CN103107876B - 一种多时钟同步技术混合组网的实现方法和系统和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多时钟同步技术混合组网的实现方法和系统和装置，为同时作为时钟同步服务提供主体和时钟同步服务接受主体的同步设备设置一个主时钟以及一个或多个从时钟，所述同步设备通过主时钟向与其相邻的同步设备上的从时钟发送时钟源信息，并通过从时钟从与其相邻的同步设备上的主时钟接收时钟源信息，其中同步设备相邻是指物理上直连或跨不支持时钟同步技术的网络的连接。本方案可以在物理时钟技术和分组时钟技术混合组网情况下时钟源失效时，使PTP同步设备能正常倒换并锁定其它时钟源，解决了混合组网情况下时钟源倒换失效问题。
Description
技术领域
本发明属于通信网络技术领域，具体涉及在分组网络中采用物理时钟技术和分组时钟技术两种不同时钟同步技术混合组网情况下，一种时钟同步混合组网的系统和架构，时钟链路拓扑建立和保护，及混合时钟源选源的方法和装置。
背景技术
随着无线通信技术的发展，电信网络也由传统的电路交换方式转变为分组交换。这就需要解决在分组网络中如何实现时钟和时间的同步。ITU-T G.826x系列标准规范了采用同步以太网实现分组网络的物理时钟同步；IEEE1588v2规范了采用精确时间协议(Precision Time Protocol，简称PTP)实现时间同步和时钟同步。为了兼容现有的传统网络，并适应时钟同步技术的发展，采用不同同步技术混合组网不可避免。现有的同步以太网(SyncE)和同步数字体系(SDH)网络采用同步状态消息(Synchronization StatusMessage，简称SSM)协议完成时钟分配和同步，对无法支持同步以太网的网络，比如传统路由器/交换机网络和无线微波网络，就必须采用PTP协议或网络时间协议(NTP)协议完成时钟和时间的分配和同步。其中，前者为一种采用SSM协议的时钟技术为物理时钟技术，后者采用PTP或NTP协议的时钟技术为分组时钟技术，当采用两种同步技术实现混合组网时，就需要解决和规范混合组网情况下的时钟同步的拓扑建立、时钟链路的保护和时钟源选择等问题。
ITU-T G.8265和G.8265.1规定了分组方式下PTP频率同步的通用架构和频率分配的电信规范。如图1所示，它规定的同步架构类似NTP协议的客户/服务(Client/Server)模式，即同步网络划分为不同的PTP域，不同PTP域之间相互隔离；每个主时钟(Master)属于不同的PTP域，Master之间也相互隔离，不能通信；从时钟(Slave)可以加入多个PTP域，即一个Slave可以和多个Master之间建立通信并获取同步服务；每个Slave内部建立多个逻辑的只能作为从时钟的普通时钟(Slave Only Ordinary Clock，即简称SOOC)实例，每个SOOC实例和相应的Master进行同步和频率恢复。另外，Master和Slave的角色不能改变，是固定的，即Master只能作为Master，Slave只能作为Slave，不允许使用最佳主时钟算法(Best MasterClock，简称BMC)算法自动重配置同步的拓扑，即PTP时钟链路是单向的。最后，考虑到需要和现有SSM协议的同步保护方式的一致性，ITU-T G.8265.1没有采用IEEE1588v2规定的默认BMC(最佳主时钟)算法，而是规定了类似SSM选源算法的替换的最佳主时钟算法(Alternate BMCA)算法。
现有的ITU-T G.8265及G.8265.1频率同步电信规范在客户/服务这种架构下可以正常的工作。但是，考虑到资源的有效利用和网络可靠性等因素，目前的电信网络架构基本都采用了环型、链型及其组合进行组网。另外，同步网络需要实现可靠保护，比如在同一个地理位置，可以部署硬件冗余和Master冗余；在不同的地理位置，可以部署相互独立的Master，实现1:1和N:1保护。SDH网络或同步以太网络采用SSM协议进行频率同步拓扑的建立和时钟链路的保护，由于SSM频率同步链路是双向的，即当主时钟源失效后，网络设备会根据SSM协议的计算，从其它方向选择并切换到新的时钟源，从而保证同步的可靠性。
但对当前的ITU-T G.8265.1标准，在混合组网情况下，现有标准规范存在以下问题：(1)其规定的同步拓扑是一种星形架构，设备角色固定的，即Master只能作为Master，Slave只能作为Slave，不能自动重配置，因此这种同步架构比较适用于接入层网络，而不适合于采用环形拓扑的汇聚层和核心层网络；(2)如图2所示，频率同步的方向只能是从Master(作为Server)到Slave(作为Client)，而且这种方向固定不变，即时钟同步链路是单向的，因此，在电信网络中，采用不同同步技术进行混合组网时，按照现有的G.8265.1标准规范，并不能像SSM协议那样完成同步拓扑的建立和时钟链路的保护倒换，会导致同步失效。因此，在混合组网情况下，这种单向的时钟链路不适用。(3)如图2所示，现有的Alternate BMCA选源算法只考虑了分组时钟源(例如PTP频率参数)，比如分组时钟源的QL(时钟等级质量)、PTSF(分组定时信号失效)和Priority(优先级)，并没有考虑混合组网情况下物理时钟源，例如SyncE频率参数，比如物理时钟源的QL、Priority和SF(信号失效)，因此在混合组网时，Alternate BMCA算法并不能进行正确的时钟链路拓扑的建立、时钟链路倒换和时钟源选择，即现有G.8265.1标准规范不能解决混合组网情况下的混合时钟源选择问题。