CN104798327A - 作为在分组交换网络上用于时间和频率的分发的保护方案的从单向切换为双向信令模式的方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于管理分组网络中时间的精确分发的方法，所述分组网络包括在至少一个网络单元(NE)中的点对点透明时钟硬件支持，所述透明时钟硬件支持使得两个毗邻的透明时钟之间的本地时延测量机制有效，主机(106)/从机(108)端对端同步路径(112)包括第一组网络单元(1041、1042、1043)以及它们关联的透明时钟(1021、1022、1023)，所述主机(106)与所述从机(106)通过第一组网络单元交换单向的带有时间戳的分组；其中所述方法包括：·当使所述第一组中的第一单元(NE1)与第二单元之间的本地时延测量机制失效的故障发生时，所述第一单元(NE1)在带有第一时间戳的分组的至少特定字段中产生第一指示符；·开始请求双向信令模式，其包括产生至少带有第二时间戳的分组，以便测量与从所述从机(108)到所述主机(106)的第二时间戳分组的端对端传输时延(TD2)对应的第二时延。
Description
技术领域
本发明一般地涉及通信系统，其包含有被称为PSN的分组交换网络和在这样的网络中的时间分发。更具体地，本发明涉及一种用于管理时间精确分发的方法，特别是在设备内或网络路径上发生影响到与时间分发有关的信息传递的故障之时用于管理时间精确分发的方法。在主要的方面，本发明涉及当IEEE标准1588-2008中的对等时延机制发生故障时对时间分发与时延测量的校正操作。
背景技术
众所周知，在分组电信网络中，在给定的网络节点/单元(比如路由器或交换机)上实现后文被称为透明时钟的特定装备或设备，其目的在于将该网络单元停留时间考虑，所述网络单元停留时间即不同的同步分组跨越这样的网络单元所经历的时延，又被称为“传输时延”。
在沿着给定的一对主时钟与从时钟或主端口与从端口之间的通信路径的各网络单元——例如路由器或交换机——上实现了透明时钟，所述时钟与从时钟或主端口与从端口在后文分别被称为“主机”与“从机”。它们交换带有同步时间戳的分组，所述分组旨在沿着从所述主机到所述从机从机的所述通信路径分发时间参考。
在传输时间控制分组的基础上，透明时钟通过默认方式可以测量和通知所述从机从机关联的网络单元的停留时间，所述透明时钟被称为端对端透明时钟(end-to-end transparent clock)。当透明时钟还能够测量邻近路径时延时——所述测量方法被称为对等时延机制——透明时钟被称为点对点透明时钟(peer-to-peer transparent clock)。
如果给定的一对点对点透明时钟关于对等时延机制相互对等，该点对点透明时钟对被称为“毗邻”。两个这样的点对点透明时钟可以通过网络物理“链路”直接连接或通过由网络链路与网络单元连续组合而成的网络“路径”而隔开。对于本文其余部分，术语“路径”也可以指链路，即由单条链路构成的路径。
作为实现透明时钟与时间控制分组的方法的示例，可以考虑电气与电子工程师学会(IEEE)的标准IEEE 1588V2，也被称为精确时间协议发布2版本或PTPV2。
在本说明书中，如IEEE 1588V2标准中定义的透明时钟TC可以是点对点透明时钟(P2P TC)。
在完整的P2P TC部署的具体案例中，即主机与从机之间的所有可能的中间网络单元均与P2P TC关联——当P2P TC操作未能保证所述主机与所述从机从机之间的频率和/或时间的正确同步，时间(或频率)的分发受到影响。因此，需要纠正和主动的措施来处理P2P TC故障，尤其是与对等时延机制有关的故障。
在本文中，具有P2P TC的完整或部分部署的网络体系被称为P2P网络体系。同样地，当网络单元由P2P TC支撑时，术语“网络单元”与术语“点对点透明网络”可以互换使用。
图1说明了包括确保主机106与从机108之间的端对端同步路径上的路径时延测量的P2P TC的P2P网络体系。
尽管在每个被考虑的部分以一个对等时延实例进行描述，给定的路径时延可以由两个对等时延实例测量两次，每个测量实例由圈定被考虑路径的一个或两个毗邻的P2P TC来触发。然而，此种针对性的冗余操作模式面临重大问题，尤其是在考虑：
-两次测量实例的目标：对于同一路径，两次测量实例的目的在于涵盖同步分组传输方向相对于PTP V2标准施加的规则发生改变这一情况。
-两个所涉及的端口必须能够产生消息。这意味着如果一侧发生故障，例如一个端口不能产生消息，两个实例都失败。
P2P网络体系内交换的消息包括目的在于分享网络单元之间的同步数据和/或时间分发信息的不同字段。此样的消息可以是，例如IEEE 1588V2标准中定义的同步(SYNC)消息。该消息内的一个字段具体地用于P2P网络体系中，其被称为IEEE 1588V2标准中定义的“校正字段”。
P2P网络体系中的交换的消息的校正字段的语义可以为三个值进行累积：
-网络单元(NE)传输时延(停留时间)；
-平均路径时延；以及
-路径时延不对称。
当这样的体系的给定对等时延机制内发生故障时，下游(对于时间分发方向而言)P2P TC不得不被断言为处于全部故障状态，尽管其有些部分保持有令人感兴趣的功能，仍然可以维持用于支持时间分发(例如NE停留时间测量)。
图1表示了每一个NE：1041，1042与1043，关联的点对点透明时钟(P2PTC)：1021，1022与1023。提供毗邻路径时延信息的测量的对等时延机制允许所述路径时延信息以及穿过每个NE的传输时延累积到SYNC消息的校正字段CF。
