[发明专利]实现精确时间同步的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及网络通信技术领域，特别涉及一种实现精确时间同步的方法和设备。

背景技术

IEEE1588是一种用于规定系统中设备的时间如何相互同步以实现时间同步的分布式同步协议，系统中各设备被组织成主从同步层级结构。其中，在层级顶层的设备的时间成为主时钟，其他设备的时间为从时钟，主时钟决定了整个系统的参考时间，主从设备之间通过交换精确时间协议(PTP)消息得到用于时间同步的T1、T2、T3和T4来实现时间同步。现有通过PTP消息进行交互的过程为：

1、从设备通过下行线路接收由主设备发送Sync报文，同时，通过下行线路接收由主设备发送的带有Sync报文的发送时间T1的Followup报文；

2、从设备接收到Sync报文后，记录该Sync报文的到达时间T2，并从Followup报文中得到时间T1，同时，在时间点T3，从设备通过上行线路向主设备发送Delay_Req报文；

3、主设备接收到Delay_Req报文后，记录该Delay_Req报文的到达时间T4，并将T4携带在响应报文Delay_Resp报文中通过下行线路发送给从设备；

4、从设备从接收到的Delay_Resp报文中得到时间T4。

在得到了T1、T2、T3和T4后，从设备即可根据公式Offset＝((T2-T1)-(T4-T3))/2得到主从设备之间的时间差。

图1给出了现有时间同步系统中从设备的结构示意图。如图1所示，该从设备由软件部分和硬件部分两部分组成，软件部分包括：报文处理单元、同步计算单元和时间管理单元，硬件部分包括时间计数单元、时间戳单元和时间戳FIFO。

其中，报文处理单元，用于同主设备进行PTP消息的收发，并将收发时从时间戳单元或时间戳FIFO得到的T1、T2、T3、T4发送给同步计算单元，在进行PTP消息收发的同时，还用于根据IEEE1588协议定义添加时间戳(软件秒部分时间+硬件纳秒部分时间)与修正值(负的硬件纳秒部分时间)；

同步计算单元，用于根据公式Offset＝((T2-T1)-(T4-T3))/2对从报文处理单元得到的T1、T2、T3、T4进行计算，得到时间差Offset，将所述时间差Offset发送给时间管理单元；

时间管理单元，用于将同步计算单元接收到的Offset发送给硬件部分中的时间计数单元，并为报文处理单元提供初始时间戳与修正值；

时间计数单元，用于根据得到的Offset对时间进行校正，从而使得从设备时间同主设备时间进行同步。

可以看出，现有在进行时间同步时，每当计算得到时间差Offset，都需要将该时间差发送给硬件部分中的时间计数单元，由时间计数单元根据时间差修改时间，以完成时间同步。

对于时间同步系统中的主设备来说，与从设备不同之处在于，软件部分中没有同步计算单元，即无需计算时间差Offset，但与从设备一样，也需要进行时间同步，只不过这里的同步的是从外时钟接口接收到的时间，即：硬件部分中的时间计数单元根据从时间管理单元接收到TOD和外部1PPS修改时间，完成同外部时间的同步。

通过上述分析可见，不管是从设备还是主设备，在进行时间同步时，都需要由硬件部分中的时间计数单元来修改时间。由此，在完成时间同步之前，需要不断地通过时间计数单元来修改时间，而时间计数单元通常位于MAC，PHY等转发芯片中，不断地对这些转发芯片进行修改会严重影响其他业务的开展。同时，时间计数单元计数频率通常为125M，即一个计时脉冲为8ns，单个设备时间同步修改的精度也就为8ns，由此在对30台设备的典型应用中，理论上各设备已实现时间同步的情况下，依然会造成较大的误差。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种实现精确时间同步的方法，能够实现精确的时间同步，且无需由硬件部分的时间计数单元来修改时间。

本发明还提供了一种实现精确时间同步的设备，能够实现精确的时间同步，且无需由硬件部分的时间计数单元来修改时间。

为了达到上述目的，本发明提出的技术方案为：

一种实现精确时间同步的方法，该方法包括：

为设备软件时间和硬件时间建立对应关系；

当时间管理单元得到时间差时，根据所述时间差修改软件时间，使得修改后的软件时间与建立了对应关系的硬件时间保持匹配，以完成时间同步。

其特征在于，所述为设备软件时间和硬件时间建立对应关系包括：

设备进行初始化时，时间计数单元将硬件时间清零；