CN102143127A - 时间同步方法、系统和网络设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种时间同步方法、系统和网络设备，该方法包括：从设备在和第一主设备完成时间同步后，向相邻的第二主设备发送同步触发消息，所述同步触发消息用于触发所述第二主设备和所述从设备进行时间同步；从设备接收第二主设备发送的携带取反的不对称补偿值的通知消息；从设备将所述取反的不对称补偿值写入到接收所述通知消息的第二端口的不对称延时补偿寄存器中。本发明实施例提供的方法可以用于时间同步，可以加快网络恢复速度，降低网络维护成本。

Description

时间同步方法、系统和网络设备

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种时间同步方法、系统和网络设备。

背景技术

随着通信技术的发展，传统网络逐渐向以网际协议(Internet Protocol，IP)为基础的分组传送网络演进，一个关键的技术就是如何解决时间同步问题。

现有技术提供了一种实现时间同步的方法，主要包括：主设备在t1时(Master)向从设备(Slave)发送同步(Sync)消息，从设备接收同步消息，同步消息到达时间为t2。从设备在t3时刻发送延时请求(Delay_Request，Delay_Req)消息，主设备在t4时发送延时响应(Delay Response，Delay_Resp)，从设备根据t1、t2、t3和t4来计算Master和Slave之间的延时差，然后将延时差写入从设备对应端口的发送侧和接收侧的不对称延时补偿寄存器中，从而实现从设备的时间和主设备的时间同步。

现有技术计算延时差的公式为：[(t2-t1)-(t4-t3)-(Delay1-Delay2)]/2。其中，Delay1为同步消息从主设备传输到从设备的延时，Delay2为延时请求消息从从设备传输到主设备的延时。由于现有的传输路径通常为不对称的，即主设备和从设备之间的往返路径不相等，导致Delay1和Delay2通常不相等。因此在进行时间同步时，需要补偿传输路径不对称对同步精度带来的影响，从而实现精确的时间同步。

发明人在研究现有技术的过程中发现，现有的时间同步方法在网络设备发生故障导致网络拓扑发生改变时，需要使用手动测量Delay1和Delay2，进而根据测量补偿传输路径不对称对同步精度的影响，操作过程较复杂，网络维护成本较高。

发明内容

本发明提供一种时间同步方法、系统和网络设备，可以实现在网络拓扑发生改变时自动补偿传输路径不对称对同步精度带来的影响。

为解决上述技术问题，本发明实施例是通过以下技术方案来实现的：

本发明实施例提供的时间同步方法，包括：

从设备在和第一主设备完成时间同步后，向相邻的第二主设备发送同步触发消息，所述同步触发消息用于触发所述第二主设备和所述从设备进行时间同步；

从设备接收第二主设备发送的携带取反的不对称补偿值的通知消息；

从设备将所述取反的不对称补偿值写入到接收所述通知消息的第二端口的不对称延时补偿寄存器中。

本发明实施例还提供一种时间同步方法，包括：

第二主设备接收从设备发送的同步触发消息；

第二主设备和所述从设备进行时间同步，获得不对称补偿值；

第二主设备向所述从设备发送携带取反的不对称补偿值的通知消息。

本发明实施例还提供一种网络设备，包括：

触发消息发送单元，用于在和第一主设备完成时间同步后，向相邻的第二主设备发送同步触发消息，所述同步触发消息用于触发所述第二主设备和从设备进行时间同步；

通知消息接收单元，用于接收第二主设备发送的携带取反的不对称补偿值的通知消息；

补偿值写入单元，用于将所述取反的不对称补偿值写入到接收所述通知消息的第二端口的不对称延时补偿寄存器中。

另外，本发明实施例还提供一种网络设备，包括：

触发消息接收单元，用于接收从设备发送的同步触发消息；

同步单元，用于和所述从设备进行时间同步，获得不对称补偿值；

补偿值发送单元，用于向所述从设备发送携带取反的不对称补偿值的通知消息。

本发明实施例还提供一种时间同步系统，包括第一主设备以及如上所述的从设备和第二主设备。

在本发明实施例中，从设备在和第一主设备完成时间同步之后，触发第二主设备的第一端口和从设备进行时间同步，并且将第二主设备发送的不对称补偿值写入第二端口的不对称延时补偿寄存器中。与现有技术相比，本发明实施例预先写入取反的不对称补偿值，进而可以在网络拓扑发生变化导致从设备需要跟踪第二主设备时，从设备直接根据写入的不对称补偿值自动进行同步补偿，因而可以加快网络恢复速度，降低网络维护成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一提供的时间同步方法的流程图；

