專利名稱：E1/Ethernet協(xié)議轉(zhuǎn)換精確時(shí)延計(jì)算方法、模塊及轉(zhuǎn)換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于數(shù)據(jù)傳輸領(lǐng)域，涉及在El通道上承載PTP的協(xié)議轉(zhuǎn)換技術(shù)，特別是涉及一種El/Ethernet協(xié)議轉(zhuǎn)換精確時(shí)延計(jì)算方法、模塊及轉(zhuǎn)換器及利用該轉(zhuǎn)換器的方法。
背景技術(shù)：
在SDH上傳輸以太網(wǎng)承載的PTP報(bào)文，首先要將以太網(wǎng)報(bào)文格式和SDH的用戶接口 El的格式進(jìn)行轉(zhuǎn)換，由于以往的轉(zhuǎn)換只考慮了業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)換，而對(duì)業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)換導(dǎo)致的延時(shí)變化沒有關(guān)注。對(duì)于構(gòu)建基于SDH的高精度時(shí)間同步網(wǎng)，必須首先解決協(xié)議轉(zhuǎn)換引起的時(shí)延變化。
I)國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)
1988年，ITU-R的前身國(guó)際無線電咨詢委員會(huì)(CCIR)明確提出產(chǎn)業(yè)界需要在全世界范圍內(nèi)準(zhǔn)確度優(yōu)于10 μ s的時(shí)間傳輸技術(shù)。10年前，國(guó)際上剛開始大規(guī)模建設(shè)SDH或SONET網(wǎng)絡(luò)時(shí)，人們就提出利用SDH或SONET網(wǎng)絡(luò)傳送高精度時(shí)間編碼信號(hào)。ITU-R S7組隨后正式立項(xiàng)研究，美國(guó)、歐洲、日本等國(guó)家和地區(qū)也進(jìn)行了大量相關(guān)的研究。I歐洲時(shí)間頻率論壇。在90年代提出利用SDH的段開銷SOH來實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間的地面?zhèn)鬟f。利用單光纖和波分復(fù)用的組合方式在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間傳遞，使用雙向時(shí)間傳遞技術(shù)，時(shí)間精度實(shí)驗(yàn)室可達(dá)亞毫微秒。I日本電力研究所。在2000年提出利用SDH的段開銷中的DCC通道(576kbps)來實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間的地面?zhèn)鬟f。在現(xiàn)有的SDH傳輸設(shè)備(STE)和時(shí)鐘供給設(shè)備(CSE)上附加時(shí)間同步設(shè)備(TSE)達(dá)到此功能。在有四個(gè)節(jié)點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)中達(dá)到了微秒量級(jí)的精度。I日本NTT傳輸系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室提出利用STS-I (VC-3)來攜帶IPPS (標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖信號(hào)和時(shí)刻信號(hào))，使用雙向時(shí)間傳遞技術(shù)，分別測(cè)試初始雙向時(shí)延和雙向時(shí)延變化，實(shí)驗(yàn)室精度可以達(dá)到100ns。影響精度最大的因素是SDH設(shè)備的時(shí)延和雙向時(shí)延的不對(duì)稱性。I日本NTT光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室提出利用波分復(fù)用設(shè)備，采用雙向WDM傳輸，發(fā)送和接收采用不同的波段。在1310nm和1550nm窗口下實(shí)現(xiàn)了 50km — IOOkm傳輸時(shí)間精度在 Ins0I日本NTT光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室和日本郵電部通信研究所聯(lián)合提出利用STM-16進(jìn)行雙向時(shí)間傳遞.在175km長(zhǎng)的光纜鏈路上，包含7個(gè)中繼器，沒有交叉連接設(shè)備，兩個(gè)STM-16終端.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)的條件下，可以達(dá)到和GPS共視法相當(dāng)?shù)臅r(shí)間精度，大致在ns的量級(jí)。