网络链路112对应于携带网络分组的物理链路。端对端路径111对应于携带作为SYNC消息、Pdelay_response、Pdelay_Req等的同步消息的端对端同步路径。
对等时延机制意味着双向消息交换120与130。
考虑故障的P2P TC，对于在对等时延机制上发生的故障，这驱动了重新配置以及保护方案并且因此后续结果不是最优的并且不是成本有效的解决方案。
更具体地，没有用于有效地管理P2P TC链内的故障的对等时延机制的已定义机制。
目前，如果故障由透明时钟自身内部地检测到，可以执行被动反应的(reactive)/积极主动的(proactive)操作。
一种解决方案包括通过另一有效的路径，例如备份端对端同步路径检测所述故障，并替换主机与从机之间的端对端同步路径。
图2表示了备份端对端同步路径110被识别和激活的方案，其中每个个体的路径时延可以被测量。
一些机制允许向端对端同步路径上的有关从机108通知故障事件，但不能准确地公告该故障事件的具体性质。
该公告允许以从机为中心(Slave-centric)的方法——即由所述从机来驱动的端对端同步路径的重新配置——以用于触发备份路径110的选择来避免故障的透明时钟。在图2中，所述备份路径包括一组NE 1044、1045、1046以及1047，它们各自与TC 1024、1025、1026及1027关联。
该方案有两个主要缺点：
●其考虑将同步信号的切换到备份路径上：这并不是总是可行。例如，当没有可用的备份路径时，将PTPV2的流量切换至备份路径是不可行的，因为前者是带内(in-band)的，这意味着其与用户数据流量是混合的。
●该方案没有考虑特定的部分故障事件的告知。这意味着其仅考虑全部故障状态的告知。
第二方案包括在每个NE及关联的TC中部署内部冗余。可以使用内部冗余意味着额外的保护方案可以在本地使用。当基于PTPV2的路径时延测量故障时，则该测量可由另一内部模块执行。
本质上，该方案存在多个实施约束并且不是成本有效的。
事实上，这些方法需要内部透明时钟冗余和切换流程的提供——其增加透明时钟本身的成本——和/或较长的重新配置时间，因为同步管理器一般是远程单元，通常位于网络核心层的中心办公室中。
这样的较长的重新配置时间意味着提高了从机的需求(例如频率稳定性、相位瞬变过滤)并且从而需要额外的成本。
如果故障没有被故障/失灵的透明时钟本身内部地检测出来，可以使用参考时钟控制透明时钟频率偏差。该参考时钟可以本地地嵌入——即在透明时钟或关联的网络单元之中，或者可以通过诸如调时(retimed)比特流的外部同步信号而可用。在此种情况下，锁定系统可能能够检测由调时信号携带的频率与透明时钟的本地振荡器产生的频率之间的任何偏差。
令人失望的是，这些方法同样需要额外的成本，例如硬件单元中的锁相环。
当检测到故障保持模式被实施时——保持模式在所述从机层面被触发，这意味着时间的推移由所述从机的振荡器频率的稳定性驱动。该行为与长期保持模式不相关。如图所示，两个高品质/昂贵的时钟(即主参考时钟——ITU-T G811特征)之间的时间偏差为每天2微秒。通常从时钟远远不如这些一流的时钟。
发明内容
本发明的一个目的是克服现有技术的至少一些不便之处。本发明的一个实施例在故障发生使得对等时延机制无法使用时允许测量两个对等毗邻网络单元之间的路径时延。当故障事件发生使得网络的两个网络单元(NE)之间的对等时延机制无法使用时，本发明通过校正操作改进了用于P2P透明时钟体系的操作保护方案。
本发明的目的是提供一种用于在包括多个允许分组传输的网络单元的分组网络中管理时间精确分发的方法，所述分组网络包括被称为P2PTC的点对点透明时钟，所述点对点透明时在至少一个被称为NE的网络单元中被实现。所述点对点透明时钟至少被用于测量和校正与网络单元毗邻的路径的时延以及带有时间戳的分组在所述分组网络的每个被穿过的网络单元(NE)内的NE停留时间。透明时钟硬件支持启用网络中实现对等时延机制的两个连续的单元之间的本地时延测量机制，端对端同步路径包括第一组网络单元以及它们关联的透明时钟，主机单元与从机单元通过所述第一组网络单元实现单向信令。
所述方法包括：
●通过第一单元检测本地时延测量机制中的故障事件，所述故障事件使得所述第一单元的上游路径的时延测量无法实现；
●当检测到故障事件时，所述第一单元产生第一指示符；
●第一网络实体接收所述第一指示符。
在优选的实施例中，所述方法包括：
●所述从机测量与被称为SYNC消息的由所述主机传输到所述从机的带有第一时间戳的分组的传输时延对应的第一端对端传输时延；
●所述第一网络实体开始请求双向信令模式，所述请求允许进入同一端对端同步路径的从所述从机到所述主机的单向上游方向上的至少带有第二时间戳的分组的产生，以便测量与从所述从机到所述主机的第二时间戳分组的传输时延对应的第二端对端传输时延，所述带有第二时间戳的分组被称为DELAY-REQ消息；
●通过比较第一与第二端对端传输时延来计算所述第一单元的上游路径的路径时延。
本发明的所述方法还允许将路径时延先前计算的值传送到故障的PTPTC。所述方法还允许在所述路径时延先前计算的值发送之后切换回单向信令模式。所述计算的路径时延可以由所述第一网络实体发送。
有利地，本地时延测量机制是IEEE 1588V2协议中定义的PTP协议的对等时延机制。
有利地，所述第一实体是所述端对端同步路径的所述从机。
有利地，请求双向信令模式的步骤包括从所述从机到所述主机的同步消息或管理消息的发送，以便激活双向信令模式。
有利地，所述第一实体是包括同步管理器SM和网络管理器NM的网络运营商设施NOF。
