[发明专利]时钟同步方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种时钟同步方法和装置。

背景技术

随着网络和业务的全IP化发展，分组网络将替代TDM(Time Division Multiplexing，时分复用)网络成为主流的承载网络。TDM网络是时钟同步系统(即频率同步系统)，而传统的分组网络是异步系统，为了实现对TDM业务的兼容以及与TDM网络的互连互通，分组网络需要提供高质量的时钟同步功能。

此外，移动通信对网络同步提出更高的要求。TD-SCDMA、CDMA2000以及LTE均有高精度时间同步的要求。通过GPS也可以满足，但GPS存在安全和工程安装维护等方面的问题，因此运营商希望用尽可能少的GPS，通过接入和承载网络来为基站分配时间。

IEEE1588由于采用硬件时间戳与软件算法相结合的方法，不但可以实现时钟同步，而且可以实现时间同步，精度可以达到亚微秒级，从而使其在分组网络和移动网络中的应用越来越多。但是1588的同步精度受网络链路时延和双向路径对称性的影响较大，目前基于1588的同步设备大都采用MAC打时间戳，而MAC收发1588报文需要经过具有缓冲功能的物理层芯片(PHY)，报文在物理层芯片中的驻留时间是不确定的，从而增加了网络链路时延的不确定性和双向路径的不对称性，降低了1588的同步精度。随着各种应用对同步精度要求的提高，出现了物理层芯片打时间戳的多端口以太网装置，所述多端口以太网装置包括多个物理层芯片，每个物理层芯片包括至少一个以太网端口。所以在实现整个网络同步之前，首先要做到多端口以太网装置内部不同物理层芯片的同步。

经过对现有技术文献的检索，发明人发现：

公开号为CN101977104A的发明专利“基于IEEE1588精确时钟同步协议系统及其同步方法”提供了从时钟(Slave Clock)与主时钟(Master Clock)同步的IEEE1588一步法，使得主时钟在发送同步报文时就带有本次发送的精确时间戳，无需再发送跟随报文，减小了实现时钟同步所需的通信带宽。并构建一个频率可调的时钟计数器，再配合时钟同步算法，实现频率补偿的功能，达到高精度时钟同步的要求。但其时间戳由以太网媒体访问控制器(MAC)生成，这样会增加网络链路时延的不确定性和双向路径的不对称性，降低同步精度；而且该专利只是单端口时钟的同步方法，并没有说明多端口以太网设备与主时钟设备的时间同步方法。

综上所述，目前的时钟同步方法会导致同步精度较低、且无法实现多个物理层芯片与主时钟的时间同步。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种时钟同步方法和装置，以至少解决现有技术中由于物理层芯片引入的网络链路时延的不确定性和双向路径的不对称性而导致的同步精度低的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种时钟同步方法，其包括：计算本地时钟与主时钟之间的频率漂移和时间偏移；使用频率漂移对本地时钟进行校准，并使用时间偏移对秒脉冲信号进行校准；使用所述校准后的本地时钟、所述校准后的秒脉冲信号(Pulse Per Second，简称为PPS)以及所述校准后的秒脉冲信号的上升沿的时刻值TOD(Time of Day，时间信息)对所述物理层芯片中的工作时钟和时间戳模块的时间进行同步。

使用所述校准后的本地时钟、所述校准后的秒脉冲信号以及所述校准后的秒脉冲信号的上升沿的时刻值TOD对所述物理层芯片中的工作时钟和时间戳模块的时间进行同步的步骤包括：将校准后的本地时钟输出给物理层芯片以作为物理层芯片的工作时钟；将所述校准后的秒脉冲信号以及所述TOD输出给所述物理层芯片，其中，所述校准后的秒脉冲信号的上升沿在所述主时钟的整秒时刻输出。

将校准后的秒脉冲信号以及校准后的秒脉冲信号的上升沿的时刻值输出给物理层芯片之后，时钟同步方法还包括：以所述校准后的秒脉冲信号的上升沿为触发，每个物理层芯片中的时间戳计数器的秒域以寄存器R2的值为初值，每个物理层芯片中的时间戳计数器的纳秒域以零为初值，并以校准后的物理层芯片工作时钟的频率进行计数累加，其中，所述时间戳计数器包括秒域和纳秒域，所述时间戳计数器的瞬时值用于为IEEE 1588报文打时间戳，所述寄存器R1的值为输出给所述物理层芯片的上一个TOD，所述寄存器R2的值为所述寄存器R1的值加1秒；将所述寄存器R1的值更新为当前TOD，并将所述寄存器R2的值更新为当前TOD+1秒。

使用频率漂移对本地时钟进行校准的步骤包括：根据频率漂移调整本地时钟，使本地时钟的频率与主时钟的频率同步。