图2是本发明实施例中网元之间进行时间同步的场景图；

图3是本发明实施例二提供的时间同步方法的流程图；

图4是本发明实施例二中第二主设备将接收到同步触发消息的第一端口和从设备进行时间同步的方法流程图；

图5是本发明实施例三提供的时间同步方法的应用场景图；

图6是本发明实施例三提供的时间同步方法的流程图；

图7是本发明实施例四提供的网络设备的结构示意图；

图8是本发明实施例五提供的网络设备的结构示意图；

图9是本发明实施例五提供的网络设备中同步单元的结构示意图；

图10是本发明实施例六提供的时间同步系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种时间同步方法、系统和网络设备。为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明提供的实施例进行详细地描述。

参见图1，图1是本发明实施例一提供的时间同步方法的流程图。

在本发明实施例中，在网络环境正常时，从设备跟踪第一主设备进行时间同步，第二主设备可通过其它设备或直接跟踪第一主设备进行时间同步，并进行路径不对称补偿，本发明实施例一提供的时间同步方法主要包括：

A1、从设备在和第一主设备完成时间同步后，向相邻的第二主设备发送同步触发消息，同步触发消息用于触发第二主设备和从设备进行时间同步。

具体的，从设备在和第一主设备完成时间同步后，从设备和其相邻的设备均已经完成和第一主设备的时间同步。从设备向相邻的设备发送同步触发消息。在本发明实施例中，从设备相邻的设备称为第二主设备。

该同步触发消息用于触发第二主设备中接收到同步触发消息的第一端口和从设备进行时间同步。

其中，该同步触发消息可以为事件(Event)消息或其他消息。

第二主设备在接收到同步触发消息后，执行时间同步过程。例如向从设备发送同步消息以及延时请求消息，计算得到从设备和第二主设备的第一端口之间的不对称补偿值，并向从设备发送取反的不对称补偿值。

在本发明实施例中，取反为取相反数的含义，上述不对称补偿值是基于第二主设备跟踪从设备计算得到的。

A2、从设备接收第二主设备发送的携带取反的不对称补偿值的通知消息。

具体的，从设备可以接收第二主设备发送的携带取反的不对称补偿值的通知消息。该通知消息可以为延时请求消息，即Delay_req消息或PDelay_req消息。

A3、从设备将取反的不对称补偿值写入到接收通知消息的第二端口的不对称延时补偿寄存器中。

具体的，从设备可以将取反的不对称补偿值写入到接收通知消息的第二端口的发送侧和接收侧的不对称延时补偿寄存器中。

在本发明实施例中，从设备在和第一主设备完成时间同步之后，触发第二主设备的第一端口和从设备进行时间同步，并且将第二主设备发送的取反的不对称补偿值写入第二端口的不对称延时补偿寄存器中。与现有技术相比，本发明实施例预先写入取反的不对称补偿值，进而可以在网络拓扑发生变化导致从设备需要跟踪第二主设备时，从设备直接根据写入的不对称补偿值自动进行同步补偿，因而可以加快网络恢复速度，降低网络维护成本。

参见图2，图2是本发明实施例中网元之间进行时间同步的场景图。

其中，τa表示从网元(Network Element，NE)A到网元B的路径延时，τb表示从网元B到网元A的路径延时，Δa表示网元B和网元A之间的时间偏差。在收发路径延时对称和同步的情况下，Δa＝0。

当网元B跟踪网元A时，可以得到：

T2-T1＝τa-Δa    (1)

