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CN103051439B - 一种选择时钟源的方法及装置 - Google Patents

一种选择时钟源的方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种选择时钟源的方法及装置，包括：从时钟设备接收主时钟设备发送的精确时间协议(PTP)报文，在接收到所述PTP报文后，获取所述PTP报文经过的跳数，根据所述PTP报文经过的跳数从所述主时钟设备中选择时钟源。本发明在PTP报文穿越IP和/或MPLS网络进行频率同步时，通过分析报文的TTL值，使Slave时钟设备能够获得报文经过的跳数，将跳数作为BMC算法的一个参考因素，使Slave时钟设备能更优化地选择时钟源并进行同步，从而提高了Slave时钟设备的同步性能和同步精度。

Description

一种选择时钟源的方法及装置
技术领域
本发明涉及时钟同步技术领域，尤其涉及一种选择时钟源的方法及装置。
背景技术
随着3G(第三代移动通讯技术)网络的高速发展，1588时间同步协议在通讯网络中得到了越来越多地重视和广泛地应用。更多的运营商使用1588协议进行时间同步，逐步替换使用GPS(全球定位系统)进行时间同步。
ITU-T G.8265.1标准规定了在分组网络中，采用单播方式实现PTP(精确时间协议)频率同步的方式，规定了BMC(Alternate Best Master Clock，候选最佳主时钟)算法选择时钟源，时钟源的选择流程中需要考虑三个因素：(1)时钟等级(Quality Level，QL)；(2)优先级(Priority)；(3)分组定时信号失效(Packet Timing Signal Fail，PTSF)。
BMC算法在选择时钟源时，首先考虑时钟等级QL，在时钟等级QL相同的情况下，考虑优先级Priority，在时钟等级QL和优先级Priority都相同的情况下，考虑PTSF。
分组定时信号失效PTSF，包括PTSF-lossSync(同步报文丢失)、PTSF-lossAnnounce(通告报文丢失)和PTSF-unusable(不可用)；标准规定，当产生PTSF-lossSync或PTSF-lossAnnounce信号时，Slave时钟设备必须重新选择时钟源，PTSF-lossSync和PTSF-lossAnnounce均是用数值作为衡量指标，通过比较数值即可实现不同Maste(主)时钟设备之间PTSF-lossSync和PTSF-lossAnnounce的比较，例如，对于PTSF-lossSync采用同步报文丢失的数量作为衡量的指标，当同步报文丢失的数量大于指定值时，产生PTSF-lossSync信号，而目前，PTSF-unusable并没有一个可度量的指标，因此，Slave时钟设备在选择时钟源时，在时钟等级、优先级、PTSF-lossSync和PTSF-lossAnnounce均相同的情况下，无法完成时钟源的选择。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种选择时钟源的方法及装置，能够优化时钟源的选择，提高时钟的同步性能。
为解决上述技术问题，本发明的一种选择时钟源的方法，包括：
从时钟设备接收主时钟设备发送的精确时间协议(PTP)报文，在接收到所述PTP报文后，获取所述PTP报文经过的跳数，根据所述PTP报文经过的跳数从所述主时钟设备中选择时钟源。
进一步地，还包括：
所述从时钟设备在接收到时钟源发送的PTP报文后，将该PTP报文经过的跳数与预先配置的跳数阈值进行比较，在所述时钟源发送的PTP报文经过的跳数大于所述跳数阈值时，产生PTSF-unusable(分组定时信号失效-不可用)信号，并执行所述根据所述PTP报文经过的跳数从所述主时钟设备中选择时钟源。
进一步地，根据所述PTP报文经过的跳数从所述主时钟设备中选择时钟源，包括：
所述从时钟设备对所述主时钟设备的时钟等级、优先级、PTSF-lossSync(分组定时信号失效-同步报文丢失)和PTSF-lossAnnounce(分组定时信号失效-通告报文丢失)依次进行比较，在所述时钟等级、优先级、PTSF-lossSync和PTSF-lossAnnounce均相同时，选择经过的跳数最小的PTP报文对应的主时钟设备作为时钟源。
