CN106375054A - Otn网元设备、otn时钟和时间的同步方法及系统 - Google Patents

Otn网元设备、otn时钟和时间的同步方法及系统 Download PDF

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CN106375054A CN201510435419.4A CN201510435419A CN106375054A CN 106375054 A CN106375054 A CN 106375054A CN 201510435419 A CN201510435419 A CN 201510435419A CN 106375054 A CN106375054 A CN 106375054A
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Abstract

本发明公开了一种OTN网元设备，该设备包括：时间时钟提取模块，用于根据OTN网元设备所在网络的链路类型，确定时间时钟传输方案；并从时间时钟传输方案对应的业务端口或面板接口中提取出时间信息和时钟信息；时间时钟处理模块用于，在接收到时钟信息时，根据该时钟信息完成OTN网元设备的时钟同步；在接收时间信息时，根据该时间信息校准OTN网元设备的时间；时间时钟传输模块根据时间时钟传输方案，选择带内传输通道或带外传输通道将接收的时间信息和时钟信息传输至下一级OTN网元设备。本发明还公开一种OTN时钟和时间的同步方法及系统。本发明充分利用现有OTN网络设备来传送时钟/时间信息。

Description

OTN网元设备、OTN时钟和时间的同步方法及系统
技术领域
本发明涉及网络通信技术领域，尤其涉及一种OTN网元设备、OTN时钟和时间的同步方法及系统。
背景技术
OTN(Optical Transport Network，光传送网)，通常也称为OTH(OpticalTransport Hierarchy，光传送体系)，是G.872、G.709、G.798等一系列国际电信联盟远程通信标准化组织的建议所规范的新一代光传送体系。OTN综合了SDH(Synchronous Digital Hierarchy，同步数字体系)的优点和WDM(Wavelength Division Multiplexing，波分复用)的带宽可扩展性，集传送和交换能力于一体，代表了下一代传送网的发展方向。
随着OTN网络技术的不断发展，在光传送网中传输高精度的时钟/时间信息成为热点话题。目前，最常见的传输方案是采用同步以太网和IEEE 1588 V2协议，通过传输网络实现时钟/时间信号的传送，这样在OTN网络中就可以组成一个端到端的时钟/时间同步传送网络。而时钟/时间信号的传输方案主要有两种，一种是带内传输，带内传输方案是指通过业务信号传送1588信息(例如时钟频率)和时钟的SSM(Synchronization Status Message，同步状态信息)；另一种是带外传输，带外传输方案是指通过OTN网络中的外部通道，传送1588信息和时钟的SSM，但是现有OTN中的网元设备一般只支持一种时钟/时间信号的传输方式，即现有OTN中网元设备无法同时支持带内传输和带外传输，无法充分利用现有OTN中网元设备来传送时钟/时间信息。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种OTN网元设备、OTN时钟和时间的同步方法及系统，旨在解决无法充分利用现有OTN中网元设备来传送时钟/时间信息的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供的一种光传输网OTN网元设备，所述OTN网元设备包括：时间时钟提取模块、时间时钟处理模块和时间时钟传输模块，所述时间时钟处理模块通过专用时间时钟通道分别与所述时间时钟提取模块和时间时钟传输模块连接，
所述时间时钟提取模块，用于根据所述OTN网元设备所在网络的链路类型，确定时间时钟传输方案；并从所述时间时钟传输方案对应的的业务端口和/或面板接口中提取出时间信息和时钟信息，并将提取的时间信息和时钟信息经专用时间时钟通道发送至所述时间时钟处理模块；
所述时间时钟处理模块用于，在接收到所述时钟信息时，根据该时钟信息完成所述OTN网元设备的时钟同步；在接收所述时间信息时，根据该时间信息校准所述OTN网元设备的时间；并将处理后的时钟信息和时间信息经专用时间时钟通道发送至所述时间时钟传输模块；
所述时间时钟传输模块包括带内传输通道和带外传输通道，根据所述时间时钟传输方案，选择带内传输通道或带外传输通道将接收的时间信息和时钟信息传输至下一级OTN网元设备。
优选地，所述时间时钟提取模块包括时钟提取单元和时间提取单元，
所述时钟提取单元，用于从业务端口传出的业务信号中提取时钟频率和同步状态信息SSM，或者从面板时钟源接口传输的信号中提取时钟频率和SSM，并将提取的时钟频率和SSM传输至所述时间时钟处理模块；
所述时间提取单元，用于从业务端口和/或面板接口中提取精确时间协议PTP报文或秒脉冲日时间常数1PPS+TOD报文，并将提取的PTP报文或1PPS+TOD报文传输至所述时间时钟处理模块。
优选地，所述时间提取单元还用于：
当提取的报文为PTP报文时，若所述OTN网元设备为主节点设备，则在该提取的PTP报文中添加所述OTN网元设备的时间戳，并将添加时间戳的PTP报文传输至所述时间时钟处理模块；若所述OTN网元设备为从节点设备，则记录提取的PTP报文中的时间戳，并将该PTP报文传输至所述时间时钟处理模块；
当提取的报文为1PPS+TOD报文时，获取1PPS+TOD报文中的同步定时信息，并将该同步定时信息发送至所述时间时钟处理模块。
优选地，所述时间时钟处理模块包括时间处理单元、时钟处理单元以及分别与所述时间处理单元和时钟处理单元连接的同步设备时钟SEC单元，