有利地，请求双向信令模式的步骤包括从同步管理器到所述从机以及到所述主机的管理消息的发送，以便激活所述从机与所述主机之间的双向信令模式。
有利地，产生指示符的步骤包括由所述第一单元至少更新带有第一时间戳的分组的特定字段的值。
有利地，所述带有第一时间戳的分组的数据的特定字段由IEEE1588V2协议定义的SYNC消息的特殊类型长度值TLV的扩展字段来支持。
有利地，所述带有第一时间戳的分组的数据的特定字段由IEEE1588V2协议定义的SYNC消息的报头的特定字段来支持。
有利地，带有时间戳的分组包括至少被称为CF的校正字段，其指示沿端对端同步路径的所述分组的累积传输时延，所述校正字段由所述第一组的每一个网络单元通过增加值来更新，每一个增加值基于两个毗邻网络单元之间的路径时延di和被穿过的网络单元的停留时间，当对等时延机制故障发生时，由第一单元将路径时延值的增加值设置为零。
有利地，如IEEE 1588V2协议所定义的，所述带有第一时间戳的分组是SYNC消息，并且所述第二分组是DELAY-REQ消息，每一个先前消息具有分别用于从所述主机到所述从机和从所述从机到所述主机的端对端同步路径的定义为CF(SYNC)和CF(DELAY REQ)的校正字段。
有利地，缺失的路径时延由下述等式计算得到：
d2＝[TD1+TD2-CF(SNYC)-CF(DELAY-REQ)]/2
其中TD1是从所述主机106到所述从机108的被称为SYNC消息的带有第一时间戳的分组的端对端传输时延，以及；
其中TD2是从所述从机108到所述主机106的被称为DELAY-REQ消息的带有第二时间戳的分组的端对端传输时延。
由于双向信令模式，带有第二时间戳的分组和带有第一时间戳的分组在同一端对端同步路径上传输。
下面的说明将更详细地描述TD1与TD2。
本发明的另一个目的是提供用于检测和管理分组网络中的同步故障的从机，所述故障使得两个毗邻的网络单元之间的本地时延测量机制失效，所述两个毗邻的网络单元是定义主机与从机之间的端对端同步路径的一组网络单元的一部分。
所述从机允许：
●识别受到所述同步故障影响的第一网络单元，所述第一网络单元不能够用其上游毗邻网络单元测量路径时延；
●测量与从所述主机(106)到所述从机(108)的带有第一时间戳的分组(SYNC)的传输时延对应的第一端对端传输时延(TD1)；
●开始请求双向信令模式，所述请求允许在同一端对端同步路径上的朝向所述主机(108)的单向上游方向上的至少带有第二时间戳的分组(DELAY-REQ)的产生，以便测量与从所述从机(108)到所述主机(106)的第二时间戳分组(DELAY-REQ)的传输时延对应的第二端对端传输时延(TD2)
●通过将第一端对端传输时延(TD1)与第二端对端传输时延(TD2)相比较来计算所述第一单元(1042与1022)的上游路径(120)的路径时延(d2)。
有利地，所述从机允许方法的步骤的达成。
本发明的另一个目的是提供用于检测/捕捉和管理分组网络中的同步故障的同步管理器SM，所述同步故障与对等时延机制故障对应，所述故障使得两个毗邻的网络单元之间的本地时延测量机制失效，所述两个毗邻的网络单元是定义主机与从机之间的端对端同步路径的一组网络单元的一部分，所述从机能够测量与从所述主机到所述从机的带有第一时间戳的分组的传输时延对应的第一端对端传输时延。
所述同步管理器允许：
●识别受到所述同步故障影响的第一网络单元，所述第一网络单元不能够用其上游毗邻网络单元测量路径时延；
●开始请求双向信令模式，所述请求允许由所述从机在同一端对端同步路径上朝向所述主机的单向上游方向上的至少带有第二时间戳的分组的产生，以便测量与从所述从机到所述主机的第二时间戳分组的传输时延对应的第二端对端传输时延。
●通过比较第一与第二端对端传输时延来计算第一单元的上游路径的路径时延。
附图说明
参考本文描述的实施例以及附图，本发明的这些与其他方面将显而易见并得以阐述，其中：
■图1示出了在现有方案使用的通过不同NE和P2P TC在从机与主机之间的端对端同步路径；
■图2示出了当故障发生时通过重新配置备份端对端同步路径的现有技术的解决方案；
■图3示出了P2P透明时钟体系的对等时延机制；
■图4示出了图1的分组网络，其中一条路径出现了故障；
■图5示出了本发明的方法的第一实施例，其中双向信令模式由从机(以从机为中心的方法)沿着端对端同步路径启动，其允许缺失的本地路径时延的测量；
■图6示出了本发明的方法的第二实施例，其中双向信令模式由同步管理(以同步管理器为中心的方法)沿着端对端同步路径启动，其允许缺失的本地路径时延的测量。
具体实施方式
在下述描述中，PSN定义“分组交换网络”。精确时间协议被称为“PTP”并参照IEEE 1588v2标准。
在这样的相关同步体系中，被称为NE的一些网络单元沿着一对主时钟与从时钟之间的通信路径实现每一个TC。
在完整的P2P部署中，每个NE均与TC相关联。NE可以例如是路由器或交换机。在部分的部署中，仅有一些网络单元与P2P TC相关联。
本发明考虑两种体系：完整和部分的部署。
在下述描述中，下游方向意味着主机-从机方向，上游方向意味着从机-主机方向。
在下述描述中，术语“从机”被用于指从单元、子端口两者或者指从时钟。以同样的方式，术语“主机”可以被用指主单元、主端口两者或者指主时钟。
