CN101616163B - 精确时间传递协议报文处理方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种精确时间传递协议报文处理方法及装置。该方法用于在透明时钟组成的成环的网络中处理PTP报文，包括：在网络中的各个透明时钟上运行多生成树协议MSTP，选择出各个透明时钟上启用PTP协议的各端口的状态；根据运行MSTP协议选择出的端口的状态以及待处理的PTP报文的类型对PTP报文进行处理，只在发送状态的端口上转发处理后的所述PTP报文。根据本发明，可以防止PTP报文成环。

Description

精确时间传递协议报文处理方法及装置
技术领域
本发明涉及移动通信技术领域，尤其涉及一种精确时间传递协议报文处理方法及装置。
背景技术
目前，通信网络中设备间的同步包括两种：一种是频率同步，即，源端和目的端的信号在频率或相位上保持某种特定的关系，频率同步通常也可以称为时钟同步，例如，同步以太网、E1接口时钟同步等；另一种同步是时间同步，即，源端和目的端不仅频率相同，而且相位也相同，并且具有相同的时间记数标尺。
对于频率同步可以通过各网元节点依次锁定时钟同步信号(如同步以太网等)实现。各网元节点时钟和其他固定频率源共同组成频率(或时钟)同步网。对于时间同步，主要的实现方式包括：全球定位系统(Global Position System，简称为GPS)授时或者采用时间同步协议(例如，IEEE Std 1588TM-2008等)调整主时钟与从时钟之间的时间偏差，实现时间同步。并且，时间同步协议也可实现主时钟与从时钟之间的频率同步。目前分组传送网络(PacketTransport Network，简称为PTN)设备主要通过IEEE Std 1588TM-2008(以下简称1588v2)定义的精确时间传递协议(Precision TimeProtocol，简称为PTP)在网络中实现频率同步和时间同步，以解决基站GPS的替代问题。
PTP的基本功能是使分布式网络内的各节点时钟，在一定精度内保持时钟和时间的同步。1588v2提供了三种可用于主从时钟之间组网的基本时钟类型：边界时钟、端到端(End to End，简称为E2E)透明时钟和点到点(Point to Point，简称为P2P)透明时钟。在一分布式网络中，三种时钟类型可以混合组网，但是在组网时，若多个透明时钟之间构成一环状结构，而由于具有透明时钟功能的节点本身并不运行最佳主时钟(Best Master Clock，简称为BMC)算法，只是对报文做一些处理后，转发报文，因此，将导致PTP报文成环，从而引起网络风暴。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种改进的PTP报文处理方法及装置，用以解决现有技术中由于多个透明时钟之间构成环状结构而导致PTP报文成环的问题。
根据本发明的一个方面，提供了一种精确PTP报文处理方法，用于在透明时钟组成的成环的网络中处理PTP报文。
根据本发明的精确PTP报文处理方法，包括：在上述网络中的各个透明时钟上运行多生成树协议MSTP，选择出各个透明时钟上启用PTP协议的各端口的状态；对于上述网络中的各个透明时钟，根据运行MSTP协议选择出的端口的状态以及待处理的PTP报文的类型对PTP报文进行处理，只在发送状态的端口上转发处理后的PTP报文。
优选地，上述端口的状态包括以下之一：禁止状态、监听状态、学习状态、发送状态和阻塞状态。
优选地，在上述各个透明时钟上运行MSTP协议，选择出各个透明时钟上启用PTP协议的各端口的状态包括：
对于各个透明时钟，创建一个预定的虚拟局域网的实例，其中，该虚拟局域网包括该透明时钟上有链路链接的运行PTP协议的端口；通过在各个透明时钟上运行MSTP协议，基于创建的实例，将上述网络中PTP报文成环的链路上的一个端口的状态设置为阻塞状态。
优选地，上述虚拟局域网为PTP报文专用。
