CN103178919B - 收敛主时钟源的方法及网络设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种收敛主时钟源的方法及网络设备，该方法包括：当前网络设备进入到主时钟改变(MCC)状态机；所述当前网络设备在所述MCC状态机内向相邻网络设备发送携带有MCC标志的同步状态信息(SSM)报文。上述收敛主时钟源的方法及网络设备，利用携带有MCC标志的SSM报文快速广播主时钟源变化，使得当一个设备的主时钟源发生变化后，发送报文的操作不受慢协议发送周期的限制，从而使得整个系统的时钟收敛时间缩短3～5倍，有效地提高了收敛速度，节省了收敛时间。

Description

收敛主时钟源的方法及网络设备

技术领域

本发明涉及一种数字同步技术，尤其涉及一种收敛主时钟源的方法及网络设备。

背景技术

数字同步网络已逐渐被广泛应用，在数字同步网中，高精度地保证网络内各设备的时钟同步，是技术的关键。目前广泛应用的时钟有很多种类，按传输方式可分为线路时钟和非线路时钟两大类。

其中，非线路时钟包括：全球定位系统(GPS)时钟、每秒一个脉冲(PP1s)时钟、楼宇综合定时供给(BITS)时钟等；线路时钟包括：同步数字体系(SDH)时钟、同步以太网时钟、E1时钟、1588时钟等。

国际电信联盟远程通信标准化组织(ITU-T)建议G.704采用同步状态信息(Synchronization Status Message，SSM)在同步定时链路中传递定时信号的质量等级。时钟质量等级的定义如表1所示：

表1时钟质量等级表

S1字节的b5～b8	时钟等级
		0000	G.811基准时钟
0010	G.812转接局从时钟
		1000	G.812本地局从时钟
1011	同步设备定时源SETS
		1111	不可用于时钟同步

在线路时钟中，SDH时钟和同步以太网时钟可以发送SSM信息，并通过SSM信息在各设备间完成主时钟源的选择计算。

SSM协议，规定了两个字节。第一个是同步信息字节(S1字节)：并利用S1的(bit5～bit8)表征不同的时钟质量等级，以传递SSM信息。S1的bit1～bit4为保留bit。第二个是扩展S1字节：利用这个字节的bit4～bit8表示SSM所经过的跳数。如表2所示：

表2扩展S1字节定义表

两个字节共同决定相邻设备的选源。质量等级高的被选为主时钟源；时钟质量相同，通过的节点数目少的被选为主时钟源。通过节点数目相同，则随机选择任一参考源为设备主时钟源。

同步以太网设备是利用以太网慢协议报文发送SSM报文。

这种机制所存在的问题：在目前的同步时钟选源机制中，当网络中某一的设备主时钟源被切换后，由于采用的以太网慢协议的报文传输，其发送周期通常设定为1秒，对于固网网络而言，因为固网的拓扑结构多在10跳以内，其主时钟源的收敛速度应该在10秒以内。

但对于微波产品，其空口设备的传输跳数将达到100跳以上。这样其收敛的时钟为50秒以上。收敛的时间慢，造成各设备之间的时钟在整个收敛期间不同步，极易造成网络中断，影响数据通讯。因此，一个能快速收敛主时钟源的方法显得尤为关键。

传统的算法除了收敛速度慢以外，还有一个更为严重的问题：在切换的过程中，对于网络中的的设备而言，很可能造成多次的时钟源切换。多次的时钟切换会造成设备时钟频率的大幅度变化，从而造成业务的连续中断。

如图1所示的场景中，网络设备(NE)1～NE64通过同步以太网传递时钟(中间的设备省略表示)，其中，NE1连接GPS时钟源，质量等级为2。NE 32连接SETS时钟源，质量等级为11。NE 64连接BITS时钟源，质量为4。

通过SSM协议，在稳定状态下，所有设备将跟踪NE1设备发出的质量等级为2的线路时钟。各设备间的S1字节传递如图1所示。接收到时钟质量为2报文的相邻设备向发送方设备返回的时钟等级为15的报文，代表着跟踪上一级的时钟源。