图3代表了P2P透明时钟体系的对等时延机制。该机制允许测量实现对等时延机制的两个端口之间的路径时延，例如P2P TC，主端口与从端口之间的路径时延。该测量由实现所述对等时延机制的两个端口进行的。共享一条路径的两个端口独立地触发所述时延测量，并且因此两个端口知晓又被称为平均路径时延的路径时延。所述两个端口之间的平均路径时延是所述两个端口之间的上游路径时延与下游路径时延之间的平均时延。需强调，时延测量机制独立于所述同步机制的过程。
路径时延测量起始于发布又被称为“Pdelay_Req消息”的P_REQ消息以及产生用于P_REQ消息的时间戳t1的端口-1。tP1表示第一透明时钟TC1的端口1中的时标(time scale)。P_REQ消息由图1、4、5与6上的箭头130表示。
端口-2接收所述P_REQ消息并产生用于该消息的时间戳t2。端口-2返回又被称为“Pdelay_Resq消息”的P_RESQ并产生用于该消息的时间戳t3。tP2表示第二透明时钟TC2的端口2的时间尺度。P_REQ由图1、4、5与6上的箭头120表示。
为了最小化由两个端口之间的任何频率偏差造成的误差，端口-2在接收到P_REQ消息之后尽快返回P_RESP消息。
遵循IEEE PTPV2标准的端口-2返回下述之一：
●在P_RESP消息中返回时间戳t2与t3之间的差；
●在又被称为“Pdelay_Resp_Follow_Up消息”的P_RESP_Fup中返回时间戳t2与t3之间的差；
●在P_RESP与P_RESP_Fup消息中分别返回t2和t3，端口-1在接收到所述P_RESP消息时产生时间戳t4。然后端口-1使用这四个时间戳计算平均路径时延。
如IEEE 1588V2所定义的，所述对等时延机制主要由P_REQ/P_RESP消息的交换组成，以便在考虑到相反的通信方向的同时测量平均路径时延。
本发明的方法与一步模式有关，即无需实现P_RESP_Fup消息，或者与两步模式有关，即实现P_RESP_Fup消息。
对等时延机制在两个毗邻NE之间的本地路径中的两步模式中实现。在图3的示例中，P_REQ消息在在两个毗邻NE端口之间的本地路径上的一个方向上传输，并且P_RESP消息另一个方向上传输。
当两个毗邻P2P TC之间的路径发生故障时，由于对等时延机制失效，下游P2P TC不能测量路径时延。
图4表现了图1的端对端同步路径112，其中在P2P机制层上发生了故障200。所述P2P消息120和/或130未能正确地被接收或发出。当该层发生故障时，消息120和/或130不能确保连接节点1041与节点1042的路径中的本地时延测量机制的正确操作。
在这种情况下，节点1042以及其关联的P2P TC 1022受到故障事件200的影响。
本发明的方法允许取回从节点1041与节点1042传输的消息120的缺失路径时延，并相应地校正同步消息。
当两个P2P TC之间的对等时延机制发生故障时，网络中出现降级上下文。这意味着所有受故障影响的从机将其模式改变为保持模式(holdovermode)，这意味着由本地时钟考量时间与同步的本地管理。
图5表现了与图1相同的情况的有关的本发明的第一实施例。第一实施例表现了本发明的以从机为中心的方法。
图6表现了本发明的第二实施例，其提供了以同步管理器为中心的方法。
第一与第二实施例可以多种方式来结合。
参考图5，分组网络包括PTP透明时钟1021、1022和1023，以便通过所述网络的单元1041、1042和1043确定和校正分组的传输时延。
更具体地，每个网络单元104i关联到透明时钟102i，所述透明时钟102i的功能主要包括测量带有时间戳的分组的网络单元累积停留时间，所述带有时间戳的分组通过在主机106与从机108之间的至少一条端对端路径112发送。
在第一与第二实施例中，已经提到所述控制分组与一对主机106/从机108根据IEEE 1588V2协议操作。
根据协议IEEE 1588V2操作的透明时钟1021、1022以及1023被用于与网络内的分组抖动作斗争，所述分组抖动即为网络中的分组时延变化(PDV)以及PDV诱发的通信路径时延不对称，这通常被称为“网络噪音”，由于分组抖动，一个方向(例如由主机106到从机108)上的一个PTPV2消息的通信时延与相反方向(例如由从机108到主机106)上的相关PTPV2消息(即，具有相同的顺序号)的时延显著不同，这是PSN(“双向”方法)的固有特征。
此外，时间的精确分发的目标为少于1微秒的精度，路径时延不对称被假设是已知的。
还注意到，这样的路径时延不对称通常随时间缓慢的变化，使得该变化不会显著地影响时间精度。对于光链路的典型地情况是：时延主机要取决于光波长与传输长度。顺便一提，对于两个通信方向，同步信号通常经历相同的环境条件，例如温度变化。
因此，在对等时延机制的正常操作条件下，假定在两个通信方向上，各个单向路径时延被假定是已知的。
根据处理第一步骤的本发明的第一方面，所述方法允许网络单元检测故障。根据所述故障的位置，至少一个网络单元能够检测的所述故障事件。
不同的方法允许故障检测。根据图3，当如上述描述所预期的消息，即P_REQ、P_RESP或P_RESP_Fup未被网络单元所接收，可以发出警告以便确认故障事件。
在图5中，NE 1041与NE 1042之间的路径上发生故障事件200。故障事件使得NE 1042与NE 1041之间的对等时延机制失效。P2P TC 1022能够检测该故障事件。
当P2P TC 1021与1022之间发生故障200，本发明的方法允许P2P TC1022在带有第一时间戳的分组的至少特定字段中产生第一指示符。
所述指示符可以在SYNC消息的报头或SNYC消息的TLV中产生。