优选地，待处理的PTP报文包括：透明时钟生成的PTP报文和/或透明时钟接收到的PTP报文。
优选地，当上述网络的拓扑结构发生变化时，所述方法还包括：在上述网络中的各个透明时钟上自动地再次运行MSTP协议，重新选择出各个透明时钟上各端口的状态。
根据本发明的另一方面，提供了一种PTP报文处理装置，位于具有透明时钟功能的节点。
根据本发明的PTP报文处理装置包括：MSTP协议模块、PTP协议模块、PTP报文转发模块，其中，MSTP协议模块，用于生成并运行MSTP协议，判断出节点启用PTP协议的各端口的状态；PTP协议模块，用于根据上述MSTP协议模块判断出的各端口的状态以及PTP报文的类型处理PTP报文；PTP报文转发模块，用于在发送状态的端口上转发上述PTP协议模块处理后的PTP报文。
优选地，上述端口的状态包括以下之一：禁止状态、监听状态、学习状态、发送状态和阻塞状态。
通过本发明的上述至少一个方案，通过在透明时钟组成的成环的网络中的每个具有透明时钟功能的节点运行MSTP协议，可以选择出各个透明时钟上启用PTP协议功能的各个端口的状态，各个透明时钟根据选择出的端口的状态对PTP报文进行处理，只在发送状态的端口上转发PTP报文，从而可以防止PTP报文成环。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为根据本发明实施例的PTP报文处理方法的流程图；
图2为实施例一中透明时钟组成的网络的示意图；
图3为实施例二中mesh网络的示意图；
图4为实施例三的网络结构示意图；
图5为根据本发明实施例的PTP报文处理装置的结构示意图；
图6为根据本发明实施例的PTP报文处理装置的具体实现的结构示意图。
具体实施方式
功能概述
由于具有透明时钟功能的节点本身并不运行BMC算法，因此，如果在组网时多个透明时钟之间构成环状结构，则将导致PTP报文成环，有鉴于此，本发明实施例提供了一种改进的PTP报文处理方案。在本发明实施例中，在一透明时钟组成的成环的网络中，若存在PTP报文的转发环路，则每个具有透明时钟功能的节点运行MSTP协议，创建一MST实例，该MST实例对应一个专属PTP报文的虚拟局域网(Virtual Local Area Networks，简称为VLAN)，该VLAN包含透明时钟的PTP端口。通过运行MSTP协议，具有透明时钟功能的节点将判断出在哪个端口上断开环路。由于运行MSTP判断出的端口状态是基于VLAN的，因为创建MST实例时，对应的VLAN为特殊的VLAN，专为PTP报文使用，因此，判断出的端口的状态只针对PTP报文起作用，其它协议报文和业务报文不受影响。
在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
根据本发明实施例，首先提供了一种PTP报文处理方法，该方法用于在透明时钟组成的成环的网络中处理PTP报文。
图1为根据本发明实施例的PTP报文处理方法的流程图，如图1所示，根据本发明实施例的PTP报文处理方法主要包括以下步骤(步骤S101-步骤S103)：
步骤S101：在该网络中的各个透明时钟上运行MSTP，选择出各个透明时钟上启用PTP协议的各端口的状态；
具体地，对于各个透明时钟，创建一个实例，创建的该实例对应的VLAN为预定的VLAN(即预先协商好的VLAN)，其中，该VLAN下包含的端口为透明时钟上有链路链接的运行PTP协议的端口；通过在各个透明时钟上运行MSTP协议，基于创建的实例，将网络中PTP报文成环的链路上的一个端口的状态设置为阻塞状态。
具体地，端口的状态包括但不限于：禁止状态、监听状态、学习状态、发送状态和阻塞状态。在本发明实施例中，只有处于发送状态的端口能够转发PTP报文。
步骤S103：对于网络中的各个透明时钟，根据运行MSTP协议选择出的端口的状态以及待处理的PTP报文的类型对PTP报文进行处理，只在发送状态的端口上转发处理后的PTP报文。
