[发明专利]一种千兆以太网同频时钟传输方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及千兆位以太网传输时钟信息以获取同频时钟的方法，特别涉及了一种在千兆以太网中利用帧间隙传输时钟同频信号的方法及其实现系统。

背景技术

随着以太网技术的不断发展，网络的传输速率不断提高。目前已经发展成为主流网络技术的千兆位以太网就是一种新型的高速局域网，它可以提供1Gbps的通信带宽，最大传输距离已达到70km。

但面对用户不断升级的网络带宽需求以及日益增长的P2P业务量，以太网传输速率的增长速度仍跟不上人们需求的增长速度。因此如何提高网络带宽资源利用率自始至终都是一个非常重要的问题。现在常见的方法有：不断提高带内传输速率、搭建更多的网络链路等等。

光纤方式的千兆以太网只有全双工方式，工作在全双工方式下的MAC帧之间的帧间隔在物理层被空闲码字替代，以提供对端物理层接收码流的连续性。而物理层的传输速率越高，这部分IPG的带宽就越大。由此可见，如果能利用IPG的带宽来增加额外的流量，将是提高网络带宽利用率一个有效的方法，而且它具有不受以太网中分组流量和分组交换延迟变化影响，不占用以太分组带内带宽的优点，避免了传统方法在研究提高传输速率时的数据冲突考虑。目前这种利用IPG提高以太网传输效率的技术还未出现，而在千兆网中利用IPG传输同频时钟信号更未曾有过尝试。

发明内容

本发明的目的在于提供一种千兆以太网同频时钟传输方法及系统。该方法摒弃单纯依靠带内传输数据的思想，在传输过程中于IPG中插入源业务时戳数据，不仅提高带宽了利用率，解决网络资源利用率不够的问题，同时保持了源和宿业务时钟的同频性，是一种不干扰正常以太分组传输的新的带外同频时钟传输技术方法。

为达到上述目的，本发明的构思是：在发送端将源时钟与公共时钟频率比值关系(时戳)通过异步计数的方式得到；然后等待IPG的到来，将时戳数据插入其中进行传输；在接收端利用公共时钟，以及从接收到的数据中过滤出的时戳数据恢复出源业务时钟。

千兆网采用全双工的工作方式，利用全双工以太网中接收端恢复的时钟同频与发端时钟这一特点，将发端同频业务源时钟频率与本地公共时钟之间的关系通过带外的IPG数据传给接收端，在接收端恢复出发端的源时钟频率。其特征在于利用千兆以太网的前后数据帧之间的固有间隙插入同频时戳数据来传送附加信息。

在千兆以太网中传输同频时钟信息的方法，主要包括：时戳数据的产生、等待IPG到来将时戳数据插入其中进行传输以及在接收端恢复出同频业务时钟。系统搭建主要通过在发送端的数据链路层和物理层之间插入一个中间处理模块(GMII插入处理模块)产生时戳数据和在IPG中插入数据；同样，在接收端的物理层和数据链路层再插入一个GMII处理模块来提取过滤同频时戳信息。

根据上述发明构思，本发明采用下述技术方案：

一种在千兆以太网中同频时钟传输方法，其特征在于利用千兆以太网的前后数据帧之间的固有间隙插入同频时戳数据来传送附加信息。

上述同频时戳数据的产生是通过在发送端将源时钟与公共时钟通过异步计数的方式得到。

一种在千兆以太网中同频时钟传输系统用于上述方法，包括通信发端和通信收端，其特征在于所述通信发端连接一个以太协议物理层模块1，一个以太协议物理层模块2通过千兆以太网连接另一方系统的一个以太协议物理层模块3，一个以太协议物理层模块4连接所述通信收端；所述以太协议物理层模块1和以太协议物理层模块2连接一个GMII插入处理模块1，所述以太协议物理层模块3和以太协议物理层模块4连接一个GMII插入处理模块2；所述GMII插入处理模块1主要进行时戳数据的产生以及将时戳数据插入帧间隔的处理，它连接一个业务时钟和一个公共时钟；所述GMII插入处理模块2主要进行数据提取解析，它连接一个公共时钟；所述公共时钟虽然是另一个系统独立的时钟，但是时钟频率必须和公共时钟完全相同；由于所述GMII插入处理模块1和GMII插入处理模块2结构相同，所以系统亦可双向工作。

在上述的千兆以太网中传输同频时钟信息的系统中，所述的以太协议物理层模块1、2、3和4均由BCM5461千兆以太网控制芯片实现；所述的GMII插入处理模块1和2均由EP1C3T144C8型现场可编程门阵列实现。公共时钟采用125MHz的时钟振荡器，而业务时钟采用2.048MHz的时钟振荡器。

本发明与现有技术相比，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：

1.利用IPG插入同频时钟数据，不占用以太分组的带内带宽，提高带宽利用率；