T4-T3＝τb+Δa    (2)

根据(1)和(2)计算得到：

Δa＝[(T4-T3)-(T2-T1)-(τb-τa)]/2         (3)

根据上式(3)可知路径延时不对称引入的网元B与网元A的时间误差为：

Δba＝(τa-τb)/2

当网元A跟踪网元B时，路径延时不对称引入的网元A与网元B的时间误差为：

Δab＝--(τa-τb)/2＝-Δba

所以，无论是A跟踪B或者是B跟踪A，路径延时不对称引入的误差的绝对值是相同的，只是符号方向不同。因此，本发明实施例可以得出如下结论：

1、网络各网元以选定的某一路径作为初始跟踪路径，以该路径下跟踪得到的时间来测量网元间的其它光纤，并以此计算得到不对称补偿值。则此后无论选择网络中选择任何网元为基准进行跟踪，网元与网元间的时间差异都不会发生变化。

2、网络各网元以选定的某一路径作为初始跟踪路径，以该路径下跟踪得到的时间来测量网元间的其它光纤，并以此计算得到不对称补偿值。则此后无论选择网络中任何路径进行跟踪，网元与网元间的时间差异都不会发生变化。

以上从从设备一侧来描述了本发明实施例提供的时间同步方法，下面从第二主设备一侧来描述本发明实施例提供的时间同步方法。

参见图3，图3是本发明实施例二提供的时间同步方法的流程图。

在本发明实施例中，第一主设备、第二主设备以及从设备在基于当前的路径初始化完成后，从设备在当前的路径上已经和第一主设备保持时间同步，第二主设备在当前的路径上也已经和第一主设备保持时间同步。本发明实施例中第二主设备和从设备已经基于当前的路径实现时间同步。

本发明实施例二提供的时间同步方法包括：

C1、第二主设备接收从设备发送的同步触发消息。

具体的，第二主设备接收从设备发送的同步触发消息，该同步触发消息用于触发第二主设备和发送同步触发消息的设备进行时间同步，发送同步触发消息的设备在本发明实施例中为从设备。

C2、第二主设备和从设备进行时间同步，获得不对称补偿值。

具体的，第二主设备接收到同步触发消息的端口和从设备并没有在同步触发消息传递的路径上实现时间同步，因此第二主设备将接收到同步触发消息的端口和从设备进行时间同步。本发明实施例中接收到的同步触发消息的端口为第一端口，同步触发消息传递的路径称为备用路径。第二主设备跟踪从设备进行时间同步，执行时间同步的过程，第二主设备还基于备用路径的获得不对称补偿值。

其中，第二主设备还将计算得到的不对称补偿值写入第一端口发送侧和接收侧的不对称延时补偿寄存器中，以便于第二主设备在切换到其它的路径，需要跟踪从设备时根据不对称补偿值进行延时补偿。

C3、第二主设备向从设备发送携带取反的不对称补偿值的通知消息。

具体的，第二主设备通过通知消息向从设备发送取反的不对称补偿值。其中，该通知消息可以为延时请求消息，即Delay_req消息或PDelay_req消息。

具体的，上述取反的不对称补偿值可以保存在延时请求消息的扩展类型长度值(Type Length Value，TLV)字节或其他的字节中，其具体的保存位置不构成对本发明实施例的限定。

从设备在接收到通知消息后，将取反的不对称补偿值写入到接收通知消息的第二端口的发送侧和接收侧的不对称延时补偿寄存器中，由上述结论1和结论2可知，从设备可以在切换到备用路径时根据取反的不对称补偿值对时间同步进行补偿，即可消除路径不对称对同步精度的影响。

在本发明实施例中，第二主设备在从设备切换到备用路径之前，将第二主设备的第一端口和从设备进行时间同步，并且将取反的不对称补偿值发送到从设备。与现有技术相比，本发明实施例可以在网络拓扑发生变化导致从设备切换到备用路径需要跟踪第二主设备时，从设备直接根据预先写入的不对称补偿值自动进行同步补偿，因而可以加快网络恢复速度，降低网络维护成本。