当所述时钟处理单元接收到时钟信息时，根据时钟信息中的SSM获取最佳时钟，并将所述最佳时钟和所述时钟信息中的时钟频率传输至所述SEC单元以完成整个所述OTN网元设备的时钟同步，所述时钟处理单元将接收的所述时钟信息发送至所述时间时钟传输模块。
在所述时间处理单元接收到PTP报文时，根据接收的PTP报文中的时间戳，校准所述OTN网元设备的时间，并在接收的PTP报文添加所述OTN网元设备校准后时间，并将添加校准后时间的PTP报文传输至所述时间时钟传输模块；
在所述时间处理单元接收到1PPS+TOD报文时，根据该1PPS+TOD报文中的同步定时信息校准所述OTN网元设备的时间，并将封装有所述校准后时间的1PPS+TOD报文传输至所述时间时钟传输模块。
优选地，所述预设的带内传输通道包括线路侧业务传输通道和电口光口通道，所述预设的带外传输通道包括光监控通道OSC和时钟线缆通道。
此外，为实现上述目的，本发明还提供一种OTN时钟和时间的同步方法，所述OTN时钟和时间的同步方法包括：
在接收到时间时钟同步指令时，OTN网元设备根据其所在网络的链路类型，确定时间时钟传输方案，并从该时间时钟传输方案对应的业务端口和/或面板接口中提取时间信息和时钟信息；
所述OTN网元设备根据所述时钟信息完成本地的时钟同步，根据所述时间信息校准本地的时间；
所述OTN网元设备根据所述时间时钟传输方案，选择预设的带内传输通道或预设的带外传输通道将提取的时间信息和时钟信息传输至下一级OTN网元设备。
优选地，所述OTN网元设备从所述时间时钟传输方案对应的业务端口和/或面板接口中提取时间信息和时钟信息的步骤包括：
所述OTN网元设备根据所述时间时钟传输方案确定提取时间时钟信息的业务端口和面板接口；
所述OTN网元设备从所述业务端口传出的业务信号中提取时钟频率和同步状态信息SSM，或者从面板时钟源接口传输的信号中提取时钟频率和SSM；
所述OTN网元设备从所述业务端口和/或面板接口中提取精确时间协议PTP报文或秒脉冲日时间常数1PPS+TOD报文。
优选地，所述OTN网元设备从所述业务端口或面板接口中提取精确时间协议PTP报文或秒脉冲日时间常数1PPS+TOD报文的步骤：
当所述OTN网元设备从业务端口和/或面板接口中提取的报文为PTP报文时，若所述OTN网元设备为主节点设备，则在该提取的PTP报文中添加所述OTN网元设备的时间戳；若所述OTN网元设备为从节点设备，则记录提取的PTP报文中的时间戳；
当所述OTN网元设备从业务端口和/或面板接口中提取的报文为1PPS+TOD报文时，获取1PPS+TOD报文中的同步定时信息。
优选地，所述OTN网元设备中包括SEC单元，所述所述OTN网元设备根据所述时钟信息完成本地的时钟同步，根据所述时间信息校准本地的时间的步骤包括：
当所述OTN网元设备接收到时钟信息时，根据时钟信息中的SSM获取最佳时钟，并将所述最佳时钟和所述时钟信息中的时钟频率传输至所述SEC单元以完成整个所述OTN网元设备的时钟同步。
在所述OTN网元设备接收到PTP报文时，根据接收的PTP报文中的时间戳，校准所述OTN网元设备的时间，并在接收的PTP报文添加所述OTN网元设备校准后时间；
在所述OTN网元设备接收到1PPS+TOD报文时，根据该1PPS+TOD报文中的同步定时信息校准所述OTN网元设备的时间。
优选地，所述预设的带内传输通道包括线路侧业务传输通道和电口光口通道，所述预设的带外传输通道包括光监控通道OSC和时钟线缆通道。
为实现上述目的，本发明还提供一种OTN时钟和时间的同步系统，述OTN时钟和时间的同步系统包括多个互相连接组成环型网络的OTN网元设备、分组传输网PTN设备和数字通信时间频率同步供给系统BITS，所述PTN设备与所述环型网络中连接，所述环型网络中OTN网元设备与所述BITS连接。
本发明通过在OTN网元设备中设置同时包括带内传输通道和带外传输通道的时间时钟传输模块，从而根据OTN网元设备所在网络的链路类型所对应的时间时钟传输方案，选择带内传输通道或者带外传输通道将接收的时间信息和时钟信息传输至下一级OTN网元设备，并且在OTN网元设备中设置可接收带内传输通道传输的时间时钟信息的业务端口和可接收带外传输通道传输的时间时钟信息的面板接口，从而使得本发明OTN网元设备同时支持带内传输和带外传输，从而本发明OTN网元设备可以连接于由仅支持带内传输或仅支持带外传输的OTN网元设备组成的现有OTN中，使带内传输和带外传输相结合，从而时钟/时间信息可以顺利地从现有OTN网元设备传输到本发明OTN网元设备，也可以顺利地从本发明OTN网元设备传输至现有OTN网元设备中，从而充分利用现有OTN网络设备来传送时钟/时间信息，节省了重新组网的成本。
附图说明
图1为本发明光传输网OTN网元设备第一实施例的功能模块示意图；
图2为为图1中时间时钟处理模块的细化功能模块示意图；
图3为OTN时钟和时间的同步方法第一实施例的流程示意图；
图4为图1中时间时钟传输模块的传输方案示意图；
图5为本发明OTN时钟和时间的同步方法示例一的网络拓扑结构示意图；
图6为本发明OTN时钟和时间的同步方法示例三的网络拓扑结构示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供一种一种光传输网OTN网元设备，在本发明一种光传输网OTN网元设备的第一实施例中，参照图1，该一种光传输网OTN网元设备包括：时间时钟提取模块10、时间时钟处理模块20和时间时钟传输模块30，所述时间时钟处理模块10通过专用时间时钟通道L分别与所述时间时钟提取模块10和时间时钟传输模块30连接，
所述时间时钟提取模块10，用于根据OTN网元设备所在网络的链路类型，确定时间时钟传输方案，并从所述时间时钟传输方案对应的业务端口和/或面板接口中提取出时间信息和时钟信息，并将提取的时间信息和时钟信息经专用时间时钟通道L发送至所述时间时钟处理模块20；