在该网络中所有的透明时钟上，当有报文需要处理时，首先判断报文的类型。若为PTP报文，则根据节点的时钟类型(即边界时钟、普通时钟、透明时钟)以及PTP报文的类型，判断是应该将报文送到PTP协议栈处理，还是根据MSTP选择出的端口状态处理PTP报文，如果根据MSTP选择出的端口状态进行处理，则根据MSTP协议选择出的端口状态与PTP报文类型，处理PTP报文。若为其它协议报文，则另行处理，例如，将报文送到其它协议栈部件处理。
具体地，处理的PTP报文包括透明时钟本节点所产生的PTP报文和/或该透明时钟接收到来的来自其它节点的PTP报文。
根据MSTP判断出的端口状态处理PTP报文时，只有在MSTP判断出的端口状态为发送状态的端口上转发PTP报文，其它状态的端口上不转发PTP报文。从而避免了PTP报文成环。并且MSTP协议选择出的端口状态只针对PTP报文起作用，不影响其它协议报文。
并且，在本发明实施例中，当网络的拓扑结构发生变化时，可以在网络中的各个透明时钟上于通过MSTP协议，重新选择每个透明时钟上各端口的状态。
下面通过具体实施例进行说明。
实施例一
本实施例以图2所示的透明时钟组成的网络为例进行说明，如图2所示，在该网络中，普通时钟(OC)与P2P透明时钟(P2P TC)1相连的端口作为主(MASTER)端口，主动发起PTP同步报文(Sync)报文和PTP点到点延时请求报文(Pdelay_Rep)，并响应Pdelay_Req报文。在图2中P2P透明时钟(P2P TC)上所有有连接的端口都会转发Syn报文，主动发起Pdelay_Rep报文，并响应Pdelay_Req报文。
在图2中三个P2P TC组成了PTP报文环路，则根据本发明实施例的PTP报文处理方法，对本实施例中的网络进行如下处理：
(1)在该图中所有的P2P透明时钟上都启用MSTP协议，创建一个实例，创建的实例对应的VLAN为一协商好的特殊VLAN。该VLAN下包含的端口为P2P透明时钟上有链路链接的端口(该端口必须为运行PTP协议的端口)。通过该图中所有P2P透明时钟上MSTP协议的运行，选择出各个P2P透明时钟上各端口的状态(包括：禁止、监听、学习、发送和阻塞)，即在该图中把PTP报文成环的链路上的一个端口状态置为阻塞状态。
(2)在该模型中所有的P2P透明时钟上，首先判断要处理报文的类型。若为PTP报文，则根据节点的时钟类型(边界时钟，普通时钟，透明时钟)以及PTP报文的类型，判断是应该把报文送到PTP协议栈处理，还是根据MSTP判断出的端口状态处理PTP报文。如果送到PTP协议栈处理，则根据MSTP协议选择出的端口状态与PTP报文类型，处理PTP报文。若为其它协议报文，则另行处理，例如，把报文送到其它协议栈部件处理。
(3)只有MSTP判断出的端口状态为发送状态的端口才转发PTP报文，其它状态的端口不转发PTP报文。
实施例二
本实施例以图3所示的mesh网络为例对发明实施例提供的技术方案进行说明。具体地，主要包括以下处理步骤：
步骤1，普通时钟1-1作为祖父时钟在链路A上的端口作为MASTER端口，主动发起Sync报文和Pdelay_Rep报文，并响应Pdelay_Req报文。
图中其它普通时钟作为从时钟，时间同步于普通时钟1-1；
步骤2，P2P透明时钟1-1在链路A上接收到Sync报文后，转发到B和C两条链路上；接收到Pdelay_Req报文后送到PTP协议栈模块处理，同时该节点时钟在链路A、B和C上都发送Pdelay_Req报文。
对于图中其它P2P透明时钟的处理都与P2P透明时钟1-1类似，在此不再赘述，从而使得网络中的透明时钟构成了环网，例如，P2P透明时钟1-1、1-2、2-1和2-2构成了PTP报文环路。
步骤3，在该网络中所有的P2P透明时钟上都启用MSTP协议，且创建的实例对应的VLAN都为预先协商的特殊VLAN。该VLAN下包含的端口为P2P透明时钟上有链路链接的端口。
例如，对于P2P透明时钟1-1，其对应的VLAN包含的端口为链路A、B和C上的三个端口。