参见图4，图4是本发明实施例二中第二主设备将接收到同步触发消息的第一端口和从设备进行时间同步的方法流程图。

在本发明实施例二提供的时间同步方法中，第二主设备将接收到同步触发消息的第一端口和从设备进行时间同步的过程可以包括：

D1、在h1时刻向从设备发送同步消息。

具体的，第二主设备在h1时刻向从设备发送同步(Sync)消息。

从设备在h2时刻接收到第二主设备发送的同步消息，并在h3时刻向第二主设备返回延时请求消息，该延时请求消息中携带时间h2以及时间h3。

D2、在h4时刻接收到从设备返回的延时请求消息，延时请求消息中携带从设备接收同步消息的时间h2以及发送延时请求消息的时间h3。

具体的，第二主设备在h4时刻接收从设备返回的延时请求消息，延时请求消息中携带从设备接收同步消息的时间h2以及发送延时请求消息的时间h3。

D3、根据h1、h2、h3和h4计算获得不对称补偿值。

具体的，h1、h2、h3和h4之间存在如下关系：

h2-h1＝Delay1-offet    (4)

h4-h3＝Delay2+offet    (5)

其中Delay1为同步消息由第二主设备发送到从设备的路径延时，Delay2为延时请求消息由从设备发送到第二主设备的路径延时。

本发明实施例中，第二主设备和从设备均已经和第一主设备保持时间同步，因此offset为0。因此，第二主设备获得路径不对称补偿值为：

Δ＝(Delay1-Delay2)/2＝(h2-h1)-(h4-h3)       (6)

第二主设备根据上述式(6)获得不对称补偿值。

为更详细的理解本发明实施例，下面在给出本发明实施例的具体应用场景。

参见图5，图5是本发明实施例三提供的时间同步方法的应用场景图。

在本应用场景中，网元NE1、NE2、NE3和NE4组成环形网络拓扑。在1588v2开通时，网元NE1～NE4的路径不对称由设备本身运行算法自行计算和补偿，最终保证给基站的输出精度。在当前的路径正常时，NE3跟踪NE1，NE4跟踪NE2，NE2跟踪NE1，从而保持时间同步。

若NE3的时间跟踪主路径(NE1和NE3之间的路径)出现了问题导致NE3时间源倒换到跟踪NE4，根据上述结论2可知，此时NE1、NE2和NE4的时间差不会发生任何变化。所以NE3仍然可以维持原补偿值，其过程和场景如下：

单站设备完成硬件安装和调测后，在中心机房网管上开启1588v2特性。其中NE3和NE4相连的端口为主状态(Master)，NE4的对应端口为备用(Passive)状态。不对称补偿值默认都为0。在设备NE1、NE2、NE3和NE4进行测量，得到没有补偿情况下的同步精度，并根据测量结果进行补偿，补偿值写入以后立即生效，使得NE1-NE4保持和全球定位系统(Global PositionSystem，GPS)1时间同步。

设备NE2可以测量本站点的同步精度和GPS2之间的误差测量，并根据测量结果进行补偿。但是该补偿值并不生效，只有在主时钟(Grand Master)倒换到GPS2时才生效。

参见图6，图6是本发明实施例三提供的时间同步方法的流程图。

本发明实施例三提供的时间同步方法主要包括：

S1、NE3设备向NE4设备发送Event报文，触发NE4的Passive端口的延时测量和不对称计算。

具体的，NE3设备的单板软件根据Passive端口状态向NE4设备发送同步触发消息。同步触发消息触发NE4的第一端口的延时测量和不对称计算。在本发明实施例中，同步触发消息为Event报文，NE4的第一端口的状态为Passive状态。

S2、NE4设备启动Passive端口的延时测量和不对称计算。

具体的，NE4设备在h1时刻向NE3设备发送同步消息。NE4设备在h4时刻接收到NE3设备返回的延时请求消息，该延时请求消息中携带NE3设备接收同步消息的时间h2以及发送延时请求消息的时间h3。