(4)现有的G.8265.1频率同步电信规范，Master和Slave之间要求采用单播消息进行协商和频率同步，在混合组网情况下，组网不灵活，效率不高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提出一种多时钟同步技术混合组网的实现装置，解决了不同时钟技术混合组网情况下的同步网络建立、时钟链路保护的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种多时钟同步技术混合组网的实现方法，其中，为同时作为时钟同步服务提供主体和时钟同步服务接受主体的同步设备设置一个主时钟以及一个或多个从时钟，所述同步设备通过主时钟向与其相邻的同步设备上的从时钟发送时钟源信息，并通过从时钟从与其相邻的同步设备上的主时钟接收时钟源信息，其中同步设备相邻是指物理上直连或跨不支持时钟同步技术的网络的连接。
进一步地，上述方法还可以具有以下特点：
为只作为时钟同步服务提供主体的同步设备只设置一个主时钟，此同步设备通过主时钟向与其相邻的同步设备上的从时钟发送时钟源信息；
为只作为时钟同步服务接受主体的同步设备只设置一个或多个从主时钟，此同步设备通过从时钟从与其相邻的同步设备上的主时钟接收时钟源信息。
进一步地，上述方法还可以具有以下特点：
同时作为时钟同步服务提供主体和时钟同步服务接受主体的同步设备与N个其它同时作为时钟同步服务提供主体和时钟同步服务接受主体的同步设备相邻时，为所述同步设备设置一个主时钟和N个从时钟，为与其相邻的N个同步设备分别设置一个主时钟和一个从时钟，所述同步设备通过主时钟向其它N个与其相邻的同步设备上的从时钟发送时钟源信息，并通过N个从时钟分别从与其相邻的N个同步设备上的主时钟接收时钟源信息。
进一步地，上述方法还可以具有以下特点：
使用PTP时钟标识、PTP端口号或IP地址信息绑定同步设备上通过主时钟向相邻同步设备上的从时钟发送时钟源信息的正向路径和通过从时钟从所述相邻同步设备上的主时钟接收时钟源信息的反向路径，构成双向的分组时钟链路。
进一步地，上述方法还可以具有以下特点：
所述同步设备锁定一相邻同步设备的分组时钟源后，沿此同步设备的主时钟至所述相邻同步设备的从时钟的路径向所述相邻同步设备发送指示无效的时钟源等级或者停止发送分组时钟源信息。
进一步地，上述方法还可以具有以下特点：
为同步设备配置用于为所述同步设备提供物理时钟参数的物理时钟链路，所述同步设备根据分组时钟参数和物理时钟参数在待选择的时钟源中选择出一个最佳时钟源。
进一步地，上述方法还可以具有以下特点：
所述同步设备在待选时钟源中同时包括分组时钟源和物理时钟源并且各待选时钟源的时钟等级和优先级均相同的情况下，从物理时钟源中选择出一个最佳时钟源。
进一步地，上述方法还可以具有以下特点：
所述同步设备通过主时钟向相邻设备的从时钟发送时钟源信息时采用单播或组播方式。
为了解决上述技术问题，本发明还提供了一种多时钟同步技术混合组网的实现系统，其中，所述系统包括同步设备配置模块和跨不支持时钟同步技术的网络而连接的同步设备；所述同步设备包括时钟源处理模块；
所述同步设备配置模块，用于为同时作为时钟同步服务提供主体和时钟同步服务接受主体的同步设备设置一个主时钟以及一个或多个从时钟；
所述时钟源处理模块，用于同步设备同时作为时钟同步服务提供主体和时钟同步服务接受主体时，通过主时钟向与其相邻的同步设备上的从时钟发送时钟源信息，并通过从时钟从与其相邻的同步设备上的主时钟接收时钟源信息；
其中同步设备相邻是指物理上直连或跨不支持时钟同步技术的网络的连接。
进一步地，上述系统还可以具有以下特点：
所述同步设备配置模块，还用于为只作为时钟同步服务提供主体的同步设备只设置一个主时钟，为只作为时钟同步服务接受主体的同步设备只设置一个或多个从主时钟；
所述时钟源处理模块，还用于在同步设备只作为时钟同步服务提供主体时，通过主时钟向与其相邻的同步设备上的从时钟发送时钟源信息，还用于在同步设备只作为时钟同步服务接受主体时，通过从时钟从与其相邻的同步设备上的主时钟接收时钟源信息。
进一步地，上述系统还可以具有以下特点：
所述同步设备配置模块，还用于使用PTP时钟标识、PTP端口号或IP地址信息绑定同步设备上通过主时钟向相邻同步设备上的从时钟发送时钟源信息的正向路径和通过从时钟从所述相邻同步设备上的主时钟接收时钟源信息的反向路径，构成双向的分组时钟链路。
进一步地，上述系统还可以具有以下特点：
所述同步设备配置模块，还用于为同步设备配置用于为所述同步设备提供物理时钟参数的物理时钟链路；
所述时钟源处理模块，还用于根据分组时钟参数和物理时钟参数在待选择的时钟源中选择出一个最佳时钟源。
为了解决上述技术问题，本发明还提供了一种多时钟同步技术混合组网的实现装置，所述装置位于同步设备中，所述装置包括时钟源处理模块；其中，所述时钟源处理模块包括分组时钟系统模块；所述分组时钟系统模块包括一个主时钟以及一个或多个从时钟，所述分组时钟系统模块，用于在所述装置所属的同步设备同时作为时钟同步服务提供主体和时钟同步服务接受主体时，通过主时钟向与其相邻的同步设备上的从时钟发送时钟源信息，并通过从时钟从与其相邻的同步设备上的主时钟接收时钟源信息。
进一步地，上述装置还可以具有以下特点：