OTN网元设备所在网络的链路类型包括OTN业务链路、光监控通道、时钟线缆链路、光口电口链路等，链路类型总体分为带外传输类型和带内传输类型，时间时钟传输方案大致包括三种，第一种：在OTN网元设备所在网络的链路类型为带外传输类型，时间时钟传输方案提供带内传输通道；第二种：在OTN网元设备所在网络的链路类型为带内传输类型，时间时钟传输方案提供带外传输通道；第三种：无论OTN网元设备所在网络的链路类型是什么，时间时钟传输方案同时提供带内传输通道和带外传输通道。带内传输通道对应业务端口，带外传输通道对应面板接口。
业务端口包括各种同步以太网端口(例如FE(Fast Ethernet，快速以太网或百兆以太网)端口、GE(Gigabit Ethernet，千兆以太网)端口、10GE(10GigabitEthernet，万兆以太网)端口等)，以及OTN业务端口等，面板接口包括1PPS+TOD(1PPS(1Pulse Second，秒脉冲)，TOD(Time of Day，日时间常数))端口和2MHz/2Mbists时钟接口等。本发明提及的1PPS+TOD标准协议是指中国移动通信企业标准QB-B-016-2010《中国移动高精度时间同步1PPS+TOD接口规范》)。时钟信息包括SSM(Synchronization Status Message，同步状态信息)和时钟频率，时间信息包括PTP((Precision Time Protocol，精确时间协议)报文和IPPS+TOD报文。
所述时间时钟处理模块20用于，在接收到所述时钟信息时，根据该时钟信息完成所述OTN网元设备的时钟同步；在接收所述时间信息时，根据该时间信息校准所述OTN网元设备的时间；并将处理后的时钟信息和时间信息经专用时间时钟通道发送至所述时间时钟传输模块；
时间时钟处理模块20根据时钟信息中的SSM，从多路时钟源中选出一路优选级最高或时钟质量等级最高的有效时钟输出给预设于该时间时钟处理模块20中的SEC(Sychronous equipment clock，同步设备时钟)单元，SEC单元根据输入的时钟进行锁定，然后输出OTN网元设备所需的多路不同频率的时钟，并根据时钟信息中的时钟频率同步整个OTN网元设备的时钟。时间时钟处理模块20对接收的时间信息进行处理，当接收的时间信息为PTP报文，则根据报文里传送过来的时间戳信息和BMC(Best Master Clock algorithm，最佳主时钟算法)，进行OTN网元设备本地1588时间的对时功能，本地时间对时后，再对发送的PTP报文打上/添加本地时间戳并发送给时间时钟传输模块30；当接收的时间信息为1PPS_TOD报文时，则根据1PPS_TOD报文中的TOD帧格式1PPS信号中锁存的时间戳进行校正，从而实现OTN网元设备本地时间信息的校准，然后在将本地时间信息封装到TOD帧中并将封装后TOD帧发给时间时钟传输模块30。
所述时间时钟传输模块30包括带内传输通道和带外传输通道，根据时间时钟传输方案，选择带内传输通道或带外传输通道将接收的时间信息和时钟信息传输至下一级OTN网元设备。
优选地，所述带内传输通道包括线路侧业务传输通道和电口光口通道，所述带外传输通道包括光监控通道OSC和时钟线缆通道。
参照图4，时间时钟传输模块30提供四种传输方案：第一种是通过线路侧的OTN业务将时钟/时间信息传递给下一个OTN网元设备，这种方案属于带内传输。以OTN的保留开销为载体，配合物理层时钟同步，传递经过GFP封装的PTP报文或SSM信息，在下一个OTN网元的时钟/时间提取单元中解出时钟/时间信息，实现时钟/时间同步；第二种是通过OSC通道传(OpticalSupervisory Channel，光监控通道)送时钟/时间信息，这种方案属于带外传输。OSC通道包括OSC单元和光纤通道。OSC单元内部提供满足EEC 3级时钟标准的时钟处理单元和同步以太网物理层器件，在OSC的波长上建立同步以太网，通过同步以太网传递时钟SSM信息，配合以太网的恢复钟，实现时钟同步。在满足时钟同步的条件下，提供以太网端口的1588数据包的交互以实现各节点的时间同步。OSC通道采用单纤双向的传输方式，可以消除或者减少PTP端口的收发延时不对称，以实现无需逐点校正不对称延时的功能；第三种是通过面板外部接口经过线缆传送时钟/时间信息，这种方案也属于带外传输。其中面板外部接口包括支持中移动1PPS+TOD的标准协议的电口，用于传送时间信息，和支持2MHz/2MBits时钟的电口，用于传送时钟频率；第四种是通过FE/GE/10GE的电口/光口传送时钟/时间信息，这种方案属于带内传输。将本地时间封装到PTP报文中，然后通过FE/GE/10GE的电口/光口传送给其他节点，时钟的SSM信息则通过从节点的以太网芯片从数据中解析出来，从而实现时钟/时间同步。
在本实施例中，通过在OTN网元设备中设置同时包括带内传输通道和带外传输通道的时间时钟传输模块，并根据OTN网元设备所在网络的链路类型，确定时间时钟传输方案，再根据时间时钟传输方案选择带内传输通道或者带外传输通道将接收的时间信息和时钟信息传输至下一级OTN网元设备，并且在OTN网元设备中设置可接收带内传输通道传输的时间时钟信息的业务端口和可接收带外传输通道传输的时间时钟信息的面板接口，从而使得本发明OTN网元设备同时支持带内传输和带外传输，从而本发明OTN网元设备可以连接于由仅支持带内传输或仅支持带外传输的OTN网元设备组成的现有OTN中，时钟/时间信息可以顺利地从现有OTN网元设备传输到本发明OTN网元设备，也可以顺利地从本发明OTN网元设备传输至现有OTN网元设备中，从而充分利用现有OTN网络设备来传送时钟/时间信息，节省了重新组网的成本。
进一步地，在本发明OTN网元设备第一实施例的基础上，提出本发明OTN网元设备的第二实施例子，在第二实施例中，所述时间时钟提取模块10包括时钟提取单元11和时间提取单元12，
所述时钟提取单元11，用于从业务端口传出的业务信号中提取时钟频率和同步状态信息SSM，或者从面板时钟源接口传输的信号中提取时钟频率和SSM，并将提取的时钟频率和SSM传输至所述时间时钟处理模块20；