当NE1的GPS时钟突然丢失，那么网络内的设备会对时钟进行重新选择。

网络选源的中间过程：当NE1的时钟源丢失后，把时钟质量为15的消息向相邻设备传递。当NE32接收到时钟质量为15的报文后，将选择到时钟质量为11的SETS设备时钟源。并将当前选源的时钟质量11，主动向相邻网络设备进行传递，如图2所描述的场景。

当质量为11的时钟等级发送到NE64时，NE64将选择质量等级为4的BITS时钟为本设备的时钟源。并向相邻网络设备发送SSM的质量为4，如图3所描述的场景。

这样再经过了64个周期，传递到了NE1，完成收敛。整个收敛的时间达到了100秒以上！

而从时钟跟随的角度看：在整个过程中，NE1～NE63，都经历了时钟源质量从2-＞11-＞4的过程。时钟源切换了两次。若是网络系统中再增加其它的时钟参考源，时钟切换的次数会大幅增加。而每一次时钟源的切换，对时钟的波动都很大，极易造成各设备间时钟的不同步，从而造成通讯数据的中断。

发明内容

本发明实施例提供了一种收敛主时钟源的方法及网络设备，以解决现有的收敛方法收敛速度慢的问题。

本发明实施例提供了一种收敛主时钟源的方法，该方法包括：

当前网络设备进入到主时钟改变(MCC)状态机；

所述当前网络设备在所述MCC状态机内向相邻网络设备发送携带有MCC标志的同步状态信息(SSM)报文。

优选地，所述当前网络设备进入到MCC状态机包括：

所述当前网络设备接收携带有所述MCC标志的所述SSM报文，进入到所述MCC状态机内；或者

所述当前网络设备检测到当前主时钟源发生变化后，发送携带有所述MCC标志的所述SSM报文，并进入到所述MCC状态机。

优选地，所述当前网络设备在所述MCC状态机内向相邻网络设备发送所述SSM报文之后，所述方法还包括：

所述当前网络设备在所述MCC状态机内接收相邻网络设备发送的新主时钟源，确定所述新主时钟源与之前跟踪的主时钟源不同后，将所述主时钟源设置为自由振荡状态，并向相邻网络设备发送以所述新主时钟源的时钟质量填充同步信息字节的SSM报文。

优选地，所述方法还包括：所述当前网络设备在所述MCC状态机超时后，将当前的新主时钟源的信息写入底层硬件，并将选择写入所述底层硬件的所述新主时钟源作为当前网络设备的主时钟源。

优选地，所述MCC标志位于同步信息字节的第一至第三位中的任意一位。

本发明实施例提供了一种网络设备，该网络设备包括：

进入模块，用于所述网络设备进入到主时钟改变(MCC)状态机；

发送模块，用于所述网络设备在所述MCC状态机内向相邻网络设备发送携带有MCC标志的同步状态信息(SSM)报文。

优选地，所述进入模块，具体用于接收相邻网络设备发送的携带有所述MCC标志的所述SSM报文，进入到所述MCC状态机；或者，在检测到当前主时钟源发生变化后，发送携带所述MCC标志的所述SSM报文，并进入到所述MCC状态机。

优选地，所述网络设备还包括设置模块；

所述设置模块，用于在所述MCC状态机内接收相邻网络设备发送的新主时钟源，在确定所述接收模块接收的所述新主时钟源与所述网络设备之前跟踪的主时钟源不同后，将所述主时钟源设置为自由振荡状态，并向所述发送模块发送以所述新主时钟源的时钟质量填充同步信息字节的SSM报文。