所述分组时钟系统模块，还用于在所述装置所属的同步设备只作为时钟同步服务提供主体时，通过主时钟向与其相邻的同步设备上的从时钟发送时钟源信息，还用于在所述装置所属的同步设备只作为时钟同步服务接受主体时，通过从时钟从与其相邻的同步设备上的主时钟接收时钟源信息。
进一步地，上述装置还可以具有以下特点：
所述装置还包括物理时钟系统模块和时钟源选择模块；
所述物理时钟系统模块，用于通过物理时钟链路为所述同步设备提供物理时钟参数；
所述时钟源选择模块，还用于根据从分组时钟系统模块的从时钟获取的分组时钟参数和从物理时钟系统模块获取的物理时钟参数在待选择的时钟源中选择出一个最佳时钟源。
本方案提出的解决方案相应解决了现有技术的问题。首先，(1)采用了一种混合组网的时钟同步系统或架构，这种新的时钟同步系统能兼容现有的同步系统，不但适用于星形网络，也适用于环形、链形和网状网络等复杂网络拓扑。(2)实现了双向的PTP时钟链路，即配置一个Master，用于向其它设备发送频率信息，即进行正方向的频率恢复，另外配置一个或多个Slave实例，用于从其它Master接收频率信息，即进行反方向的频率恢复；这样，在物理时钟技术和分组时钟技术混合组网情况下，当时钟源失效时，使PTP同步设备能正常倒换并锁定其它时钟源，解决了混合组网情况下时钟源倒换失效问题；(3)改进现有标准的Alternate BMCA算法，使时钟源选择除了考虑PTP频率参数，还考虑SSM频率参数，从而解决了混合组网时时钟源选择问题。(4)Slave向Master请求时钟同步服务是，采用单播方式，Master向Slave提供同步服务是，可以采用单播，也可以采用组播，提高了系统效率和组网的灵活性；通过采用上述方法，解决了物理时钟技术和分组时钟技术混合组网下的时钟拓扑的建立、时钟链路保护和时钟源选择等问题，扩大了时钟同步业务的应用范围。
附图说明
图1是现有的G.8265.1的频率同步架构和系统结构图；
图2是现有的PTP设备中PTP时钟源处理模块的结构示意图；
图3是多时钟同步技术混合组网的实现方法的一种具体示意图；
图4是多时钟同步技术混合组网的实现方法的另一种具体示意图；
图5是混合组网下时钟源选择方法示意图；
图6是混合组网下的时钟同步系统架构；
图7是混合组网下的同步设备的功能模块结构示意图；
图8是具体实施例的第一阶段中所有设备锁定主时钟源G.811的示意图；
图9是具体实施例的第二阶段中主时钟源故障时切换到备时钟源G.812的示意图；
图10是具体实施例的第三阶段中倒换后所有设备锁定备时钟源G.812的示意图。
具体实施方式
本方案中的混合组网中包括支持时钟同步技术的网络以及不支持时钟同步技术的网络(例如传统路由器、交换机网络，无线微波网络，OTN网络等)。
多时钟同步技术混合组网的实现方法，包括：为同时作为时钟同步服务提供主体和时钟同步服务接受主体的同步设备设置一个主时钟以及一个或多个从时钟，所述同步设备通过主时钟向与其相邻的同步设备上的从时钟发送时钟源信息，并通过从时钟从与其相邻的同步设备上的主时钟接收时钟源信息，其中同步设备相邻是指物理上直连或跨不支持时钟同步技术的网络的连接。
通过上述方法，相邻同步设备可以进行双向链路通信，可以完成正方向和反方向的频率恢复，完成双向的行为，对混合组网中时钟链路的保护倒换起到重要作用。
具体说明如下：同时作为时钟同步服务提供主体和时钟同步服务接受主体的同步设备与N个其它同时作为时钟同步服务提供主体和时钟同步服务接受主体的同步设备相邻时，为所述同步设备设置一个主时钟和N个从时钟，为与其相邻的N个同步设备分别设置一个主时钟和一个从时钟，所述同步设备通过主时钟向其它N个与其相邻的同步设备上的从时钟发送时钟源信息，并通过N个从时钟分别从与其相邻的N个同步设备上的主时钟接收时钟源信息。
如图3所示，在NE2和NE3分别配置一个Master和一个Slave实例，并指定它们的端口状态为Master和Slave；如果端口状态为Slave，则向对应的Master发信令报文请求频率同步服务；如果端口状态为Master，则如果收到频率同步服务请求，则发送频率同步服务消息给Slave；比如图3，在NE2上配置了一个Master和一个Slave实例，Master的端口状态指定为Master，Slave实例的端口状态指定为Slave；这样Slave就可以向NE3的Master发送PTP信令请求时钟同步服务，Master就可以向NE3的Slave提供时钟同步服务；又比如图4所示，在NE3设备，分别有三条PTP时钟链路和两条SyncE时钟链路；NE3设备配置一个Master，用于发送频率信息给其它设备，另外配置了三个Slave实例，用于从其它设备接收频率信息。
本方案中，还为只作为时钟同步服务提供主体的同步设备只设置一个主时钟，此同步设备通过主时钟向与其相邻的同步设备上的从时钟发送时钟源信息；为只作为时钟同步服务接受主体的同步设备只设置一个或多个从主时钟，此同步设备通过从时钟从与其相邻的同步设备上的主时钟接收时钟源信息。此方法可以实现混合组网中不同同步设备的功能需要，只需作为时钟同步服务提供主体的同步设备可以只配置主时钟，只需作为时钟同步服务接受主体只配置从时钟，完善系统功能。
