以太网无源光网络时间同步方法、系统及相关设备的制作方法
【专利摘要】本申请提供了一种以太网无源光网络时间同步方法，包括：光网络单元ONU响应光线路终端OLT发送的GATE报文，从所述GATE报文中提取所述OLT的本地时间计数值、所述OLT与以太网无源光网络系统时间的差值和所述OLT与ONU间的往返时延RTT；以及，确定所述OLT的本地时间计数值为所述ONU的本地时间计数值；以及，对所述ONU的本地时间计数值、所述OLT与以太网无源光网络系统时间的差值和RTT/2进行求和，将求和结果作为所述ONU的第一同步时间戳，以完成与所述以太网无源光网络系统的时间同步。因此，本申请简化了系统设计，实现简单。
【专利说明】以太网无源光网络时间同步方法、系统及相关设备
【技术领域】
[0001]本申请涉及以太网无源光网络设计领域，特别涉及一种以太网无源光网络时间同步方法、系统及相关设备。
【背景技术】
[0002]EPON(ethernet passive optical network,以太网无源光网络)系统由于成本低廉、部署方便、带宽大、可扩展性强等优点在通信领域已得到大规模应用，并逐步推广到移动回传、电力通信、自动化、工业以太网等应用场合。
[0003]EPON系统主要由3个部分组成:0LT (optical line terminal,光线路终端)，分光器以及ONU (optical network units,光网络单元)。OLT—般位于机房,用于汇聚业务到远端服务器；0NU—般位于应用现场如楼道、厂房等，用于和终端设备通信。OLT通过光纤连接到各个ONU，通过使用分光器，一个OLT下可部署多个ONU。
[0004]现有的EPON系统是个频率同步系统，频率同步依赖EPON系统本身的MPCP (Multipoint Control Protocol，多点控制协议)实现。ONU内置时钟恢复模块，通过时钟恢复可以在将时钟频率同步到远端OLT设备。但现有EPON系统在设计之初未考虑时间同步的需求，因此，EPON系统如果不借助于除MPCP之外的其它上层的时间同步协议(比如IEEE1588V2)，本身并不支持时间同步。而在移动回传、电力通信、自动化、工业以太网等场合需要各个设备协同工作，各设备必须保持精确的时间同步才能正常工作。
[0005]已有的网络时间同步协议(如IEEE1588V2等)在以太网中可以很好的应用，但现有的EPON系统中的ONU大多并不支持基于IEEE1588V2实现的时间同步功能，若将IEEE1588V2协议应用在EPON系统，需要0LT、0NU设备从底层的芯片，硬件设计和软件设计进行大量工作，实现较为复杂。
【发明内容】
[0006]为解决上述技术问题，本申请实施例提供一种以太网无源光网络时间同步方法、系统及相关设备，以达到简化系统设计，实现简单的目的，技术方案如下:
[0007]一种以太网无源光网络时间同步方法，包括:
[0008]光网络单元ONU响应光线路终端OLT发送的GATE报文，从所述GATE报文中提取所述OLT的本地时间计数值、所述OLT与以太网无源光网络系统时间的差值和所述OLT与ONU间的往返时延RTT ；以及，
[0009]确定所述OLT的本地时间计数值为所述ONU的本地时间计数值；以及，
[0010]对所述ONU的本地时间计数值、所述OLT与以太网无源光网络系统时间的差值和RTT/2进行求和，将求和结果作为所述ONU的第一同步时间戳，以完成与所述以太网无源光网络系统的时间同步。
[0011]优选的，在所述将求和结果作为所述ONU的第一同步时间戳之后，还包括:
[0012]向所述OLT返回携带有所述第一同步时间戳的REPORT报文，用于所述OLT对所述ONU的时间同步状态进行确认。
[0013]优选的，所述REPORT报文的生成过程，包括:
[0014]从待发送REPORT报文的Queue#n Report域中未使用域的起始位置，开始存放8个字节的所述第一同步时间戳，所述Queue#n Report中的η = {0,1,2,3,4,5,6,7}；
[0015]若所述Queue#n Report域中未使用域足以存放所述第一同步时间戳,则将所述第一同步时间戳存放在所述Queue#n Report域中未使用域；
[0016]否则,则将所述第一同步时间戳中除存放在所述Queue#n Report域中未使用域中的字节之外的剩余字节，存放在所述待发送REPORT报文的Pad/Reserved域内。
[0017]优选的，在所述将求和结果作为所述ONU的第一同步时间戳之后，还包括:
[0018]对所述第一时间同步戳和误差补偿值进行求和，将求和结果作为所述ONU的第二同步时间戳，所述误差补偿值至少包括上/下行波长不同引入的补差和芯片内部延时引入的误差。
[0019]一种以太网无源光网络时间同步方法，包括:
[0020]OLT向ONU发送GATE报文，所述GATE报文携带有所述OLT的本地时间计数值、所述OLT与以太网无源光网络系统时间的差值和所述OLT与ONU间的往返时延RTT，用于所述ONU计算出第一同步时间戳，以完成与所述以太网无源光网络系统的时间同步。