优选地，所述网络设备还包括：

写入模块，用于在所述MCC状态机超时后，将当前的新主时钟源的信息写入底层硬件，并将选择写入所述底层硬件的所述新主时钟源作为所述网络设备的主时钟源。

优选地，所述MCC标志位于同步信息字节的第一至第三位中的任意一位。

上述收敛主时钟源的方法及网络设备，利用携带有MCC标志的SSM报文快速广播主时钟源变化，使得当一个设备的主时钟源发生变化后，发送报文的操作不受慢协议发送周期的限制，从而使得整个系统的时钟收敛时间缩短3～5倍，有效地提高了收敛速度，节省了收敛时间。

附图说明

图1是现有网络稳定状态时钟跟踪示意图；

图2是现有网络过渡状态时钟跟踪示意图；

图3是现有网络重新选源后的时钟跟踪示意图；

图4是本发明收敛主时钟源方法实施例的流程图；

图5是本发明网络设备实施例的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，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任意组合。

如图4所示，是本发明收敛主时钟源方法实施例的流程图，该方法包括：

步骤401、当前网络设备进入到MCC状态机；

该步骤包括：所述当前网络设备接收携带有MCC标志的同步状态信息(SSM)报文，并进入到所述MCC状态机内；或者，所述当前网络设备检测到当前主时钟源发生变化后，发送携带有所述MCC标志的所述SSM报文，并进入到所述MCC状态机。

其中，该MCC标志可以位于同步信息(S1)字节的第一至第三位中的任意一位，如表3所示，将其定义在S1字节的第三位(bit3)上。

表3改变后的S1字节定义表

步骤402、所述当前网络设备在MCC状态机内向相邻网络设备发送携带有MCC标志的同步状态信息(SSM)报文；

由于处于MCC状态机中的网络设备发送报文的操作不受慢协议发送周期的限制，无需等待到下一发送窗口才发送。这样的机制可以保证在N/20时间内(N为网络系统中链路总的跳数)，网络内的所有设备能接收到MCC消息。总的跳数比上20的计算，是基于每个设备的SSM报文延迟在50ms，这样N/20就能得到总的发送时间。

步骤403、所述当前网络设备在所述MCC状态机内接收相邻的网络设备发送的新主时钟源；

步骤404、比较新主时钟源与之前跟踪的主时钟源是否不同，若不同，执行步骤405，否则，转向步骤406；

步骤405、将所述主时钟源设置为自由振荡状态，并发送以所述新主时钟源的时钟质量填充S1字节的SSM报文；

在MCC状态机内，网络设备依然按SSM的协议，从各端口读取SSM信息，获得新主时钟源；但和非状态机内处理上的区别是：若获得的新主时钟源和当前主时钟源不同，不能直接将当前的主时钟源写入底层硬件，进行时钟参考源的切换；而是将当前的设备的主时钟源设置为自由振荡状态；在几十秒以内短期内，自由振荡模式下频率变化很小，对同步数据影响很小，所以设置为自由振荡状态对网络影响很小。

在MCC状态机内，获得新主时钟源后，该设备将立即以新主时钟源的时钟质量填充S1字节，组成SSM报文，并即时通过端口向相邻设备广播。此条件下不受慢协议发送周期的限制，无需等待到下一发送窗口才发送。

步骤406、判断MMC状态机是否超时，若超时，将当前的新主时钟源的信息(例如质量等级)写入底层硬件，进行主时钟源的切换；否则，转向步骤403。

处于MCC状态机的网络设备退出MCC状态机的唯一条件就是状态机超时，此超时时间由网络设备根据需要动态配置。其配置的指导参数为N/6(N为当前网络的最大跳数)，以64跳的系统为例，此参数配置为10秒。前文64跳的例子的收敛时间在100秒以上，而现在的收敛时间在10秒左右，收敛的时间大大减少了。

设备在退出MCC状态机的同时，将最新的时钟源序号写入到底层硬件中，进行时钟参考源的切换。此源将是这个系统最后共同选用的主时钟源，也是唯一的一次选源操作，避免了中间的过渡切换过程。

