CN103888309B - 同步状态监测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种同步状态监测方法及装置，属于时间同步领域。其中，该同步状态监测方法，用于对同步网络的同步状态进行监测，所述监测方法包括：在所述同步网络中选取监测节点；比较所述监测节点从标准同步源获取的第一同步信息和从所述同步网络获取的第二同步信息；根据比较结果判断所述同步网络的同步状态。本发明的技术方案能够对同步网络的同步状态进行监测和进行故障定位。

Description

同步状态监测方法及装置

技术领域

本发明涉及时间同步领域，特别是指一种同步状态监测方法及装置。

背景技术

使用IEEE1588v2实现地面传送时间同步已经被广泛用在回传网络中，包括光传送网和微波网络等。IEEE1588v2协议采用主从时钟方案实现周期时钟发布，如图1所示，现有采用BC（Boundary clock，边界时钟）模式的同步网络中，除了两端为PTP（Precision TimeProtocol，精确时钟同步协议）主时钟设备和PTP从时钟设备外，中间设备全部由PTP的BC设备组成。在BC模式下，上游节点发来的PTP报文在中间节点上的BC设备上终结，恢复出同步信号，再重新生成PTP报文发给下游节点。接收方利用网络链路的对称性进行时钟偏移测量和延时测量，实现主从时钟的频率、相位和绝对时间的同步，精度可达到亚微秒级别。

但是该种模式的同步网络存在一个很大的问题：下游节点依靠与上游节点的同步信息交互实现时钟同步，无论是上游节点还是下游节点都只能根据本地的锁相环状态判断本节点是否处于锁定状态，但是无法判断当前与主时钟的同步情况，更无法判断整个同步网络的同步情况。如果上游某个节点因为晶振等硬件问题出现了时间偏差，该节点以下的节点与这个出问题的节点进行时间同步，将会导致整条同步链路都处于非同步状态，但是无论是上游节点还是下游节点都不知道该同步网络是否有问题，更无法判断哪里出了问题，这样就给整个同步网络的运营和维护带来很大的麻烦。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种同步状态监测方法及装置，能够对同步网络的同步状态进行监测和故障定位。