需要说明的是，若NE3和NE4之间使用端到端(End-to-End，E2E)延时机制，则交换Sync、Delay_Req、Delay_Resp报文。若NE3和NE4之间使用点对点(Peer-to-Peer，P2P)延时机制，则交换Sync、Pdelay_Req、Pdelay_Resp报文。

S3、NE4设备根据h1、h2、h3和h4计算获得延时补偿值，并写入该端口发送侧和接收侧的不对称延时补偿寄存器。

具体的，NE4设备计算得到的延时补偿值Δ＝(h2-h1)-(h4-h3)。NE4设备还将该补偿值写入Passive端口发送侧和接收侧的不对称延时补偿寄存器。

S4、NE4设备通过Delay_Req或者Pdelay_Req消息的扩展TLV字节将取反的不对称补偿值发送给NE3。

具体的，NE4设备在计算获得不对称补偿值后，向NE3设备发送携带取反的不对称补偿值的通知消息。在本发明实施例中，通知消息为Delay_Req或者Pdelay_Req消息，取反的不对称补偿值可以保存在Delay_Req或者Pdelay_Req消息的扩展TLV字节中。

S5、NE3设备将取反的不对称补偿值写入Master端口的发送侧和接收侧的不对称延时补偿寄存器中。

具体的，NE3设备将取反的不对称补偿值写入到接收通知消息的第二端口的发送侧和接收侧的不对称延时补偿寄存器中。在本发明实施例中，第二端口为NE3设备的Maser端口。

在本发明实施例中，若环形网络拓扑发生变化(断纤故障、网络扩容等)时，无论每一段的光纤长度怎样发生变化，NE3设备自动计算和补偿光纤不对称，无需再去现场测量，保证设备的时间能GPS同步。与现有技术相比，可以降低提高网络维护效率，降低维护成本。

以上对本发明实施例提供的时间同步方法进行了详细描述，下面再给出和本发明方法实施例对应的装置。

参见图7，图7是本发明实施例四提供的网络设备的结构示意图。

在本发明实施例四提供的网络设备包括：

触发消息发送单元210，用于在和第一主设备完成时间同步后，向相邻的第二主设备发送同步触发消息，同步触发消息用于触发第二主设备和从设备进行时间同步；

通知消息接收单元220，用于接收第二主设备发送的携带取反的不对称补偿值的通知消息；

补偿值写入单元230，用于将取反的不对称补偿值写入到接收通知消息的第二端口的不对称延时补偿寄存器中。

本发明实施例提供的网络设备可以使用在前述对应的时间同步方法第一实施例中，详细的数据传输过程参见上述方法实施例。

进一步的，本发明实施例四提供的网络设备还可以包括：

触发消息发送单元210发送的同步触发消息为事件报文。

参见图8，图8是本发明实施例五提供的网络设备的结构示意图。

在本发明实施例五提供的网络设备包括：

触发消息接收单元310，用于接收从设备发送的同步触发消息；

同步单元320，用于和从设备进行时间同步，获得不对称补偿值；

补偿值发送单元330，用于向从设备发送携带取反的不对称补偿值的通知消息。

其中，本发明实施例五提供的网络设备可以使用在前述对应的时间同步方法第二实施例中，具体过程可以参见上述时间同步方法实施例。

进一步的，本发明实施例五提供的网络设备中补偿值发送单元330可以将取反的不对称补偿值保存在延时请求消息的扩展类型长度值字节中。

参见图9，图9是本发明实施例五提供的网络设备中同步单元的结构示意图。

在本发明实施例五提供的网络设备中的同步单元320包括：

同步消息发送模块321，用于在h1时刻向从设备发送同步消息；

延时请求接收模块322，用于在h4时刻接收到从设备返回的延时请求消息，延时请求消息中携带从设备接收同步消息的时间h2以及发送延时请求消息的时间h3；

补偿值计算模块323，用于根据h1、h2、h3和h4计算获得不对称补偿值。

其中，本发明实施例五提供的基站中的同步单元320中各模块执行时间同步的过程参见上述将接收到同步触发消息的第一端口和从设备进行时间同步的方法(步骤D1-D3中)，在此不再重复描述。