处于故障模式中的P2P TC产生SYNC消息内的特定错误指示符，以便通知所述从机或网络管理器和/或同步管理器所述对等时延机制故障。
当所述指示符被发送到所述从机时，这相当于图5所表示的第一实施例。
当所述指示符被发送到被称为在图6中被称为NOF的网络运营商设施时，这相当于图6所表示的第二实施例，其中所述NOF包括被称为NM的网络管理器或被称为SM的同步管理器。
该指示符可以由下述支持：
●SYNC消息内的新TLV(类型长度值)扩展；或者
●SYNC消息的报头，例如报头的未被占用/未被开发的字段，例如控制字段；
●专用消息也可被产生以便携带所述指示符。例如当使用本发明的第二实施例时，所述指示符可以由特定的管理消息来支持。
在其他实施例中，所述故障指示符可以由专用的通知或跟随(follow-up)消息来支持。尽管P2P TC对于P2P控制消息是透明的，它们可以在每个NE中实现。
单比特字段可被使用，以ID＝1用于指示正在工作的对等时延机制或者ID＝0用于故障的对等时延机制。另一个字段可以被分配用于通知故障的对等时延端口。
所述指示符在指示故障事件时不能被端对端同步路径的其他NE或其他P2P TC修改。这确保了故障事件的位置至所述从机或至所述同步管理器的良好传输。
该指示符至少具有两种角色(role)。
第一角色包括指示对等时延机制的故障事件。这是“故障指示符”，是专用于通知被影响的从机或者同步管理器的警告，具有下述目标：
●开始将信令由单向模式改变为双向模式，以便计算缺失的路径时延；
●定位为所述故障负责的对等时延端口。
在该警告信号之后，故障的P2P TC 1022通过网络单元1022/1042继续累积已知的值，例如SYNC消息的停留时间和路径时延不对称As2。然而未知值d2未在校正字段中考虑，如下所述。
当一对P2P TC检测这样的故障事件时，本发明的方法允许使用被设置为零的值来对SYNC消息的校正字段进行本地更新，所述值是故障的路径的路径时延。
根据由故障的P2P TC发起的故障警告指示符，所述从机检测到d2的缺失。该从机可以进入保持模式。在任何情况下，其与所述主机联合触发双向信令模式作为用于到达d2的测量步骤。
该顺序意味着所述主机能够在单向模式与双向模式之间“按需(ondemand)”切换。本发明的方法允许定义所述主机的特定行为，以便接受双向模式请求。
该行为可以使用不同的方式触发，例如：
●网络管理器可以以预先定义的管理计划控制所述主机的模式；
●DELAY_REQ消息可以用于朝所述主机传送特定的命令，所述主机能够考虑这样的命令以用于应用模式切换流程；
○在此种情况下，所述主机可以在接收DELAY REQ消息的同时检测到单向/双向切换被要求；
○对于该流程，当所述缺失路径时延被传送到受影响的P2P TC时，特定TLV扩展可以用于从双向模式切换回单向模式。
该后者TLV可以是超时或者设置所需模式的直接命令，例如单比特字段。
●通过使用IEEE 1588V2标准的16.1章节描述的单播协商机制。如图所示，REQUEST_UNICAST_TRANSMISSION TLV可被扩展以用于支持单向模式与双向模式之间的切换的协商。
在该第一实施例中，所述从机108能够通过分析接收到的消息的第一指示符来接收和检测端对端同步路径上的故障事件。
专利申请EP2367309中描述的方法也可被使用以检测故障事件。
所述从机测量与从所述主机到所述从机的带有第一时间戳的分组的端对端传输时延对应的第一时延，又被称为TD1。
在第一实施例中，所述从机开始请求双向信令模式。本发明的方法允许自动的单向/双向模式切换机制。
该切换流程与校正字段内累积的值的调适相结合，允许如下所述的取得缺失路径时延。
所述方法允许所述从机在同一端对端同步路径上生成从所述从机108到所述主机106的至少带有第二时间戳的分组，以便测量与从所述从机108到所述主机106的带有第二时间戳的分组的端对端传输时延对应的第二时延TD2，所述分组被称为DELAY_REQ，又被称为Delay_Request。该端对端路径在图5中由端对端路径600表示。
在第二实施例中，被关联到网络管理器的同步管理器可被用于触发从单向模式到双向模式的切换流程，所述同步管理器被称为NM，所述网络管理器被称为SM。
在该实施例中，所述SM可以由下述通知：
●由从机；或者
●由P2P机制层面上故障的故障P2P TC。
然后SM能够通过发送适当的管理消息到所述主机以及受故障事件影响的不同的所述从机来激发双向模式。
在图6中，网络管理消息由网络管理器通过不同的网络路径112’发送和接收。在另一方面，同步管理消息通过不同的同步管理路径111’交换。
图6还标出了路径600，由于当网络管理器NM和其关联的同步管理器SM检测到故障事件，双向模式的发起被请求。所述双向模式包括端对端路径600的建立，所述建立由SM/NM下达命令到所述从机108与所述主机106。
在下述段落中，对不同的参数进行了定义以便更好地理解测量缺失路径时延的方法。
●Di是路径i的单向下游时延；
●Ui是路径i的单向上游时延；
●di是考虑到两个通信方向的单个路径i的平均时延；
在给定时间内di＝(Di+Ui)/2
●Asi是路径i的时延不对称，Asi的定义类似于PTPV2标准(章节7.4.2)，如：
Di＝di+Asi
Ui＝di-Asi
因此Asi＝(Di-Ui)/2
●Ti_S表示在给定时间t内通过节点i的SYNC消息的传输时延，其指的是SYNC消息通过节点i的停留时间；
●Ti_R表示在给定时间t内通过节点i的DELAY_REQ消息的传输时延，其指的是DELAY_REQ消息通过节点i的停留时间；