國(guó)外的研究集中在利用高速光信道和SDH開銷來解決SDH網(wǎng)絡(luò)的地面高精度授時(shí)問題，此類技術(shù)仍處于試驗(yàn)室研究階段。由于改造成本和實(shí)施難度較大，而且國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家網(wǎng)絡(luò)分組化的進(jìn)程快于國(guó)內(nèi)。所以近來國(guó)外的研究機(jī)構(gòu)在這方面沒有后續(xù)的投入，轉(zhuǎn)為研究分組領(lǐng)域內(nèi)的地面授時(shí)技術(shù)。本項(xiàng)目針對(duì)目前電力光網(wǎng)絡(luò)大多是SDH的實(shí)際情況，廠站El信道資源豐富的實(shí)際情況，提出基于SDH業(yè)務(wù)信道，不改變現(xiàn)有SDH設(shè)備的地面高精度授時(shí)技術(shù)是有現(xiàn)實(shí)意義的。2)國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)
I 信息產(chǎn)業(yè)部電信研究院承擔(dān)并完成了國(guó)家科技部項(xiàng)目“利用SDH網(wǎng)絡(luò)傳遞標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)”，在實(shí)驗(yàn)室里實(shí)現(xiàn)了 El接口(2.048Mbit/s)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間同步信號(hào)傳輸。它將與UTC同步的時(shí)間編碼嵌入2. 048Mbit/s支路信號(hào)勤務(wù)開銷字節(jié)，同時(shí)利用硬件濾波器和軟件算法濾除抖動(dòng)，試驗(yàn)室時(shí)間同步的準(zhǔn)確度優(yōu)于5微妙。I東北電網(wǎng)2008年組織SDH地面同步網(wǎng)絡(luò)技術(shù)組網(wǎng)測(cè)試。結(jié)論精度受SDH抖動(dòng)影響大，網(wǎng)絡(luò)情況好的狀態(tài)下，授時(shí)精度為2us。I 華東電網(wǎng)2009年組織SDH地面同步網(wǎng)絡(luò)技術(shù)組網(wǎng)測(cè)試。不考慮網(wǎng)絡(luò)異常情況，滿足指標(biāo)要求。I 浙江電網(wǎng)2009年組織PTP地面同步網(wǎng)絡(luò)技術(shù)組網(wǎng)測(cè)試。利用國(guó)外的時(shí)間源 設(shè)備，從設(shè)備、PTP交換機(jī)、專用El協(xié)議轉(zhuǎn)換器，在網(wǎng)絡(luò)情況好的狀態(tài)下，滿足指標(biāo)要求。國(guó)內(nèi)對(duì)基于SDH的高精度地面授時(shí)的研究，多集中在利用SDH El業(yè)務(wù)信道進(jìn)行地面授時(shí)信號(hào)的傳遞，時(shí)碼編碼格式多為單向B碼映射El的方式或雙向脈沖方式。缺乏對(duì)SDH網(wǎng)元時(shí)鐘特性的深入研究，沒有建立基于SDH地面授時(shí)的傳輸模型，在長(zhǎng)距離、多節(jié)點(diǎn)、網(wǎng)元時(shí)鐘故障等情況下的授時(shí)精度和保障精度，以及同步效果的檢測(cè)方面存在缺陷。3)國(guó)內(nèi)現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)
國(guó)內(nèi)對(duì)單一參考源跟蹤檢測(cè)、鎖相環(huán)技術(shù)成熟度較高。在多源混合檢測(cè)跟蹤技術(shù)方面和傳輸網(wǎng)絡(luò)時(shí)間傳輸特性及其影響因素方面，雖然有研究機(jī)構(gòu)已經(jīng)開展預(yù)研工作，但仍然需要進(jìn)一步系統(tǒng)研究。傳統(tǒng)的地面時(shí)間同步鏈路是采用傳送NTP (Network Timing Protocol)協(xié)議的方式來實(shí)現(xiàn)，該協(xié)議最大的缺點(diǎn)只能滿足ms級(jí)別的時(shí)間傳遞精度，這對(duì)于電力、電信系統(tǒng)中業(yè)務(wù)所需的us級(jí)時(shí)間精度是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。所以針對(duì)這個(gè)問題IEEE協(xié)議組織提出了PTP (Precision Time Protocal) 一 ffiEE1588 精確時(shí)間傳送協(xié)議，IEEE1588 協(xié)議的全稱是“網(wǎng)絡(luò)測(cè)量和控制系統(tǒng)的精密時(shí)鐘同步協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)”，目前已發(fā)展到v2版本。