时钟提取单元11主要功能是从各个时钟源中提取中时钟信息，一种是从业务信号中恢复出时钟频率，并从业务信息的业务开销中提取出SSM，这种方式属于带内传送方式；另一种是从面板时钟源接口传输过来的信号中直接提取出时钟频率和SSM，这种方式属于带外传送方式。
所述时间提取单元12，用于从业务端口和/或面板接口中提取精确时间协议PTP报文或秒脉冲日时间常数1PPS+TOD报文，并将提取的PTP报文或1PPS+TOD报文传输至所述时间时钟处理模块20。
优选地，所述时间提取单元12具体用于：
当提取的报文为PTP报文时，若所述OTN网元设备为主节点设备，则在该提取的PTP报文中添加所述OTN网元设备的时间戳，并将添加时间戳的PTP报文传输至所述时间时钟处理模块；若所述OTN网元设备为从节点设备，则记录提取的PTP报文中的时间戳，并将该PTP报文传输至所述时间时钟处理模块；当提取的报文为1PPS+TOD报文时，获取1PPS+TOD报文中的同步定时信息，并将该同步定时信息发送至所述时间时钟处理模块。
时间提取单元12主要功能是从各个时间来源中提取出时间信息，时间提取单元12从业务端口或面板接口中提取出PTP报文或1PPS+TOD报文。如果接收的报文为PTP报文，则时间提取单元12在其报文尾部打上时间戳并重新进行CRC校验(Cyclic Redundancy Check，循环冗余校验码)；如果接收的报文为1PPS+TOD，则时间提取单元12根据TOD帧格式提取出同步定时信息。如果要发送PTP报文，则需根据设备的主从关系分别进行报文的处理，如果本OTN网元设备是主节点，则在PTP报文中打上本设备时间戳，并重新组成PTP报文发送出去；如果本OTN网元设备是从节点，则记录PTP报文里的时间戳，然后把这个时间戳送给软件进行本板时间的修正。如果发送的是1PPS+TOD报文，则时间提取单元12将GPS信息封装到TOD帧里，将TOD帧与对应的1PPS信号传送出去。
此外，时间提取单元12也可以从专用时钟/时间通道中提取出时钟时间信息，通过业务端口或面部接口将时钟时间信息传送出去。其中业务端口包括现有的各种同步以太网端口(FE百兆以太网/GE千兆以太网/10GE，以及40GE，100GE和未来的400GE等)，还包括各种OTN业务端口；面板接口包括1PPS+TOD端口，还有2MHz/2MBits时钟接口等。
在本实施例中，通过时钟提取单元11经带内和带外两种传送方式提取时钟频率和SSM以同步OTN网元设备本地时钟，通过时间提取单元12经带内和带外两种传送方式提取PTP报文或1PPS+TOD报文以对OTN网元设备本地时间进行校准，从而时间时钟提取模块10能够支持提取上一个网元设备通过带内传输通道或者带外传输通道传送的时间时钟信息。
进一步地，在本发明OTN网元设备第二实施例的基础上，提出本发明OTN网元设备的第三实施例子，在第三实施例中，参照图2，所述时间时钟处理模块20包括时间处理单元22、时钟处理单元21以及分别与所述时间处理单元22和时钟处理单元21连接的同步设备时钟SEC单元23，
当所述时钟处理单元21接收到时钟信息时，根据时钟信息中的SSM获取最佳时钟，并将所述最佳时钟和所述时钟信息中的时钟频率传输至所述SEC单元23以完成整个所述OTN网元设备的时钟同步，所述时钟处理单元21将接收的所述时钟信息发送至所述时间时钟传输模块30。
在所述时间处理单元22接收到PTP报文时，根据接收的PTP报文中的时间戳，校准所述OTN网元设备的时间，并在接收的PTP报文添加所述OTN网元设备校准后时间，并将添加校准后时间的PTP报文传输至所述时间时钟传输模块30；
在所述时间处理单元22接收到1PPS+TOD报文时，根据该1PPS+TOD报文中的同步定时信息校准所述OTN网元设备的时间，并将封装有所述校准后时间的1PPS+TOD报文传输至所述时间时钟传输模块30。
时间时钟处理模块20主要功能是对传输进来的时钟时间信息进行处理，如图2所示。时钟时间的来源可以是时间时钟提取模块10通过专用时间时钟通道(本发明所指的专用时间时钟通道为在面板上的一条物理传输线路)传送过来的，也可以是时间时钟传输模块30通过专用通过传送过来的。时钟信息进入时钟处理单元21，时钟处理单元21根据软件SSM算法，从多路时钟源中选出一路优先级最高或时钟质量等级最高的有效时钟输出给SEC单元23，SEC单元23根据输入的时钟进行锁定，然后输出设备所需的多路不同频率的时钟，输出的时钟与时钟/时间提取单元提取的时钟为同源钟，这样整个设备的时钟通过SEC单元23完成了时钟同步。时间信息的处理，是时间处理单元22对传送过来的PTP报文或1PPS+TOD信息进行处理。如果接收的是PTP报文，则根据报文里传送过来的时间戳信息，依靠BMC算法，进行本地1588时间的对时功能，本地时间对时后，再对发送的PTP报文打上本地时间戳传送出去。如果接收的是1PPS+TOD，则根据TOD帧格式，与1PPS信号锁存的时间处理单元22内部的时间戳进行校正，实现本地时间信息的校准后，再将本地时间信息封装到TOD帧格式中，将TOD帧与对应的1PPS信号传送出去。
在本实施例中，通过在时间时钟处理模块20设置时间处理单元22、时钟处理单元21以及分别与所述时间处理单元22和时钟处理单元21连接的同步设备时钟SEC单元23，通过时钟处理单元21选出优先级最高的有效时钟并传输给SEC单元23，SEC单元23基于有效时钟和时钟频率同步OTN网元设备的时钟；时间处理单元基于PTP报文和1PPS+TOD报文中的时间戳对OTN网元设备进行时间校准，从而实现OTN网元设备时间和时钟的同步。
本发明还提供一种OTN时钟和时间的同步方法，在本发明OTN时钟和时间的同步方法的第一实施例中，参照图3，该OTN时钟和时间的同步方法包括：
步骤S10，在接收到时间时钟同步指令时，OTN网元设备根据其所在网络的链路类型，确定时间时钟传输方案，并从该时间时钟传输方案对应的业务端口和/或面板接口中提取时间信息和时钟信息。