在图4中示出了每一个单个的路径d1、d2、d3与d4的平均时延和其关联的时延不对称As1、As2、As3与As4。在SYNC消息被路由的每个节点上将SYNC消息标注为SYNC(CF)。图4中还示出了每一个停留时间T1_S、T2_S与T3_S。
在故障事件之外，在每个节点处，关联的P2P TC使用每一个关联的停留时间Ti_S和路径时延di的当前值更新SYNC消息的校正字段。
另外，CF[SYNC(t)]是已知的与从所述从机接收到的SYNC消息相关联的校正字段。CF(SYNC)可以被写为时延[SYNC(t)]。考虑从所述主机106到所述从机108的带有时间戳的分组的端对端传输时延：
●T1是用于被观察的SYNC消息的所述主机处的发送时间戳；
●T2是用于被观察的SYNC消息的所述从机处的接收时间戳；
引入TD1＝T2-T1
●“偏移”是主时钟与时间独立的从时钟之间的时间偏移。
参照图4，当与网络节点1042和P2P TC 1022有关的对等时延机制发生故障时，所述故障阻止了PTPV2测量d2值，所述d2值在故障后随着时间显著的变化。但是，d2的实际值对维护用于时间同步的单向及多播模式是必须的。
就在故障事件之前，所述时间参考被称为为t＝t0-。
CF[SYNC(t0-)]是在故障事件之前所述从机接收到的SYNC消息的校正字段。其考虑到了端对端同步路径的所有的di和Ti_S。
因此，“偏移”值是已知的。
TD1是从所述主机106到所述从机108的被称为SYNC消息的带有第一时间戳的分组的端对端传输时延。
可以应用下述关系：
TD1(t0-)＝T2(t0-)-T1(t0-)＝偏移(t0-)+时延[SYNC(t0-)]；
CF[SYNC(t0-)]＝(d1-As1)+(d2-As2)+(d3-As3)+(d4-As4)+T1_S+T2_S+T3_S+T4_S；
其中[di；Asi]取t＝t0-。
在故障事件之前，我们有：
CF[SYNC(t0-)]＝时延[SYNC(t0-)]；
因此：
(1)T2(t0-)-T1(t0-)＝偏移(t0-)+CF[SYNC(t0-)]
在故障事件刚刚发生后(t＝t0+)，时间被称为为t＝t0+。
可以应用下述关系：
T2(t0+)-T1(t0+)＝偏移(t0+)+时延[SYNC(t0+)]；
CF[SYNC(t0+)]＝时延[SYNC(t0+)]-d2(t0+)；
因此：
(2)T2(t0+)-T1(t0+)＝偏移(t0+)+CF[SYNC(t0+)]+d2(t0+)；
CF[SYNC(t0+)]是在故障事件之后所述从机接收到的SYNC消息的校正字段。其考虑了从所述主机到所述从机的端对端同步路径的所有的di与Ti_S，除了d2路径时延。
在故障之后，(t＝t0+)d2在SYNC消息CF(SYNC)的校正字段(Correction_Field)内没有累积。
当P2P TC 1022检测到故障时，在P2P TC层的校正字段不再更新。由于故障事件200使得对等时延机制失效，d2缺失，并且校正字段的增加值由节点1022/1042设置为零，通过该效果，对于所述节点来说在此时d2是未知的。
假设偏移在t0-与t0+之间是恒定的：偏移(t0+)＝偏移(t0-)，那么本发明的方法允许估算一定时间内的d2值，在该时间内d2由于没有被再此测量因此变得未知，并且考虑到目标的时间精度其变化可能是明显的。
结合(1)与(2)并假设偏移(t0-)＝偏移(t0+)
(1)T2(t0-)-T1(t0-)＝偏移(t0-)+CF[SYNC(t0-)]
(2)T2(t0+)-T1(t0+)＝偏移(t0+)+CF[SYNC(t0+)]+d2(t0+)
本发明的方法允许计算d2(T0+)：
d2(t0+)＝[T2(t0+)-T1(t0+)-CF[SYNC(t0+)]]-[T2(t0-)-T1(t0-)-CF[SYNC(t0-)]]
在故障刚发生后，考虑到时间偏移在t0-与t0+之间恒定，在t＝t0+时情况下d2是可计算的。
在t＝t1时，偏移稳定性的假设是无效的，双向模式被建立，这意味着所述主机已接受双向模式的请求，下述两个消息均有效：
●SYNC消息在端对端同步路径的从所述主机到所述从机的下游方向上传送；
●DELAY_REQ消息在端对端同步路径的从所述从机到所述主机的上游方向上传送；
一条DELAY_REQ特定的消息与一条特定的SYNC消息相关联。当SYNC消息与t1-相关联时，DELAY_REQ消息与t1+相关联，所述t1+在所述从机接收到SYNC消息之后的几微秒。
正如之前所解释的，在t1时：d2缺失，并且因此SYNC消息和DELAY_REQ消息的校正字段内不再累积。
因此：
(1)CF[SYNC(t1-)]＝时延[SYNC(t1-)]-d2
(2)CF[DELAY_REQ(t1+)]＝时延[DELAY_REQ(t1+)]-d2
TD2是从所述从机108到所述主机106的第二时间戳分组的端对端传输时延，所述第二时间戳分组又被称为DELAY_REQ消息。
●T3是用于被观察的DELAY_REQ消息的在所述从机处的发送时间戳；
●T4是用于被观察的DELAY_REQ消息的在所述主机处的接收时间戳；
T4与Pdelay_Resp消息一起被所述从机接收，该Pdelay_Resp消息从所述主机被发送到所述从机。
保留与在t＝t1时相同的符号T1和T2，PTPV2等式可以写成下述：
(3)T2-T1＝偏移+时延[SYNC(t1-)]
(4)T4-T3＝-偏移+时延[DELAY_REQ(t1+)]
因此，考虑(1)；(3)以及(2)；(4)中，我们得到：