为解决上述技术问题，本发明的实施例提供技术方案如下：

一方面，提供一种同步状态监测方法，用于对同步网络的同步状态进行监测，所述监测方法包括：

在所述同步网络中选取监测节点；

比较所述监测节点从标准同步源获取的第一同步信息和从所述同步网络获取的第二同步信息；

根据比较结果判断所述同步网络的同步状态。

进一步地，所述在所述同步网络中选取监测节点包括：

将所述同步网络中所有同步路径经过的节点和链路抽取出来形成同步网络图；

利用最小树形图算法提取所述同步网络图的最小树形图，将所述最小树形图的节点作为监测节点。

进一步地，所述标准同步源包括全球定位系统GPS和北斗卫星导航系统。

进一步地，所述根据比较结果判断所述同步网络的同步状态包括：

在所述第一同步信息和所述第二同步信息之间的时延超过第一预设值时，判断所述同步网络在所述监测节点出现时间同步故障；和/或

预设的时间监测窗口内，在所述第一同步信息和所述第二同步信息之间的时延超过第二预设值的次数大于预设累计次数时，判断所述同步网络在所述监测节点出现时间同步故障。

进一步地，所述判断所述同步网络在所述监测节点出现时间同步故障之后还包括：

产生所述监测节点的告警信号，对所述监测节点的时间同步故障进行告警。

本发明实施例还提供了一种同步状态监测装置，用于对同步网络的同步状态进行监测，所述监测装置包括：

选取模块，用于在所述同步网络中选取监测节点；

处理模块，用于比较所述监测节点从标准同步源获取的第一同步信息和从所述同步网络获取的第二同步信息；

判定模块，用于根据比较结果判断所述同步网络的同步状态。

进一步地，所述选取模块包括：

抽取子模块，用于将所述同步网络中所有同步路径经过的节点和链路抽取出来形成同步网络图；

选取子模块，用于利用最小树形图算法提取所述同步网络图的最小树形图，将所述最小树形图的节点作为监测节点。

进一步地，所述标准同步源包括全球定位系统GPS和北斗卫星导航系统。

进一步地，所述判定模块包括：

第一判定子模块，用于在所述第一同步信息和所述第二同步信息之间的时延超过第一预设值时，判断所述同步网络在所述监测节点出现时间同步故障；

第二判定子模块，用于预设的时间监测窗口内，在所述第一同步信息和所述第二同步信息之间的时延超过第二预设值的次数大于预设累计次数时，判断所述同步网络在所述监测节点出现时间同步故障。

进一步地，所述监测装置还包括：

告警模块，用于产生所述监测节点的告警信号，对所述监测节点的时间同步故障进行告警。

本发明的实施例具有以下有益效果：

上述方案中，在同步网络中选取监测节点，比较监测节点从标准同步源获取的第一同步信息和从同步网络获取的第二同步信息，根据比较结果判断同步网络在该监测节点处的同步状态。如果该监测节点处的同步状态正常，则在排除故障时，可以判断该监测节点以上的同步链路正常，可以顺次向下游节点继续排查，大大减少排查工作量。通过本发明的技术方案能够对同步网络的同步状态进行监测，并能够迅速发现故障、定位故障所在，从而大大提高同步网络的可靠性和可维护性。

附图说明

图1为BC模式的同步网络的结构示意图；

图2为本发明实施例同步状态监测方法的流程示意图；

图3为本发明实施例同步状态监测装置的结构示意图；

图4为地面传送时间同步系统的结构示意图；

图5为本发明实施例选取监测节点的示意图；

图6为IEEE1588v2协议中，1PPS信号和TOD消息的示意图；

图7为本发明实施例同步时钟监测报警流程图；

图8为GPS的1PPS信号与IEEE1588v2协议的1PPS信号之间的比较示意图。

具体实施方式

为使本发明的实施例要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明的实施例提供一种同步状态监测方法及装置，能够对同步网络的同步状态进行监测和故障定位。

图2为本发明实施例同步状态监测方法的流程示意图，如图2所示，本实施例包括：

步骤201：在所述同步网络中选取监测节点；

步骤202：比较所述监测节点从标准同步源获取的第一同步信息和从所述同步网络获取的第二同步信息；

步骤203：根据比较结果判断所述同步网络的同步状态。

进一步地，本发明的另一实施例中，在包括上述步骤201-203的基础上，步骤201具体包括：

将所述同步网络中所有同步路径经过的节点和链路抽取出来形成同步网络图；

利用最小树形图算法提取所述同步网络图的最小树形图，将所述最小树形图的节点作为监测节点。

进一步地，所述标准同步源包括全球定位系统GPS和北斗卫星导航系统。

进一步地，步骤203具体包括：

在所述第一同步信息和所述第二同步信息之间的时延超过第一预设值时，判断所述同步网络在所述监测节点出现时间同步故障；和/或

预设的时间监测窗口内，在所述第一同步信息和所述第二同步信息之间的时延超过第二预设值的次数大于预设累计次数时，判断所述同步网络在所述监测节点出现时间同步故障。

进一步地，步骤203之后还包括：

产生所述监测节点的告警信号，对所述监测节点的时间同步故障进行告警。

本发明的同步状态监测方法，在同步网络中选取监测节点，比较监测节点从标准同步源获取的第一同步信息和从同步网络获取的第二同步信息，根据比较结果判断同步网络在该监测节点处的同步状态。如果该监测节点处的同步状态正常，则在排除故障时，可以判断该监测节点以上的同步链路正常，可以顺次向下游节点继续排查，大大减少排查工作量。通过本发明的技术方案能够对同步网络的同步状态进行监测，并能够迅速发现故障、定位故障所在，从而大大提高同步网络的可靠性和可维护性。