本方法中，可以使用PTP时钟标识、PTP端口号或IP地址信息绑定同步设备上通过主时钟向相邻同步设备上的从时钟发送时钟源信息的正向路径和通过从时钟从所述相邻同步设备上的主时钟接收时钟源信息的反向路径，构成双向的分组时钟链路。即发送频率信息的链路和接收频率信息的链路组成一条分组时钟链路，可以通过PTP时钟ID、PTP端口号和/或IP地址等信息来绑定这一条分组时钟链路；PTP协议根据绑定关系和相关参数进行报文的收发和处理；比如图3，在NE2设备上，NE2上的Master和NE3上的Slave为正方向的时钟链路，NE3上的Master和NE2上的Slave为反方向的时钟链路；由于NE2通过PTP信令获悉了NE3的相关信息，比如时钟ID、PTP端口号和IP地址等信息，因此可以把着两条时钟链路绑定为一条分组时钟链路；根据这个绑定关系，分组时钟链路就可以实现物理时钟链路的行为；又比如图4，NE3和NE1有一条PTP时钟链路，它有两个方向的PTP通道组成，一个方向从NE1设备的M1(即Master1)到NE3设备的S1(即Slave1)，这个方向用于从NE1接收频率信息；另外一个方向是从NE3的M4(即Master4)到NE1的S1(即Slave1)，这个方向用于发送频率信息给NE1；这两个方向的PTP通道可以通过时钟ID或IP地址等信息组成一条PTP时钟链路。
本方法中同步设备锁定一相邻同步设备的分组时钟源后，沿此同步设备的主时钟至所述相邻同步设备的从时钟的路径向所述相邻同步设备发送指示无效的时钟源等级或者停止发送分组时钟源信息，以防止时钟互锁。例如：当同步设备锁定某条分组时钟链路的时钟源后，则向此条链路的反方向发送QL＝0xf时钟等级信息或者停止发送分组时钟源信息，防止时钟互锁；同时向其它分组时钟链路和物理时钟链路发送锁定后的时钟源QL信息；如图3所示，假如开始时NE2和NE3锁定QL＝0x2的时钟源，具体包括：
在NE2设备，NE2锁定NE1的物理时钟源(即QL＝0x2的时钟源)后，则Master将向NE3提供分组时钟源信息，映射后的PTP clockClass＝84；
在NE3设备，Slave实例获得分组时钟源信息，经过选择器比较，QL最高，则锁定这个频率源；锁定之后，向此分组时钟链路的反方向发送QL＝0xf(对应PTP clockClass＝110)的报文表示此链路时钟不可用，或者停止发送分组时钟源信息；同时，NE3向NE4发送QL＝0x2的物理时钟源信息；
又比如图4，当NE3锁定NE1输出的分组时钟源后，则NE3根据绑定关系，通知本设备的M4(即Master4)向NE1设备的S1(即Slave1)发送QL＝0x0f(对应clockClass＝110)的时钟等级信息表示频率源不可用或者停止发送分组时钟源信息，因此NE1不会使用或锁定NE3输出的频率源，避免了互锁；同时，对其它两条PTP时钟链路，由于和锁定的PTP时钟链路不成绑定关系，因此NE3通知M4向NE5和NE6发送锁定后的QL(时钟等级质量)信息；另外对其它两条SyncE时钟链路，由于不属于相同类型的频率源，因此NE3发送锁定后的QL给NE2和NE4；
本方法中同步设备锁定某条物理时钟链路的时钟源后，则向反方向发送QL＝0xf，避免互锁；同时，通知本设备Master向所有分组时钟链路输出QL信息和时钟信息；对其它物理时钟链路，发送正常的QL信息和时钟信息；比如图4，当NE3锁定NE2的频率源，NE3发送QL＝0x0f的时钟等级信息给NE2，防止互锁；同时，向其它物理时钟链路和所有PTP时钟链路发送锁定后的QL信息及时钟信息。
本方法中，为同步设备配置用于为所述同步设备提供物理时钟参数的物理时钟链路，此物理时钟链路与分组时钟链路均参与时钟源选择并提供时钟参数，所述同步设备根据分组时钟参数和物理时钟参数在待选择的时钟源中选择出一个最佳时钟源。比如图4，NE3设备具有两个SyncE时钟链路，它们分别和NE2、NE4连接；另外NE3具有三个PTP时钟链路，分别和NE1、NE5和NE6连接；这些输入的时钟信息一起参与系统时钟的选择，即NE3设备根据从这些时钟链路接收到QL、本地优先级及信号失效告警等信息，选择并锁定其中一路时钟源，并输入给系统时钟。本方法中改进现有标准的Alternate BMCA算法，使时钟源选择除了考虑分组时钟源参数，还考虑物理时钟源参数；在混合组网环境下，输入的频率源可以是分组频率源，也可以是物理频率源。
当前的G.8265.1标准没有采用IEEE 1588v2的默认BMC算法，而是制定了新的Alternate BMCA算法来完成Master的选择，这个算法借用了目前SSM协议的选源机制，即选择时钟源时，考虑的因素有：时钟等级质量(QL)、优先级(Priority)和分组定时信号失效指示(PTSF)。
在混合组网场景下，由于现在的G.8265.1的架构所限制，Alternate BMCA算法只能选择分组时钟源，不能选择物理时钟源；因此需要对现有的Alternate BMCA算法进行改进。如图5所示，具体的混合时钟源选择算法包括：
1，由于分组时钟链路频率恢复比物理时钟链路慢很多，不能收到QL后就直接锁定，所以只有当PTP作为slave端，并且正常恢复出频率(即本地slave端PTP恢复出的频率锁定了上游的master PTP源)，此PTP时钟链路才可用，置告警清除；否则，置此PTP时钟链路存在告警，不能参加系统时钟选择；
2，选源时首先选择最高时钟等级的时钟源，这个时钟源可以是分组时钟源，也可以是物理时钟源；
3，如果多个输入时钟源(分组时钟源或物理时钟源)具有相同的QL，则选择最高优先级的时钟源；
4，如果多个输入具有相同的时钟等级和相同的优先级，由于分组时钟源和物理时钟源的不同特性，因此需要根据具体的组合情况进行分析：