(5)T2-T1＝偏移+CF(SYNC)+d2
(6)T4-T3＝-偏移+CF(DELAY_REQ)+d2
最终，我们得到允许计算d2的下述关系：
d2(t＝t1)＝[(T2-T1)+(T4-T3)-CF(SYNC)-CF(DELAY_REQ)]/2
当双向信令模式被触发时，那么考虑到相关的端对端的SYNC和DELAY_REQ消息的交换，所述能够对d2值进行测量。
但是，在恢复过程期间，同步路径允许双向模式，d2被断言是缺失的，这意味着P2P TC设置所述校正字段的增加值为零。在恢复阶段期间，所述从机仍然处于保持模式之中。
所述方法包括在故障发生时测量缺失的d2的值的值的步骤并且包括将计算的d2的值传送到与节点1042关联的P2P TC 1022的步骤。
在第一实施例中，所述从机通过DELAY_REQ信令消息将计算的d2的值传送到故障的P2P TC。
在图5所示的第二实施例，所述同步管理器直接传送计算的d2的值到故障的P2P TC。
在实现本发明方案的不同方式中，所述计算的d2值可以以不同的方式传送。
●特定TLV可被分配以用于该目的；
●备选地，考虑到由被穿过的TC的不可写字段的使用，可以使用DELAY_REQ消息的校正字段；
●最后，所述从机还可以将所述d2值传达到管理平面，所述管理平面能够将其转发到故障的TC，如第二实施例中的图5所示。
本发明的方法允许在故障的P2P TC的d2传输和d2接收之后恢复单向模式。这特别地允许节约网络体系中的带宽。
在完成恢复流程之后，所述从机退出所述保持模式并返回到锁定模式。
有利地，本发明的方法允许该测量流程与单向到双向切换以及切回有关，所述测量流程可以被即时地触发或者相对于相关的路径的稳定性沿时间延迟一段时间后触发。
本发明的方法可以有周期地重复直至所述对等时延故障被修复。
在操作条件下，单向信令模式建议使用SYNC消息的多播传输。当在P2P机制层面上发生故障时，可能有多个从机受到故障的P2P TC的影响。
本发明的方法允许在恢复步骤中仅一个从机定义为用于施加d2的测量流程的管理，而所有受影响的从机仍然处于保持状态。该“测量的”从机例如可以由网络操作者来指定。
本发明的方法的目的在于提供在对等时延机制层上恢复故障的同时用于P2P TC的最优保护方案。
有利地，由P2P TC进行的d2的测量和校正操作通过协调的允许保留同步资源的单向/双向模式的切换，提供了管理和维护操作。
有利地，本发明的方法允许避免一些诸如建立备份路径、建立内部冗余、实现长期保持模式这样的技术，这些技术中的每一个在资源供应、资源分配和同步拓扑稳定性方面都呈现出一些缺陷。
本发明的方法较现有技术的方案具有更优的资源供应、资源分配以及更优的同步拓扑稳定性。
本发明的不同方面特别地覆盖在所述从机层面上对频率和时间需求显示出严格(微秒精度)的移动网络应用。全透明时钟部署是解决此问题的一种可行的方法。
如上所述，该提议假设在PSN内的每个NE处实现TC，但是，取决于实施例，该“完全部署”可以是不需要的。
Claims (16)
1.一种用于在包括多个允许分组传输的网络单元的分组网络中管理时间的精确分发的方法，所述分组网络包括在至少一个网络单元(NE)中实现的点对点透明时钟(P2PTC)，所述点对点透明时钟(P2P TC)允许本地时延测量机制以便测量和校正与网络单元毗邻的路径的时延以及带有时间戳的分组在所述分组网络的每一个被穿过的网络单元(NE)内的NE停留时间，主机(106)/从机(108)端对端同步路径(112)包括第一组网络单元(1041、1042、1043)以及它们关联的透明时钟(1021、1022、1023)，所述主机(106)和从机(108)通过所述第一组网络单元实现了单向信令模式，其中所述方法包括：
●第一单元(1042、1022)检测所述本地时延测量机制中的故障事件，所述故障事件使得所述第一单元的上游路径的时延测量失效；
●当检测到故障事件时，所述第一单元产生第一指示符；
●第一网络实体(108，SM)接收所述第一指示符。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法包括：
●所述第一实体(108，SM)开始请求双向信令模式，所述请求允许在同一端对端同步路径上从所述从机(106)到所述主机(108)的单向上游方向的至少带有第二时间戳的分组(DELAY-REQ)的产生，以便测量与由所述从机(108)到所述主机(106)的第二时间戳分组(DELAY-REQ)的传输时延对应的第二端对端传输时延(TD2)；
●所述从机测量与由所述主机(106)到所述从机(108)的带有第一时间戳的分组(SYNC)的传输时延对应的第一端对端传输时延(TD1)；
●通过将所述第一端对端传输时延(TD1)与所述第二端对端传输时延(TD2)相比较来计算所述第一单元(1042、1022)的上游路径(120)的本地路径时延(d2)。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述方法包括：
●将所述本地路径时延(d2)的先前计算的值传送到故障的P2P TC；
●在发送所述本地路径时延(d2)的先前计算的值之后切换回单向信令模式。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述本地时延测量机制是由IEEE 1588V2协议定义的PTP协议的对等时延机制。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的方法，其中所述第一实体是所述端对端同步路径(112)的所述从机(108)，请求双向信令模式的步骤包括从所述从机(108)到所述主机(106)的同步消息的发送，以便激活所述双向信令模式。