在接收到时间时钟同步指令时，在OTN需要进行时间时钟同步指令时,OTN网元设备从其业务端口或面板接口中提取出时间信息和时钟信息。OTN网元设备所在网络的链路类型包括OTN业务链路、光监控通道、时钟线缆链路、光口电口链路等，链路类型总体分为带外传输类型和带内传输类型，时间时钟传输方案大致包括三种，第一种：在OTN网元设备所在网络的链路类型为带外传输类型，时间时钟传输方案提供带内传输通道；第二种：在OTN网元设备所在网络的链路类型为带内传输类型，时间时钟传输方案提供带外传输通道；第三种：无论OTN网元设备所在网络的链路类型是什么，时间时钟传输方案同时提供带内传输通道和带外传输通道。带内传输通道对应业务端口，带外传输通道对应面板接口。
业务端口包括各种同步以太网端口(例如FE(Fast Ethernet，快速以太网或百兆以太网)端口、GE(Gigabit Ethernet，千兆以太网)端口、10GE(10GigabitEthernet，万兆以太网)端口等)，以及OTN业务端口等，面板接口包括1PPS+TOD(1PPS(1Pulse Second，秒脉冲)，TOD(Time of Day，日时间常数))端口和2MHz/2Mbists时钟接口等。本发明提及的1PPS+TOD标准协议是指中国移动通信企业标准QB-B-016-2010《中国移动高精度时间同步1PPS+TOD接口规范》)。时钟信息包括SSM(Synchronization Status Message，同步状态信息)和时钟频率，时间信息包括PTP((Precision Time Protocol，精确时间协议)报文和IPPS+TOD报文。
步骤S20，所述OTN网元设备根据所述时钟信息完成本地的时钟同步，根据所述时间信息校准本地的时间；
OTN网元设备根据时钟信息中的SSM，从多路时钟源中选出一路优选级最高或时钟质量等级最高的有效时钟输出给预设于该OTN网元设备中的SEC(Sychronous equipment clock，同步设备时钟)单元，SEC单元根据输入的时钟进行锁定，然后输出OTN网元设备所需的多路不同频率的时钟，并根据时钟信息中的时钟频率同步整个OTN网元设备的时钟。同时，OTN网元设备对接收的时间信息进行处理，当接收的时间信息为PTP报文，则根据报文里传送过来的时间戳信息和BMC(Best Master Clock algorithm，最佳主时钟算法)，进行OTN网元设备本地1588时间的对时功能；当接收的时间信息为1PPS_TOD报文时，则根据1PPS_TOD报文中的TOD帧格式1PPS信号中锁存的时间戳进行校正，从而实现OTN网元设备本地时间信息的校准。
步骤S30，所述OTN网元设备根据时间时钟传输方案，选择预设的带内传输通道或预设的带外传输通道将提取的时间信息和时钟信息传输至下一级OTN网元设备。
优选地，预设的带内传输通道包括线路侧业务传输通道和电口光口通道，所述预设的带外传输通道包括光监控通道OSC和时钟线缆通道。
参照图4，OTN网元设备提供四种传输方案：第一种是通过线路侧的OTN业务将时钟/时间信息传递给下一个OTN网元设备，这种方案属于带内传输。以OTN的保留开销为载体，配合物理层时钟同步，传递经过GFP封装的PTP报文或SSM信息，在下一个OTN网元的时钟/时间提取单元中解出时钟/时间信息，实现时钟/时间同步；第二种是通过OSC通道传(Optical SupervisoryChannel，光监控通道)送时钟/时间信息，这种方案属于带外传输。OSC通道包括OSC单元和光纤通道。OSC单元内部提供满足EEC 3级时钟标准的时钟处理单元和同步以太网物理层器件，在OSC的波长上建立同步以太网，通过同步以太网传递时钟SSM信息，配合以太网的恢复钟，实现时钟同步。在满足时钟同步的条件下，提供以太网端口的1588数据包的交互以实现各节点的时间同步。OSC通道采用单纤双向的传输方式，可以消除或者减少PTP端口的收发延时不对称，以实现无需逐点校正不对称延时的功能；第三种是通过面板外部接口经过线缆传送时钟/时间信息，这种方案也属于带外传输。其中面板外部接口包括支持中移动1PPS+TOD的标准协议的电口，用于传送时间信息，和支持2MHz/2MBits时钟的电口，用于传送时钟频率；第四种是通过FE/GE/10GE的电口/光口传送时钟/时间信息，这种方案属于带内传输。将本地时间封装到PTP报文中，然后通过FE/GE/10GE的电口/光口传送给其他节点，时钟的SSM信息则通过从节点的以太网芯片从数据中解析出来，从而实现时钟/时间同步。
在本实施例中，通过在OTN网元设备中设置同时包括带内传输通道和带外传输通道的时间时钟传输模块，并根据OTN网元设备所在网络的链路类型，确定时间时钟传输方案，再根据时间时钟传输方案选择带内传输通道或者带外传输通道将接收的时间信息和时钟信息传输至下一级OTN网元设备，并且在OTN网元设备中设置可接收带内传输通道传输的时间时钟信息的业务端口和可接收带外传输通道传输的时间时钟信息的面板接口，从而使得本发明OTN网元设备同时支持带内传输和带外传输，从而本发明OTN网元设备可以连接于由仅支持带内传输或仅支持带外传输的OTN网元设备组成的现有OTN中，时钟/时间信息可以顺利地从现有OTN网元设备传输到本发明OTN网元设备，也可以顺利地从本发明OTN网元设备传输至现有OTN网元设备中，从而充分利用现有OTN网络设备来传送时钟/时间信息，节省了重新组网的成本。
进一步地，在本发明OTN时钟和时间的同步方法第一实施例的基础上，提出本发明OTN时钟和时间的同步方法的第二实施例子，在第二实施例中，步骤S10包括：
步骤S11，所述OTN网元设备从业务端口传出的业务信号中提取时钟频率和同步状态信息SSM，或者从面板时钟源接口传输的信号中提取时钟频率和SSM；