经过该网络中所有P2P透明时钟上MSTP协议的运行，将该网络中PTP报文成环的链路上的一个端口的状态置为阻塞状态。
步骤4，在该网络中所有的P2P透明时钟上，根据MSTP协议选择出的端口状态与PTP报文类型，处理PTP报文，具体地，在各个P2P透明时钟上，只有为发送状态的端口才转发PTP报文，其它状态的端口不转发PTP报文，从而可以避免PTP报文成环。并且，由于运行MSTP协议选择出的端口状态只针对PTP报文起作用，因此，不会影响其它协议报文。
步骤5，如果该网络的拓扑结构发生变化，则运行MSTP协议会重新选择出每个P2P透明时钟节点上各端口的状态。
实施例三
本实施例以图4所示的网络结构为例，对本发明实施例提供的技术方案进行描述。如图4所示，在图4所示的网络中汇聚环设备1和2设置为边界时钟功能，设备3、4和5设置为透明时钟功能(例如，P2P透明时钟)，接入环所有设备都设置为透明时钟功能(例如，P2P透明时钟)。并且，在接入环设备都下挂一TD基站，每个TD基站都具有普通时钟功能。所有PTP设备均使用1588v2定义的一步时钟(one-step clock)模式。
根据本发明实施例提供的技术方案，对于图4所示的网络，该网络为一PTP时钟域，且域延时测量机制为Peer delay方式，并且，该网络也同为一MSTP域。其处理主要包括：
(1)在该时钟域中，边界时钟和普通时钟，都启用BMC算法。
(2)边界时钟1的时间源来自GPS，为该PTP域的GM时钟。根据BMC算法，其链路上的端口作为MASTER端口，主动发起Sync报文和Pdelay_Rep报文，并响应Pdelay_Req报文，模型中其它普通时钟根据BMC算法作为从时钟，时间同步于边界时钟1。
(3)在接入环一中，透明时钟3在与边界时钟2相连的链路上接收到Sync报文后，转发到另外四条链路上，如果接收到来自2的Pdelay_Req报文则送到PTP协议栈模块处理；同时该节点时钟在所有链路上都发送Pdelay_Req报文，对于该网络模型中的其它P2P透明时钟的处理都与P2P透明时钟3类似。模型中的透明时钟形成环状结构，例如，接入环一中透明时钟3、1-1、1-2、1-3、1-4、1-5、1-6和1-7构成的PTP报文环路。
(4)在该网络模型中所有的P2P透明时钟上都启用MSTP协议，并且，运行MSTP协议时创建的实例对应的VLAN都为预先协商好的特殊VLAN，在该VLAN下包含的端口为P2P透明时钟上有链路链接的端口。
例如，对于P2P透明时钟3，其对应的VLAN包含的端口为所有链路上的五个端口。
经过该网络模型中所有P2P透明时钟上MSTP协议的运行，将在该模型中把PTP报文成环的链路上的一个端口状态置为阻塞状态，使得环形链路断开，例如，断开接入环I的透明时钟1-3与1-4之间的链路。
(5)在该模网络型中各个P2P透明时钟上，各个P2P透明时钟根据运行MSTP协议选择出的端口状态以及待处理PTP报文的类型，处理PTP报文。具体地，对于各个P2P透明时钟，只有为发送状态的端口才转发PTP报文，其它状态的端口不转发PTP报文。
(6)在该模型中，若网络拓扑结构发生变化，则MSTP协议会重新判断每个P2P透明时钟节点上各端口的状态，并且运行在边界时钟和普通时钟的BMC算法，也将相应地重新选择PTP端口状态。
根据本发明实施例，还提供了一种PTP报文处理装置，该装置位于具有透明时钟功能的节点。
图5为根据本发明实施例的PTP报文处理装置的结构示意图，如图5所示，根据本发明实施例的PTP报文处理装置主要包括：MSTP协议模块1、PTP协议模块3和PTP报文转发模块5。其中，MSTP协议模块1，用于生成并运行MSTP协议，判断出所述节点的各端口的状态；PTP协议模块3，用于根据MSTP协议模块1判断出的各端口的状态以及PTP报文的类型处理PTP报文；PTP报文转发模块3，用于在发送状态的端口上转发PTP协议模块3处理的PTP报文。
具体地，上述端口的状态包括但不限于以下之一：禁止状态、监听状态、学习状态、发送状态和阻塞状态。
