CN102904661A

CN102904661A - Ptp设备实现平滑重启的方法及ptp设备

Info

Publication number: CN102904661A
Application number: CN2011102118358A
Authority: CN
Inventors: 张君辉; 赵洪广
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: Yancheng Yangao Affordable Housing Construction Co.,Ltd.
Priority date: 2011-07-27
Filing date: 2011-07-27
Publication date: 2013-01-30
Anticipated expiration: 2031-07-27
Also published as: CN102904661B

Abstract

本发明涉及一种精确时间协议(PTP)设备实现平滑重启的方法和设备，该方法包括：上游PTP设备或透传PTP设备重启时，向下游PTP设备发送第一通知，以通知所述下游PTP设备进入平滑重启(GR)状态；所述下游PTP设备接收所述第一通知后，保持与所述上游PTP设备的主从关系。本发明中，上游PTP设备或透传PTP设备重启时通知下游设备保持相应的主从关系，提高了网络的同步质量和稳定性。

Description

PTP设备实现平滑重启的方法及PTP设备

技术领域

本发明涉及网络通讯领域，尤其涉及一种在1588同步网络中，PTP(精确定时协议)设备实现平滑重启的方法及PTP设备。

背景技术

在电信业务IP化趋势的推动下，分组传送网承载的业务从以时分复用(TDM，Time Division Multiplexing)为主向以IP为主转变，但仍需要承载遗留的业务，比如TDM，另外，分组传送网还需要承载3G业务。而3G业务要求PTN(分组传送网)实现频率和相位同步。

IEEE 1588v2标准规范了实现PTP(Precision Time Protocol，精确时间协议)的实现机制，它可以实现频率同步和相位同步。1588最开始应用在基于以太网的工业控制领域，目前逐步应用在电信领域；但由于电信业务要求可靠性非常高，要求网络设备在硬件冗余和相应的保护机制来保证电信业务不间断运营。网络设备主控板作为关键硬件设备，需要实现热备份，即当主板崩溃或系统升级后，备板能快速无缝的切换到备板上，而不会导致承载的业务中断。

GR(Graceful Restart，平滑重启)是一种在主备切换或协议重启时保证转发业务不中断的机制。IEEE 1588v2标准定义的PTP协议流程包括两个步骤，1)首先建立Master(主)-Slave(从)层次结构，即两个PTP设备通过Announce(通告)报文和BMC(最佳主时钟)算法确定PTP端口状态，即Master、Slave或Passive状态；2)然后Master发起PTP同步流程，Slave根据报文中携带的时间戳计算出偏差并修正本地系统时钟。当确定了主从关系后，Master通过周期发送Announce到Slave来维护这种主从关系，如果Slave在规定时间内没收到Master发送的Announce报文，则会触发BMC重新计算并建立新的Master-Slave主从关系。

Announce超时时间是Announce报文发送间隔的倍数，用户可以根据需要手动配置；当上游Master设备发生主备倒换时，主备切换时间可能超过Announce超时时间，则下游Slave设备将选择其它设备作为Master；主备倒换后，下游Slave设备将重新选择此上游设备作为Master，从而引起同步网络的震荡，影响网络的同步质量和稳定性，对于电信网络，这是不可容忍的。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种精确时间协议(PTP)设备实现平滑重启的方法和设备，以解决设备平滑重启时同步网络震荡的问题。

为解决以上方法，本发明提供了一种精确时间协议(PTP)设备实现平滑重启的方法，该方法包括：

上游PTP设备或透传PTP设备重启时，向下游PTP设备发送第一通知，以通知所述下游PTP设备进入平滑重启(GR)状态；

所述下游PTP设备接收所述第一通知后，保持与所述上游PTP设备的主从关系。

进一步地，所述上游PTP设备或透传PTP设备重启后，该方法还包括，所述上游PTP设备或透传PTP设备向所述下游PTP设备发送第二通知，以通知所述下游PTP设备退出GR状态；所述下游PTP设备接收所述第二通知后，重新开始根据接收的Announce报文的情形维持主从关系。

进一步地，所述下游PTP设备在最长保持时间超时后，重新开始根据接收的Announce报文的情形维持主从关系。

进一步地，所述最长保持时间是系统默认设置的。

进一步地，所述最长保持时间是协商确定的，所述上游PTP设备或透传PTP设备发送所述第一通知前，该方法还包括：所述上游PTP设备或透传PTP设备和下游PTP设备协商所述最长保持时间。