进一步地，还包括：
所述主时钟设备向所述从时钟设备发送PTP报文后，在所述主时钟设备与从时钟设备之间转发所述PTP报文的设备对所述PTP报文累计跳数，并将所述跳数记录在所述PTP报文中。
进一步地，所述主时钟设备为所述PTP报文配置固定的初始生存时间(TTL)值；
转发所述PTP报文的设备对所述PTP报文累计跳数，并将所述跳数记录在所述PTP报文中，包括：在接收到所述PTP报文后，对所述PTP报文的TTL值进行修改。
进一步地，获取所述PTP报文经过的跳数，包括：
所述从时钟设备从所述PTP报文中获取所述PTP报文的TTL值，将所述PTP报文的初始TTL值减去从所述PTP报文中获取到的TTL值，得到所述PTP报文经过的跳数。
进一步地，一种选择时钟源的装置，包括：报文接收单元、跳数获取单元和时钟源选择单元，其中：
所述报文接收单元，用于从主时钟设备接收精确时间协议(PTP)报文；
所述跳数获取单元，用于在所述报文接收单元接收到PTP报文后，获取所述PTP报文经过的跳数；
所述时钟源选择单元，用于根据所述PTP报文经过的跳数从所述主时钟设备中选择时钟源。
进一步地，所述时钟源选择单元，还用于在所述报文接收单元接收到时钟源发送的PTP报文后，将该PTP报文经过的跳数与预先配置的跳数阈值进行比较，在所述时钟源发送的PTP报文经过的跳数大于所述跳数阈值时，产生PTSF-unusable(分组定时信号失效-不可用)信号，并执行所述根据所述PTP报文经过的跳数从所述主时钟设备中选择时钟源。
进一步地，所述时钟源选择单元具体用于对所述主时钟设备的时钟等级、优先级、PTSF-lossSync(分组定时信号失效-同步报文丢失)和PTSF-lossAnnounce(分组定时信号失效-通告报文丢失)依次进行比较，在所述时钟等级、优先级、PTSF-lossSync和PTSF-lossAnnounce均相同时，选择经过的跳数最小的PTP报文对应的主时钟设备作为时钟源。
进一步地，所述跳数获取单元具体用于从所述PTP报文中获取所述PTP报文的生存时间(TTL)值，将所述PTP报文的初始TTL值减去从所述PTP报文中获取到的TTL值，得到所述PTP报文经过的跳数。
综上所述，本发明在PTP报文穿越IP和/或MPLS网络进行频率同步时，通过分析报文的TTL值，使Slave时钟设备能够获得报文经过的跳数，将跳数作为BMC算法的一个参考因素，使Slave时钟设备能更优化地选择时钟源并进行同步，从而提高了Slave时钟设备的同步性能和同步精度。
附图说明
图1为现有技术中分组网络频率保护拓扑的示意图；
图2为本发明实施方式的选择时钟源的方法的流程图；
图3为本发明应用示例的PTP报文转发及TTL处理的示意图；
图4为本发明实施方式的选择时钟源的装置的架构图。
具体实施方式
在穿越IP(互联网协议)和/或MPLS(多协议标签交换)网络等三层网络实现PTP频率同步时，随着跳数的增加，PDV(Packet Delay Variation，分组延迟变化)噪声随之增大；并且，背景流量变化引起的延迟非对称性也随着跳数的增加而增加；另外，考虑到频率同步性能，现有标准规定了同步链经过的最大跳数。
因此，本实施方式中，在PTP信令报文穿越三层网络时，当Slave(从)时钟设备发现PTP信令报文的跳数超过跳数阈值时，产生PTSF-unusable信号通告设备自身进行时钟源的切换，将跳数作为PTSF-unusable的衡量指标，并且，在选择时钟源时，在时钟等级QL和优先级Priority等条件相同的情况下，将PTP报文经过的跳数作为选择的因素，选择跳数最少的PTP报文对应的Master时钟设备作为时钟源。
本实施方式中在PTP报文转发过程中，在Maste时钟设备与Slave时钟设备之间转发PTP报文的设备累计PTP报文经过的跳数，如Maste时钟设备为PTP报文配置固定的初始TTL(Time To Live，生存时间)值，转发PTP报文的设备按照网络协议的要求修改TTL的值，Slave时钟设备将PTP报文的初始TTL值减去从PTP报文中的TTL值，得到PTP报文经过的跳数，在选择时钟源时，将PTP报文经过的跳数作为选择时钟源参考的因素，从而优化时钟源选择，提高同步质量。PTP报文的初始TTL值可以由Maste时钟设备发送给Slave时钟设备，也可以预先配置在Slave时钟设备中。
如图1所示，按照G.8265的分组定时架构，Slave时钟设备可以与两个或两个以上的Master时钟设备建立同步关系，并且，Master时钟设备与Slave时钟设备之间通过单播方式建立通信，进行参数协商，本实施方式中在PTP报文穿越三层网络实现频率同步时，基于跳数实现更优的选择时钟源的方法，包括：
步骤201：Master时钟设备向Slave时钟设备发送PTP报文；
步骤202：PTP报文在三层网络中转发，在Master时钟设备与Slave时钟设备之间转发PTP报文的设备在转发过程中累计PTP报文经过的跳数，并将跳数记录在PTP报文中；
在PTP报文直接封装为IP或MPLS格式时，每经过一跳，转发设备会对PTP报文的TTL值减1。
在三层网络作为一个隧道承载PTP报文时，可以在隧道的入口和出口配置TTL映射规则，实现在PTP报文转发过程中修改PTP报文的TTL值，使Slave时钟设备能够获取到PTP报文经过的跳数。TTL映射规则可以参考IETF标准RFC3443。
步骤203：Slave时钟设备在接收到PTP报文后，获取报文内的TTL值，根据TTL值得到PTP报文经过的跳数，将跳数作为选择时钟源的条件进行时钟源选择。
Master时钟设备为PTP报文配置固定的初始TTL值(如255)，Slave时钟设备在接收到PTP报文后，获取PTP报文中的TTL值，将PTP报文的初始TTL值减去从PTP报文获取到的TTL值，得到PTP报文经过的跳数。PTP报文的初始TTL值可以由Maste时钟设备发送给Slave时钟设备，也可以预先配置在Slave时钟设备中。
Slave时钟设备在进行时钟源选择时，对Maste时钟设备的时钟等级、优先级、PTSF-lossSync和PTSF-lossAnnounce依次进行比较，在时钟等级、优先级、PTSF-lossSync和PTSF-lossAnnounce均相同的情况下，选择跳数最小的PTP报文对应的Maste时钟设备作为时钟源。
另外，Slave时钟设备是在发现时钟源发送的PTP报文经过的跳数超过跳数阈值(如，31)时，产生PTSF-unusable信号，并触发进行时钟源的选择。
应用示例：
如图3所示，下面以PTP报文穿越IP设备和MPLS网络为例对本实施方式的方法进行说明，其中，MPLS网络的三层设备支持三层路由协议，并建立三层转发路径，PTP报文采用IP或MPLS封装，并采用单播方式，本实施方式的方法包括：
步骤a：Master时钟设备与Slave时钟设备之间建立通信并进行参数协商；
步骤b：Master时钟设备向Slave时钟设备发送PTP报文；
步骤c：转发PTP报文的设备在转发过程中累计PTP报文经过的跳数，并将跳数记录在PTP报文中；
在PTP报文直接封装为IP或MPLS格式时，每经过一跳，转发设备会对PTP报文的TTL值减1。
在三层网络作为一个隧道承载PTP报文时，在隧道的入口和出口配置TTL映射规则，实现在PTP报文转发过程中修改PTP报文的TTL值。
步骤d：Slave时钟设备收到PTP报文，获取报文内的TTL值，根据PTP报文的TTL值得到PTP报文经过的跳数，将跳数作为BMC算法的选源条件进行时钟源选择。
图4为本实施方式的选择时钟源的装置，包括：报文接收单元、跳数获取单元和时钟源选择单元，其中：
报文接收单元，用于从主时钟设备接收PTP报文；
跳数获取单元，用于在报文接收单元接收到PTP报文后，获取PTP报文经过的跳数；跳数获取单元具体用于从PTP报文中获取PTP报文的TTL值，将PTP报文的初始TTL值减去从PTP报文中获取到的TTL值，得到PTP报文经过的跳数。
时钟源选择单元，用于根据PTP报文经过的跳数从主时钟设备中选择时钟源；时钟源选择单元具体用于对主时钟设备的时钟等级、优先级、PTSF-lossSync和PTSF-lossAnnounce依次进行比较，在时钟等级、优先级、PTSF-lossSync和PTSF-lossAnnounce均相同时，选择经过的跳数最小的PTP报文对应的主时钟设备作为时钟源。
时钟源选择单元还用于在报文接收单元接收到时钟源发送的PTP报文后，将该PTP报文经过的跳数与预先配置的跳数阈值进行比较，在时钟源发送的PTP报文经过的跳数大于跳数阈值时，产生PTSF-unusable信号，并执行根据PTP报文经过的跳数从主时钟设备中选择时钟源。
以上说明，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权力要求书的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种选择时钟源的方法，其特征在于，包括：
从时钟设备接收主时钟设备发送的精确时间协议PTP报文，在接收到所述PTP报文后，获取所述PTP报文经过的跳数，根据所述PTP报文经过的跳数从所述主时钟设备中选择时钟源；PTP报文穿越互联网协议和/或多协议标签交换网络；
其中，根据所述PTP报文经过的跳数从所述主时钟设备中选择时钟源，包括：
所述从时钟设备对所述主时钟设备的时钟等级、优先级、分组定时信号失效-同步报文丢失PTSF-lossSync和分组定时信号失效-通告报文丢失PTSF-lossAnnounce依次进行比较，在所述时钟等级、优先级、PTSF-lossSync和PTSF-lossAnnounce均相同时，选择经过的跳数最小的PTP报文对应的主时钟设备作为时钟源。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
所述从时钟设备在接收到时钟源发送的PTP报文后，将该PTP报文经过的跳数与预先配置的跳数阈值进行比较，在所述时钟源发送的PTP报文经过的跳数大于所述跳数阈值时，产生分组定时信号失效-不可用PTSF-unusable信号，并执行所述根据所述PTP报文经过的跳数从所述主时钟设备中选择时钟源。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
所述主时钟设备向所述从时钟设备发送PTP报文后，在所述主时钟设备与从时钟设备之间转发所述PTP报文的设备对所述PTP报文累计跳数，并将所述跳数记录在所述PTP报文中。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于：
所述主时钟设备为所述PTP报文配置固定的初始生存时间TTL值；
转发所述PTP报文的设备对所述PTP报文累计跳数，并将所述跳数记录在所述PTP报文中，包括：在接收到所述PTP报文后，对所述PTP报文的TTL值进行修改。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，获取所述PTP报文经过的跳数，包括：
所述从时钟设备从所述PTP报文中获取所述PTP报文的TTL值，将所述PTP报文的初始TTL值减去从所述PTP报文中获取到的TTL值，得到所述PTP报文经过的跳数。
6.一种选择时钟源的装置，其特征在于，包括：报文接收单元、跳数获取单元和时钟源选择单元，其中：
所述报文接收单元，用于从主时钟设备接收精确时间协议PTP报文；PTP报文穿越互联网协议和/或多协议标签交换网络；
所述跳数获取单元，用于在所述报文接收单元接收到PTP报文后，获取所述PTP报文经过的跳数；
所述时钟源选择单元，用于根据所述PTP报文经过的跳数从所述主时钟设备中选择时钟源；
其中，所述时钟源选择单元具体用于对所述主时钟设备的时钟等级、优先级、分组定时信号失效-同步报文丢失PTSF-lossSync和分组定时信号失效-通告报文丢失PTSF-lossAnnounce依次进行比较，在所述时钟等级、优先级、PTSF-lossSync和PTSF-lossAnnounce均相同时，选择经过的跳数最小的PTP报文对应的主时钟设备作为时钟源。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于：
所述时钟源选择单元，还用于在所述报文接收单元接收到时钟源发送的PTP报文后，将该PTP报文经过的跳数与预先配置的跳数阈值进行比较，在所述时钟源发送的PTP报文经过的跳数大于所述跳数阈值时，产生分组定时信号失效-不可用信号PTSF-unusable，并执行所述根据所述PTP报文经过的跳数从所述主时钟设备中选择时钟源。
8.如权利要求6所述的装置，其特征在于：
所述跳数获取单元具体用于从所述PTP报文中获取所述PTP报文的生存时间TTL值，将所述PTP报文的初始TTL值减去从所述PTP报文中获取到的TTL值，得到所述PTP报文经过的跳数。
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