效数据后***无效数据直到下一帧在先进先出缓存器2中写入6字节有效数据，而线路时钟和MCTP节点的本地时钟并不相同，因此，如果先进先出缓存器2的读出速度大于先进先出缓存器2的写入速度的情况下，读写模块3***的无效数据多，反之如果先进先出缓存器2的读出速度小于先进先出缓存器2的写入速度的情况下，读写模块3***的无效数据就少。
时钟频率差模块4主要用于根据先进先出缓存器2的写入数据的速度和读取数据的速度计算线路时钟和本地时钟的时钟频率差。
具体的，时钟频率差模块4可以根据FIFO的写入数据的情况获得FIFO的写入数据的速度，且时钟频率差模块4可以根据FIFO的读出数据的情况获得FIFO的读出数据的速度，由此，时钟频率差模块4可以在基于FIFO的写入数据的速度和读出数据的速度的基础上，采用现有的某种计算方式计算出线路时钟和本地时钟的时钟频率差。
无效数据长度模块5主要用于根据时钟频率差确定数据帧应增加/删除的无效数据的长度。
具体的，无效数据长度模块5可以根据时钟频率差确定是应该在接收到的数据帧的基础上增加相应数量的无效数据还是减少相应数量的无效数据，以保证上游MCTP节点在其单位时间内发出的数据帧在本地MCTP节点处经过增加/删除无效数据处理之后，同样能够被本地MCTP节点在其单位时间内发送出去，从而使本地MCTP节点与上游MCTP节点时钟同步。
数据帧设置模块6主要用于根据增加/删除的无效数据的长度设置本地发送数据帧。
上述读写模块3可以具体包括：写子模块31、读子模块32和***子模块33。
写子模块31主要用于利用线路时钟向先进先出缓存器中写入数据帧中的数据。
读子模块32主要用于在判断出先进先出缓存器中包含有预定字节的数据后，利用本地时钟从所述先进先出缓存器中读取数据。
***子模块33主要用于在写子模块31向先进先出缓存器2中写入数据帧中的数据的过程中，在先进先出缓存器2被读子模块读空时，向先进先出缓存器2中***无效数据，直到先进先出缓存器2中包含有预定字节的数据。
下面结合附图2至附图3对MCTP的时钟调整装置进行说明。
在千兆以太环网中，在数据位宽为8bit的情况下，如果站点A(即MCTP节点A)的本地时钟为125M，则站点A在其单位时间内可以发出125×106×8＝1000,000,000bit的数据；如果站点B(即MCTP节点B)的本地时钟为125M+10ppm，则站点B在其单位时间内可以发出125×106×(1+10×10-6)×8＝1000,010,000bit的数据；如果站点C(即MCTP节点C)的本地时钟为125M-20ppm，则站点C在其单位时间内可以发出125×106×(1-20×10-6)×8＝999,980,000bit的数据。
在上述应用场景下，1000,000,000bit的数据从站点A发出去之后，分别经过站点B和站点C再回到站点A时，会丢失一部分数据。为避免有效数据的丢失，站点A可以在其单位时间内发出的数据中携带一部分无效数据。在网络允许的时钟频率的精度为125M±50ppm范围内的时钟调整的一个具体的例子为：站点A在单位时间内发出的1000,000,000bit的数据中包含有999,900,000bit的有效数据和100,000bit的无效数据，这样，站点B接收到站点A发送来的数据后，由于站点B的本地时钟比接收时钟(即线路时钟)频率快，因此，站点B在单位时间内发出的数据为999,900,000bit的有效数据和110,000bit的无效数据；站点C接收到站点B发送来的数据后，由于站点C的本地时钟比接收时钟频率慢，因此，站点C在单位时间内发出的数据为999,900,000bit的有效数据和80,000bit的无效数据；由此，站点A接收到的数据为999,900,000bit的有效数据和80,000bit的无效数据。
由上述具体的例子可知：不论站点A发出的数据经过多少站点，只要各站点的本地时钟精度保证在125M±50ppm范围内，则各站点在其各自的单位时间内所发送出去的有效数据不会发生变化，从而保证了有效数据的正确传输。