(1)如果当前可供选择的时钟源都是分组类型的，则采用现有的G.8265.1的标准进行选择；
(2)如果当前可供选择的时钟源都是物理类型的，则按照现有的G.781和G.8264的标准进行选择；
(3)如果当前可供选择的时钟源既有分组类型，也有物理类型，则优选物理时钟源类型，再在多个物理时钟源中根据G.781/G.8264选择出一个最佳物理时钟源；因为分组时钟源稳定性没有物理时钟源好；
5，如果没有输入的时钟源可选择，则在丢失输入源时进入保持模式，或无信号时进入自由震荡模式。
本方法中，同步设备通过从时钟向相邻同步设备的主时钟请求时钟同步服务时采用单播方式，同步设备通过主时钟向相邻设备的从时钟发送时钟源信息时采用单播或组播方式。比如图4，NE1、NE5和NE6的Slave实例通过单播方式向NE3的Master请求时钟同步服务，当NE3锁定某个时钟源后，则通知本设备的Master向其它设备通过单播或组播方式发送频率信息；相比现有的G.8265.1只能通过单播方式提供时钟同步服务的方式，本方法可以提高效率。
与上述方法对应的多时钟同步技术混合组网的实现系统包括同步设备配置模块和跨不支持时钟同步技术的网络而连接的同步设备；所述同步设备包括时钟源处理模块；其中，
所述同步设备配置模块，用于为同时作为时钟同步服务提供主体和时钟同步服务接受主体的同步设备设置一个主时钟以及一个或多个从时钟；
所述时钟源处理模块，用于同步设备同时作为时钟同步服务提供主体和时钟同步服务接受主体时，通过主时钟向与其相邻的同步设备上的从时钟发送时钟源信息，并通过从时钟从与其相邻的同步设备上的主时钟接收时钟源信息；
其中同步设备相邻是指物理上直连或跨不支持时钟同步技术的网络的连接。
上述描述的新的时钟同步混合组网的同步系统和架构中，没有强制规定设备的角色，这种设备类似BC(边界时钟)设备，即同步设备可以作为Master来提供时钟源服务，也可以作为Slave接受时钟源服务；这种新的同步系统和架构能兼容现有的同步架构，能适用于星形、环形、链形和网状网等网络架构。
所述同步设备配置模块，还用于为只作为时钟同步服务提供主体的同步设备只设置一个主时钟，为只作为时钟同步服务接受主体的同步设备只设置一个或多个从主时钟；所述时钟源处理模块，还用于在同步设备只作为时钟同步服务提供主体时，通过主时钟向与其相邻的同步设备上的从时钟发送时钟源信息，还用于在同步设备只作为时钟同步服务接受主体时，通过从时钟从与其相邻的同步设备上的主时钟接收时钟源信息。此种配置方式可以实现混合组网中不同同步设备的功能需要，只需作为时钟同步服务提供主体的同步设备可以只配置主时钟，只需作为时钟同步服务接受主体只配置从时钟，完善系统功能。如图6所示，下部分为星形网络，适合接入网，比如通过无线微波加入一些终端设备，它们通过双归方式实现保护，这时分组时钟链路可以采用现有标准的单向链路，当然也可以采用双向链路；上面为环形网络，采用环形链路实现时钟源保护，这时就必须采用双向的分组时钟链路。
上述系统中可在相邻设备间实现双向时钟链路，如图6所示的环形部分，在PTP设备配置一条或多条分组时钟链路，即配置一个Master和一个或多个Slave实例，其中Master用来向其它设备发送频率信息，Slave实例用来从其它设备接收频率信息；这种PTP设备的作用类似BC(边界时钟)设备，它可以锁定一路时钟源(物理时钟源或分组时钟源)，并向其它设备输出时钟源；分组时钟链路由两个方向组成，包括发送频率信息的链路和接收频率信息的链路，同步设备配置模块还可以使用PTP时钟标识、PTP端口号或IP地址信息绑定同步设备上通过主时钟向相邻同步设备上的从时钟发送时钟源信息的正向路径和通过从时钟从所述相邻同步设备上的主时钟接收时钟源信息的反向路径，构成双向的分组时钟链路。
通过上述技术特征，使本方案中同步设备即可以作为Master用来提供时钟同步服务，也可以作为Slave接收时钟同步服务；相比目前的标准规范中只能配置一种角色，即只能作为Master，或只能作为Slave，而不能同时作为Master和Slave的配置方式，本方案具有显著优点。
所述同步设备配置模块，还用于为同步设备配置用于为所述同步设备提供物理时钟参数的物理时钟链路；所述时钟源处理模块，还用于根据分组时钟参数和物理时钟参数在待选择的时钟源中选择出一个最佳时钟源。即在同步设备上配置一条或多条物理时钟链路，即采用SSM技术的时钟链路，比如2Mbis，SyncE，SDH等，在同步设备内部，这些物理时钟链路和分组时钟链路共同参与时钟源选择，选出的最佳时钟源作为设备的系统时钟。
所述同步设备配置模块，还用于为同步设备配置用于为所述同步设备提供物理时钟参数的物理时钟链路，所述时钟源处理模块，还用于根据分组时钟参数和物理时钟参数在待选择的时钟源中选择出一个最佳时钟源。本方案中采用改进的混合选源的AlternateBMCA算法，使时钟源选择除了考虑分组时钟源参数，还考虑物理时钟源参数，从而实现混合时钟源选择；比如图4，NE3的输入时钟源包括三个分组时钟源(即PTP时钟源)和两个物理时钟源(即SyncE时钟源)；但NE3只能选择并锁定其中一个时钟源作为最佳时钟源；具体的选源算法参考上述方法描述中的算法。本方案发明可以在同步设备上配置分组时钟链路和物理时钟链路，并实现混合选源，相比于现有标准规范中只能配置分组时钟链路和只能实现分组时钟源的选择的限定具有显著优点。