进一步地，发送所述第二通知后或超出最长保持时间后，所述上游PTP设备或透传PTP设备重新发起PTP同步流程。

进一步地，所所述上游PTP设备或透传PTP设备发送所述第一通知前，该方法还包括：所述上游PTP设备或透传PTP设备和下游PTP设备协商重启原因；所述第一通知中携带相应的重启原因。

为解决以上技术问题，本发明还提供了一种精确时间协议(PTP)设备，该PTP设备包括：

状态通知模块，作为上游PTP设备或透传PTP设备重启时，用于通过备板向下游PTP设备发送第一通知，以通知所述下游PTP设备进入平滑重启(GR)状态；

通知接收模块，作为下游PTP设备时，用于接收上游PTP设备或透传PTP设备发送的第一通知；

主从关系维护模块，作为下游PTP设备时，用于接收所述第一通知后，保持与所述上游PTP设备的主从关系。

进一步地，作为上游PTP设备或透传PTP设备重启后，所述状态通知模块，还用于向所述下游PTP设备发送第二通知，以通知所述下游PTP设备退出GR状态；

作为下游PTP设备时，所述通知接收模块，还用于接收所述上游PTP设备或透传PTP设备发送的第二通知；所述主从关系维护模块，还用于在接收所述第二通知后，重新开始根据接收的Announce报文的情形维持主从关系。

进一步地，所述主从关系维护模块，作为下游PTP设备时，还用于在最长保持时间超时后，重新开始根据接收的Announce报文的情形维持主从关系。

进一步地，所述最长保持时间是协商确定的，所述PTP设备还包括能力协商模块，用于在建立主从关系时，协商所述最长保持时间。

进一步地，所述PTP设备还包括PTP同步模块，作为上游PTP设备或透传PTP设备时，用于在发送所述第二通知后或超出最长保持时间后，重新发起PTP同步流程。

本发明PTP设备实现平滑重启的方法和设备中，上游PTP设备或透传PTP设备重启时通知下游设备保持相应的主从关系，提高了网络的同步质量和稳定性。

附图说明

图1为本发明PTP设备实现平滑重启的方法实施例一的示意图；

图2为本发明PTP设备实现平滑重启的方法实施例二的信令报文交互流程示意图；

图3为不同类型PTP设备的网络架构层次示意图；

图4为本发明PTP设备实施例1的模块结构示意图；

图5为本发明PTP设备实施例2的模块结构示意图。

具体实施方式

现有技术中，当上游Master设备发生主备倒换时，上游Master设备与下游Slave设备之间的主从关系可能会中断，具体的，当主备切换时间超过Announce超时时间后，该主从关系中断，下游Slave设备将在除发生主备倒换的上游Master设备之外选择时钟级别最高的其它设备作为Master；主备倒换后，若上游Master设备的时钟级别仍然最高，则下游Slave设备将重新选择此上游设备作为Master，从而引起同步网络的震荡，影响网络的同步质量和稳定性。除上游Master设备外，透传设备主备倒换时，也会出现上述问题，基于此，本发明解决上述问题的主要思想是，上游PTP设备或透传PTP设备重启时通知下游设备保持相应的主从关系，以此来解决切换过程中主从关系的中断问题，进而避免发生同步网路震荡，提高了网络的同步质量和稳定性。

下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，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。

实施例一

本发明精确时间协议(PTP)设备实现平滑重启的方法包括：

步骤101：上游PTP设备或透传PTP设备重启时，主板通知备板向下游PTP设备发送第一通知，以通知所述下游PTP设备进入平滑重启(GR)状态；

步骤102：所述下游PTP设备接收所述第一通知后，保持与所述上游PTP设备的主从关系。

所述下游PTP设备接收第一通知后，开始保持与上游PTP设备的主从关系，而不再根据接收的Announce报文的情形维护主从关系，即使下游PTP设备选源，也会在包括上游PTP设备之内的PTP设备中进行，可以避免下游PTP设备选择比上游PTP时钟级别低的其他设备作为Master，进而可以避免下游Slave设备在该上游PTP设备或透传PTP设备主备倒换后重新选择上游设备作为Master，引起同步网络的震荡。

