基于PTP帧的频率同步装置及方法
专利汇可以提供基于PTP帧的频率同步装置及方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种基于PTP 帧 的 频率 同步装置及方法，涉及通信领域，该装置包括时钟单元、MAC接收单元、MAC发送单元、PTP帧处理单元和CPU，时钟单元包括时钟同步子单元，时钟同步子单元包括秒脉冲接收模 块 、秒脉冲发送模块和全局时钟处理模块；PTP帧处理单元包括PTP帧解析模块、PTP帧转发模块、PTP帧发送模块、PTP帧接收控 制模 块和PTP帧发送 控制模块 ；MAC接收单元包括时戳接收处理模块，MAC发送单元包括时戳发送处理模块。本发明通过 硬件 与 软件 结合，能够完全独立于同步以太网进行频率同步。，下面是基于PTP帧的频率同步装置及方法专利的具体信息内容。
1.一种基于PTP帧的频率同步装置，其特征在于：包括时钟单元、MAC接收单元、MAC发送单元、PTP帧处理单元和CPU；
所述时钟单元，用于：为所有功能模块提供时钟，让所有功能模块正常工作，并在相应的功能模块里正确产生时戳；
所述时钟单元包括时钟同步子单元，时钟同步子单元用于处理时钟，时钟同步子单元包括秒脉冲接收模块、秒脉冲发送模块和全局时钟处理模块；
所述秒脉冲接收模块，用于：接收从外部输入的秒脉冲信号；
所述秒脉冲发送模块，用于：发送秒脉冲信号；
所述全局时钟处理模块，用于：产生IEEE1588功能实现中所用到的全局时钟；
所述PTP帧处理单元，用于：解析并完成对PTP帧的接收与发送；
所述PTP帧处理单元包括PTP帧解析模块、PTP帧转发模块、PTP帧发送模块、PTP帧接收控制模块和PTP帧发送控制模块；
所述MAC接收单元包括时戳接收处理模块，MAC发送单元包括时戳发送处理模块；
所述时戳接收处理模块，用于：在接收方向，从GE端口送来的以太网帧在MAC的入口位置产生一个接收时间戳，时间戳的标准时间源由时钟单元送过来，在以太网的帧头位置获得，将该时间戳作为帧的描述信息向下传送到PTP帧解析模块；
所述时戳发送处理模块，用于：在发送方向，系统从以太网数据流中插入CPU组装的PTP帧，CPU通过描述信息向时戳发送处理模块表明哪个类型的PTP消息被采集时间戳；
所述PTP帧解析模块，用于：对送来的所有以太网帧进行解析，判断是否为PTP帧，决定是否将此帧转发给CPU；
所述PTP帧转发模块，用于：通过送来的描述识别PTP帧，将时间戳打包到PTP数据帧头，并放入缓存，同时发出中断信号，等待CPU来读取数据帧；
所述PTP帧接收控制模块，用于：将各个业务端口接收来的PTP帧通过轮询的方式，集中写到一个缓存里进行排队，然后向CPU发起中断，由CPU统一将所有端口的PTP帧读取并进行处理；
所述PTP帧发送控制模块，用于：将CPU向各个端口发送的PTP帧进行缓存，然后按照端口号，写入各个发送端口的缓存中；
所述PTP帧发送模块，用于：将CPU产生的PTP帧插入GE的数据流中；对PTP的组帧和封装，则由软件完成，再经由CPU转发至PTP帧发送模块；
所述CPU，用于：读取PTP帧转发模块的PTP帧，并将PTP帧中的时间戳值进行记录用于计算；组帧，并将组成的PTP帧转发至PTP帧发送模块；将提取出的时间戳值全部记录用于计算频率差并进行补偿：提取一个持续时间段中的PTP帧中的同步帧，从同步帧中获取时间戳值进行计算，得到频率偏移补偿值OUTPUT_DRIFT，并进行补偿。
2.如权利要求1所述的基于PTP帧的频率同步装置，其特征在于：所述时钟同步子单元还用于：在非同步以太网模式下，选择从外部的125Mhz时钟管脚输入的125Mhz时钟作为工作时钟，该时钟的来源是外部的锁相环，该锁相环要同步到时钟同步子单元的秒脉冲时钟管脚输出的时钟上；在非同步以太网模式下，业务接口工作时钟和1588工作时钟完全独立，远端时间服务节点的125Mhz时钟管脚恢复的时钟与数据通道的GE125MHz时钟管脚的工作时钟没有关系。
3.如权利要求1或2所述的基于PTP帧的频率同步装置，其特征在于：所述PTP帧接收控制模块、PTP帧发送控制模块是硬件与CPU连接的控制接口。
4.应用在权利要求1至3中任一项所述装置的基于PTP帧的频率同步方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、硬件从GE端口接收到以太网帧，在MAC入口位置产生一个接收时戳，之后将以太网帧送入PTP帧解析模块，如果是PTP帧，则由PTP帧转发模块放入缓存，并同时发出中断信号，等待CPU来读取PTP帧；
B、当CPU从缓存中读取到同步帧时，记录同步帧发送的时戳T1、同步帧到达的时戳T2，计算出第一次发送时戳与到达时戳之间的偏差值drift_offset_t1：drift_offset_t1=T2-T1；
再次收集同步帧发送的时戳T1ˊ、同步帧到达的时戳T2ˊ，计算出第二次发送时戳与到达时戳之间的偏差值drift_offset_t2：drift_offset_t2=T2ˊ-T1ˊ；
比较第一次发送时戳与到达时戳之间的偏差值drift_offset_t1的秒部分与第二次发送时戳与到达时戳之间的偏差值drift_offset_t2的秒部分，若秒部分不同，则认为此次记录值无效，丢弃；若秒部分相同，则比较两者大小，计算并记录drift_offset_t1与drift_offset_t2之间的偏差值drift_value：drift_value=|drift_offset_t1-drift_offset_t2|；
C、计算同步帧两次发送的时戳T1、T1ˊ之间的偏差值drift_frenquency：drift_frenquency=|T1-T1ˊ|，若drift_frenquency在0～2s的范围内，则记录下drift_frenquency，计算出频率偏移补偿值OUTPUT_DRIFT并进行补偿：
OUTPUT_DRIFT=(1073741824/drift_frenquency)*drift_value。
5.如权利要求4所述的基于PTP帧的频率同步方法，其特征在于：所述时钟同步子单元在非同步以太网模式下，选择从外部的125Mhz时钟管脚输入的125Mhz时钟作为工作时钟，该时钟的来源是外部的锁相环，该锁相环要同步到时钟同步子单元的秒脉冲时钟管脚输出的时钟上；在非同步以太网模式下，业务接口工作时钟和1588工作时钟完全独立，远端时间服务节点的125Mhz时钟管脚恢复的时钟与数据通道的GE125MHz时钟管脚的工作时钟没有关系。
6.如权利要求4或5所述的基于PTP帧的频率同步方法，其特征在于：所述PTP帧接收控制模块、PTP帧发送控制模块是硬件与CPU连接的控制接口。
基于PTP帧的频率同步装置及方法
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