当然，若在整个MCC状态机内，网络设备所获得的主时钟源，始终没有变化，依旧是原来的主时钟源，那么该设备不对底层硬件进行任何的操作。若在MCC状态机内，主时钟源始终保持不变，则设备依旧根据慢协议的要求，按周期发送SSM报文给相邻网络设备。

上述收敛主时钟源的方法，利用携带有MCC标志的SSM报文快速广播主时钟源变化，使得当一个设备的主时钟源发生变化后，发送报文的操作不受慢协议发送周期的限制，从而使得整个系统的时钟收敛时间缩短3～5倍，有效地提高了收敛速度，节省了收敛时间；另外，当设备处于MCC状态机内，设备不进行频繁的选源，若主时钟源发生改变，则先过渡到自由振荡状态，这使得各设备之间的频率差别不会在短期内变的很大，因而不会造成通讯链路的中断；只有在退出MCC状态机前，设备才将最后的选源结果设置到底层硬件，使得主时钟源的切换从3次以上降低到仅1次。

实施例

该实施例以图2-3所示场景为例介绍主时钟源的收敛过程，该过程包括：

步骤501、NE1检测到当前主时钟源丢失后，向相邻设备NE2发送携带有MCC标志的SSM报文，并进入到MCC状态机；

步骤502、NE2接收到该SSM报文后，进入MCC状态机，并向NE3发送该报文，依次类推，直至发送到NE32；

步骤503、NE32在MMC状态机内接收到该SSM报文后，以时钟质量为11的SETS时钟源填充S1字节，向NE31和NE33发送以时钟质量为11的SETS时钟源填充S1字节的SSM报文；

步骤504、NE31接收到SSM报文后，将该SSM报文发送给NE30，依次类推；NE33接收到SSM报文后，将该SSM报文发送给NE34，依次类推；

步骤505、NE1-NE63收到该SSM报文后获得新主时钟源SETS，时钟质量为11，由于SETS的质量为11与GPS的时钟质量2不同，因此，将所述主时钟源设置为自由振荡状态；

步骤506、NE64收到该SSM报文后，将以质量为4的BITS时钟源填充S1字节，向NE63发送以质量为4的BITS时钟源填充S1字节的SSM报文，依次类推；

步骤507、NE1-NE63在MCC状态机内收到该SSM报文后获得新主时钟源BITS，时钟质量为4，由于BITS的时钟质量4与SETS的时钟质量11不同，因此，将所述主时钟源设置为自由振荡状态；

步骤508、当MCC状态机超时时，NE1-NE64将当前的新主时钟源BITS写入底层硬件，将BITS时钟参考源作为网络设备共同选用的主时钟源。

由于处于MCC状态机中的网络设备发送报文的操作不受慢协议发送周期的限制，可以有效提高收敛速度；另外，只有在退出MCC状态机前，设备才将最后的选源结果设置到底层硬件，从而有效地减少了主时钟源的切换次数。

如图5所示，是本发明网络设备实施例的结构示意图，该网络设备包括进入模块51和发送模块52，其中：

进入模块，用于所述网络设备进入到主时钟改变(MCC)状态机；

发送模块，用于所述网络设备在所述MCC状态机内向相邻网络设备发送携带有MCC标志的同步状态信息(SSM)SSM报文。

上述MCC标志可以位于S1字节的第一位至第三位中的任意一位。

另外，所述进入模块具体用于接收相邻网络设备发送的携带有所述MCC标志的所述SSM报文，并进入到所述MCC状态机，该情况是针对该网络设备不是与发生改变的主时钟源相连的网络设备；或者，在检测到当前主时钟源发生变化后，发送携带所述MCC标志的所述SSM报文，并进入到所述MCC状态机，该情况是针对该网络设备是与发生改变的主时钟源相连的网络设备。

进一步地，网络设备还包括设置模块53；所述设置模块，用于在所述MCC状态机内接收相邻网络设备发送的新主时钟源，在确定所述接收模块接收的所述新主时钟源与所述网络设备之前跟踪的主时钟源不同后，将所述主时钟源设置为自由振荡状态，并向所述发送模块发送以所述新主时钟源的时钟质量填充S1字节的SSM报文。