1588v2對(duì)Vl進(jìn)行了完善，提高了同步的精度；引入透明時(shí)鐘TC模式，包括E2E透明時(shí)鐘和P2P透明時(shí)鐘，計(jì)算中間網(wǎng)絡(luò)設(shè)備引入的駐留時(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)主從間精確時(shí)間同步；新增端口間延時(shí)測(cè)量機(jī)制等，通過非對(duì)稱校正減少了大型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲械姆e聚錯(cuò)誤。SDH網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)頻率同步的數(shù)字傳輸網(wǎng)，其頻率同步是基于省際、省內(nèi)、本地定時(shí)平臺(tái)的三層網(wǎng)絡(luò)的等級(jí)主從同步，以全國(guó)基準(zhǔn)時(shí)鐘(PRC)作為全網(wǎng)同步的根本保證。SDH設(shè)備具有時(shí)鐘的接口和模塊，正常工作時(shí)變電站跟蹤鎖定上級(jí)時(shí)鐘，能夠通過STM — N的線路碼流傳送同步基準(zhǔn)信號(hào)，也可以接收外部的時(shí)鐘信號(hào)或提供外部時(shí)鐘信號(hào)，并可以根據(jù)時(shí)鐘質(zhì)量進(jìn)行實(shí)時(shí)自動(dòng)時(shí)鐘倒換。目前，電力、電信等企業(yè)已有的時(shí)間同步系統(tǒng)都是基于GPS衛(wèi)星，通過空中授時(shí)，并不完全可靠，所以就需要研究基于地面?zhèn)鬏旀溌返臅r(shí)間同步網(wǎng)絡(luò)。在我國(guó)，已大量建設(shè)了SDH網(wǎng)絡(luò)，尤其在電力系統(tǒng)中，從調(diào)度到各個(gè)變電站都有SDH鏈路連接，所以，在電力系統(tǒng)構(gòu)建采用PTP協(xié)議對(duì)時(shí)的地面時(shí)間同步網(wǎng)，適合的傳輸途徑就是SDH。地面時(shí)間同步網(wǎng)絡(luò)是由主時(shí)鐘、El/Ethernet協(xié)議轉(zhuǎn)換器、SDH傳輸設(shè)備、光通道以及從時(shí)鐘構(gòu)成，時(shí)間信息的在這些設(shè)備中的傳遞必須考慮延遲和抖動(dòng)等影響，由于PTP的對(duì)時(shí)過程是雙向的，只要網(wǎng)絡(luò)收發(fā)信息的延遲是對(duì)稱的，延遲就對(duì)同步?jīng)]有任何影響。延遲和抖動(dòng)的產(chǎn)生主要由以下幾個(gè)原因
I)信號(hào)在光纖中的傳播時(shí)延。2) SDH網(wǎng)元對(duì)信號(hào)的緩沖、封裝等處理時(shí)延。3) SDH映射過程中由于指針調(diào)整引起的時(shí)延抖動(dòng)。4)承載PTP的以太網(wǎng)協(xié)議和EI協(xié)議轉(zhuǎn)換引起的時(shí)延抖動(dòng)。現(xiàn)在協(xié)議轉(zhuǎn)換器僅僅是將以太網(wǎng)協(xié)議碼流和El協(xié)議碼流格式進(jìn)行互轉(zhuǎn)，而轉(zhuǎn)換帶來的時(shí)延變化全然沒有考慮，這將導(dǎo)致路徑延遲出現(xiàn)毫秒級(jí)別的抖動(dòng)，這對(duì)高精度時(shí)間同步來說是個(gè)非常大的問題，會(huì)導(dǎo)致路徑延遲和時(shí)間偏差計(jì)算出現(xiàn)不收斂，從時(shí)鐘相對(duì)主時(shí)鐘的時(shí)間偏差無法達(dá)到微秒級(jí)別以內(nèi)。本文提出的方案主要解決以太網(wǎng)協(xié)議和El協(xié)議轉(zhuǎn)換引起的時(shí)延抖動(dòng)，這是建立 基于SDH傳輸?shù)臅r(shí)間同步網(wǎng)絡(luò)首要解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本文提出的El/Ethernet協(xié)議轉(zhuǎn)換器精確測(cè)量了進(jìn)出以太網(wǎng)接口和El接口的時(shí)間差，并更新PTP報(bào)文的校正域，消除了協(xié)議轉(zhuǎn)換的影響。本發(fā)明一種El/Ethernet協(xié)議轉(zhuǎn)換精確時(shí)延計(jì)算方法,所述方法具體如下
I. I實(shí)現(xiàn)對(duì)太網(wǎng)收發(fā)器的初始化配置；