[0021]优选的，所述GATE报文的生成过程包括:
[0022]从待发送GATE报文的Grant#n start time域和Grant#n Length域中未使用域的起始位置，开始依次存放2个字节的RTT、8个字节的OLT的本地时间计数值和8个字节的OLT与以太网无源光网络系统时间的差值，所述n = {1,2,3,4}；
[0023]若所述Grant#n start time域和Grant#n Length域中未使用域足以存放所述RTT、所述OLT的本地时间计数值和所述OLT与以太网无源光网络系统时间的差值，则将所述RTT、所述OLT的本地时间计数值和所述OLT与以太网无源光网络系统时间的差值依次存放在所述Grant#n start time域和Grant#n Length域中未使用域内；
[0024]否则，则将所述RTT、所述OLT的本地时间计数值和所述OLT与以太网无源光网络系统时间的差值中除存放在所述Grant#n start time域和Grant#n Length域中未使用域中的字节之外的剩余字节，依次存放在所述待发送GATE报文的Pad/Reserved域内。
[0025]一种以太网无源光网络时间同步方法，包括:
[0026]OLT发送GATE报文至0NU，所述GATE报文携带有所述OLT的本地时间计数值、所述OLT与以太网无源光网络系统时间的差值和所述OLT与ONU间的往返时延RTT ；
[0027]所述ONU响应光线路终端OLT发送的GATE报文，从所述GATE报文中提取所述OLT的本地时间计数值、所述OLT与以太网无源光网络系统时间的差值和所述OLT与ONU间的往返时延RTT ；
[0028]所述ONU确定所述OLT的本地时间计数值为所述ONU的本地时间计数值；
[0029]所述ONU对所述ONU的本地时间计数值、所述OLT与以太网无源光网络系统时间的差值和RTT/2的进行求和，将求和结果作为所述ONU的第一同步时间戳，以完成与所述以太网无源光网络系统的时间同步。
[0030]一种 0NU，包括:
[0031]提取模块，用于响应光线路终端OLT发送的GATE报文，从所述GATE报文中提取所述OLT的本地时间计数值、所述OLT与以太网无源光网络系统时间的差值和所述OLT与ONU间的往返时延RTT ；
[0032]确定模块，用于确定所述OLT的本地时间计数值为所述ONU的本地时间计数值；
[0033]计算模块，用于对所述ONU的本地时间计数值、所述OLT与以太网无源光网络系统时间的差值和RTT/2的进行求和，将求和结果作为所述ONU的第一同步时间戳，以完成与所述以太网无源光网络系统的时间同步。
[0034]一种 OLT，包括:
[0035]发送模块，用于发送GATE报文至0NU，所述GATE报文携带有所述OLT的本地时间计数值、所述OLT与以太网无源光网络系统时间的差值和所述OLT与ONU间的往返时延RTT，用于所述ONU计算出第一同步时间戳，以完成与所述以太网无源光网络系统的时间同
止/J/ O
[0036]一种以太网无源光网络时间同步系统,包括:所述ONU和所述0LT。
[0037]与现有技术相比，本申请的有益效果为:
[0038]在本申请中，由于改进后得到的GATE报文中携带有所述OLT的本地时间计数值、所述OLT与以太网无源光网络系统时间的差值和所述OLT与所述ONU间的往返时延RTT，使ONU能够从预设格式的GATE报文中提取出OLT的本地时间计数值、所述OLT与以太网无源光网络系统时间的差值和所述OLT与所述ONU间的往返时延RTT，从而计算出同步时间戳，实现与以太网无源光网络系统的时间同步，因此不需要借助其它任何时间同步协议就可以实现以太网无源光网络系统的时间同步，简化了系统设计，实现简单。
【专利附图】
【附图说明】
[0039]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0040]图1是本申请提供的以太网无源光网络时间同步方法的一种流程图；
[0041]图2是本申请提供的以太网无源光网络时间同步方法的另一种流程图；
[0042]图3是本申请提供的以太网无源光网络时间同步方法的一种子流程图；
[0043]图4是本申请提供的以太网无源光网络时间同步方法的再一种流程图；
[0044]图5是本申请提供的以太网无源光网络时间同步方法的再一种流程图；
[0045]图6是本申请提供的以太网无源光网络时间同步方法的再一种流程图；
[0046]图7是本申请提供的以太网无源光网络时间同步方法的另一种子流程图；
[0047]图8是本申请提供的以太网无源光网络时间同步方法的再一种流程图；
[0048]图9是本申请提供的ONU的一种结构示意图；
[0049]图10是本申请提供的以太网无源光网络时间同步系统的一种结构示意图。【具体实施方式】
[0050]下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0051]实施例一