OTN网元设备是从各个时钟源中提取中时钟信息，一种是从业务信号中恢复出时钟频率，并从业务信息的业务开销中提取出SSM，这种方式属于带内传送方式；另一种是从面板时钟源接口传输过来的信号中直接提取出时钟频率和SSM，这种方式属于带外传送方式。
步骤S12，所述OTN网元设备从业务端口和/或面板接口中提取精确时间协议PTP报文或秒脉冲日时间常数1PPS+TOD报文。
优选地，步骤S12包括：
步骤S121，当所述OTN网元设备从业务端口或面板接口中提取的报文为PTP报文时，若所述OTN网元设备为主节点设备，则在该提取的PTP报文中添加所述OTN网元设备的时间戳；若所述OTN网元设备为从节点设备，则记录提取的PTP报文中的时间戳；
步骤S122，当所述OTN网元设备从业务端口或面板接口中提取的报文为1PPS+TOD报文时，获取1PPS+TOD报文中的同步定时信息。
OTN网元设备是从各个时间来源中提取出时间信息，OTN网元设备从业务端口或面板接口中提取出PTP报文或1PPS+TOD报文。如果接收的报文为PTP报文，则在其报文尾部打上时间戳并重新进行CRC校验(CyclicRedundancy Check，循环冗余校验码)；如果接收的报文为1PPS+TOD，则根据TOD帧格式提取出同步定时信息。如果要发送PTP报文，则需根据设备的主从关系分别进行报文的处理，如果本OTN网元设备是主节点，则在PTP报文中打上本设备时间戳，并重新组成PTP报文发送出去；如果本OTN网元设备是从节点，则记录PTP报文里的时间戳，然后把这个时间戳送给软件进行本板时间的修正。如果发送的是1PPS+TOD报文，则将GPS信息封装到TOD帧里，将TOD帧与对应的1PPS信号传送出去。
此外，OTN网元设备也可以从专用时钟/时间通道中提取出时钟时间信息，通过OTN网元设备的业务端口或面部接口将时钟时间信息传送出去。其中业务端口包括现有的各种同步以太网端口(FE百兆以太网/GE千兆以太网/10GE，以及40GE，100GE和未来的400GE等)，还包括各种OTN业务端口；面板接口包括1PPS+TOD端口，还有2MHz/2MBits时钟接口等。
在本实施例中，通过带内和带外两种传送方式提取时钟频率和SSM以同步OTN网元设备本地时钟，并通过带内和带外两种传送方式提取PTP报文或1PPS+TOD报文以对OTN网元设备本地时间进行校准，从而OTN网元设备能够支持提取上一个网元设备通过带内传输通道或者带外传输通道传送的时间时钟信息。
进一步地，在本发明OTN时钟和时间的同步方法第二实施例的基础上，提出本发明OTN时钟和时间的同步方法的第三实施例子，在第三实施例中，所述OTN网元设备中包括SEC单元，步骤S20包括：
步骤S21，当所述OTN网元设备接收到时钟信息时，根据时钟信息中的SSM获取最佳时钟，并将所述最佳时钟和所述时钟信息中的时钟频率传输至所述SEC单元以完成整个所述OTN网元设备的时钟同步。
步骤S22，在所述OTN网元设备接收到PTP报文时，根据接收的PTP报文中的时间戳，校准所述OTN网元设备的时间，并在接收的PTP报文添加所述OTN网元设备校准后时间；
步骤S23，在所述OTN网元设备接收到1PPS+TOD报文时，根据该1PPS+TOD报文中的同步定时信息校准所述OTN网元设备的时间。
OTN网元设备对传输进来的时钟时间信息进行处理，时钟时间的来源可以是OTN网元设备通过专用时间时钟通道(本发明所指的专用时间时钟通道为在面板上的一条物理传输线路)传送过来的，也可以是OTN网元设备通过专用通过传送过来的。时钟信息进入OTN网元设备后，OTN网元设备根据软件SSM算法，从多路时钟源中选出一路优先级最高或时钟质量等级最高的有效时钟输出给SEC单元，SEC单元根据输入的时钟进行锁定，然后输出设备所需的多路不同频率的时钟，输出的时钟与时钟/时间提取单元提取的时钟为同源钟，这样整个设备的时钟通过SEC单元23完成了时钟同步。时间信息的处理，是OTN网元设备对传送过来的PTP报文或1PPS+TOD信息进行处理。如果接收的是PTP报文，则根据报文里传送过来的时间戳信息，依靠BMC算法，进行本地1588时间的对时功能，本地时间对时后，再对发送的PTP报文打上本地时间戳传送出去。如果接收的是1PPS+TOD，则根据TOD帧格式，与1PPS信号锁存的OTN网元设备内部的时间戳进行校正，实现本地时间信息的校准后，再将本地时间信息封装到TOD帧格式中，将TOD帧与对应的1PPS信号传送出去。
在本实施例中，通过在OTN网元设备中设置SEC单元，通过选出优先级最高的有效时钟并传输给SEC单元，SEC单元基于有效时钟和时钟频率同步OTN网元设备的时钟；基于PTP报文和1PPS+TOD报文中的时间戳对OTN网元设备进行时间校准，从而实现OTN网元设备时间和时钟的同步。
本发明还提供一种OTN时钟和时间的同步系统，所述OTN时钟和时间的同步系统包括多个互相连接组成环型网络的OTN网元设备、PTN(PacketTransport Network，分组传送网)设备和BITS，所述PTN设备与所述环型网络中连接，所述环型网络中OTN网元设备与所述BITS连接。其中PTN设备与多个基站连接，将与BITS连接的OTN网元设备作为主站点。
为了更好理解本发明OTN时钟和时间的同步方法和系统，以下以城域网为例进行实施例的描述，参照图5，以城域网为例进行实施例的描述。城域网接入层属于新旧传输网络交替期，为了解决日益增加的带宽需求，这就要求接入层能够满足Any-Rate-Service多业务接入，能够有边缘层OTN网络与核心层OTN网络实现端到端传送，还要求能够满足长距离、大带宽的传送。目前现网中存在大量的SDH/PTN的设备(SDH(Synchronous Digital Hierarchy，同步数字体系)，PTN(分组传送网，Packet Transport Network))，SDH/PTN设备不仅支持多业务承载，还能够支持全网时钟/时间同步功能。对于经过SDH/PTN设备汇聚后的业务，在OTN网络中进行传输，也需要考虑时钟/时间同步功能。