I. 2實(shí)現(xiàn)從太網(wǎng)收發(fā)器接收以太網(wǎng)上PTP設(shè)備發(fā)出的數(shù)據(jù)，進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換，并且按照設(shè)備配置好的El線路模式，發(fā)送El收發(fā)器，最終發(fā)送到El線路；
I. 3實(shí)現(xiàn)從El收發(fā)器接收El線路上的數(shù)據(jù)，進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換，發(fā)送給太網(wǎng)收發(fā)器，最終發(fā)送到以太網(wǎng)中的PTP設(shè)備；
I. 4準(zhǔn)確計(jì)算功能步驟I. 2中接收太網(wǎng)收發(fā)器數(shù)據(jù)到發(fā)送到El收發(fā)器的處理時(shí)間，并添加到PTP協(xié)議的相應(yīng)區(qū)域中；
I. 5準(zhǔn)確計(jì)算步驟I. 3中接收El收發(fā)器數(shù)據(jù)到發(fā)送到太網(wǎng)收發(fā)器的處理時(shí)間，并添加到PTP協(xié)議的相應(yīng)區(qū)域中。本發(fā)明一種El/Ethernet協(xié)議轉(zhuǎn)換精確時(shí)延計(jì)算模塊,所述模塊包括 init_dm9k模塊此模塊負(fù)責(zé)對(duì)以太網(wǎng)收發(fā)器的初始化配置；
0perate_Dm9k模塊此模塊負(fù)責(zé)對(duì)太網(wǎng)收發(fā)器的所有操作，包括讀寫寄存器、接收發(fā)送數(shù)據(jù)包等；
Control_dm9k 模塊此模塊控制 0perate_Dm9k ；
div8模塊此模塊是分頻模塊，將16. 384M時(shí)鐘分頻為2. 048M時(shí)鐘；
TimerU Timer2 :這兩個(gè)模塊是計(jì)時(shí)模塊，用來給邏輯電路處理數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)時(shí)；rami、ram2 :這兩個(gè)模塊是電路中的兩個(gè)存儲(chǔ)單元，用于存儲(chǔ)接收到的數(shù)據(jù)以供電路內(nèi)部處理；
el_rx :此模塊負(fù)責(zé)接收El收發(fā)器的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)存入ram中； el_tx :此模塊負(fù)責(zé)發(fā)送數(shù)據(jù)給El收發(fā)器，發(fā)送到El線路上。本發(fā)明還包括一種El/Ethernet協(xié)議轉(zhuǎn)換器，所述協(xié)議轉(zhuǎn)換器包括以太網(wǎng)收發(fā)器、El收發(fā)器及MCU等,其特征在于還包括所述El/Ethernet協(xié)議轉(zhuǎn)換精確時(shí)延計(jì)算模塊。本發(fā)明利用協(xié)議轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)精確時(shí)延計(jì)算的方法，所述方法具體如下
4. I計(jì)算從Ethernet接收數(shù)據(jù)到向El發(fā)送數(shù)據(jù)的延遲時(shí)間
在El/Ethernet協(xié)議轉(zhuǎn)換器開始接收Ethernet的數(shù)據(jù)時(shí),啟動(dòng)一個(gè)計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)，同時(shí)El/Ethernet協(xié)議轉(zhuǎn)換器把所有數(shù)據(jù)都接收完，然后進(jìn)行處理；處理完成后，El/Ethernet協(xié)議轉(zhuǎn)換器開始向El發(fā)送數(shù)據(jù)，并停止計(jì)時(shí)器；
4. 2計(jì)算從El接收數(shù)據(jù)到向Ethernet發(fā)送數(shù)據(jù)的延遲時(shí)間在El/Ethernet協(xié)議轉(zhuǎn)換器開始接收El的數(shù)據(jù)時(shí),啟動(dòng)一個(gè)計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)，同時(shí)El/Ethernet協(xié)議轉(zhuǎn)換器把所有數(shù)據(jù)都接收完，然后進(jìn)行處理；處理完成后，El/Ethernet協(xié)議轉(zhuǎn)換器開始向Ethernet發(fā)送數(shù)據(jù)，并停止計(jì)時(shí)器； 4. 