图3为本发明实施例同步状态监测装置的结构示意图，如图3所示，本实施例包括：

选取模块30，用于在所述同步网络中选取监测节点；

处理模块31，用于比较所述监测节点从标准同步源获取的第一同步信息和从所述同步网络获取的第二同步信息；

判定模块32，用于根据比较结果判断所述同步网络的同步状态。

进一步地，所述选取模块30包括：

抽取子模块，用于将所述同步网络中所有同步路径经过的节点和链路抽取出来形成同步网络图；

选取子模块，用于利用最小树形图算法提取所述同步网络图的最小树形图，将所述最小树形图的节点作为监测节点。

进一步地，所述标准同步源包括全球定位系统GPS和北斗卫星导航系统。

进一步地，所述判定模块32包括：

第一判定子模块，用于在所述第一同步信息和所述第二同步信息之间的时延超过第一预设值时，判断所述同步网络在所述监测节点出现时间同步故障；

第二判定子模块，用于预设的时间监测窗口内，在所述第一同步信息和所述第二同步信息之间的时延超过第二预设值的次数大于预设累计次数时，判断所述同步网络在所述监测节点出现时间同步故障。

进一步地，所述监测装置还包括：

告警模块，用于产生所述监测节点的告警信号，对所述监测节点的时间同步故障进行告警。

本发明的同步状态监测装置，在同步网络中选取监测节点，比较监测节点从标准同步源获取的第一同步信息和从同步网络获取的第二同步信息，根据比较结果判断同步网络在该监测节点处的同步状态。如果该监测节点处的同步状态正常，则在排除故障时，可以判断该监测节点以上的同步链路正常，可以顺次向下游节点继续排查，大大减少排查工作量。通过本发明的技术方案能够对同步网络的同步状态进行监测，并能够迅速发现故障、定位故障所在，从而大大提高同步网络的可靠性和可维护性。

下面结合附图4-8对本发明的同步状态监测进行详细介绍：

如图4所示，现有的基站回传网络结构由高到低依次为核心层、汇聚层和接入层，时间源（即时间服务器）一般位于汇聚层以上，整个网络采用光纤传输系统或微波系统。同步网络基于1588V2协议，采用主从同步模式，下游设备的从时钟通过与上游设备主时钟互通消息，根据报文传递时产生的时间戳，计算出与主时钟的时间偏差，修改本地时间，达到时间同步的目的。当采用边界时钟模式时，时间树上的中间转发节点运行PTP协议，按照主从方式逐跳转发精确时间，时间服务器的同步信息经过时间同步路径给基站等其它系统提供时间同步。

本发明实施例在同步网络插入监测节点，对同步网络中的同步信息进行实时监测。本发明中的监测节点一方面能够从同步网络中获得同步信息（即第二同步信息），另一方面能够从其他标准同步源获取同步信息（即第一同步信息），比如通过卫星接收系统从GPS或北斗卫星导航系统获取同步信息。通过比较该监测节点从两个同步源获得的同步信息，从而判断该同步网络的同步状态是否正常。如果第一同步信息和第二同步信息之间的时延超过第一预设值时，则判定同步网络在该监测节点出现时间同步故障；或者在预设的时间监测窗口内，如果第一同步信息和第二同步信息之间的时延超过第二预设值的次数大于预设累计次数时，则判定同步网络在该监测节点出现时间同步故障。在进行故障定位时，如果此监测节点的同步状态正常，则说明此监测节点以上的同步链路正常，可以顺次向下游节点继续排查，大大减少排查工作量，因此，同步OAM（Operation Administration andMaintenance，运行管理和维护）系统根据监测节点的状态能够迅速发现故障，并同时能够迅速定位故障所在，从而大大提高同步网络的可靠性和可维护性。