所述时钟源处理模块，还用于锁定一相邻同步设备的分组时钟源后，沿此同步设备的主时钟至所述相邻同步设备的从时钟的路径向所述相邻同步设备发送指示无效的时钟源等级或者停止发送分组时钟源信息，以防止时钟互锁。
例如：在完成混合时钟源的选择并锁定某个分组时钟源时，则向此条分组时钟链路中的反方向的发送QL＝0xf时钟等级信息或者停止发送分组时钟源信息；并向其它SyncE和PTP链路发送锁定后的频率源QL信息；比如图3，当NE3的Slave实例锁定NE2的时钟后(蓝色实线所示)，则通知本设备的Master发送QL＝0xf(对应PTP的clockClass＝110)给NE2(红色实线所示)，或者停止发送分组时钟源信息；这样，NE2就不会锁定NE3的时钟，防止互锁；
所述时钟源处理模块，还用于在完成混合时钟源的选择当锁定某个物理时钟源时，则对此条时钟链路的反方向发送QL＝0xf的SSM报文，对其它物理时钟链路发送锁定的时钟源的QL信息；对分组时钟链路，则通知本设备的Master，发送Announce报文给其它设备，报文携带了锁定的时钟源QL信息；比如图3，当NE2锁定NE1后，则向NE1发送QL＝0xf的SSM报文表示此链路时钟无效，则NE1就不会锁定NE2，从而防止互锁；同时，NE2向NE3发送PTP Announce报文，此报文携带了锁定的时钟源等级信息(QL＝0x2对应PTP的clockClass＝84)；当NE3收到这个Announce报文，则会锁定NE2，并向NE2发送PTP Announce报文，报文携带了QL＝0xf信息(对应PTP clockClass＝110)，告知NE2此链路时钟不可用，或者停止发送分组时钟源信息，从而NE2不会锁定NE3，防止互锁。
所述时钟源处理模块，还用于通过主时钟向相邻设备的从时钟发送时钟源信息时采用单播或组播方式。Slave实例向其它设备的Master请求时钟同步服务时，采用单播方式，Master向Slave提供时钟同步服务时，可以是单播方式，也可以是组播方式。本方案中可以采用单播，也可以采用组播实现分组时钟同步，相比现有标准规范中只能通过单播方式实现分组时钟同步不能采用组播方式的限定，本方案的灵活性好，应用范围更广。
本方案提供位于同步设备中的多时钟同步技术混合组网的实现装置，包括时钟源处理模块，所述时钟源处理模块包括分组时钟系统模块；所述分组时钟系统模块包括一个主时钟以及一个或多个从时钟，所述分组时钟系统模块，用于在所述装置所属的同步设备同时作为时钟同步服务提供主体和时钟同步服务接受主体时，通过主时钟向与其相邻的同步设备上的从时钟发送时钟源信息，并通过从时钟从与其相邻的同步设备上的主时钟接收时钟源信息。
所述分组时钟系统模块，还用于在所述装置所属的同步设备只作为时钟同步服务提供主体时，通过主时钟向与其相邻的同步设备上的从时钟发送时钟源信息，还用于在所述装置所属的同步设备只作为时钟同步服务接受主体时，通过从时钟从与其相邻的同步设备上的主时钟接收时钟源信息。
所述装置还包括物理时钟系统模块和时钟源选择模块；
所述物理时钟系统模块，用于通过物理时钟链路为所述同步设备提供物理时钟参数；所述时钟源选择模块，还用于根据从分组时钟系统模块的从时钟获取的分组时钟参数和从物理时钟系统模块获取的物理时钟参数在待选择的时钟源中选择出一个最佳时钟源。
以图7为例详细说明本装置。
分组时钟系统模块：
此模块包括一个Master模块和一个或多个Slave实例模块，其中Master模块用于通过PTP报文输出分组时钟信息，Slave实例模块用于从其它设备的Master接收分组时钟信息；
(1)Slave模块输入和输出信号：Slave实例模块的输入信号包括：ENABLE_REQUESTING_UNICAST_ANNOUNCE(即Slave请求Master通过单播方式发送Announce报文给Slave设备，Announce报文携带了时钟源参数)和ENABLE_REQUESTING_SYNC_DEL_RESP(即Slave请求Master请求通过单播方式发送Sync和Delay_Resp报文给Slave，Sync和Delay_Resp报文携带了时间戳，Slave根据时间戳，可以恢复出时钟信号)，这个信号用于向其它设备的Master模块请求频率同步服务，Master收到这个请求消息后，会返回本Master模块的参数，比如QL、时钟ID、PTP端口号和IP地址等信息给Slave模块，然后发送携带Timestamps(时间戳)的Sync报文和Delay_Resp报文，Slave根据时间戳就可以进行频率恢复；Slave实例模块的输出信号包括：QL、PTSF(分组定时信号失效)和timestamps，QL为时钟等级质量信息，用来时钟源比较和选择；PTSF为分组定时信号失效信息，是一种告警信号，用于时钟源选择；timestamps为时间戳，用于频率恢复；
(2)Master模块的输入输出信号：
Master模块用于输出频率信息给其它设备的SOOC实例；当本设备锁定某个时钟源后，Master模块根据锁定的时钟源打上时间戳信息，并通过Sync报文和Delay_Resp报文发送给其它设备；当本设备进入Holdover或自振状态，将根据本设备的时钟打上时间戳，并通过Sync报文发送给其它设备；
Master模块的输出信号包括QL、时间戳及其它报文，用于输出频率信息；
物理时钟系统模块：
物理时钟系统模块包括输入模块和输出模块，输入模块从外部设备接收物理时钟信号和SSM消息，SSM消息中携带了QL信息；输出模块用于输出物理时钟信号和时钟等级信息，当输入模块锁定某个物理时钟时，输出模块将反向发送QL＝0xf的SSM消息给对端设备，用于通知输出的时钟信号不可用，通过此方法防止时钟环路。
时钟源选择模块：
本模块包括三个部分，一是分组时钟部分，用于输入分组时钟的参数，包括分组时钟源的QL，Priority和PTSF；二是物理时钟部分，用于输入物理时钟的参数，包括物理时钟源的QL、Priority和信号失效告警；三是混合时钟源选择部分，根据分组时钟参数和物理时钟参数，本部分运行混合选源算法，选出一个最佳的同步时钟源作为系统时钟源。
下面通过具体实施例详细说明本方案。
当SyncE和PTP两种不同时钟同步技术混合组网时，时钟源倒换过程，具体步骤如下：
如图8所示，第一阶段中所有设备锁定主时钟源G.811，具体步骤包括：
步骤1.开始设备NE1、NE2、NE3、NE4都同步到频率源G.811，即主用时钟为NE1的外时钟，该点的时钟源配置为外时钟、收NE2；备用时钟为NE4的外时钟，该点的时钟源配置为外时钟、收NE3；其他各点配置两个相邻方向的线路时钟。正常情况，全网跟踪于NE1的外时钟，如图4所示；
NE1、NE2之间，及NE3、NE4之间，都采用现有的SSM规定流程完成时钟同步；
在NE2和NE3之间为分组网络，通过PTP完成频率同步；
此时，NE1的输入接口中外时钟的QL等级最高，所以NE1锁定外时钟源，反向传递0xf，并向NE2传递QL等级为0x2；
NE2把NE1的SyncE物理时钟与PTP Slave的分组时钟一起参加系统时钟选择，由于NE1输入的时钟QL为最高，所以不管PTP的分组时钟是否恢复，NE2都会锁向NE1，并向NE1发送0xf，通过PTP Master向NE3发送QL为0x2，映射成clockClass为84；
同理，NE3上，当PTP Slave时钟恢复成功时，会锁向NE2 PTP分组时钟源；并通过PTP Master向NE2发送QL为0xf(映射为clockClass为110)，或者停止发送分组时钟源信息给NE2，同时向NE4发送QL为0x2时钟信息；
同理，NE4按照标准的SSM会选择和锁定NE3，并向NE3发送QL为0xf，防止NE3锁定NE4，即避免互锁；
如图9所示，第二阶段中主时钟源故障时切换到备时钟源G.812。当NE1的外时钟发生故障时，NE1进入保持或自振状态，QL等级变成本地等级0x0b，并向NE2发送QL＝0x0b，NE2时钟源状态不变，但发送QL＝0x0b，依次变化至NE4。具体步骤：
(1)NE1检测到外时钟丢失，由于当前没有可用时钟源，NE1进入保持或者自振，系统时钟等级降质到0xb；并向NE2发送；
(2)NE2感知到NE1的QL降质，但由于没有其他更好的系统时钟，所以NE2还是锁定NE1，但向NE3发送的等级也降为0x0b(映射为clockClass为104)；
(3)同理NE3还是锁定NE2，只是向NE4发送的QL等级降为0x0b；
图10是具体实施例的第三阶段中倒换后所有设备锁定备时钟源G.812。NE4启动倒换，由收NE3方向切换至本点的外时钟，向NE3发送的QL变为0x04，使NE3倒换，依次倒换至NE1，完成保护，具体步骤：
(1)NE4上比较外时钟的QL与NE3传来的QL，会发现此时NE3的降质，并且已经没有外时钟接口的QL高，所以NE4发生倒换，去锁外时钟，向NE3发送QL等级由0xf变为0x4；
(2)NE3上感知到NE4上的QL等级提升，会转而去锁NE4，向NE4传递0xf，通过PTPMaster向NE2发送的QL等级由0xf变为0x04，即clockClass由110变为90；
(3)同理，NE2会转向锁NE3，NE1转向锁NE2，至此，倒换完成。
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任意组合。
当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
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/模块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。
Claims (15)
1.一种多时钟同步技术混合组网的实现方法，其中，
为同时作为时钟同步服务提供主体和时钟同步服务接受主体的同步设备设置一个主时钟以及一个或多个从时钟，所述同步设备通过主时钟向与其相邻的同步设备上的从时钟发送时钟源信息，并通过从时钟从与其相邻的同步设备上的主时钟接收时钟源信息，其中同步设备相邻是指物理上直连或跨不支持时钟同步技术的网络的连接；绑定同步设备上通过主时钟向相邻同步设备上的从时钟发送时钟源信息的正向路径和通过从时钟从所述相邻同步设备上的主时钟接收时钟源信息的反向路径，构成双向的分组时钟链路。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，
为只作为时钟同步服务提供主体的同步设备只设置一个主时钟，此同步设备通过主时钟向与其相邻的同步设备上的从时钟发送时钟源信息；
为只作为时钟同步服务接受主体的同步设备只设置一个或多个从时钟，此同步设备通过从时钟从与其相邻的同步设备上的主时钟接收时钟源信息。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，