参见图10，图10是本发明实施例六提供的时间同步系统的结构示意图。

本发明实施例还提供了一种时间同步系统，包括：第一主设备610、从设备620和第二主设备630。其中，从设备620和第二主设备630的具体结构参见上述对应的装置实施例，在此不再重复描述。

需要说明的是，上述装置中各单元、模块之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本发明方法实施例基于同一构思，具体内容可参见本发明方法实施例中的叙述，此处不再赘述。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，计算机程序可存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，计算机可读取存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)等。

以上对本发明所提供的时间同步方法、系统以及网络设备进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (13)

1.一种时间同步方法，其特征在于，包括：

从设备在和第一主设备完成时间同步后，向相邻的第二主设备发送同步触发消息，所述同步触发消息用于触发所述第二主设备和所述从设备进行时间同步；

从设备接收第二主设备发送的携带取反的不对称补偿值的通知消息；

从设备将所述取反的不对称补偿值写入到接收所述通知消息的第二端口的不对称延时补偿寄存器中。

2.根据权利要求1所述的时间同步方法，其特征在于，

所述同步触发消息为事件报文。

3.一种时间同步方法，其特征在于，包括：

第二主设备接收从设备发送的同步触发消息；

第二主设备和所述从设备进行时间同步，获得不对称补偿值；

第二主设备向所述从设备发送携带取反的不对称补偿值的通知消息。

4.根据权利要求3所述的时间同步方法，其特征在于，

所述通知消息为延时请求消息。

5.根据权利要求4所述的时间同步方法，其特征在于，

所述取反的不对称补偿值保存在所述延时请求消息的扩展类型长度值字节中。

6.根据权利要求3所述的时间同步方法，其特征在于，所述将接收到同步触发消息的第一端口和从设备进行时间同步获得不对称补偿值的步骤具体包括：

在h1时刻向所述从设备发送同步消息；

在h4时刻接收到所述从设备返回的延时请求消息，所述延时请求消息中携带从设备接收所述同步消息的时间h2以及发送所述延时请求消息的时间h3；

根据所述h1、h2、h3和h4计算获得不对称补偿值。

7.根据权利要求3到6任一项所述的时间同步方法，其特征在于，还包括：

所述第二主设备还将所述不对称补偿值写入第一端口的不对称延时补偿寄存器中。

8.一种网络设备，其特征在于，包括：

触发消息发送单元，用于在和第一主设备完成时间同步后，向相邻的第二主设备发送同步触发消息，所述同步触发消息用于触发所述第二主设备和从设备进行时间同步；

通知消息接收单元，用于接收第二主设备发送的携带取反的不对称补偿值的通知消息；

补偿值写入单元，用于将所述取反的不对称补偿值写入到接收所述通知消息的第二端口的不对称延时补偿寄存器中。

9.根据权利要求8所述的网络设备，其特征在于，

所述同步触发消息为事件报文。

10.一种网络设备，其特征在于，包括：

触发消息接收单元，用于接收从设备发送的同步触发消息；

同步单元，用于和所述从设备进行时间同步，获得不对称补偿值；

补偿值发送单元，用于向所述从设备发送携带取反的不对称补偿值的通知消息。

11.根据权利要求10所述的网络设备，其特征在于，

所述取反的不对称补偿值保存在所述延时请求消息的扩展类型长度值字节中。

12.根据权利要求10所述的网络设备，其特征在于，所述同步单元包括：

同步消息发送模块，用于在h1时刻向所述从设备发送同步消息；

延时请求接收模块，用于在h4时刻接收到所述从设备返回的延时请求消息，所述延时请求消息中携带从设备接收所述同步消息的时间h2以及发送所述延时请求消息的时间h3；

补偿值计算模块，用于根据所述h1、h2、h3和h4计算获得不对称补偿值。

13.一种时间同步系统，包括第一主设备，其特征在于，还包括：

如权利要求8到9任一项所述的从设备以及如权利要求10到12任一项所述的第二主设备。

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