图2的MCTP的时钟调整装置的时钟调整过程示意图示出了站点n中的MCTP的时钟调整装置对其在单位时间接收到的数据的上行和下行两个处理过程。首先，站点n中的线路时钟获取模块1从站点n-1发送来的数据帧(包含预定长度的有效数据和IGPn-1个无效数据)中提取线路时钟n-1；之后，站点n中的读写模块3利用该线路时钟n-1将站点n-1在单位时间内发送来的数据帧中的有效数写入其FIFO中，该FIFO为异步FIFO；站点n中的读写模块3利用其本地时钟从FIFO中读取数据，站点n将被读取出的数据进行下行时隙控制处理(包括时钟频率差模块4无效数据长度模块5的处理过程)后发送至下行数据总线，从而被读取出的数据在站点n内部传输。站点n对上行数据总线中的数据进行上行时隙控制处理(包括数据帧设置模块6的处理过程)，之后，站点n缓存上行时隙控制处理产生的数据帧以向下游继续发送该数据帧，缓存的数据帧中包含有预定长度的有效数据和IGPn(无效数据)个无效数据，该数据帧的线路时钟n为站点n的本地时钟。上述IGPn和IGPn-1可以不相同(图2示出的IGPn-1＞IGPn，即站点n-1的本地时钟的时钟频率高于站点n的本地时钟的时钟频率)，由此，站点n-1发送的数据帧的帧长与站点n发送的数据帧的帧长不相同，且站点n-1发送的数据帧中的每个bit所承载的带宽与站点n发送的数据帧中的每个bit所承载的带宽相等，进而实现了站点n与站点n-1的时钟同步。
图3是本实用新型中的某个站点发出的数据帧示意图。图中示出的数据帧的帧长为15360bit、有效数据为15256比特、无效数据为104bit。
图6为本实用新型MCTP的时钟调整装置的结构原理图，图中光纤收发一体化模块采用OCM3821器件实现，千兆以太环网出入口端采用BCM5464芯片实现，利用FPGA芯片EP2S3QF4184和125MHz晶振实现了MCTP时钟调整装置所需要实现的功能。
以上所述仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。
Claims (3)
1.一种MCTP的时钟调整装置，其特征在于，包括：
线路时钟获取模块，接收网络中的上游MCTP节点发送来的数据帧，并输出从所述数据帧中获取的线路时钟；
先进先出缓存器；
读写模块，与所述线路时钟获取模块和所述先进先出缓存器连接，所述读写模块利用所述线路时钟向先进先出缓存器中写入所述数据帧中的数据，并利用本地时钟从所述先进先出缓存器中读取数据；
时钟频率差模块，与所述读写模块连接，输出基于所述先进先出缓存器的写入数据的速度和读取数据的速度计算出的所述线路时钟和所述本地时钟的时钟频率差；
无效数据长度模块，与所述时钟频率差模块连接，输出基于所述时钟频率差确定出的所述数据帧应增加/删除的无效数据的长度；
数据帧设置模块，与所述无效数据长度模块连接，输出基于所述增加/删除的无效数据的长度而设置的本地发送数据帧。
2.如权利要求1所述的MCTP的时钟调整装置，其特征在于，所述读写模块包括：
写子模块，与所述线路时钟获取模块和先进先出缓存器连接，所述写子模块利用所述线路时钟向先进先出缓存器中写入所述数据帧中的数据；
读子模块，与所述先进先出缓存器连接，所述读子模块在所述先进先出缓存器中包含有预定字节的数据时，利用本地时钟从所述先进先出缓存器中读取数据。
3.如权利要求2所述的MCTP的时钟调整装置，其特征在于，所述读写模块还包括：
***子模块，与所述先进先出缓存器连接，在写子模块向先进先出缓存器中写入所述数据帧中的数据的过程中，在所述先进先出缓存器被所述读子模块读空时，向所述先进先出缓存器中***无效数据，直到所述先进先出缓存器中包含有预定字节的数据。
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