在选择监测节点时，如果监测节点过多，成本高并且不易管理；如果监测节点过少则不能起到监测作用，本发明实施例提供了一种布置监测节点位置的方法，能够迅速排查出故障点，包括以下步骤：对于逐跳使用BC的同步网络，无论该网络的物理拓扑是环网、网状网还是链形网，将所有时间同步路径经过的节点和链路抽取出来形成同步网络图；利用最小树形图算法将该同步网络图的最小树形图提取出来，将最小树形图的节点作为监测节点。图5为本发明实施例选取监测节点的示意图，如图5所示，在网络的核心层、汇聚层和接入层，分别选取最重要的节点（一般选取子树的根节点）设置监测节点。

监测节点通过1PPS(1pulse per second，1秒脉冲)信号和TOD(Time of theday，时间信息)消息获得同步信息，如图6所示为1PPS信号和TOD消息的示意图。其中TOD消息包括时间信息消息和时间状态消息两种，时间信息消息用于提供时间信息，时间状态消息用于指示外置卫星接收机当前工作状态。

在本发明的同步状态监测方法中，规定在两种情况下会判定监测节点处出现时间同步故障，并产生同步状态监测告警。第一种情况是从标准同步源接收到的第一同步信息与从同步网络接收到的第二同步信息之间时延超过第一预设值（比如1秒）；第二种情况是在预设的时间监测窗口（比如10秒钟的时间监测窗口）内，从标准同步源接收到的第一同步信息与从同步网络获取的第二同步信息之间时延超过第二预设值（比如200ms）的次数大于预设累计次数（比如5次）。

本发明具体实施例中同步状态监测方法的流程图如图7所示，首先将标准同步源所生成的TOD_A与同步网络传输的TOD_B每隔预设时间（比如1s）进行一次比较，如果读出的时间之差超过1秒，则直接认定为时间同步出现故障，并产生告警信号；如果读出的时间之差小于1秒，则对从标准同步源接收到的1PSS_A与同步网络传输的1PSS_B进行异或逻辑比较，如图8所示，生成两个1PPS信号上升沿之间的时延ΔT。通过本地高频率晶体振荡器产生的频率（应大于100Mhz）对时延ΔT进行采样测量，如果ΔT大于第二预设值，则将共有10bit的计数器D中的内容整体向前平移1bit，再将最后一个bit设置为1，然后对计数器D中的内容累加，如果超过5，说明在10秒钟的时间监测窗口内有5次从标准同步源接收到的第一同步信息与同步网络传输的第二同步信息之间时延超过第二预设值，则产生告警信号；如果ΔT不大于第二预设值，仍然将计数器D中的内容整体向前平移1bit，此时将最后一个bit设置为0。在预设时间之后，如图7所示，进行下一次循环的标准同步源所生成的TOD_A与同步网络传输的TOD_B之间的比较。

本发明的技术方案能够在同步网络中有效选取监测节点，通过比较监测节点从标准同步源获取的第一同步信息和从同步网络获取的第二同步信息，能够判断同步网络在该监测节点处的同步状态。如果该监测节点处的同步状态正常，则在排除故障时，可以判断该监测节点以上的同步链路正常，可以顺次向下游节点继续排查，大大减少排查工作量。通过本发明的技术方案能够对同步网络的同步状态进行监测，并能够迅速发现故障、定位故障所在，从而大大提高同步网络的可靠性和可维护性。

此说明书中所描述的许多功能部件都被称为模块，以便更加特别地强调其实现方式的独立性。

本发明实施例中，模块可以用软件实现，以便由各种类型的处理器执行。举例来说，一个标识的可执行代码模块可以包括计算机指令的一个或多个物理或者逻辑块，举例来说，其可以被构建为对象、过程或函数。尽管如此，所标识模块的可执行代码无需物理地位于一起，而是可以包括存储在不同物理上的不同的指令，当这些指令逻辑上结合在一起时，其构成模块并且实现该模块的规定目的。