在示例一中，OTN网元设备A、B、C、D四个站点组成了一个OTN环网，客户侧接入PTN业务，其中虚线网络代表时钟/时间同步传送网络。C站点作为主站点(或称主节点)，接入BITS(Building Integrated Timing SupplySystem，数字通信时间频率同步供给系统)。BITS内置GPS接收机及晶体震荡单元，可以配置产生一级钟，二级钟和三级钟，并带有外时钟接口，可以提供2MHz/2MBits的输出，以及时钟SSM信息的提取和生成；BITS通过GPS接收机接收卫星定时信号，经过板内时间戳提取和生成等处理后从面板接口(FE/GE/10GE光口/电口，或1PPS+TOD电口)输出时间信息。
C站点通过BITS的2MHz/2MBits外时钟接口和1PPS+TOD电口，接收到时钟/时间信息，进入C站点进入时间时钟提取模块提取出时钟时间信息。如图1和2所示，时间时钟提取模块将时钟/时间信息提取出来，并从面板2MHz/2MBits外时钟源接口传输过来的信号中直接提取出时钟频率和SSM信息，然后通过专用通道送到时间时钟处理模块。时钟信息进入到时间时钟处理模块后，时间时钟处理模块根据软件SSM算法，从这路时钟源输出给SEC单元，SEC单元锁定在输入的时钟上，然后SEC单元输出设备所需的多路不同频率的时钟，C站点设备的时钟通过SEC单元完成了时钟同步，即C站点输出的业务时钟、设备内部运行的系统钟等都是与BITS输出的时钟同源的钟。C站点的时间时钟处理模块将时钟SSM信息封装到线路侧的OTUk的保留开销中，以OTN的保留开销为载体，配合业务恢复时钟的传输，通过时间时钟传输模块传递到B站点。而时间信息则是从1PPS+TOD电口，由时间时钟提取模块根据TOD帧格式提取出同步定时信息。时间时钟提取模块将本地GPS信息封装到TOD帧里，将TOD帧与对应的1PPS信号传送到时间时钟处理模块，根据TOD帧格式，与1PPS信号锁存的时间时钟处理模块内部的时间戳进行校正，实现本地时间信息的校准后，再将本地时间信息封装到TOD帧格式中，将TOD帧与对应的1PPS信号传送到时间时钟传输模块，时间时钟传输模块通过1PPS+TOD电口线缆通道传递到B站点的1PPS+TOD的电口接口。B站点的处理流程和C站点相同，同样经过了时间时钟提取模块和时间时钟处理模块实现了B站点内的时钟同步，以及和C站点的时间同步，并通过时间时钟传输模块将时钟时间信息传递到A站点。A站点的处理流程也和C站点相同，同样经过了时间时钟提取模块和时间时钟处理模块实现了A站点内的时钟同步，以及和B、C站点的时间同步，然后A站点通过时间时钟传输模块中的客户侧的GE同步以太网业务将时钟时间信息向下传递给PTN设备，PTN设备从GE同步以太网业务中提取出时钟/时间信息，经过处理后，分发给各个基站。这样就实现了OTN和PTN网络的时钟/时间同步。
在示例二中，OTN网元设备A、B、C、D四个站点组成了一个OTN环网中有独立的OSC通道，在提供监控光传输功能的同时，也可以利用OSC通道传输时钟/时间信息。具体实施方案如下：C站点时间时钟提取模块和时间时钟处理模块的处理方式与示例一相同，不同的是示例二不通过线路侧开销进行时钟/时间信息的传递，而是C站点时间时钟传输模块选择通过OSC光纤通道将时钟时间信息传递到B站点(如图5中C、B站点间的虚线网络)。进入OSC光纤通道前，OSC单元通过GE同步以太网向B站点传递时钟SSM信息和业务恢复时钟，实现C、B站点的时钟同步。在满足时钟同步的条件下，OSC单元提供GE同步以太网端口的1588V2数据包的交互以实现C、B站点间的时间同步。B站点的OSC单元接收到光纤通道传送过来的信息，进入时间时钟提取模块、时间时钟处理模块实现了B站点内的时钟同步，以及和C站点的时间同步，并通过时间时钟传输模块中的OSC通道将时钟时间信息传递到A站点。A站点的处理流程和B站点相同，同样经过了时间时钟提取模块和时间时钟处理模块实现了A站点内的时钟同步，以及和B、C站点的时间同步，然后A站点通过时间时钟传输模块中的客户侧的GE同步以太网业务将时钟时间信息向下传递给PTN设备，PTN设备从GE同步以太网业务中提取出时钟/时间信息，经过处理后，分发给各个基站。这样就实现了OTN和PTN网络的时钟/时间同步。
为了减少OTN网络传输过程中时延的不确定性，在示例三中，如图6所示，引入独立的时钟/时间传送网络，虚线所代表的就是独立的时钟/时间传送网络。以C站点作为主站点，C站点的时间时钟提取模块通过BITS的2MHz/2MBits外时钟接口和1PPS+TOD电口，提取出时钟/时间信息，进行时钟/时间信息的处理后，通过独立的时钟/时间传送网络传递给A、B、D三个站点的时间时钟提取模块，实现ABCD组成的环网的时钟/时间同步。独立的时钟/时间传送网络包括不仅限于以下几种形式：用于传送2MHz/2MBits时钟线缆网络，传输1PPS+TOD信息的电口线缆网络，还有传输以太网FE/GE/10GE的光纤网络，或者是以太网FE/GE/10GE的电口线缆网络等。从而实现高精度的环网时钟/时间同步。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例的方法。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (11)

1.一种光传输网OTN网元设备，其特征在于，所述OTN网元设备包括：时间时钟提取模块、时间时钟处理模块和时间时钟传输模块，所述时间时钟处理模块通过专用时间时钟通道分别与所述时间时钟提取模块和时间时钟传输模块连接，
所述时间时钟提取模块，用于根据所述OTN网元设备所在网络的链路类型，确定时间时钟传输方案；并从所述时间时钟传输方案对应的的业务端口和/或面板接口中提取出时间信息和时钟信息，并将提取的时间信息和时钟信息经专用时间时钟通道发送至所述时间时钟处理模块；
