[发明专利]包分类与加时间戳系统和方法

说明书

本发明公开了一种PHY，该PHY由以下部分构成：时钟，该时钟被布置为生成指示当前时间的时间信号；以及出口戳功能，该出口戳功能被布置为：在出口侧上接收数据包，从所接收的数据包的预定区段提取数据，并且响应于所提取的数据，执行多个预定时间戳操作之一，多个预定时间戳操作包括：响应于所生成的时间信号而生成时间戳信号；不生成时间戳信号；或修改所接收的数据包中写入的时间戳。

技术领域

本发明涉及网络时钟同步的领域，并且具体地涉及利用间接分类来给包交换通信网络中的数据包加时间戳的系统和方法。

背景技术

在包交换通信网络中，在该网络内的不同设备之间传输数据包。虽然这些设备全都是单个网络的一部分，但每个设备具有其自身的时钟。为该网络内的这些设备建立公共时基能改善该网络内的数据传输的有效性。公共时基可用于例如：触发传感器网络中的协调测量实例；协调工业系统中的控制器的动作；或使移动通信网络(即，蜂窝网络)中的无线电节点同步。除了传感器和控制器之外，该系统还可包括计算机和通信设备，诸如路由器。已制定了用于使时钟同步的若干标准协议，例如，IEEE 1588-2008的网络时间协议(NTP)和精确时间协议(PTP)，这些协议的全部内容以引用方式并入本文。PTP描述了在通信网络中的各节点之间发送时序相关消息。时序相关消息包括例如一个节点传输加时间戳的包以向另一个节点提供其时基，以及一个节点传输请求接收节点使用接收时间来回复的包。处理时序相关消息时出现的任何错误可不利于精确时钟同步并且该危害可在多个网络设备内累积。此外，时序相关消息的有效处理是有利的以便避免干扰其他通信。

于2013年10月29日授予Joergensen等人的美国专利S/N 8,571,014(该专利的全部内容以引用方式并入本文)描述了基于包的分布式时间戳引擎，其基于包类型来对要处理的数据包分类并且基于包分类来执行特定时间戳操作。图1示出了实现给数据包的分类加时间戳的现有技术物理层(PHY)的高级框图。PHY 10包括：接收块20，该接收块被布置为从通信网络(未示出)接收输入信号；传输块30，该传输块被布置为将输出信号传输到通信网络；本地时钟35，该本地时钟被布置为给PHY 10提供时基并且向接收块20和传输块30提供本地时间值；以及用于耦接到更高级设备(未示出)的接口块40。接收块20的输出被示出为耦接到接口块40的输入，并且传输块30的输入被示出为耦接到接口40的输出，然而这并非意在以任何方式进行限制。在另一个实施方案中，各种其他处理和/或格式化块包括在接收块20与接口块40之间的信号路径中以及在传输块30与接口块40之间的信号路径中。

接收块20包括：接收器50；包分类器60；时间计算器70；和包写入器80。传输块30包括：包分类器90；时间计算器100；包写入器110；和发射器120。接口块40、接收器50、包分类器60、时间计算器70、包写入器80、包分类器90、时间计算器100、包写入器110和发射器120中的每一者一般用电子电路来实现。例如，在一个实施方案中，在互补金属氧化物半导体(CMOS)集成电路中提供PHY 10。在另一个实施方案中，软件编程用于控制PHY 10中的一些电路的操作。在一个实施方案中，可编程处理器用于配置PHY 10的电路并处理异常条件。

本地时钟35提供与通信网络(未示出)中的另一个时钟同步的时间值。在一个实施方案中，本地时钟35是通信网络的主时钟并且与高精度时钟(诸如美国海军天文台)同步。在一些实施方案中，本地时钟35接收由时间模块(未示出)提供的输入时钟信号和时间值。时间模块在各种实施方案中可通过其自身的时钟、PHY 10所接收的信号或两者的组合来确定一天中的时间。输入时钟信号提供参考频率，例如标称250MHZ，该参考频率被锁定到通信网络中的主时钟的频率。在这种实施方案中，将所接收的时间值加载到本地时钟30中以初始化或更新本地时间值。