6.根据权利要求2至4中任一项所述的方法，其中所述第一实体是所述端对端同步路径(112)的所述从机(108)，请求双向信令模式的步骤包括从所述从机(108)到所述主机(106)的管理消息的发送，以便激活所述双向信令模式。
7.根据权利要求2至4中任一项所述的方法，其中所述第一实体是包括同步管理器(SM)和网络管理器(NM)的网络运营商设施(NOF)，请求双向信令模式的步骤包括从所述同步管理器(SM)到所述从机(108)和所述主机(106)的管理消息的发送，以便激活所述从机(108)与所述主机(106)之间的所述双向信令模式。
8.根据权利要求1或7中任一项所述的方法，其中所述产生指示符的步骤包括由所述第一单元(1042、1022)至少更新带有第一时间戳的分组的特定字段的值。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述第一时间戳分组的数据的特定字段由IEEE 1588V2协议定义的SYNC消息的特定TLV扩展字段来支持。
10.根据权利要求8所述的方法，其中所述第一时间戳分组的数据的特定字段由IEEE 1588V2协议定义的SYNC消息的报头的特定字段来支持。
11.根据权利要求1或10中任一项所述的方法，其中带有时间戳的分组包括至少一个指示沿所述端对端同步路径(112)的所述分组的累积的传输时延的校正字段(CF)，所述校正字段(CF)由所述第一组中的每一个网络单元(104i、102i)通过增加值来更新，每一个增加值基于两个毗邻的网络单元之间的路径时延(di)和所述被穿过的网络单元的停留时间，当故障发生时，路径时延的值的增加值被所述第一单元设置为零。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其中，所述第一时间戳分组是如IEEE 1588V2协议所定义的SYNC消息，所述第二时间戳分组是如IEEE 1588V2协议所定义的DELAY_REQ消息，每一个先前的消息具有分别用于从所述主机(106)到所述从机(108)和由所述从机(108)到所述主机(106)的端对端同步路径(112)的定义为CF(SYNC)和CF(DELAY_REQ)的校正字段。
13.根据权利要求12所述的方法，其中缺失的路径时延(d2)由下述等式计算：
d2＝[TD1+TD2-CF(SYNC)-CF(DELAY_REQ)]/2。
14.一种用于在分组网络中检测和管理同步故障(200)的从机(108)，所述故障使得两个毗邻的网络单元(1021/1041、1022/1042)之间的本地时延测量机制失效，所述两个毗邻的网络单元是定义主机与所述从机之间的端对端同步路径的一组网络单元的一部分，其中，所述从机能够：
●识别受所述同步故障影响的第一网络单元，所述第一网络单元不能够用其上游毗邻的网络单元测量路径时延；
●开始请求双向信令模式，所述请求允许在同一端对端同步路径上朝向所述主机(108)的单向上游方向上的至少带有第二时间戳的分组(DELAY_REQ)的产生，以便测量与由所述从机(108)到所述主机(106)的第二时间戳分组(DELAY_REQ)的传输时延对应的第二端对端传输时延(TD2)；
●测量与由所述主机(106)到所述从机(108)的带有第一时间戳的分组(SYNC)的传输时延对应的第一端对端传输时延(TD1)；
●通过将所述第一端对端传输时延(TD1)与所述第二端对端传输时延(TD2)相比较来计算所述第一单元(1042、1022)的上游路径(120)的路径时延(d2)。
15.根据权利要求14所述的从机，其中所述从机允许实现根据权利要求1到12中任一项所述的方法的步骤。
16.一种用于在分组网络中检测和管理同步故障(200)的同步管理器(SM)，所述故障使两个毗邻的网络单元(1021/1041、1022/1042)之间的本地时延测量机制失效，所述两个毗邻的网络单元是定义主机与从机之间的端对端同步路径的一组网络单元的一部分，所述从机能够测量与由所述主机(106)到所述从机(108)的带有第一时间戳的分组(SYNC)的传输时延对应的第一端对端传输时延(TD1)，其中所述同步管理器能够：
●识别受所述同步故障影响的第一网络单元，所述第一网络单元不能够用其上游毗邻的网络单元测量路径时延；
●开始请求双向信令模式，所述请求允许由所述从机来产生进入同一端对端同步路径中的朝向所述主机(108)的单向上游方向的至少带有第二时间戳的分组(DELAY_REQ)，以便测量与由所述从机(108)到所述主机(106)的第二时间戳分组(DELAY_REQ)的传输时延对应的第二端对端传输时延(TD2)；
●通过将所述第一端对端传输时延(TD1)与所述第二端对端传输时延(TD2)相比较来计算所述第一单元(1042、1022)的上游路径(120)的路径时延(d2)。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| EXSB | Decision made by sipo to initiate substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20150722 |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |