[发明专利]使无源光网络具备支持时间同步能力的装置与方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种使(enable)无源光网络(Passive Optical Network，PON)具备支持时间同步(time synchronization)能力的装置与方法。

背景技术

随着PON网络技术的发展与建设，网络技术已发展如何通过PON来传递对时信息以使得后端的光网络单元(Optical Network Unit，ONU；ONU亦称为客户端)的应用能够精确地与光线路终端(Optical Line Termination，OLT)的高阶时钟源达到同步。例如，使用电机与电子工程协会(Institute forElectrical and Electronic Engineers，IEEE)所制订的IEEE 1588精确时间协议(Precision Time Protocol，PTP)可使子时钟通过有线网络与母时钟进行对时。PTP通过IP网络或以太网络(Ethernet)传递同步时间信号，可以达到次微秒(sub-microsecond)等级的时间精确度。被视为是一经济且有效的频率分布与系统同步方式。

IEEE 1588同步对时机制提供从属时钟与主时钟进行精准对时。图1是一范例示意图，说明IEEE 1588同步机制。图1的同步机制中，从属时钟同步到其主时钟的目标是算出主时钟与其从属时钟之间的传递延迟(propagation delay)时间，并借此修正从属时钟来达到对时的标的。此同步机制中，PTP主时钟与其PTP从属时钟之间使用四种消息的交换，此四种消息包括同步消息(sync message)110、跟进消息(follow-up message)120、延迟请求(delay request)消息130、延迟响应(delay response)消息140。在图1中，偏移量(Offset)是主时钟与其从属时钟之间的时间差异量，延迟(Delay)是主时钟端(master)与从属时钟端(slave)之间的消息传递延迟时间。

请参考图1，PTP主时钟端周期送出同步消息110给PTP从属时钟端。同步消息110中包含了传送端的时间戳(time stamp)，此时间戳记录了传送瞬间的主时钟的时间点MT1，因此接收端收到后可得到传送当时的时间点MT1。主时钟端也可以在同步消息110送出后会跟着送出跟进消息120，此跟进消息120记载了时间点MT1，此实现方式称为两阶段同步，在PTP协议中，前述两阶段同步的后阶段可使用软件来实现，并且此实现方式可更精确地记载时间点MT1。当一设备中有硬件来支持能直接在下层记载时间时，就可不需要使用跟进消息120。

当从属时钟端收到同步消息110时，即记录当时的从属时钟的时间点ST1，并且送出延迟请求消息130给主时钟端。延迟请求消息130中包含送出时从属时钟的时间点ST2。当主时钟端收到延迟请求消息130时，记录当时的主时钟的时间点MT2，并回送延迟响应消息140给从属时钟端，借此，从属时钟端可得到时间点MT2，消息交换至此，从属时钟端共有四个时间戳，即时间点MT1、时间点ST1、时间点MT2、以及时间点ST2。

所以，主时钟与其从属时钟之间的时间差异量，以及主时钟端与从属时钟端间的传递延迟时间可以计算如下：

因为ST1＝MT1+Offset+Delay      (1)

MT2＝ST2-Offset+Delay          (2)

所以Delay＝((ST1-MT1)+(MT2-ST2))/2，以及

Offset＝((ST1-MT1)-(MT2-ST2))/2。

依此，利用主时钟与其从属时钟之间的时间差异量Offset，可由此来调整从属时钟的时间同步于主时钟的时间。在IEEE 1588中，此同步方式称为延迟请求响应机制(Delay Request Response Mechanism)。

图2是一范例示意图，说明PON网络的一对时应用，该应用为ONU后端的从属时钟设备220欲同步于PTP主时钟210。然而由于PON网络产生高度的延迟，直接通过PON进行PTP封包传递将无法达到精准对时的目的，因此，欲完成此一应用PON网络设备OLT以及ONU皆必须支持同步工作。