CN101399655B - 穿通时钟设备同步端口的确定方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及网络同步技术领域，尤其涉及穿通时钟TC设备同步端口的确定技术。本发明实施例公开了一种TC设备同步端口的确定方法及装置，实现了为TC设备确定同步端口。TC设备同步端口的确定方法包括：根据TC设备至少一个端口接收到的时钟信息传递报文确定最优时钟源，并在最优时钟源优于TC设备的本地时钟源时，将接收到最优时钟源对应的时钟信息传递报文的端口确定为同步端口。确定装置包括：第一获取单元、计算单元和第一确定单元。另一种确定方法包括：获取TC设备的端口所监测的跟踪上游设备指示报文的监测结果，将接收到跟踪上游设备指示报文的端口确定为同步端口。确定装置包括：第二获取单元和第二确定单元。

Description

穿通时钟设备同步端口的确定方法及装置 

技术领域

本发明涉及网络同步技术领域，尤其涉及TC设备同步端口的确定技术。 

背景技术

网络测控系统精确时钟同步协议IEEE 1588的基本功能是使分布式网络系统中的其它时钟与最精确时钟保持同步，IEEE 1588定义了一种精确时间协议(Precision Time Protocol，PTP)，用于对标准以太网或其它分布式网络系统中设备的时钟进行亚微秒级同步。 

IEEE 1588将整个PTP网络系统中的时钟按工作模式分为普通时钟(Ordinary Clock，OC)和边界时钟(Boundary Clock，BC)；按通信关系分为主时钟和从时钟。一个PTP网络系统可以由多个PTP通信子网组成，每个PTP通信子网中只有一个主时钟，由最佳主时钟算法(Best Master Clock，BMC)自动选择PTP通信子网中的主时钟，且从时钟与主时钟保持同步。PTP网络系统中的最优时钟为最高级时钟(Grandmaster Clock，GMC)，有着最好的稳定性、精确性、确定性等，每个PTP网络系统只有一个GMC，在只有一个PTP通信子网的PTP网络系统中，主时钟就是GMC。 

在OC工作模式下的设备称为OC设备，只有一个通信端口；在BC工作模式下的设备称为BC设备，有一个以上通信端口。BC设备和OC设备的通信端口具备端口状态，主要有三种，包括：主状态(Master，M)、从状态(Slave，S)和消极状态(Passive，P)。端口状态为Master的通信端口简称为Master端口，Master端口用来向整个网络广播质量最好的时钟源；Slave端口用来跟踪上游设备的时钟；Passive端口处于一个中间地位，既不广播时钟源，也不跟踪上游设备的时钟。端口状态出现Passive，一般意味着在整个PTP网络系统中有两个或 者两个以上的时钟源质量不相上下。在支持PTP协议的设备中还有一类特殊的设备，对PTP协议报文不进行处理全部都是透明传输，这类设备称为穿通时钟(Transparent Clock，TC)设备，TC设备有一个以上通信端口，且通信端口不具备端口状态。 

如图1所示，为一个支持PTP协议的设备连接及端口状态示意图。其中，OC1设备的时钟为最高级时钟，是整个网络系统的主时钟，OC1设备的通信端口具备的端口状态为Master。BC1设备的端口1与OC1设备的Master端口相连，其端口状态为Slave，端口1即为BC1设备的同步端口，用来跟踪上游设备OC1的时钟；对于一个设备来说，只有一个端口的端口状态可以为Slave，所以BC1设备的其它两个端口的端口状态可以为Master或Passive，图1中以Master为例进行说明；同理，BC2的端口1的端口状态为Slave，跟踪上游设备BC1的时钟，其它两个端口的端口状态为Master；路径1-5中可能存在TC设备，TC设备在PTP协议报文的传递过程中，可以被看成是一条连线。可见，BC设备和OC设备的通信端口可以保持主从状态，并且BC设备可以传递时钟；路径1-5中如果存在TC设备，那么TC设备的通信端口是不能保持主从状态的。 

虽然TC设备对于PTP协议报文不处理而直接透明传输，但是TC设备对于PTP协议报文的传递也是有时间延迟的，PTP协议报文在设备内部的传递时间称为驻留时间。PTP协议报文在每个TC设备中的驻留时间累加起来，会使整个网络系统首尾设备中PTP协议报文的时间差值很大，就不能保证PTP协议报文在所有设备中的时间同步。TC设备在传递PTP协议报文时，必须根据驻留时间修正PTP协议报文的发送时间，只有修正后的PTP协议报文，时间才会精确，整个网络系统才是一个实际意义上的PTP网络系统。 

TC设备根据系统时钟频率确定PTP协议报文的驻留时间，所以影响驻留时间计算精度的因素为频率。一种方法是TC设备以内部晶振的振荡频率为标准，采用这种方法驻留时间的计算精度只能达到0.02％，1ms会产生200ns的误差，误差太大不能满足PTP协议报文在设备中的时间同步。另一种方法是IEEE 1588提出的TC设备应该和上游设备同步，只要TC设备同上游设备传递的高精度时钟同步，计算出的驻留时间就很精确。但是现有技术中并没有给出TC设备同步端口的确定方法，同步端口是用来跟踪上游设备时钟的端口，同步端口的端口状态为Slave。

发明内容

本发明实施例提供一种TC设备同步端口的确定方法及装置，实现了如何为TC设备确定同步端口。 

本发明实施例提供了一种TC设备同步端口的确定方法，包括： 

获取TC设备的至少一个端口接收到的通告announce报文； 

对所述announce报文启动最佳主时钟BMC算法确定最优时钟源；并 

在所述最优时钟源优于所述TC设备的本地时钟源时，将接收到所述最优时钟源对应的时钟信息传递报文的端口确定为同步端口，所述TC设备的本地时钟源是指该TC设备的内部晶振。 

本发明实施例还提供了一种TC设备同步端口的确定装置，包括： 

第一获取单元：用于获取TC设备的至少一个端口接收到的通告announce报文； 

计算单元：用于对所述第一获取单元获取的announce报文启动最佳主时钟BMC算法确定最优时钟源； 

第一确定单元：用于在所述最优时钟源优于所述TC设备的本地时钟源时，将接收到所述最优时钟源对应的announce报文的端口确定为同步端口，所述TC设备的本地时钟源是指该TC设备的内部晶振。 

本发明实施例提供了另一种TC设备同步端口的确定方法，包括： 

获取TC设备的端口所监测的跟踪上游设备指示报文的监测结果； 

根据所述监测结果将接收到所述跟踪上游设备指示报文的端口确定为同步端口。 

本发明实施例还提供了另一种TC设备同步端口的确定装置，包括： 

第二获取单元：用于获取TC设备的端口所监测的跟踪上游设备指示报文的监测结果； 

第二确定单元：用于根据第二获取单元获取的所述监测结果，将接收到所述跟踪上游设备指示报文的端口确定为同步端口。 

本发明实施例通过根据TC设备的至少一个端口接收到的时钟信息传递报文确定最优时钟源，并在最优时钟源优于TC设备的本地时钟源时，将接收到最优时钟源对应的时钟信息传递报文的端口确定为同步端口；或者通过获取TC设备的端口所监测的跟踪上游设备指示报文的监测结果，将接收到跟踪上游设备指示报文的端口确定为同步端口。这两种方法均实现了为TC设备确定同步端口，从而进一步可以实现TC设备对PTP报文驻留时间的精确计算，满足了PTP网络对时间同步的要求。 

附图说明

图1为现有技术中支持PTP协议的设备连接及端口状态示意图； 

图2为本发明实施例一提供的确定TC设备同步端口及端口状态的流程图； 

图3为本发明实施例二提供的确定TC设备同步端口及端口状态的流程图； 

图4为本发明实施例提供的第一种TC设备同步端口的确定方法流程图； 

图5为本发明实施例提供的第一种TC设备同步端口的确定装置框图； 

图6为本发明实施例三提供的确定TC设备同步端口及端口状态的流程图； 

图7为本发明实施例提供的第二种TC设备同步端口的确定方法流程图； 

图8为本发明实施例提供的第二种TC设备同步端口的确定装置框图。 

具体实施方式

本发明实施例提供了TC设备同步端口的确定方法及装置，实现了如何为TC设备确定同步端口的问题，使TC设备的时钟能够达到理想的精度，从而进一步可以实现TC设备对PTP协议报文驻留时间的精确计算。下面以几个具体的实施例进行详细说明。 

实施例一 

实施例一提供了静态确定同步端口及端口状态的方法。对于一个TC设备来说，对PTP协议报文中的通告(announce)报文是不进行处理的。announce报文是网络系统中所有设备之间的时钟信息传递报文，OC设备和BC设备都处理announce报文，并根据announce报文中携带的时钟信息，触发BMC算法，从而确定出网络系统中的最优时钟源，OC设备和BC设备中端口的端口状态也随之确定。在设备的端口可以具备端口状态的情况下，如果端口向整个网络广播该最优时钟源，端口状态即为Master；如果端口跟踪上游设备的该最优时钟，端口状态即为Slave；如果端口既不广播该最优时钟源，也不跟踪上游设备的该最优时钟，端口状态即为Passive。 

本发明实施例一提供的确定TC设备同步端口及端口状态的方法，首先设置TC设备的指定端口，如果指定端口为TC设备的某个设备端口，则该TC设备工作在外部同步模式；如果指定端口为TC设备的内部晶振端口，相当于取消了对该TC设备同步端口的指定，则该TC设备工作在内部晶振模式。设置了TC设备的某个设备端口为指定端口后，需要获取该指定端口接收到的announce报文，并对announce报文中携带的时钟信息进行分析，但不需要处理该TC设备中其它端口透明传输的announce报文，在该TC设备的其它端口，announce报文还是保持透明传输的性质。设置了指定端口后，该指定端口也就相应具备了端口状态。 

如图2所示，本发明实施例一提供的确定TC设备同步端口及端口状态的方法，包括步骤： 

S201、设置TC设备的指定端口； 

指定端口可以是TC设备的任一设备端口，也可以是内部晶振端口，TC设备的设备端口和内部晶振端口可以统一编号，根据唯一的编号进行区分，或者根据设备端口和内部晶振端口的MAC地址进行区分； 

S202、根据该指定端口的编号或者MAC地址判断TC设备是否工作在外部同步模式，如果指定端口为该TC设备的某一个设备端口，则该TC设备工 作在外部同步模式，该指定端口即为TC设备的准同步端口，继续执行S203；如果指定端口为该TC设备的内部晶振端口，则该TC设备工作在内部晶振模式，继续执行S208； 

S203、获取该指定端口接收到的announce报文，可以通过指示该指定端口上报接收到的announce报文的方式获取，对该指定端口上报的announce报文启动BMC算法，根据计算结果判断该指定端口上报的announce报文确定的时钟源是否优于本地时钟源，本地时钟源是指该TC设备的内部晶振，如果是则执行S204，否则执行S206； 

S204、确定该指定端口为同步端口，设置该指定端口的端口状态为Slave； 

S205、TC设备进入跟踪状态，对该指定端口接收到的announce报文的发送端口进行跟踪，并不断诊听该指定端口的时钟源信息，返回执行S203； 

TC设备进入跟踪状态是指TC设备的时钟同步于上游设备； 

S206、设置该指定端口的端口状态为Passive； 

S207、TC设备进入保持或自由振荡状态，并不断诊听该指定端口的时钟源信息，返回执行S203； 

TC设备进入保持状态是指TC设备跟踪的上游设备的时钟丢失，但是由于设备有“短期记忆”能力，所以凭借着这个“短期记忆”修正内部晶振的振荡频率，输出的时钟质量和跟踪状态下的时钟质量接近，所以称为保持状态；TC设备进入自由振荡状态是指TC设备根据内部晶振的振荡频率进行自由振荡，当TC设备进入保持状态的时间超出具有“短期记忆”能力的时间后会进入自由振荡状态； 

S208、TC设备进入自由振荡状态，流程结束。 

实施例一通过设置TC设备的指定端口，并当该指定端口为非内部晶振端口且指定端口上报的时钟源优于本地时钟源时，确定该指定端口为同步端口，方法简单，保证了TC设备与较优时钟源的同步。 

实施例二 

实施例二提供了根据announce报文动态确定同步端口及端口状态的方法。首先获取TC设备的所有设备端口接收到的announce报文，并对announce进行分析，启动BMC算法，根据announce报文中携带的时钟信息计算出最优时钟源，并在最优时钟源优于TC设备的本地时钟源时确定接收到该最优时钟源对应的announce报文的端口为同步端口，使TC设备对该最优时钟源的发送端口进行跟踪。这种动态确定TC设备同步端口的方法，需要TC设备对端口接收到的announce报文进行处理，TC设备虽然对announce报文进行处理，但是其并不像BC设备那样广播该最优时钟源，所以TC设备确定的同步端口以及所有其它端口的端口状态不会为Master。 

