CN103001759A - 一种基于网络的时间同步方法、系统及装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提出一种基于网络的时间同步方法、系统及装置，包括主用时钟单元以及至少一个从属时钟单元，所述从属时钟单元包含一个备份时钟模块，用于当确定自身为备份主钟单元时，通过主用时钟单元提供的时间同步信号进行时钟同步，包括：从属时钟单元接收备份主钟选择报文，获得所述备份主钟选择报文中携带的优先级信息；根据获得的优先级信息，及自身优先级信息，在确定出自身为备份主钟单元时，通过备份时钟模块提供的时间同步信号进行时间同步；以及在确定出所述主用时钟单元提供的时间同步信号丢失时，将自身的时钟源切换为所述备份时钟模块，并提供时间同步信号进行时间同步。本发明公开了能够较好地提高系统的可靠性。

Description

一种基于网络的时间同步方法、系统及装置

技术领域

本发明涉及通信网络技术领域，尤其是涉及一种基于网络的时间同步方法、系统及装置。

背景技术

为了解决网络协议对于工业网路的实时性的要求，精确时钟协议（IEEE1588协议）在网络通信、本地计算和分布式对象等技术实现的测量和控制系统中实现了时钟精确同步。其中，在IEEE1588协议中，定义了三种时钟类型，分别是普通时钟（OC，Ordinary clock）、边界时钟（BC,Boundary clock）和透传时钟（TC，Transparent clock）。其中，透传时钟又分为点到点透传时钟（EC，End-to-end transparent clock）和端到端透传时钟（PC，Peer-to-peertransparent clock）两种。

在工业以太网中，一个基于IEEE1588协议的时钟同步系统，一般情况下，只有一个时钟单元作为主用时钟单元，其他时钟作为从属时钟单元，从属时钟单元的参考时间以主用时钟单元提供的参考时间为主，来实现时钟同步。例如，通常情况下，在一个时钟同步系统中，包括一个Boundary clock和多个Transparent clock，选择Boundary clock作为该工业网络单元时间同步时所使用的主用时钟单元，多个Transparent clock作为从属时钟单元，多个从属时钟单元之间可以组成环形网络业可以是树型网络，当多个从属时钟单元之间组成环形网络时，主用时钟单元位于环形网络外，从属时钟单元会像路由器或者交换机一样转发主用时钟单元的时间信息，从而保证该工业网络单元中各设备的时钟同步。然而，在工业以太网中的时钟同步系统中，由于只设置了一个主用时钟单元，当主用时钟单元出现故障不能正常工作时，其它从属时钟单元会失去时间信息，从而使得工业网络单元中的下级组成设备不可用，使得系统可靠性较低。

综上所述，由于现有技术中还没有提出一种解决方案，来实现在工业以太网中，在主用时钟单元失效的情况下来保证整个网络的时钟同步性，从而使得系统的可靠性较低。

发明内容

本发明实施例提供了一种基于网络的时间同步方法、系统及装置，用以解决在主用时钟单元失效的情况下保证整个网络的时钟同步性，能够较好地提高系统的可靠性。

一种基于网络的时间同步方法，包括主用时钟单元以及至少一个从属时钟单元，其中，所述从属时钟单元的时钟类型为透传时钟，所述从属时钟单元包含一个备份时钟模块，用于当确定自身为备份主钟单元时，通过主用时钟单元提供的时间同步信号与主用时钟单元进行时钟同步，包括：从属时钟单元接收主用时钟单元发送的备份主钟选择报文，获得所述备份主钟选择报文中携带的优先级信息；从属时钟单元根据所述备份主钟选择报文中携带的优先级信息，及自身优先级信息，在确定出自身为备份主钟单元时，通过自身的备份时钟模块提供的时间同步信号与所述主用时钟单元进行时间同步；以及在确定出所述主用时钟单元提供的时间同步信号丢失时，所述备份主钟单元将自身的时钟源切换为所述备份时钟模块，并提供时间同步信号进行网络的时间同步。

一种基于网络的时间同步系统，包括主用时钟单元以及至少一个从属时钟单元，其中，所述从属时钟单元的时钟类型为透传时钟，所述从属时钟单元包含一个备份时钟模块，用于当确定自身为备份主钟单元时，通过主用时钟单元提供的时间同步信号与主用时钟单元进行时钟同步，包括：主用时钟单元，用于发送备份主钟选择报文；以及提供时间同步信号；从属时钟单元，用于接收主用时钟单元发送的备份主钟选择报文，获得所述备份主钟选择报文中携带的优先级信息；根据所述备份主钟选择报文中携带的优先级信息，及自身优先级信息，在确定出自身为备份主钟单元时，通过自身的备份时钟模块提供的时间同步信号与所述主用时钟单元进行时间同步；以及在确定出所述主用时钟单元提供的时间同步信号丢失时，所述备份主钟单元将自身的时钟源切换为所述备份时钟模块，并提供时间同步信号进行网络的时间同步。

一种基于网络的时间同步装置，包括：备份时钟模块，用于通过主用时钟单元提供的时间同步信号，与主用时钟单元进行时钟同步；接收模块，用于接收主用时钟单元发送的备份主钟选择报文，获得所述备份主钟选择报文中携带的优先级信息；确定模块，用于根据所述备份主钟选择报文中携带的优先级信息，及自身优先级信息，在确定出自身为备份主钟单元时，通过自身的备份时钟模块提供的时间同步信号与所述主用时钟单元进行时间同步；切换模块，用于在确定出所述主用时钟单元提供的时间同步信号丢失时，所述备份主钟单元将自身的时钟源切换为所述备份时钟模块，并提供时间同步信号进行网络的时间同步。

采用上述技术方案，在基于网络的时间同步系统中，从属时钟单元包含一个备份时钟模块，当确定自身是备份主钟单元时，与主用时钟单元进行时钟同步，从属时钟单元接收主用时钟单元发送的备份主钟选择报文，根据备份主钟选择报文中包含的优先级信息，及自身的优先级信息，在确定出自身是备份主钟单元时，且主用时钟单元丢失时，将自身的时钟源切换为所述备份时钟模块，并将自身切换为主用时钟单元进行时间同步。这样，通过备份主钟选择报文能够确定出备份主钟单元，在主用时钟单元失效的情况下，网络内的从属时钟单元可以自动进行时钟切换，保证整个网络的时钟同步性，不会发生时钟切换抖动，较好地提高了系统的可靠性。

附图说明

图1为本发明实施例中，提出的时钟同步方法流程图；

图2为本发明实施例中，提出的时钟同步单元结构图；

图3为本发明实施例中，提出的时钟芯片硬件结构组成图；

图4为本发明实施例中，提出的主用时钟和从属时钟结构组成拓扑图；

图5为本发明实施例中，提出的主用时钟和从属时钟结构组成拓扑图。

具体实施方式

针对现有技术中还没有提出一种技术方案，来实现在网络中，在主用时钟单元失效的情况下来保证整个网络的时间同步性，从而使得系统的可靠性较低的问题，本发明实施例这里提出的技术方案，通过在从属时钟单元中增加备份时钟模块，然后在网络中传输备份主钟选择报文，通过备份主钟选择报文确定出备份主钟单元，在主用时钟单元提供的时间同步信号丢失时，备份主钟单元可以将自身的时钟源切换为备份时钟模块，并提供时间同步信号进行网络的时间的同步，从而，在主用时钟单元失效的情况下，网络内的时钟单元可以自动进行切换，实现时钟同步，较好地提高了系统的可靠性。

下面将结合各个附图对本发明实施例技术方案的主要实现原理、具体实施方式及其对应能够达到的有益效果进行详细地阐述。

本发明实施例这里提出一种基于网络的时间同步方法，其中在网络中，包括主用时钟单元以及至少一个从属时钟单元，主用时钟单元的时钟类型是边界时钟，从属时钟单元的时钟类型为透传时钟，从属时钟单元相互连接组成网络结构。主用时钟单元独立设置在环形时钟网络结构外或者设置在环形时钟网络结构中，在主用时钟单元正常工作时，向网络内所有从属时钟单元提供时间同步信号。其中，从属时钟单元包含一个备份时钟模块，用于当确定自身为备份主钟单元时，通过主用时钟单元提供的时间同步信号与主用时钟单元进行时钟同步。如图1所示，具体处理流程如下述：

步骤11，主用时钟单元向网络中的从属时钟单元发送备份主钟选择报文。

具体地，在IEEE1588协议中，分别定义了普通时钟、边界时钟和透传时钟三种类型。其中普通时钟（Ordinary clock），只有一个精确时钟同步协议（PTP，Precision Time Synchronization Protocol）物理通信端口和网络相连。一个物理端口包括2个逻辑接口，分别是事件接口（event interface）和通用接口（generalinterface）。事件接口用于接收和发送需要标记时间标签的事件消息。通用接口用于接收和发送其他消息。Boundary clock，有多个PTP物理通信端口和网络相连，每个物理端口包括2个逻辑接口，分别是事件接口和通用接口。边界时钟的特性为：一个是边界时钟的所有端口共同使用一套时钟数据。另一个是边界时钟的所有端口共同使用一个本地时钟，并修改其本地时钟。透传时钟的类型可以但不限于是两种，分别是EC和PC，End-to-end transparent clock透传时钟像路由器或交换机一样转发所有的PTP消息，但对于事件消息，有一个停留时间桥计算该消息报文在本点停留的时间（即消息报文穿过本点所花的时间），停留时间将累加到消息报文中的“修正”（correction field）字段中。Peer-to-peertransparent clockk透传时钟和End-to-end transparent clock透传时钟只是对PTP时间消息的修正和处理方法不同，在其他方面是完全一样的。PC透传时钟可以和EC透传时钟一样与普通时钟合在一起作为一个网络单元。

具体地，边界时钟和透传时钟的区别在于，边界时钟可以使用本地时钟，但是透传时钟不会使用本地时钟，但是在IEEE1588协议中，仅规定了不同类型时钟之间的区别，并没有规定不同类型时钟是如何进行切换的，例如如何从End-to-end transparent clock或Peer-to-peer transparent clock自动切换成Boundary clock时钟。而在工业以太网中，一个时钟同步系统中可能仅有一个主用时钟单元，例如仅设置一个边界时钟作为主用时钟单元，其它从属时钟单元在正常工作下，均使用主用时钟单元提供的参考时间，来保证整个系统的同步性。但是，按照IEEE1588协议，当时钟同步系统中的主用时钟单元失效之后，整个系统将失去参考时钟，从而使得系统可靠性较低。

本发明实施例这里提出的技术方案中，在主用时钟单元能够提供时间同步信号时，主用时钟单元向连接的从属时钟单元发送私有的备份主钟选择报文。

步骤12，从属时钟单元接收主用时钟单元发送的备份主钟选择报文，获得所述备份选择报文中携带的优先级信息。

步骤13，从属时钟单元根据获得的备份主钟选择报文中携带的优先级信息，及自身的优先级信息，判断自身是否是备份主钟单元。如果判断结果为是，则执行步骤14，反之执行步骤16。

具体地，从属时钟单元根据接收到的主用时钟单元发送的备份主钟选择报文，获得所述备份主钟选择报文中携带的优先级信息；根据获得的优先级信息，判断自身的优先级是否高于所述备份主钟选择报文中携带的优先级；如果判断结果为是，确定自身是备份主钟单元，并根据自身的优先级信息修改所述备份主钟选择报文中的优先级信息并转发；如果判断结果为否，从属时钟单元将该备份主钟选择报文转发给下一级。

其中，网络中的备份主钟单元可以但不限于是预先设置的或者是根据备份主钟选择报文确定出来的。具体地，网络中的从属时钟单元的优先级信息可以是预先设置的，例如，可以是备份主钟选择报文在网络中传输时，被转发的次数，每转发一次，优先级信息自动加1。一种较佳地实现方式，本发明实施例这里提出的技术方案中，将与主用时钟单元直接连接的一从属时钟单元设置为备份主钟单元，该从属时钟单元的优先级为0。这样，当主用时钟单元失效不能够提供时间同步信号时，由于备份主钟单元与主用时钟单元直接连接，可以快速确定出主用时钟单元已经失效不能够为整个网络提供时间同步信号，较好的保证了系统在进行时钟切换时不发生时间抖动。

步骤14，如果确定自身为备份主钟单元，从属时钟单元通过自身的备份时钟模块提供的时间同步信号与所述主用时钟单元进行时间同步。

其中，在主用时钟单元能够提供时间同步信号时，从属时钟单元中设置的备份时钟模块，也同步从属时钟单元接收主用时钟单元提供时间同步信号，并保持与主用时钟单元的同步。

较佳地，如果网络中的备份主钟单元是预先设置的，则预先设置的备份主钟单元还可以在接收到的备份主钟选择报文的指定比特位中写入自身的标识信息和优先级信息，然后将写入备份主钟单元的标识信息和优先级信息的备份主钟选择报文向下一级从属时钟单元发送。

步骤15，网络中的从属时钟单元接收到上一级从属时钟单元发来的备份主钟选择报文之后，如果确定出自身为备份主钟单元，根据主钟时钟单元在网络中的位置，处理所述备份主钟选择报文。

具体地，从属时钟单元接收到上一级从属时钟单元发来的备份主钟选择报文后，如果确定自身为备份主钟单元，且从属时钟单元设置在环网外，则作为备份主钟单元的从属时钟单元将备份主钟选择报文丢弃。若从属时钟单元接收到上一级从属时钟单元发来的备份主钟选择报文后，如果确定自身为备份主钟单元，且从属时钟单元设置在环网中（例如，主用时钟单元分别与两个从属时钟单元连接，形成环网），则作为备份主钟单元的从属时钟单元将备份主钟选择报文继续转发给主用时钟单元，主用时钟单元接收到备份铸造用选择报文后，则将该备份主钟选择报文丢弃。

步骤16，如果确定自身不是备份主钟单元，从属时钟单元将该备份主钟选择报文转发给下一级。

需要说明的是，上述备份主钟单元的选择，可以但不限于是以下两种方式：

第一种：若在环形时钟网络结构中，从属时钟单元的类型仅包括透传时钟，则将与主用时钟单元直接连接的从属时钟单元确定为备份主钟单元。

第二种：若在环形时钟网络结构中，从属时钟单元的类型包括至少一个透传时钟和至少一个边界时钟，则选择一个边界时钟确定为备份主钟单元。

步骤17，根据网络中传输的备份时钟选择报文，在确定出所述主用时钟单元提供的时间同步信号丢失时，所述备份主钟单元将自身的时钟源切换为所述备份时钟模块，并提供时间同步信号进行时间同步。

具体地，可以但不限于采用下述两种方式的一种或两种方式组合，来判断主用时钟单元是否能够提供时间同步信号：

第一种方式：根据链路检查协议确定主用时钟单元和备份主钟单元之间的传输链路是否正常，当接收到链路故障信号时，确定所述主用时钟单元提供的时间同步信号丢失，反之，确定所述主用时钟单元提供的时间同步信号未丢失。

第二种方式：若在设定的时间间隔内，未接收到主用时钟单元发送的时间同步信号时，确定所述主用时钟单元提供的时间同步信号丢失，反之，确定所述主用时钟单元提供的时间同步信号未丢失。

具体地，备份主钟单元提供时间同步信号进行网络的时间同步，可以是备份主钟单元在设置的备份时钟模块中获得存储的是时间同步信号，将获得的时间同步信号发送给环形时钟网络结构中的从属时钟单元，其中，备份时钟模块是在主用时钟单元能够提供时间同步信号时，接收主用时钟单元提供的时间同步信号进行同步。

可选地，在步骤17之后，还可以包括：

当所述备份主钟单元接收到主用时钟单元发送的时间同步信号时，将自身切换为从属时钟单元，通过自身的备份时钟模块提供的时间同步信号与所述主用时钟单元进行时钟同步。

其中，在确定出所述主用时钟单元能够提供时间同步信号时，备份主钟单元接收到主用时钟单元发来的时间同步信号，此时，备份主钟单元将进行切换，将自身切换为从属时钟单元，通过自身的备份时钟模块提供的时间同步信号与主用时钟单元提供的时间同步信号保持时钟同步。此时，网络中的从属时钟单元均使用主用时钟单元提供的时间同步信号来进行时间同步。

相应地，本发明实施例这里还提出一种时钟同步系统，包括主用时钟单元以及至少一个从属时钟单元，其中，所述从属时钟单元的时钟类型为透传时钟，所述从属时钟单元包含一个备份时钟模块，用于当确定自身为备份主钟单元时，通过主用时钟单元提供的时间同步信号与主用时钟单元进行时钟同步，包括：

主用时钟单元，用于发送备份主钟选择报文；以及提供时间同步信号。

从属时钟单元，用于接收主用时钟单元发送的备份主钟选择报文，获得所述备份主钟选择报文中携带的优先级信息；根据所述备份主钟选择报文中携带的优先级信息，及自身优先级信息，在确定出自身为备份主钟单元时，通过自身的备份时钟模块提供的时间同步信号与所述主用时钟单元进行时间同步；以及在确定出所述主用时钟单元提供的时间同步信号丢失时，所述备份主钟单元将自身的时钟源切换为所述备份时钟模块，并提供时间同步信号进行时间同步。

具体地，上述从属时钟单元，具体用于根据接收到的主用时钟单元发送的备份主钟选择报文，获得所述备份主钟选择报文中携带的优先级信息；根据获得的优先级信息，判断自身的优先级是否高于所述备份主钟选择报文中携带的优先级；如果判断结果为是，确定自身是备份主钟单元，并根据自身的优先级信息修改所述备份主钟选择报文中的优先级信息并转发；如果判断结果为否，从属时钟单元将该备份主钟选择报文转发给下一级。

具体地，上述从属时钟单元，具体用于根据链路检查协议确定主用时钟单元和备份主钟单元之间的传输链路是否正常，当接收到链路故障信号时，确定所述主用时钟单元提供的时间同步信号丢失，反之，确定所述主用时钟单元提供的时间同步信号未丢失；或者在设定的时间间隔内，未接收到主用时钟单元发送的时间同步信号时，确定所述主用时钟单元提供的时间同步信号丢失，反之，确定所述主用时钟单元提供的时间同步信号未丢失。

具体地，上述从属时钟单元，还用于当所述备份主钟单元接收到主用时钟单元发送的时间同步信号时，将自身切换为从属时钟单元，通过自身的备份时钟模块提供的时间同步信号与所述主用时钟单元进行时钟同步。

相应地，本发明实施例这里还提出一种基于网络的时间同步装置，如图2所示，包括：

备份时钟模块201，用于通过主用时钟单元提供的时间同步信号，与主用时钟单元进行时钟同步。

接收模块202，用于接收主用时钟单元发送的备份主钟选择报文，获得所述备份主钟选择报文中携带的优先级信息。

确定模块203，用于根据所述备份主钟选择报文中携带的优先级信息，及自身优先级信息，在确定出自身为备份主钟单元时，通过自身的备份时钟模块提供的时间同步信号与所述主用时钟单元进行时间同步。

具体地，上述确定模块203，具体用于根据接收到的主用时钟单元发送的备份主钟选择报文，获得所述备份主钟选择报文中携带的优先级信息；根据获得的优先级信息，判断自身的优先级是否高于所述备份主钟选择报文中携带的优先级；如果判断结果为是，确定自身是备份主钟单元，并根据自身的优先级信息修改所述备份主钟选择报文中的优先级信息并转发；如果判断结果为否，从属时钟单元将该备份主钟选择报文转发给下一级。

具体地，上述确定模块203，具体用于根据链路检查协议确定主用时钟单元和备份主钟单元之间的传输链路是否正常，当接收到链路故障信号时，确定所述主用时钟单元提供的时间同步信号丢失，反之，确定所述主用时钟单元提供的时间同步信号未丢失；或者在设定的时间间隔内，未接收到主用时钟单元发送的时间同步信号时，确定所述主用时钟单元提供的时间同步信号丢失，反之，确定所述主用时钟单元提供的时间同步信号未丢失。

切换模块204，用于在确定出所述主用时钟单元提供的时间同步信号丢失时，所述备份主钟单元将自身的时钟源切换为所述备份时钟模块，并提供时间同步信号进行时间同步。

具体地，上述切换模块204，还用于当接收到主用时钟单元发送的时间同步信号时，将自身切换为从属时钟单元，通过自身的备份时钟模块提供的时间同步信号与所述主用时钟单元进行时钟同步。

具体实施中，本发明实施例上述提出的时钟同步装置的各模块组成，可以作为一个整体集成在某一芯片中，或者可以作为一独立设备单独使用，下面以一具体实例来进行详细阐述：

在硬件设计中，对于从属时钟单元，其硬件组成如图3所示，包括控制模块（如图3中所示的CPLD）、时钟芯片、晶体振荡器、PLL锁相环芯片、物理芯片（图3中所示的PHY芯片）以及设备连接端口等，本发明实施例这里提出的技术方案中，还包括备份时钟模块，也可以称之为备份时钟芯片，备份时钟模块用于在主用时钟单元能够提供时间同步信号时，同步主用时钟单元的频率、相位等。

基于图3所示的硬件结构组成，如图4所示，基于环网的时间同步系统包括至少一个主用时钟单元以及至少一个从属时钟单元，从属时钟单元相互连接组成环形时钟网络结构，主用时钟单元独立设置在环形时钟网络结构外或者设置在环形时钟网络结构中（如图5所示，主用时钟单元设置在环形时钟网络结构中），与主用时钟单元直接连接的一从属时钟单元为备份主钟单元，主用时钟单元的时钟类型是边界时钟，从属时钟单元的时钟类型是透传时钟。

其中，需要说明的是，如图5所示，当主用时钟单元设置在环形时钟网络结构中时，会分别与两个从属时钟单元直接连接，此时，可以在两个从属时钟单元中选择任一一个从属时钟单元作为备份主钟单元。本发明实施例这里以从属时钟单元的时钟类型是透传时钟为例来进行详细阐述。由于从属时钟单元的时钟类型仅包括透传时钟，则将与主用时钟单元直接连接的从属时钟单元确定为备份主钟单元。这样，当主用时钟单元处于非正常状态时，由于选择出的备用主钟单元与主用时钟单元直接连接，因此可以在最短时间内发现主用时钟单元是否丢失，在主用时钟单元丢失时，及时进行时钟切换，防止时钟抖动。

如图4和图5所示，预先设置TC1作为备份主钟单元，TC2~TC6作为从属时钟单元，选择出的主用时钟单元称之为最佳主时钟（GMC,Great MostClock），具体处理过程如下：

步骤一：主用时钟单元GMC在能够提供时间同步信号时，向备份主钟单元发送备份主钟选择报文。备份主钟选择报文在环网中传输。

其中，在主用时钟单元处于正常工作状态时，主用时钟单元会提供整个环网的时间同步信号，并且，主用时钟单元也会发送备份主钟选择报文。具体地，主用时钟单元提供的参考时间是由自身的时钟模块提供，或者由对应主用时钟单元设置的晶体振荡器提供。从属时钟单元接收到主用时钟单元发送的参考时间报文之后，如果确定为自身是备份主钟单元，则自身的备份时钟模块会主用时钟单元提供的时间同步信号进行频率、相位等信息的同步处理。并且，如图3所示，备份时钟模块与环网中的其他从属时钟单元一样，通过主用时候单元提供的时间同步信号进行时间同步。

具体地，主用时钟单元GMC向备份主钟单元TC1发送的备份主钟选择报文，由于主用时钟单元的时钟类型是BC时钟，则该备份主钟选择报文中的“是否存在BC时钟”比特位会被修改为是，还可以在备份主钟选择报文中填充BC时钟的信息，然后将修改后的备份主钟选择报文转发至其余的PTP端口，通过PTP端口转发给备份主钟单元。其中，假设备份主钟选择报文中的优先级信息设置为0，则备份主钟单元TC1在接收到备份主钟选择报文之后，获得备份主钟选择报文中携带的优先级信息0，从属时钟单元TC1自身的优先级信息是0，优先级相同，则从属时钟单元TC1为备份主钟单元，较佳地，备份主钟单元还可以对备份主钟选择报文的指定比特位进行修改，写入自身的标识信息，然后将修改后的备份主钟选择报文发送给从属时钟单元TC2，从属时钟单元TC2接收到备份主钟选择报文之后，结合自身的优先级信息1，确定自身优先级低于TC1的优先级，所以从属时钟单元TC2不是备份主钟单元，因此TC2将该备份主钟选择报文转发给从属时钟单元TC3，依次类推，当备份主钟选择报文由从属时钟单元TC6发送给TC1时，此时，备份主钟选择报文已经在环形时钟网络中循环传输一圈，备用主用单元TC1接收到从属时钟单元TC6发来的备份主钟选择报文之后，由于已经确定自身是备份主钟单元，则TC1将从属时钟单元TC6发来的该备份选择报文丢弃。

其中，主用时钟单元发送的备份主钟选择报文的具体格式可以但不限于包括下述内容：

一：协议类型：占用两字节，0x88f7。

二：报文类型：占用一字节，0x f1。

三：网内是否存在BC时钟：占用一字节，0x xx

例如，如果网内的从属时钟单元的时钟类型若有Boundary clock时钟，则该Boundary clock时钟收到备份主钟选择报文时，会将该位置1。

四：自身GMC距离值：占用两字节，0x xx xx。

其中，GMC（即主用时钟单元）发出备份主钟选择报文时，自身GMC距离值设置为1，也可以设置为0，具体数值可以根据具体实施情况自行设定。该备份主钟选择报文传输到下一个从属时钟单元时，该值加1，依次类推。

五：自身Priority1：占用一字节，0x xx。

其中，该字节表示发送备份主钟选择报文的主用时钟单元，或接收到备份主钟选择报文并转发出去的从属时钟单元的优先级。

六：自身clock Class：占用一字节，0x xx；自身clock Accuracy：占用一字节，0x xx；自身offsetScaledLogVariance：占用两字节，0x xx xx；自身priority2：占用一字节，0x xx；自身clockIdentity：占用八字节，0x xx xx xx xx xx xx xx xx

其中，该字节分别表示发送备份主钟选择报文的主用时钟时钟单元，或接收到备份主钟选择报文并转发出去的从属时钟单元的clock Class、clockAccuracy、offset ScaledLog Variance、priority2、clockIdentity。

在主用时钟单元发送的备份主钟选择报文中，还包括被确定为备用主钟单元的相关信息：

一：备用主钟单元和GMC之间的距离值，包括两字节：0x xx xx。

二：备用主钟单元Priority1，占用一字节：0x xx。

三：备用主钟单元clockClass，占用一字节：0x xx。

四：备用主钟单元clockAccuracy，占用一字节：0x xx。

五：备用主钟单元offsetScaledLogVariance，占用两字节：0x xx xx。

六：备用主钟单元priority2，占用一字节：0x xx。

七：备用主钟单元lockIdentity，占用八字节：0x xx xx xx xx xx xx xx xx。

八：结束字符，占用四字节：0x 00006688。

步骤二：判断主用时钟单元是否能够提供参考时间，如果判断结构为是，执行步骤三，反之，执行步骤四。

其中，判断主用时钟单元GMC是否能够正常提供时间同步信号的具体实现方式在上述实施例已经详细阐述，这里不再赘述。一种较佳地实现方式，本发明实施例这里根据链路检查协议确定主用时钟单元和备份主钟单元之间的传输链路是否正常，当接收到链路故障信号时，确定所述主用时钟单元提供的时间同步信号丢失，反之，确定所述主用时钟单元提供的时间同步信号未丢失。例如，基于图4所示，假设根据链路检查协议检测到TC1与GMC之间的传输链路断开，则此时TC1时钟的功能将发生切换，即TC1为整个环网提供时间同步信号。由于在主用时钟单元处于正常状态时，TC1中的备份时钟模块会根据GMC的PTP报文同步自身的频率、相位等信息，所以在发生切换时，不会发生时间抖动。

需要说明的是，如图5所示，当主用时钟单元GMC位于环形时钟网络中时，与主用时钟单元GMC直接连接的从属时钟单元有两个，分别是TC1和TC5，假设预先设置TC1为备份主钟单元，则当TC1和GMC之间的传输链路断开时，此时按照本发明实施例这里提出的技术方案，确定出GMC不能够提供参考时间，需要进行时钟切换，TC1需要代替GMC发送时间同步信号来保持系统的时钟同步性。假设此时仅仅是GMC和TC1之间的传输链路断开，但是实际上GMC并没有失效，则在下一时隙，会再次进行时钟切换，继续使用GMC提供的时间同步信号来保持时钟同步。

步骤三：主用时钟单元能够提供时间同步信号，则继续通过主用时钟单元提供的时间同步信号，保持时间同步。

步骤四：主用时钟单元不能够提供时间同步信号，则备份主钟单元TC1向环形时钟网络结构中的从属时钟单元TC2~TC6发送时间同步信号进行环网的时间同步。

步骤五：在步骤四之后，在某一时隙，主用时钟单元失效被修复，即主用时钟单元能够提供时间同步信号时，备份主钟单元接收到主用时钟单元发来的时间同步信号，并将主用时钟单元发来的时间同步信号转发给环形时钟网络结构中的从属时钟单元。即此时备份主钟单元切换回从属时钟单元，与环形时钟网络中的其他从属时钟一样，通过主用时钟单元发送的时间同步信号来保持时钟同步。

具体实施中，可以切换CPLD开关，将备份主钟单元TC1提供的参考时钟同步给锁相环芯片、PPS给PHY芯片，向外发送Announce、Sync、Follow_Up等PTP报文。

采用本发明实施例这里提出的技术方案，在主用时钟单元丢失时，可以迅速进行时钟切换，将网络中设置的某一TC时钟单元切换为主用时钟单元，从而保证时钟同步，较好地提高了系统的可靠性。

本领域的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、装置（设备）、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、装置（设备）和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

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 (10)

1.一种基于网络的时间同步方法，包括主用时钟单元以及至少一个从属时钟单元，其中，所述从属时钟单元的时钟类型为透传时钟，其特征在于，所述从属时钟单元包含一个备份时钟模块，用于当确定自身为备份主钟单元时，通过主用时钟单元提供的时间同步信号与主用时钟单元进行时钟同步，包括：

从属时钟单元接收主用时钟单元发送的备份主钟选择报文，获得所述备份主钟选择报文中携带的优先级信息；

从属时钟单元根据所述备份主钟选择报文中携带的优先级信息，及自身优先级信息，在确定出自身为备份主钟单元时，通过自身的备份时钟模块提供的时间同步信号与所述主用时钟单元进行时间同步；以及

在确定出所述主用时钟单元提供的时间同步信号丢失时，所述备份主钟单元将自身的时钟源切换为所述备份时钟模块，并提供时间同步信号进行网络的时间同步。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，从属时钟单元根据所述备份主钟选择报文中携带的优先级信息，及自身优先级信息，确定自身是否为备份主钟单元，包括：

从属时钟单元根据接收到的主用时钟单元发送的备份主钟选择报文，获得所述备份主钟选择报文中携带的优先级信息；

根据获得的优先级信息，判断自身的优先级是否高于所述备份主钟选择报文中携带的优先级；

如果判断结果为是，确定自身是备份主钟单元，并根据自身的优先级信息修改所述备份主钟选择报文中的优先级信息并转发；

如果判断结果为否，从属时钟单元将该备份主钟选择报文转发给下一级。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，确定所述主用时钟单元提供的时间同步信号是否丢失，包括：

根据链路检查协议确定主用时钟单元和备份主钟单元之间的传输链路是否正常，当接收到链路故障信号时，确定所述主用时钟单元提供的时间同步信号丢失，反之，确定所述主用时钟单元提供的时间同步信号未丢失；或者

在设定的时间间隔内，未接收到主用时钟单元发送的时间同步信号时，确定所述主用时钟单元提供的时间同步信号丢失，反之，确定所述主用时钟单元提供的时间同步信号未丢失。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述备份主钟单元将自身的时钟源切换为所述备份时钟模块，并提供时间同步信号进行网络的时间同步之后，还包括：

当所述备份主钟单元接收到主用时钟单元发送的时间同步信号时，将自身切换为从属时钟单元，通过自身的备份时钟模块提供的时间同步信号与所述主用时钟单元进行时钟同步。

5.一种基于网络的时间同步系统，包括主用时钟单元以及至少一个从属时钟单元，其中，所述从属时钟单元的时钟类型为透传时钟，其特征在于，所述从属时钟单元包含一个备份时钟模块，用于当确定自身为备份主钟单元时，通过主用时钟单元提供的时间同步信号与主用时钟单元进行时钟同步，包括：

主用时钟单元，用于发送备份主钟选择报文；以及提供时间同步信号；

从属时钟单元，用于接收主用时钟单元发送的备份主钟选择报文，获得所述备份主钟选择报文中携带的优先级信息；根据所述备份主钟选择报文中携带的优先级信息，及自身优先级信息，在确定出自身为备份主钟单元时，通过自身的备份时钟模块提供的时间同步信号与所述主用时钟单元进行时间同步；以及在确定出所述主用时钟单元提供的时间同步信号丢失时，所述备份主钟单元将自身的时钟源切换为所述备份时钟模块，并提供时间同步信号进行网络的时间同步。

6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述从属时钟单元，具体用于根据接收到的主用时钟单元发送的备份主钟选择报文，获得所述备份主钟选择报文中携带的优先级信息；根据获得的优先级信息，判断自身的优先级是否高于所述备份主钟选择报文中携带的优先级；如果判断结果为是，确定自身是备份主钟单元，并根据自身的优先级信息修改所述备份主钟选择报文中的优先级信息并转发；如果判断结果为否，从属时钟单元将该备份主钟选择报文转发给下一级。

7.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述从属时钟单元，具体用于根据链路检查协议确定主用时钟单元和备份主钟单元之间的传输链路是否正常，当接收到链路故障信号时，确定所述主用时钟单元提供的时间同步信号丢失，反之，确定所述主用时钟单元提供的时间同步信号未丢失；或者在设定的时间间隔内，未接收到主用时钟单元发送的时间同步信号时，确定所述主用时钟单元提供的时间同步信号丢失，反之，确定所述主用时钟单元提供的时间同步信号未丢失。

8.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述从属时钟单元，还用于当所述备份主钟单元接收到主用时钟单元发送的时间同步信号时，将自身切换为从属时钟单元，通过自身的备份时钟模块提供的时间同步信号与所述主用时钟单元进行时钟同步。

9.一种基于网络的时间同步装置，其特征在于，包括：

备份时钟模块，用于通过主用时钟单元提供的时间同步信号，与主用时钟单元进行时钟同步；

接收模块，用于接收主用时钟单元发送的备份主钟选择报文，获得所述备份主钟选择报文中携带的优先级信息；

确定模块，用于根据所述备份主钟选择报文中携带的优先级信息，及自身优先级信息，在确定出自身为备份主钟单元时，通过自身的备份时钟模块提供的时间同步信号与所述主用时钟单元进行时间同步；

切换模块，用于在确定出所述主用时钟单元提供的时间同步信号丢失时，所述备份主钟单元将自身的时钟源切换为所述备份时钟模块，并提供时间同步信号进行网络的时间同步。

10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述切换模块，还用于当接收到主用时钟单元发送的时间同步信号时，将自身切换为从属时钟单元，通过自身的备份时钟模块提供的时间同步信号与所述主用时钟单元进行时钟同步。

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