所述时间时钟处理模块用于，在接收到所述时钟信息时，根据该时钟信息完成所述OTN网元设备的时钟同步；在接收所述时间信息时，根据该时间信息校准所述OTN网元设备的时间；并将处理后的时钟信息和时间信息经专用时间时钟通道发送至所述时间时钟传输模块；
所述时间时钟传输模块包括带内传输通道和带外传输通道，根据所述时间时钟传输方案，选择带内传输通道或带外传输通道将接收的时间信息和时钟信息传输至下一级OTN网元设备。
2.如权利要求1所述的OTN网元设备，其特征在于，所述时间时钟提取模块包括时钟提取单元和时间提取单元，
所述时钟提取单元，用于从业务端口传出的业务信号中提取时钟频率和同步状态信息SSM，或者从面板时钟源接口传输的信号中提取时钟频率和SSM，并将提取的时钟频率和SSM传输至所述时间时钟处理模块；
所述时间提取单元，用于从业务端口和/或面板接口中提取精确时间协议PTP报文或秒脉冲日时间常数1PPS+TOD报文，并将提取的PTP报文或1PPS+TOD报文传输至所述时间时钟处理模块。
3.如权利要求2所述的OTN网元设备，其特征在于，所述时间提取单元还用于：
当提取的报文为PTP报文时，若所述OTN网元设备为主节点设备，则在该提取的PTP报文中添加所述OTN网元设备的时间戳，并将添加时间戳的PTP报文传输至所述时间时钟处理模块；若所述OTN网元设备为从节点设备，则记录提取的PTP报文中的时间戳，并将该PTP报文传输至所述时间时钟处理模块；
当提取的报文为1PPS+TOD报文时，获取1PPS+TOD报文中的同步定时信息，并将该同步定时信息发送至所述时间时钟处理模块。
4.如权利要求3所述的OTN网元设备，其特征在于，所述时间时钟处理模块包括时间处理单元、时钟处理单元以及分别与所述时间处理单元和时钟处理单元连接的同步设备时钟SEC单元，
当所述时钟处理单元接收到时钟信息时，根据时钟信息中的SSM获取最佳时钟，并将所述最佳时钟和所述时钟信息中的时钟频率传输至所述SEC单元以完成整个所述OTN网元设备的时钟同步，所述时钟处理单元将接收的所述时钟信息发送至所述时间时钟传输模块。
在所述时间处理单元接收到PTP报文时，根据接收的PTP报文中的时间戳，校准所述OTN网元设备的时间，并在接收的PTP报文添加所述OTN网元设备校准后时间，并将添加校准后时间的PTP报文传输至所述时间时钟传输模块；
在所述时间处理单元接收到1PPS+TOD报文时，根据该1PPS+TOD报文中的同步定时信息校准所述OTN网元设备的时间，并将封装有所述校准后时间的1PPS+TOD报文传输至所述时间时钟传输模块。
5.如权利要求1至4任意一项所述的OTN网元设备，其特征在于，所述预设的带内传输通道包括线路侧业务传输通道和电口光口通道，所述预设的带外传输通道包括光监控通道OSC和时钟线缆通道。
6.一种OTN时钟和时间的同步方法，其特征在于，所述OTN时钟和时间的同步方法包括：
在接收到时间时钟同步指令时，OTN网元设备根据其所在网络的链路类型，确定时间时钟传输方案，并从该时间时钟传输方案对应的业务端口和/或面板接口中提取时间信息和时钟信息；
所述OTN网元设备根据所述时钟信息完成本地的时钟同步，根据所述时间信息校准本地的时间；
所述OTN网元设备根据所述时间时钟传输方案，选择预设的带内传输通道或预设的带外传输通道将提取的时间信息和时钟信息传输至下一级OTN网元设备。
7.如权利要求6所述的OTN时钟和时间的同步方法，其特征在于，所述OTN网元设备从所述时间时钟传输方案对应的业务端口和/或面板接口中提取时间信息和时钟信息的步骤包括：
所述OTN网元设备根据所述时间时钟传输方案确定提取时间时钟信息的业务端口和面板接口；
所述OTN网元设备从所述业务端口传出的业务信号中提取时钟频率和同步状态信息SSM，或者从面板时钟源接口传输的信号中提取时钟频率和SSM；
所述OTN网元设备从所述业务端口和/或面板接口中提取精确时间协议PTP报文或秒脉冲日时间常数1PPS+TOD报文。
8.如权利要求7所述的OTN时钟和时间的同步方法，其特征在于，所述OTN网元设备从所述业务端口或面板接口中提取精确时间协议PTP报文或秒脉冲日时间常数1PPS+TOD报文的步骤：
当所述OTN网元设备从业务端口和/或面板接口中提取的报文为PTP报文时，若所述OTN网元设备为主节点设备，则在该提取的PTP报文中添加所述OTN网元设备的时间戳；若所述OTN网元设备为从节点设备，则记录提取的PTP报文中的时间戳；
当所述OTN网元设备从业务端口和/或面板接口中提取的报文为1PPS+TOD报文时，获取1PPS+TOD报文中的同步定时信息。
9.如权利要求8所述的OTN时钟和时间的同步方法，其特征在于，所述OTN网元设备中包括SEC单元，所述所述OTN网元设备根据所述时钟信息完成本地的时钟同步，根据所述时间信息校准本地的时间的步骤包括：
当所述OTN网元设备接收到时钟信息时，根据时钟信息中的SSM获取最佳时钟，并将所述最佳时钟和所述时钟信息中的时钟频率传输至所述SEC单元以完成整个所述OTN网元设备的时钟同步。
在所述OTN网元设备接收到PTP报文时，根据接收的PTP报文中的时间戳，校准所述OTN网元设备的时间，并在接收的PTP报文添加所述OTN网元设备校准后时间；
在所述OTN网元设备接收到1PPS+TOD报文时，根据该1PPS+TOD报文中的同步定时信息校准所述OTN网元设备的时间。
10.如权利要求6至9任意一项所述的OTN时钟和时间的同步方法，其特征在于，所述预设的带内传输通道包括线路侧业务传输通道和电口光口通道，所述预设的带外传输通道包括光监控通道OSC和时钟线缆通道。
11.一种OTN时钟和时间的同步系统，其特征在于，所述OTN时钟和时间的同步系统包括多个互相连接组成环型网络的OTN网元设备、分组传输网PTN设备和数字通信时间频率同步供给系统BITS，所述PTN设备与所述环型网络中连接，所述环型网络中OTN网元设备与所述BITS连接。
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