如图3所示，本发明实施例二提供的确定TC设备同步端口及端口状态的方法，包括步骤： 

S301、获取TC设备的所有设备端口接收到的announce报文，可以通过指示所有设备端口上报接收到的announce报文的方式获取； 

S302、对所有设备端口上报的announce报文启动BMC算法，计算出最优时钟源，接收到该最优时钟源对应的announce报文的端口为TC设备的准同步端口； 

S303、判断该最优时钟源是否优于本地时钟源，如果是则进行S304，否则执行S307； 

S304、确定该最优时钟源对应的announce报文的上报端口为同步端口； 

S305、设置同步端口的端口状态为Slave，非同步端口的端口状态为Passive； 

S306、TC设备进入跟踪状态，对同步端口接收到的announce报文的发送端口进行跟踪，并不断诊听所有设备端口的时钟源信息，返回执行S301； 

S307、设置所有设备端口的端口状态为Passive； 

S308、TC设备进入保持或自由振荡状态，并不断诊听所有设备端口的时钟源信息，返回执行S301。 

本发明实施例二提供的动态确定TC设备同步端口及端口状态的方法，能够捕获到当前网络系统中的最优时钟源，时刻保持TC设备与最优时钟源的同步。 

当然，也可以指示TC设备的部分设备端口上报接收到的announce报文，启动BMC算法计算出最优时钟源，并在最优时钟源优于TC设备的本地时钟源时，确定接收到该最优时钟源对应的announce报文的端口为同步端口，同步端口的端口状态为Slave，非同步端口的端口状态为Passive；如果本地时钟源优于该最优时钟源，则设置上报接收到的announce报文的该部分设备端口的端口状态为Passive。 

根据实施例一和实施例二提供的方案，本发明实施例提供了一种TC设备同步端口的确定方法，如图4所示，包括： 

S401、获取TC设备的至少一个端口接收到的时钟信息传递报文； 

S402、根据时钟信息传递报文确定最优时钟源； 

S403、在最优时钟源优于TC设备的本地时钟源时，将接收到该最优时钟源对应的时钟信息传递报文的端口确定为同步端口。 

本发明实施例同时提供了一种TC设备同步端口的确定装置，设置在TC设备中，如图5所示，包括： 

第一获取单元501：用于获取TC设备的至少一个端口接收到的时钟信息传递报文； 

计算单元502：用于根据第一获取单元501获取的时钟信息传递报文确定最优时钟源； 

第一确定单元503：用于在该最优时钟源优于TC设备的本地时钟源时，将接收到该最优时钟源对应的时钟信息传递报文的端口确定为同步端口。 

其中，时钟信息传递报文可以为announce报文。 

实施例三 

实施例三提供了根据同步(sync)报文动态确定同步端口及端口状态的方法。TC设备跟踪上游设备，即跟踪上游设备发送的sync报文，sync报文为跟 踪上游设备指示报文。在PTP网络系统中，如果一个设备的某个端口接收到sync报文，就说明sync报文的发送端口的端口状态肯定为Master。因为Master端口广播网络系统中的最优时钟源信息，那么确定接收到sync报文的端口为同步端口，对sync报文的发送端口进行直接跟踪，即是合理并可行的。 

如图6所示，本发明实施例三提供的确定TC设备同步端口及端口状态的方法，包括步骤： 

S601、获取TC设备的端口所监测的sync报文的监测结果； 

sync报文是上游设备周期发送的跟踪上游设备指示报文，sync报文用于时钟同步，可以通过指示TC设备的端口监测sync报文并将接收到sync报文的监测结果周期上报的方式获取监测结果； 

S602、判断是否有接收到sync报文的端口，如果是则执行S603，否则执行S607； 

S603、确定接收到sync报文的端口为同步端口，并设置其端口状态为Slave，非同步端口的端口状态为Passive； 

S604、TC设备进入跟踪状态，对上游设备发送sync报文的端口进行跟踪； 

S605、判断同步端口的sync报文是否丢失，如果是则执行S606，否则重复执行S605； 

当在一定的时间内端口状态为Slave的该同步端口没有接收到sync报文时，则说明sync报文丢失了，sync报文丢失的原因可能是网络中断、接收出错等； 

S606、TC设备进入保持状态，并不断诊听端口的sync报文，返回执行S601； 

S607、设置该TC设备端口的端口状态为Passive； 

S608、TC设备进入保持或自由振荡状态，并不断诊听端口的sync报文，返回执行S601。 

本发明实施例三提供的确定TC设备同步端口及端口状态的方法，直接确定接收到sync报文的端口为同步端口，并对上游设备发送sync报文的端口进 行跟踪，方法简单灵活，并能时刻保持TC设备与最优时钟源的同步。 