优选地，下游PTP设备无需一直保持上述主从关系，优选地，可以有以下两种使下游PTP设备重新开始根据接收的Announce报文的情形维护主从关系：

方式一：通知方式

所述上游PTP设备或透传PTP设备重启后，所述上游PTP设备或透传PTP设备向所述下游PTP设备发送第二通知，以通知所述下游PTP设备退出GR状态；

所述下游PTP设备接收所述第二通知后，重新开始根据接收的Announce报文的情形维护主从关系。

方式二：定时方式

所述下游PTP设备在最长保持时间超时后，重新开始根据接收的Announce报文的情形维持主从关系，所述最长保持时间可以是协商确定的或系统默认设置。

方式三：混合方式

所述下游PTP设备一直未收到所述第二通知，则在最长保持时间超时后，重新开始根据接收的Announce报文的情形维持主从关系。

可理解地，本发明所说的“重新开始根据接收的Announce报文的情形维持主从关系”即下游PTP设备恢复到现有的主从关系的维持方法，即，若规定时间内没收到Master发送的Announce报文，则触发BMC重新计算并建立新的Master-Slave主从关系。

若前述最长保持时间是协商确定的，则在所述上游PTP设备或透传PTP设备发送所述第一通知前，该方法还包括：所述上游PTP设备或透传PTP设备和下游PTP设备协商最长保持时间。

发送所述第二通知后或超出最长保持时间后，所述上游PTP设备或透传PTP设备重新发起PTP同步流程。

本发明方法解决了主备倒换过程中同步网的震荡，提高了同步网的同步质量和稳定性。

实施例二

PTP设备建立主从关系时进行关于GR能力参数的协商，这个过程称为GR会话，协商的内容包括双方是否具备GR能力等；一旦GR能力参数协商通过后，当主备倒换后就可以进入GR流程。主备倒换过程中，1588主从时钟关系保持不变，正常情况下，Slave设备不会触发重新选择时钟源；当备板启动(即PTP设备重启)后，重新开始PTP同步过程，从而避免同步网络出现震荡，提高了同步质量和同步网络的稳定性。

另外，上游Master设备的主备倒换不影响下游Slave设备的重新选源。

具体地，设备A主备倒换过程和设备B的主要报文交互流程，如图2所示包括如下步骤：

步骤201，PTP设备A和B在建立Master-Slave关系时，协商GR能力参数，包括最长保持时间和重启原因，也可以根据需要携带其它参数；

步骤202，PTP设备A主板重启时，通过主板底层硬件的背板通信通道请求备板的背板通信通道向PTP设备B发送GR通知，使设备B能获悉设备A正发生重启；

PTP设备A主板重启时，PTP设备A和B之间的PTP同步流程中断。

优选地，所述GR通知中携带相应的重启原因，以便系统统计或维护。

步骤203，PTP设备B收到GR通知后，会保持与PTP设备A的主从关系，帮助设备A完成主备倒换；

保持主从关系的具体指保持上下游设备的邻居关系，不产生同步拓扑的变化。

步骤204，当PTP设备A的备板完全启动后，发送GR报文(如“退出GR状态”信令)通知PTP设备B结束GR流程；

PTP设备B接收GR报文后，重新开始根据接收的Announce报文的情形维持主从关系。

步骤205，PTP设备A和PTP设备B重新开始PTP同步流程；可理解地，同步流程由上游的PTP设备A发起。

如果PTP设备A倒换失败，或因链路问题，导致PTP设备B一直没收到设备A发送的“退出GR状态”信令，则PTP设备B等到GR最长保持时间超时后，才退出GR状态；

在以上GR过程中，如果PTP设备B发现一个更优的时钟源，或者设备B和A之间的PTP链路出现故障，这时允许重新运行BMC算法选择新的时钟源，修改PTP端口状态，并通知设备A；设备A主备倒换完成后，运行BMC选择新的时钟源；

在GR报文传送过程中，GR报文需要采用确认重传机制实现报文的可靠传送；

以上是采用向下游Slave设备发送通知的方式来保证网络的同步质量和稳定性，基于向后兼容性考虑，还可以当主板倒换时，通知备板发送Announce报文，以保持和下游Slave设备的主从关系；

如图3所示，由于1588同步网络是基于层次架构的，对不同类型的PTP设备，主备倒换的流程有所区别：

1.OC(普通时钟)类型，OC可以是GM(祖母时钟)设备，也可以是最下游的Slave设备；

1)如果是GM设备，例如图3的GM1，只有一个PTP端口和下游的BC1(边界时钟)设备相连接，PTP状态为Master；这时，GM1设备的GR流程和实施例一中的设备A相同；

2)如果是Slave设备，例如图3的OC2，它只有一个Slave端口和上游的BC3相连接；当OC2发生主备倒换时，上游BC3设备的PTP并不会感知到OC2发生了重启，OC2的主备倒换不会影响它们之间的主从关系，BC3仍会继续发送PTP报文给OC2；当OC2完成主备倒换后，会继续同步到BC3；

2.BC(边界时钟)类型，例如图3的BC1，它的下游Slave设备分别为BC2和OC1；根据本发明方案，BC1发生主备倒换前后，需要分别向BC2和OC1发送GR通知，在GR流程中，BC2和OC1保持与BC1之间的主从关系；

3.TC(透传时钟)类型，例如图3的TC1，它的上游设备是BC1，下游设备是OC1；

BC1和OC1之间相互发送的PTP报文，包括GR信令报文，TC1做透传处理；当TC1发生主备倒换时，为了不影响BC1和OC1之间的主从层次关系，TC1向OC1发送GR通知，在GR流程中，OC1保持与BC1之间的主从关系，当然，可替换地，TC1也可触发备板发送Announce报文给OC1，使OC1不会倒换到其它时钟源。

对应于以上方法，本发明还提供了一种精确时间协议(PTP)设备，与本发明特别相关地，如图4所示，该PTP设备实施例1包括：

主从关系维护模块，作为下游PTP设备时，用于在接收到所述第一通知后，保持与所述上游PTP设备的主从关系。

可替换地，所述主从关系维护模块，作为下游PTP设备时，还用于在最长保持时间超时后，重新开始根据接收的Announce报文的情形维持主从关系。

进一步地，所述PTP设备还包括PTP同步模块，作为上游PTP设备或透传PTP设备时，用于在发送所述第二通知后或超出最长保持时间后，重新发起PTP同步流程(即，重新开始发送Announce报文)；作为下游PTP设备时，还用于接收Announce报文。

PTP设备实施例2如图5所示，与实施例1相比，不同之处在于，所述最长保持时间是协商确定的，所述PTP设备还包括能力协商模块，用于在建立主从关系时，协商所述最长保持时间。

进一步地，所述能力协商模块，还用于协商重启原因，所述第一通知携带相应的重启原因。

本发明解决了1588同步设备主备倒换对同步网层次结构的影响，避免了同步网的震荡，提高了电信同步网的同步质量和稳定性，使得PTP更适合应用于电信领域。

本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序来指令相关硬件完成，所述程序可以存储于计算机可读存储介质中，如只读存储器、磁盘或光盘等。可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路来实现。相应地，上述实施例中的各模块/单元可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。本发明不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。

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利要求书的保护范围为准。

Claims

1.一种精确时间协议(PTP)设备实现平滑重启的方法，其特征在于：该方法包括：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述上游PTP设备或透传PTP设备重启后，该方法还包括，所述上游PTP设备或透传PTP设备向所述下游PTP设备发送第二通知，以通知所述下游PTP设备退出GR状态；所述下游PTP设备接收所述第二通知后，重新开始根据接收的Announce报文的情形维持主从关系。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述下游PTP设备在最长保持时间超时后，重新开始根据接收的Announce报文的情形维持主从关系。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于：所述最长保持时间是系统默认设置的。

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于：所述最长保持时间是协商确定的，所述上游PTP设备或透传PTP设备发送所述第一通知前，该方法还包括：所述上游PTP设备或透传PTP设备和下游PTP设备协商所述最长保持时间。

6.如权利要求3所述的方法，其特征在于：发送所述第二通知后或超出最长保持时间后，所述上游PTP设备或透传PTP设备重新发起PTP同步流程。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所所述上游PTP设备或透传PTP设备发送所述第一通知前，该方法还包括：所述上游PTP设备或透传PTP设备和下游PTP设备协商重启原因；所述第一通知中携带相应的重启原因。

8.一种精确时间协议(PTP)设备，其特征在于，该PTP设备包括：

9.如权利要求8所述的PTP设备，其特征在于：

作为上游PTP设备或透传PTP设备重启后，所述状态通知模块，还用于向所述下游PTP设备发送第二通知，以通知所述下游PTP设备退出GR状态；

10.如权利要求8或9所述的PTP设备，其特征在于：所述主从关系维护模块，作为下游PTP设备时，还用于在最长保持时间超时后，重新开始根据接收的Announce报文的情形维持主从关系。

11.如权利要求10所述的PTP设备，其特征在于：所述最长保持时间是协商确定的，所述PTP设备还包括能力协商模块，用于在建立主从关系时，协商所述最长保持时间。

12.如权利要求10所述的PTP设备，其特征在于：所述PTP设备还包括PTP同步模块，作为上游PTP设备或透传PTP设备时，用于在发送所述第二通知后或超出最长保持时间后，重新发起PTP同步流程。