为了有效减少主时钟源的切换次数，所述网络设备还包括：写入模块54，用于在所述MCC状态机超时后，将当前的新主时钟源的信息写入底层硬件，并将选择写入所述底层硬件的所述新主时钟源作为所述网络设备的主时钟源。

该网络设备，利用携带有MCC标志的SSM报文快速广播主时钟源变化，使得当一个设备的主时钟源发生变化后，发送报文的操作不受慢协议发送周期的限制，从而使得整个系统的时钟收敛时间缩短3～5倍，有效地提高了收敛速度，节省了收敛时间；另外，当设备处于MCC状态机内，设备不进行频繁的选源，若主时钟源发生改变，则先过渡到自由振荡状态，这使得各设备之间的频率差别不会在短期内变的很大，因而不会造成通讯链路的中断；只有在退出MCC状态机前，设备才将最后的选源结果设置到底层硬件，使得主时钟源的切换从3次以上降低到仅1次。

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，上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。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，仅仅参照较佳实施例对本发明进行了详细说明。本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种收敛主时钟源的方法，其特征在于，该方法包括：

当前网络设备进入到主时钟改变(MCC)状态机；

所述当前网络设备在所述MCC状态机内向相邻网络设备发送携带有MCC标志的同步状态信息(SSM)报文；

所述当前网络设备在所述MCC状态机内向相邻网络设备发送所述SSM报文之后，所述方法还包括：

所述当前网络设备在所述MCC状态机内接收相邻网络设备发送的新主时钟源，确定所述新主时钟源与之前跟踪的主时钟源不同后，将所述主时钟源设置为自由振荡状态，并向相邻网络设备发送以所述新主时钟源的时钟质量填充同步信息字节的SSM报文。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

所述当前网络设备进入到MCC状态机包括：

所述当前网络设备接收携带有所述MCC标志的所述SSM报文，进入到所述MCC状态机内；或者

所述当前网络设备检测到当前主时钟源发生变化后，发送携带有所述MCC标志的所述SSM报文，并进入到所述MCC状态机。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述当前网络设备在所述MCC状态机超时后，将当前的新主时钟源的信息写入底层硬件，并将选择写入所述底层硬件的所述新主时钟源作为当前网络设备的主时钟源。

4.根据权利要求1-3任一权利要求所述的方法，其特征在于：

所述MCC标志位于同步信息字节的第一至第三位中的任意一位。

5.一种网络设备，其特征在于，该网络设备包括：

进入模块，用于所述网络设备进入到主时钟改变(MCC)状态机；

发送模块，用于所述网络设备在所述MCC状态机内向相邻网络设备发送携带有MCC标志的同步状态信息(SSM)报文；

设置模块，用于在所述MCC状态机内接收相邻网络设备发送的新主时钟源，在确定所述接收模块接收的所述新主时钟源与所述网络设备之前跟踪的主时钟源不同后，将所述主时钟源设置为自由振荡状态，并向所述发送模块发送以所述新主时钟源的时钟质量填充同步信息字节的SSM报文。

6.根据权利要求5所述的网络设备，其特征在于：

所述进入模块，具体用于接收相邻网络设备发送的携带有所述MCC标志的所述SSM报文，进入到所述MCC状态机；或者，在检测到当前主时钟源发生变化后，发送携带所述MCC标志的所述SSM报文，并进入到所述MCC状态机。

7.根据权利要求5所述的网络设备，其特征在于，所述网络设备还包括：

写入模块，用于在所述MCC状态机超时后，将当前的新主时钟源的信息写入底层硬件，并将选择写入所述底层硬件的所述新主时钟源作为所述网络设备的主时钟源。

8.根据权利要求5-7任一权利要求所述的网络设备，其特征在于：

所述MCC标志位于同步信息字节的第一至第三位中的任意一位。