实际上，可执行代码模块可以是单条指令或者是许多条指令，并且甚至可以分布在多个不同的代码段上，分布在不同程序当中，以及跨越多个存储器设备分布。同样地，操作数据可以在模块内被识别，并且可以依照任何适当的形式实现并且被组织在任何适当类型的数据结构内。所述操作数据可以作为单个数据集被收集，或者可以分布在不同位置上（包括在不同存储设备上），并且至少部分地可以仅作为电子信号存在于系统或网络上。

在模块可以利用软件实现时，考虑到现有硬件工艺的水平，所以可以以软件实现的模块，在不考虑成本的情况下，本领域技术人员都可以搭建对应的硬件电路来实现对应的功能，所述硬件电路包括常规的超大规模集成（VLSI）电路或者门阵列以及诸如逻辑芯片、晶体管之类的现有半导体或者是其它分立的元件。模块还可以用可编程硬件设备，诸如现场可编程门阵列、可编程阵列逻辑、可编程逻辑设备等实现。

在本发明各方法实施例中，所述各步骤的序号并不能用于限定各步骤的先后顺序，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，对各步骤的先后变化也在本发明的保护范围之内。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种同步状态监测方法，用于对同步网络的同步状态进行监测，其特征在于，所述监测方法包括：

在所述同步网络中选取监测节点；

比较所述监测节点从标准同步源获取的第一同步信息和从所述同步网络获取的第二同步信息；

根据比较结果判断所述同步网络的同步状态；

所述在所述同步网络中选取监测节点包括：

将所述同步网络中所有同步路径经过的节点和链路抽取出来形成同步网络图；

利用最小树形图算法提取所述同步网络图的最小树形图，将所述最小树形图的节点作为监测节点。

2.根据权利要求1所述的同步状态监测方法，其特征在于，所述标准同步源包括全球定位系统GPS和北斗卫星导航系统。

3.根据权利要求1所述的同步状态监测方法，其特征在于，所述根据比较结果判断所述同步网络的同步状态包括：

在所述第一同步信息和所述第二同步信息之间的时延超过第一预设值时，判断所述同步网络在所述监测节点出现时间同步故障；和/或

预设的时间监测窗口内，在所述第一同步信息和所述第二同步信息之间的时延超过第二预设值的次数大于预设累计次数时，判断所述同步网络在所述监测节点出现时间同步故障。

4.根据权利要求3所述的同步状态监测方法，其特征在于，所述判断所述同步网络在所述监测节点出现时间同步故障之后还包括：

产生所述监测节点的告警信号，对所述监测节点的时间同步故障进行告警。

5.一种同步状态监测装置，用于对同步网络的同步状态进行监测，其特征在于，所述监测装置包括：

选取模块，用于在所述同步网络中选取监测节点；

处理模块，用于比较所述监测节点从标准同步源获取的第一同步信息和从所述同步网络获取的第二同步信息；

判定模块，用于根据比较结果判断所述同步网络的同步状态；

所述选取模块包括：

抽取子模块，用于将所述同步网络中所有同步路径经过的节点和链路抽取出来形成同步网络图；

选取子模块，用于利用最小树形图算法提取所述同步网络图的最小树形图，将所述最小树形图的节点作为监测节点。

6.根据权利要求5所述的同步状态监测装置，其特征在于，所述标准同步源包括全球定位系统GPS和北斗卫星导航系统。

7.根据权利要求5所述的同步状态监测装置，其特征在于，所述判定模块包括：

第一判定子模块，用于在所述第一同步信息和所述第二同步信息之间的时延超过第一预设值时，判断所述同步网络在所述监测节点出现时间同步故障；

第二判定子模块，用于预设的时间监测窗口内，在所述第一同步信息和所述第二同步信息之间的时延超过第二预设值的次数大于预设累计次数时，判断所述同步网络在所述监测节点出现时间同步故障。

8.根据权利要求7所述的同步状态监测装置，其特征在于，所述监测装置还包括：

告警模块，用于产生所述监测节点的告警信号，对所述监测节点的时间同步故障进行告警。