在具体实施过程中，上述装置可以通过如图6所示的透明时钟系统来实现，如图6所示，该透明时钟系统主要包括：1588协议栈61、MSTP协议栈63、其它协议栈65以及协议报文提取与处理模块67。其中，MSTP协议栈61用于：1)生成并处理MSTP协议；b)运行MSTP协议，判断出网络中设备上各端口的状态；1588协议栈63用于生成并处理PTP报文；其它协议栈65用于生成与处理非PTP报文；协议报文提取与处理模块67用于判断报文的类型，并根据不同的类型做相应的处理。
如上所述，借助本发明实施例提供的技术方案，可以在透明时钟节点之间断开PTP报文成环的链路，而不影响非PTP报文的传递。并且，在本发明实施例中，当网络拓扑结构改变时，能够及时更新PTP报文的传递链路，不会引起PTP报文传递的异常。另外，根据本发明实施例提供的方案可以与BMC算法同时使用，可适用于边界时钟和透明时钟混合组网的场景，有效防止PTP报文成环和实现同步路径保护。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种精确时间传递协议PTP报文处理方法，用于在透明时钟组成的成环的网络中处理PTP报文，其特征在于，所述方法包括：
在所述网络中的各个透明时钟上运行多生成树协议MSTP，选择出各个透明时钟上启用PTP协议的各端口的状态；
对于所述网络中的各个透明时钟，根据运行MSTP协议选择出的端口的状态以及待处理的PTP报文的类型对所述PTP报文进行处理，只在发送状态的端口上转发处理后的所述PTP报文；
其中，在所述各个透明时钟上运行MSTP协议，选择出各个透明时钟上启用PTP协议的各端口的状态包括：
对于各个透明时钟，创建一个预定的虚拟局域网的实例，其中，所述虚拟局域网包括该透明时钟上有链路链接的运行PTP协议的端口，所述虚拟局域网为PTP报文专用；
通过在各个透明时钟上运行MSTP协议，基于创建的实例，将所述网络中PTP报文成环的链路上的一个端口的状态设置为阻塞状态。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述端口的状态包括以下之一：禁止状态、监听状态、学习状态、发送状态和阻塞状态。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，待处理的所述PTP报文包括：
所述透明时钟生成的PTP报文和/或所述透明时钟接收到的PTP报文。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，当所述网络的拓扑结构发生变化时，所述方法还包括：
在所述网络中的各个透明时钟上自动地再次运行MSTP协议，重新选择出各个透明时钟上各端口的状态。
5.一种PTP报文处理装置，位于具有透明时钟功能的节点，其特征在于，所述装置包括：
MSTP协议模块，用于生成并运行MSTP协议，判断出所述节点启用PTP协议的各端口的状态；
PTP协议模块，用于根据所述MSTP协议模块判断出的各端口的状态以及PTP报文的类型处理PTP报文；
PTP报文转发模块，用于在发送状态的端口上转发所述PTP协议模块处理后的PTP报文；
其中，所述MSTP协议模块通过以下方式判断出所述节点启用PTP协议的各端口的状态：
对于各个透明时钟，创建一个预定的虚拟局域网的实例，其中，所述虚拟局域网包括该透明时钟上有链路链接的运行PTP协议的端口，所述虚拟局域网为PTP报文专用；
通过在各个透明时钟上运行MSTP协议，基于创建的实例，将所述节点所在网络中PTP报文成环的链路上的一个端口的状态设置为阻塞状态。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述端口的状态包括以下之一：禁止状态、监听状态、学习状态、发送状态和阻塞状态。
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