3將延遲時(shí)間記錄在數(shù)據(jù)包中在El/Ethernet協(xié)議轉(zhuǎn)換器的計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)完成后，El/Ethernet協(xié)議轉(zhuǎn)換器把計(jì)時(shí)器得到的時(shí)間與PTP報(bào)文的correction域中的時(shí)間高48位進(jìn)行相加，然后把新得到的時(shí)間再填充到PTP報(bào)文的correction域的高48位中，這樣延遲時(shí)間就記錄在了數(shù)據(jù)包中。本發(fā)明有益效果在于它可有效地利用電信運(yùn)營(yíng)商線路的剩余帶寬，增加的投資很少、并可即時(shí)開通。利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)所提供的El通道，用較低的成本實(shí)現(xiàn)兩個(gè)以太網(wǎng)互聯(lián)。更關(guān)鍵的一點(diǎn)，該設(shè)備可以精確的計(jì)算數(shù)據(jù)包經(jīng)過以太網(wǎng)和El轉(zhuǎn)換器的延時(shí)時(shí)間，然后把這個(gè)延時(shí)時(shí)間記錄在發(fā)出的數(shù)據(jù)包中，接收設(shè)備可以通過這個(gè)延時(shí)時(shí)間計(jì)算出準(zhǔn)確的時(shí)間，這樣用戶就可以使用通過El通道進(jìn)行準(zhǔn)確授時(shí)。本發(fā)明提出的技術(shù)方案是SDH地面時(shí)間同步系統(tǒng)中重要的環(huán)節(jié)，是實(shí)現(xiàn)地面時(shí)間同步網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)。


圖I所示的本發(fā)明El/Ethernet協(xié)議轉(zhuǎn)換精確時(shí)延計(jì)算模塊的模塊結(jié)構(gòu)圖。圖2所示的本發(fā)明El/Ethernet協(xié)議轉(zhuǎn)換精確時(shí)延計(jì)算模塊的IO示意圖。圖3所示的是本發(fā)明El/Ethernet協(xié)議轉(zhuǎn)換器的系統(tǒng)框圖。圖4所示的是本發(fā)明El/Ethernet協(xié)議轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)框圖。圖5、圖6所示的是利用本發(fā)明El/Ethernet協(xié)議轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)精確時(shí)延計(jì)算流程圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明一種El/Ethernet協(xié)議轉(zhuǎn)換精確時(shí)延計(jì)算方法,所述方法具體如下
I. I實(shí)現(xiàn)對(duì)太網(wǎng)收發(fā)器的初始化配置；
I. 2實(shí)現(xiàn)從太網(wǎng)收發(fā)器接收以太網(wǎng)上PTP設(shè)備發(fā)出的數(shù)據(jù)，進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換，并且按照設(shè)備配置好的El線路模式，發(fā)送El收發(fā)器，最終發(fā)送到El線路；
I. 3實(shí)現(xiàn)從El收發(fā)器接收El線路上的數(shù)據(jù)，進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換，發(fā)送給太網(wǎng)收發(fā)器，最終發(fā)送到以太網(wǎng)中的PTP設(shè)備；I. 4準(zhǔn)確計(jì)算功能步驟I. 2中接收太網(wǎng)收發(fā)器數(shù)據(jù)到發(fā)送到El收發(fā)器的處理時(shí)間，并添加到PTP協(xié)議的相應(yīng)區(qū)域中；
I. 5準(zhǔn)確計(jì)算步驟I. 3中接收El收發(fā)器數(shù)據(jù)到發(fā)送到太網(wǎng)收發(fā)器的處理時(shí)間，并添加到PTP協(xié)議的相應(yīng)區(qū)域中。如圖I所示，實(shí)現(xiàn)上述方法的精確時(shí)延計(jì)算模塊，所述模塊包括 init_dm9k模塊此模塊負(fù)責(zé)對(duì)以太網(wǎng)收發(fā)器的初始化配置；
0perate_Dm9k模塊此模塊負(fù)責(zé)對(duì)太網(wǎng)收發(fā)器的所有操作，包括讀寫寄存器、接收發(fā)送數(shù)據(jù)包等；
Control_dm9k 模塊此模塊控制 0perate_Dm9k ；
div8模塊此模塊是分頻模塊，將16. 384M時(shí)鐘分頻為2. 048M時(shí)鐘； TimerU Timer2 :這兩個(gè)模塊是計(jì)時(shí)模塊，用來給邏輯電路處理數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)時(shí)；rami、ram2 :這兩個(gè)模塊是電路中的兩個(gè)存儲(chǔ)單元，用于存儲(chǔ)接收到的數(shù)據(jù)以供電路內(nèi)部處理；