根据实施例三提供的方案，本发明实施例提供了一种TC设备同步端口的确定方法，如图7所示，包括步骤： 

S701、获取TC设备的端口所监测的跟踪上游设备指示报文的监测结果； 

S702、根据监测结果将接收到跟踪上游设备指示报文的端口确定为同步端口。 

本发明实施例同时提供了一种TC设备的同步端口确定装置，设置在TC设备中，如图8所示，包括： 

第二获取单元801：用于获取TC设备的端口所监测的跟踪上游设备指示报文的监测结果； 

第二确定单元802：用于根据第二获取单元801获取的监测结果，将接收到跟踪上游设备指示报文的端口确定为同步端口。 

其中，跟踪上游设备指示报文可以为sync报文。 

本发明实施例提供了TC设备同步端口的确定方法，一种方法可以根据TC设备的至少一个端口接收到的时钟信息传递报文确定最优时钟源，并在该最优时钟源优于TC设备的本地时钟源时，将接收到该最优时钟源对应的时钟信息传递报文的端口确定为同步端口；另一种方法可以通过获取TC设备的端口所监测的跟踪上游设备指示报文的监测结果，将接收到跟踪上游设备指示报文的端口确定为同步端口。同步端口确定方法实现了如何为TC设备确定同步端口，使TC设备的时钟能够达到理想的精度，从而进一步可以实现TC设备对PTP协议报文驻留时间的精确计算。 

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。 

Claims (11)

1.一种穿通时钟设备同步端口的确定方法，其特征在于，包括：

获取穿通时钟TC设备的至少一个端口接收到的通告announce报文；

对所述announce报文启动最佳主时钟BMC算法确定最优时钟源；并

在所述最优时钟源优于所述TC设备的本地时钟源时，将接收到所述最优时钟源对应的时钟信息传递报文的端口确定为同步端口，所述TC设备的本地时钟源是指该TC设备的内部晶振。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

在所述TC设备的本地时钟源优于所述最优时钟源时，将所述TC设备的至少一个端口设置为消极状态。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述TC设备的至少一个端口为TC设备的非内部晶振端口。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，当只获取TC设备的一个端口接收到的时钟信息传递报文时，所述根据时钟信息传递报文确定最优时钟源的方法为：将根据该一个端口接收到的时钟信息传递报文确定的时钟源作为所述最优时钟源。

5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，当获取TC设备的两个以上端口接收到的时钟信息传递报文时，确定出同步端口之后还包括：将所述两个以上端口中的非同步端口设置为消极状态。

6.一种TC设备同步端口的确定装置，其特征在于，包括：

第一获取单元：用于获取TC设备的至少一个端口接收到的通告announce报文；

计算单元：用于对所述第一获取单元获取的所述announce报文启动最佳主时钟BMC算法确定最优时钟源；

第一确定单元：用于在所述最优时钟源优于所述TC设备的本地时钟源时，将接收到所述最优时钟源对应的announce报文的端口确定为同步端口，所述TC设备的本地时钟源是指该TC设备的内部晶振。

7.一种TC设备同步端口的确定方法，其特征在于，包括：

获取TC设备的端口所监测的跟踪上游设备指示报文的监测结果；

根据所述监测结果将接收到所述跟踪上游设备指示报文的端口确定为同步端口。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括：

将所述同步端口设置为从状态，所述TC设备的非同步端口设置为消极状态。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括：

如果没有端口接收到所述跟踪上游设备指示报文，则将所述TC设备的端口设置为消极状态。

10.如权利要求7、8或9所述的方法，其特征在于，所述跟踪上游设备指示报文包括同步sync报文。

11.一种TC设备同步端口的确定装置，其特征在于，包括：

第二获取单元：用于获取TC设备的端口所监测的跟踪上游设备指示报文的监测结果；

第二确定单元：用于根据所述第二获取单元获取的所述监测结果，将接收到所述跟踪上游设备指示报文的端口确定为同步端口。

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