[0052]在本实施例中，从ONU的角度对本申请提供的以太网无源光网络时间同步方法进行说明，请参见图1，其示出了本申请提供的以太网无源光网络时间同步方法的一种流程图，可以包括以下步骤:
[0053]步骤Sll:光网络单元ONU响应光线路终端OLT发送的GATE报文，从所述GATE报文中提取所述OLT的本地时间计数值、所述OLT与以太网无源光网络系统时间的差值和所述 OLT 与 ONU 间的 RTT (round trip time,往返时延)。
[0054]在本实施例中，OLT发送的GATE报文携带有所述OLT的本地时间计数值、所述OLT与以太网无源光网络系统时间的差值和所述OLT与ONU间的往返时延RTT。
[0055]以太网无源光网络系统时间由OLT跟踪外部高精度时间源，实现对外部时间的同步跟踪，所跟踪的外部时间即为以太网无源光网络系统时间。以太网无源光网络系统时间即ONU要跟踪的时间，实现与以太网无源光网络系统时间的同步。
[0056]以太网无源光网络系统时间的位宽为64位，包含32位秒部分和32位纳秒部分。
[0057]OLT的本地时间计数值的位宽为64位，包含32位秒部分和32位纳秒部分。
[0058]RTT为16位的时间值，只有纳秒部分。这是因为最大情况下OLT和ONU之间的距离只有几十公里，光走I米所需大概为3.3纳秒，往返时间是几千纳秒量级，16位计时器足够使用。
[0059]OLT与以太网无源光网络系统时间的差值即以太网无源光网络系统时间与OLT的本地时间计数值的差值。OLT每隔预设时间，计算一次本地时间计数值与以太网无源光网络系统时间的差值。
[0060]步骤S12 =ONU确定所述OLT的本地时间计数值为所述ONU的本地时间计数值。
[0061]步骤S13 =ONU对所述ONU的本地时间计数值、所述OLT与以太网无源光网络系统时间的差值和RTT/2的进行求和，将求和结果作为所述ONU的第一同步时间戳，以完成与所述以太网无源光网络系统的时间同步。
[0062]实施例二
[0063]在本实施例中，提供了不同于图1示出的以太网无源光网络时间同步方法的另一种以太网无源光网络时间同步方法，请参见图2，图2示出了本申请提供的以太网无源光网络时间同步方法的另一种流程图，可以包括以下步骤:
[0064]步骤S21:光网络单元ONU响应光线路终端OLT发送的GATE报文，从所述GATE报文中提取所述OLT的本地时间计数值、所述OLT与以太网无源光网络系统时间的差值和所述OLT与ONU间的往返时延RTT。
[0065]步骤S22 =ONU确定所述OLT的本地时间计数值为所述ONU的本地时间计数值。
[0066]步骤S23 =ONU对所述ONU的本地时间计数值、所述OLT与以太网无源光网络系统时间的差值和RTT/2的进行求和，将求和结果作为所述ONU的第一同步时间戳，以完成与所述以太网无源光网络系统的时间同步。
[0067]步骤S24 =ONU向所述OLT返回携带有所述第一同步时间戳的REPORT报文，用于所述OLT对所述ONU的时间同步状态进行确认。[0068]OLT在接收到携带有所述第一同步时间戳的REPORT报文时，对所述ONU的时间同步状态进行确认的具体过程为:
[0069]对所述第一同步时间戳和RTT/2进行求和，得到的求和结果和以太网无源光网络系统时间进行比较，若一致，则确认ONU已与以太网无源光网络系统时间同步。
[0070]在本实施例中，携带有第一同步时间戳的REPORT报文的具体过程，请参见图3，图3示出了本申请提供的以太网无源光网络时间同步方法的一种子流程图，可以包括以下步骤:
[0071]步骤S31:0NU从待发送REPORT报文的Queue#n Report域中未使用域的起始位置，开始存放8个字节的所述第一同步时间戳,所述Queue#n Report中的η = {0,1,2,3,4,5,6,7}。
[0072]MPCP协议定义的REPORT报文的格式如表1。
[0073]表1
[0074]
【权利要求】
1.一种以太网无源光网络时间同步方法，其特征在于，包括: 光网络单元ONU响应光线路终端OLT发送的GATE报文，从所述GATE报文中提取所述OLT的本地时间计数值、所述OLT与以太网无源光网络系统时间的差值和所述OLT与ONU间的往返时延RTT ;以及， 确定所述OLT的本地时间计数值为所述ONU的本地时间计数值；以及， 对所述ONU的本地时间计数值、所述OLT与以太网无源光网络系统时间的差值和RTT/2进行求和，将求和结果作为所述ONU的第一同步时间戳，以完成与所述以太网无源光网络系统的时间同步。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述将求和结果作为所述ONU的第一同步时间戳之后，还包括: 向所述OLT返回携带有所述第一同步时间戳的REPORT报文，用于所述OLT对所述ONU的时间同步状态进行确认。