el_rx :此模塊負(fù)責(zé)接收El收發(fā)器的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)存入ram中； el_tx :此模塊負(fù)責(zé)發(fā)送數(shù)據(jù)給El收發(fā)器，發(fā)送到El線路上。其中，白線表示從DM9000AEP接收到以太網(wǎng)數(shù)據(jù)發(fā)送到El線路的過程；黑線表示從DS26503接收到El數(shù)據(jù)發(fā)送到以太網(wǎng)的過程。上述模塊的結(jié)構(gòu)如下
頂層模塊ElethernetjOP ;它是整個(gè)邏輯電路的頂層模塊，它的IO圖如圖2所示。其中，各管腳說明如下管牌名稱 IO方向管麻坊能備注
CLK.10CMI 顆電路工作___
CLK_16-38ffi I I,用于產(chǎn)生？- M8M的時(shí)鐘，為
DS2i5IB纖主咖
__2、產(chǎn)生 2· Mat 的 TI—CLK 時(shí)鐘·__
BSTI 整個(gè)^電路的復(fù)位信號(hào)，低電
__yam__
￥Rim_m I Ei鎌使能信號(hào) 4*"■ H
I: WBRi
__ο: __
iQLCLK__I BI數(shù)據(jù)接收同步時(shí)鐘__
歴—SWCI 雌_布^^^[同步信號(hào)_
KQSiR__I BI 8 接收信號(hào)__
_ADDR__I_ HjGAj^HGU 交g的地8
MCLKO 提供給0S26603工作 主時(shí)鐘，
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HISYO FPGA忙信號(hào)3用于獅!O雜
芯片Pfga是否忙，是否正在·
總線
Ii忙’正使用纖；
__Pt空閑，未使用總線·__
amO ΣΜ9000ΜΡ 總制信號(hào)
Ii mm,此時(shí)總線為數(shù)據(jù)總線；
__0:地此時(shí)總線為地址總線·__
CS__O DIBOOQAIiP 片選信號(hào)__
IOK__O MB00QASP 讀__
ι νο neoooAEP 寫信號(hào)
IlCLI__O BI ISjS發(fā)送同步時(shí)鐘__
H_SWCO 雌_下躚麵發(fā)送兩_
TQSiR O BI _發(fā)送信號(hào)__
LED__O im__所有
本發(fā)明的一種El/Ethernet協(xié)議轉(zhuǎn)換器，所述協(xié)議轉(zhuǎn)換器包括以太網(wǎng)收發(fā)器、El收發(fā)器及MCU等，還包括如上所述的精確時(shí)延計(jì)算模塊，即FPGA (LFXP2-8E)芯片，其系統(tǒng)框圖如圖3所示。其中FPGA (LFXP2-8E)芯片是PTP-El轉(zhuǎn)換盒的核心元器件，它內(nèi)部的邏輯電路負(fù)責(zé)整個(gè)數(shù)據(jù)傳輸功能的具體實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明El/Ethernet協(xié)議轉(zhuǎn)換器是借助于電信線路來實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)延伸的設(shè)備。如圖4所示地面時(shí)間同步網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)圖，它把以太網(wǎng)的幀格式變換成El的幀格式進(jìn)行傳輸，再在對(duì)端將El的巾貞格式還原成以太網(wǎng)的巾貞格式,實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)在基于El的電信網(wǎng)上的傳輸。圖5、圖6所示的是利用本發(fā)明El/Ethernet協(xié)議轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)精確時(shí)延計(jì)算流程圖。過程可以分為以下兩個(gè)部分
I、計(jì)算從Ethernet接收數(shù)據(jù)到向El發(fā)送數(shù)據(jù)的延遲時(shí)間
整個(gè)計(jì)算延遲時(shí)間的起始點(diǎn)是開始接收Ethernet數(shù)據(jù)的時(shí)刻,停止點(diǎn)是開始發(fā)送El數(shù)據(jù)的時(shí)刻，如圖5所示。詳細(xì)說明在El/Ethernet協(xié)議轉(zhuǎn)換器開始接收Ethernet的數(shù)據(jù)時(shí)，啟動(dòng)一個(gè)計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)，同時(shí)El/Ethernet協(xié)議轉(zhuǎn)換器把所有數(shù)據(jù)都接收完，然后進(jìn)行處理。處理完成后，El/Ethernet協(xié)議轉(zhuǎn)換器開始向El發(fā)送數(shù)據(jù)，并停止計(jì)時(shí)器。這 樣計(jì)時(shí)器的時(shí)間數(shù)據(jù)就是整個(gè)過程的延遲時(shí)間，精確到10ns。2、計(jì)算從El接收數(shù)據(jù)到向Ethernet發(fā)送數(shù)據(jù)的延遲時(shí)間
整個(gè)計(jì)算延遲時(shí)間的起始點(diǎn)是開始接收El數(shù)據(jù)的時(shí)刻,停止點(diǎn)是開始發(fā)送 Ethernet數(shù)據(jù)的時(shí)刻,如圖6所示。詳細(xì)說明
在El/Ethernet協(xié)議轉(zhuǎn)換器開始接收El的數(shù)據(jù)時(shí),啟動(dòng)一個(gè)計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)，同時(shí)El/Ethernet協(xié)議轉(zhuǎn)換器把所有數(shù)據(jù)都接收完，然后進(jìn)行處理。處理完成后，El/Ethernet協(xié)議轉(zhuǎn)換器開始向Ethernet發(fā)送數(shù)據(jù)，并停止計(jì)時(shí)器。這樣計(jì)時(shí)器的時(shí)間數(shù)據(jù)就是整個(gè)過程的延遲時(shí)間，精確到10ns。3、將延遲時(shí)間記錄在數(shù)據(jù)包中
在El/Ethernet協(xié)議轉(zhuǎn)換器的計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)完成后，El/Ethernet協(xié)議轉(zhuǎn)換器會(huì)把計(jì)時(shí)器得到的時(shí)間與PTP報(bào)文的correction域中的時(shí)間(高48位)進(jìn)行相加，然后把新得到的時(shí)間再填充到PTP報(bào)文的correction域的高48位中，這樣延遲時(shí)間就記錄在了數(shù)據(jù)包中。
權(quán)利要求
1. 一種El/Ethernet協(xié)議轉(zhuǎn)換精確時(shí)延計(jì)算方法,所述方法具體如下 I. I實(shí)現(xiàn)對(duì)太網(wǎng)收發(fā)器的初始化配置； I. 2實(shí)現(xiàn)從太網(wǎng)收發(fā)器接收以太網(wǎng)上PTP設(shè)備發(fā)出的數(shù)據(jù)，進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換，并且按照設(shè)備配置好的El線路模式，發(fā)送El收發(fā)器，最終發(fā)送到El線路； I. 3實(shí)現(xiàn)從El收發(fā)器接收El線路上的數(shù)據(jù)，進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換，發(fā)送給太網(wǎng)收發(fā)器，最終發(fā)送到以太網(wǎng)中的PTP設(shè)備； I. 4準(zhǔn)確計(jì)算功能步驟I. 2中接收太網(wǎng)收發(fā)器數(shù)據(jù)到發(fā)送到El收發(fā)器的處理時(shí)間，并添加到PTP協(xié)議的相應(yīng)區(qū)域中； 1.5準(zhǔn)確計(jì)算步驟I. 3中接收El收發(fā)器數(shù)據(jù)到發(fā)送到太網(wǎng)收發(fā)器的處理時(shí)間，并添加到PTP協(xié)議的相應(yīng)區(qū)域中。
2.—種El/Ethernet協(xié)議轉(zhuǎn)換精確時(shí)延計(jì)算模塊，所述模塊包括 init_dm9k模塊此模塊負(fù)責(zé)對(duì)以太網(wǎng)收發(fā)器的初始化配置； Operate_Dm9k模塊此模塊負(fù)責(zé)對(duì)太網(wǎng)收發(fā)器的所有操作，包括讀寫寄存器、接收發(fā)送數(shù)據(jù)包等； Control_dm9k 模塊此模塊控制 0perate_Dm9k ； div8模塊此模塊是分頻模塊，將16. 384M時(shí)鐘分頻為2. 048M時(shí)鐘； TimerU Timer2 :這兩個(gè)模塊是計(jì)時(shí)模塊，用來給邏輯電路處理數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)時(shí)；rami、ram2 :這兩個(gè)模塊是電路中的兩個(gè)存儲(chǔ)單元，用于存儲(chǔ)接收到的數(shù)據(jù)以供電路內(nèi)部處理； el_rx :此模塊負(fù)責(zé)接收El收發(fā)器的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)存入ram中； el_tx :此模塊負(fù)責(zé)發(fā)送數(shù)據(jù)給El收發(fā)器，發(fā)送到El線路上。