同时作为时钟同步服务提供主体和时钟同步服务接受主体的同步设备与N个其它同时作为时钟同步服务提供主体和时钟同步服务接受主体的同步设备相邻时，为所述同步设备设置一个主时钟和N个从时钟，为与其相邻的N个同步设备分别设置一个主时钟和一个从时钟，所述同步设备通过主时钟向其它N个与其相邻的同步设备上的从时钟发送时钟源信息，并通过N个从时钟分别从与其相邻的N个同步设备上的主时钟接收时钟源信息。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，
使用PTP时钟标识、PTP端口号或IP地址信息绑定同步设备上通过主时钟向相邻同步设备上的从时钟发送时钟源信息的正向路径和通过从时钟从所述相邻同步设备上的主时钟接收时钟源信息的反向路径，构成双向的分组时钟链路。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述同步设备锁定一相邻同步设备的分组时钟源后，沿此同步设备的主时钟至所述相邻同步设备的从时钟的路径向所述相邻同步设备发送指示无效的时钟源等级或者停止发送分组时钟源信息。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，
为同步设备配置用于为所述同步设备提供物理时钟参数的物理时钟链路，所述同步设备根据分组时钟参数和物理时钟参数在待选择的时钟源中选择出一个最佳时钟源。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，
所述同步设备在待选时钟源中同时包括分组时钟源和物理时钟源并且各待选时钟源的时钟等级和优先级均相同的情况下，从物理时钟源中选择出一个最佳时钟源。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述同步设备通过主时钟向相邻设备的从时钟发送时钟源信息时采用单播或组播方式。
9.一种多时钟同步技术混合组网的实现系统，其中，所述系统包括同步设备配置模块和跨不支持时钟同步技术的网络而连接的同步设备；所述同步设备包括时钟源处理模块；
所述同步设备配置模块，用于为同时作为时钟同步服务提供主体和时钟同步服务接受主体的同步设备设置一个主时钟以及一个或多个从时钟；
所述时钟源处理模块，用于同步设备同时作为时钟同步服务提供主体和时钟同步服务接受主体时，通过主时钟向与其相邻的同步设备上的从时钟发送时钟源信息，并通过从时钟从与其相邻的同步设备上的主时钟接收时钟源信息；绑定同步设备上通过主时钟向相邻同步设备上的从时钟发送时钟源信息的正向路径和通过从时钟从所述相邻同步设备上的主时钟接收时钟源信息的反向路径，构成双向的分组时钟链路；
其中同步设备相邻是指物理上直连或跨不支持时钟同步技术的网络的连接。
10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，
所述同步设备配置模块，还用于为只作为时钟同步服务提供主体的同步设备只设置一个主时钟，为只作为时钟同步服务接受主体的同步设备只设置一个或多个从时钟；
所述时钟源处理模块，还用于在同步设备只作为时钟同步服务提供主体时，通过主时钟向与其相邻的同步设备上的从时钟发送时钟源信息，还用于在同步设备只作为时钟同步服务接受主体时，通过从时钟从与其相邻的同步设备上的主时钟接收时钟源信息。
11.如权利要求9所述的系统，其特征在于，
所述同步设备配置模块，还用于使用PTP时钟标识、PTP端口号或IP地址信息绑定同步设备上通过主时钟向相邻同步设备上的从时钟发送时钟源信息的正向路径和通过从时钟从所述相邻同步设备上的主时钟接收时钟源信息的反向路径，构成双向的分组时钟链路。
12.如权利要求9所述的系统，其特征在于，
所述同步设备配置模块，还用于为同步设备配置用于为所述同步设备提供物理时钟参数的物理时钟链路；
所述时钟源处理模块，还用于根据分组时钟参数和物理时钟参数在待选择的时钟源中选择出一个最佳时钟源。
13.一种多时钟同步技术混合组网的实现装置，所述装置位于同步设备中，所述装置包括时钟源处理模块；其中，
所述时钟源处理模块包括分组时钟系统模块；
所述分组时钟系统模块包括一个主时钟以及一个或多个从时钟，所述分组时钟系统模块，用于在所述装置所属的同步设备同时作为时钟同步服务提供主体和时钟同步服务接受主体时，通过主时钟向与其相邻的同步设备上的从时钟发送时钟源信息，并通过从时钟从与其相邻的同步设备上的主时钟接收时钟源信息；绑定同步设备上通过主时钟向相邻同步设备上的从时钟发送时钟源信息的正向路径和通过从时钟从所述相邻同步设备上的主时钟接收时钟源信息的反向路径，构成双向的分组时钟链路。
14.如权利要求13所述的装置，其特征在于，
所述分组时钟系统模块，还用于在所述装置所属的同步设备只作为时钟同步服务提供主体时，通过主时钟向与其相邻的同步设备上的从时钟发送时钟源信息，还用于在所述装置所属的同步设备只作为时钟同步服务接受主体时，通过从时钟从与其相邻的同步设备上的主时钟接收时钟源信息。
15.如权利要求13所述的装置，其特征在于，
所述装置还包括物理时钟系统模块和时钟源选择模块；
所述物理时钟系统模块，用于通过物理时钟链路为所述同步设备提供物理时钟参数；
所述时钟源选择模块，还用于根据从分组时钟系统模块的从时钟获取的分组时钟参数和从物理时钟系统模块获取的物理时钟参数在待选择的时钟源中选择出一个最佳时钟源。
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