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述REPORT报文的生成过程，包括: 从待发送REPORT报文的Queue#n Report域中未使用域的起始位置，开始存放8个字节的所述第一同步时间戳，所述Queue#n Report中的η = {0,1,2,3,4,5,6,7}； 若所述Queue#n Report域中未使用域足以存放所述第一同步时间戳，则将所述第一同步时间戳存放在所述Queue#n Report域中未使用域； 否则，则将所述第一同步时间戳中除存放在所述Queue#n Report域中未使用域中的字节之外的剩余字节，存放在所述待发送REPORT报文的Pad/Reserved域内。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述将求和结果作为所述ONU的第一同步时间戳之后，还包括: 对所述第一时间同步戳和误差补偿值进行求和，将求和结果作为所述ONU的第二同步时间戳，所述误差补偿值至少包括上/下行波长不同引入的补差和芯片内部延时引入的误差。
5.一种以太网无源光网络时间同步方法，其特征在于，包括: OLT向ONU发送GATE报文，所述GATE报文携带有所述OLT的本地时间计数值、所述OLT与以太网无源光网络系统时间的差值和所述OLT与ONU间的往返时延RTT，用于所述ONU计算出第一同步时间戳，以完成与所述以太网无源光网络系统的时间同步。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述GATE报文的生成过程包括: 从待发送GATE报文的Grant#n start time域和Grant#n Length域中未使用域的起始位置，开始依次存放2个字节的RTT、8个字节的OLT的本地时间计数值和8个字节的OLT与以太网无源光网络系统时间的差值，所述n = {1,2,3,4}； 若所述Grant#n start time域和Grant#n Length域中未使用域足以存放所述RTT、所述OLT的本地时间计数值和所述OLT与以太网无源光网络系统时间的差值，则将所述RTT、所述OLT的本地时间计数值和所述OLT与以太网无源光网络系统时间的差值依次存放在所述Grant#n start time域和Grant#n Length域中未使用域内； 否则，则将所述RTT、所述OLT的本地时间计数值和所述OLT与以太网无源光网络系统时间的差值中除存放在所述Grant#n start time域和Grant#n Length域中未使用域中的字节之外的剩余字节，依次存放在所述待发送GATE报文的Pad/Reserved域内。
7.一种以太网无源光网络时间同步方法，其特征在于，包括: OLT发送GATE报文至0NU，所述GATE报文携带有所述OLT的本地时间计数值、所述OLT与以太网无源光网络系统时间的差值和所述OLT与ONU间的往返时延RTT ； 所述ONU响应光线路终端OLT发送的GATE报文，从所述GATE报文中提取所述OLT的本地时间计数值、所述OLT与以太网无源光网络系统时间的差值和所述OLT与ONU间的往返时延RTT ； 所述ONU确定所述OLT的本地时间计数值为所述ONU的本地时间计数值； 所述ONU对所述ONU的本地时间计数值、所述OLT与以太网无源光网络系统时间的差值和RTT/2的进行求和，将求和结果作为所述ONU的第一同步时间戳，以完成与所述以太网无源光网络系统的时间同步。
8.一种0NU，其特征在于，包括: 提取模块，用于响应光线路终端OLT发送的GATE报文，从所述GATE报文中提取所述OLT的本地时间计数值、所述OLT与以太网无源光网络系统时间的差值和所述OLT与ONU间的往返时延RTT ； 确定模块，用于确定所述OLT的本地时间计数值为所述ONU的本地时间计数值； 计算模块，用于对所述ONU的本地时间计数值、所述OLT与以太网无源光网络系统时间的差值和RTT/2的进行求和，将求和结果作为所述ONU的第一同步时间戳，以完成与所述以太网无源光网络系统的时 间同步。
9.一种0LT，其特征在于，包括: 发送模块，用于发送GATE报文至0NU，所述GATE报文携带有所述OLT的本地时间计数值、所述OLT与以太网无源光网络系统时间的差值和所述OLT与ONU间的往返时延RTT，用于所述ONU计算出第一同步时间戳，以完成与所述以太网无源光网络系统的时间同步。
10.一种以太网无源光网络时间同步系统，其特征在于，包括:所述ONU和所述0LT。
【文档编号】H04J3/06GK103905933SQ201410169927
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2014年4月25日 优先权日:2014年4月25日
【发明者】马平, 金乃正, 乔义松, 张磊, 高钧利, 邵炜平 申请人:国家电网公司, 国网浙江省电力公司, 国网浙江省电力公司绍兴供电公司, 杭州晨晓科技有限公司