3.—種El/Ethernet協(xié)議轉(zhuǎn)換器，所述協(xié)議轉(zhuǎn)換器包括以太網(wǎng)收發(fā)器、El收發(fā)器及MCU等，其特征在于還包括如權(quán)利要求2所述的模塊。
4.利用權(quán)利要求3所述的協(xié)議轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)精確時(shí)延計(jì)算的方法，所述方法具體如下 . 4.I計(jì)算從Ethernet接收數(shù)據(jù)到向El發(fā)送數(shù)據(jù)的延遲時(shí)間 在El/Ethernet協(xié)議轉(zhuǎn)換器開始接收Ethernet的數(shù)據(jù)時(shí),啟動(dòng)一個(gè)計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)，同時(shí)El/Ethernet協(xié)議轉(zhuǎn)換器把所有數(shù)據(jù)都接收完，然后進(jìn)行處理；處理完成后，El/Ethernet協(xié)議轉(zhuǎn)換器開始向El發(fā)送數(shù)據(jù)，并停止計(jì)時(shí)器； .4. 2計(jì)算從El接收數(shù)據(jù)到向Ethernet發(fā)送數(shù)據(jù)的延遲時(shí)間在El/Ethernet協(xié)議轉(zhuǎn)換器開始接收El的數(shù)據(jù)時(shí),啟動(dòng)一個(gè)計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)，同時(shí)El/Ethernet協(xié)議轉(zhuǎn)換器把所有數(shù)據(jù)都接收完，然后進(jìn)行處理；處理完成后，El/Ethernet協(xié)議轉(zhuǎn)換器開始向Ethernet發(fā)送數(shù)據(jù)，并停止計(jì)時(shí)器；. 4.3將延遲時(shí)間記錄在數(shù)據(jù)包中在El/Ethernet協(xié)議轉(zhuǎn)換器的計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)完成后，El/Ethernet協(xié)議轉(zhuǎn)換器把計(jì)時(shí)器得到的時(shí)間與PTP報(bào)文的correction域中的時(shí)間高48位進(jìn)行相加，然后把新得到的時(shí)間再填充到PTP報(bào)文的correction域的高48位中，這樣延遲時(shí)間就記錄在了數(shù)據(jù)包中。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種E1/Ethernet協(xié)議轉(zhuǎn)換精確時(shí)延計(jì)算方法、模塊及轉(zhuǎn)換器，所述精確時(shí)延計(jì)算具體包括如下步驟1、計(jì)算從Ethernet接收數(shù)據(jù)到向E1發(fā)送數(shù)據(jù)的延遲時(shí)間整個(gè)計(jì)算延遲時(shí)間的起始點(diǎn)是開始接收Ethernet數(shù)據(jù)的時(shí)刻，停止點(diǎn)是開始發(fā)送E1數(shù)據(jù)的時(shí)刻；2、計(jì)算從E1接收數(shù)據(jù)到向Ethernet發(fā)送數(shù)據(jù)的延遲時(shí)間整個(gè)計(jì)算延遲時(shí)間的起始點(diǎn)是開始接收E1數(shù)據(jù)的時(shí)刻，停止點(diǎn)是開始發(fā)送Ethernet數(shù)據(jù)的時(shí)刻；3、將延遲時(shí)間記錄在數(shù)據(jù)包中。本發(fā)明提出的技術(shù)方案是SDH地面時(shí)間同步系統(tǒng)中重要的環(huán)節(jié)，是實(shí)現(xiàn)地面時(shí)間同步網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)。
文檔編號(hào)H04J3/06GK102833025SQ20121010756
公開日2012年12月19日 申請(qǐng)日期2012年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月12日
發(fā)明者杜光耀, 王寶峰 申請(qǐng)人:北京國(guó)智恒電力管理科技集團(tuán)有限公司