CN107078821B - 动态准确性信息在ieee 1588时钟的网络中的分发 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于在使用IEEE 1588的电信网络中向时钟传送定时信息的可靠性的方法和系统。中间时钟(边界时钟或透明时钟)可能必须调整其本地时钟以匹配祖时钟的本地时钟。如果这样的调整频繁或者很大，则即使中间时钟的本地时钟的质量高，中间时钟也可能对它在IEEE 1588通知消息中传递到下游时钟的定时信息的可靠性没有信心。中间时钟确定其定时信息的可靠性的度量。除了包括在发送的IEEE 88通知消息中的正常时钟质量和稳定性之外，中间时钟还插入定时信息的可靠性的指示。中间时钟可在将定时信息的可靠性的指示1插入到其发送的通知消息中时考虑在其接收的通知消息中发现的可靠性的指示。

Description

动态准确性信息在IEEE 1588时钟的网络中的分发

技术领域

本发明涉及电信网络的节点内的定时信号，更具体地说，涉及网络内的时钟准确性信息的分发。

背景技术

在采用IEEE 1588标准的电信网络中，公共时间在整个网络上分发，使得网络内的网络元件同步。根据IEEE 1588-2002(IEEE 1588的第一个实现)，网络元件上的祖时钟(grandmaster clock)使用PTP(精确时间协议)消息将定时信息发送到另一个网络元件上的边界时钟，通常将这种信息传送到边界时钟是一秒钟若干次的量级。当边界时钟接收到定时信息时，边界时钟采用偏移来校正其自己的本地时钟，该偏移源自用于传送定时信息的各种PTP消息中的时间戳。然后，边界时钟将其自己的定时信息发送到其它网络元件，包括可能的其它边界时钟。只接收定时信息并且不使用IEEE 1588将定时信息向前传送的时钟是从时钟。将定时信息传递到第二时钟的时钟被称为第二时钟的父时钟。在这些时钟中的任何一个时钟上，从另一个时钟接收定时信息的端口被称为从端口，以及将定时信息发送到另一个时钟的端口被称为主端口。

边界时钟或从时钟可以从多于一个的时钟接收监控信息。在这种情况下，边界时钟或从时钟通过使用“最佳主时钟”算法来选择这些时钟中的一个作为其父时钟。然后，边界时钟或从时钟使用从父时钟接收的定时信息来调整其本地时钟。

在IEEE 1588-2008(IEEE 1588的版本二)中，引入了透明时钟。透明时钟处理当从主端口流向从端口时传送透明时钟的PTP消息。透明时钟不终止PTP消息，但是随着PTP消息穿过包含透明时钟的网络元件所需要的时间增大每个PTP消息。

作为PTP通信的一部分，祖时钟和边界时钟使用通知(Announce)消息来分发监控信息。这些通知消息指示祖时钟的质量以及时钟与祖时钟的距离，其中祖时钟是网络中定时的源。例如，其父时钟是祖时钟的边界时钟将发送指示祖时钟的质量以及距离为1的通知消息。祖时钟质量信息包括祖时钟对其自己的准确性和稳定性的估计。这两者都是时钟的良好性的指示，并且可以是静态或动态度量。透明时钟不修改地传递通知消息。如果边界时钟或透明时钟从多于一个的时钟接收通知消息，则该时钟可以在其最佳主时钟算法的实施中使用通知消息中的信息，以便选择这些时钟中的哪个用作其父时钟。

在这两种情况下，边界时钟或透明时钟(在此统称为“中间时钟”)可能在一开始就将错误引入到定时信息内。最近已经启动的边界时钟采用可测量的时间量以使其自己的时钟与其父时钟的时钟同步。因此，由边界时钟发送的PTP消息可能不能精确地反映从祖时钟发出的时间信号。类似地，对于透明时钟，如果包含透明时钟的网络元件最近已经启动并且透明时钟的本地时钟尚未与祖时钟同步，则通过该网络元件的分组的传输时间的测量可能不稳定。

在任一情况下，由终端应用收集的定时信息可能与由祖时钟生成的定时信息不匹配。到达终端应用的通知消息指示祖时钟的准确性和稳定性。然而，通知消息并没有关于由于在祖时钟和从时钟之间存在边界时钟和透明时钟而导致准确性的可能降低的信息。

发明内容

根据一个方面，提供了一种在使用IEEE 1588消息来传送定时信息的电信网络中传达定时信息的方法。在中间时钟处，确定本地时钟的定时信息的可靠性。在中间时钟处，根据接收到的通知消息确定祖时钟可靠性的指示。在中间时钟处，在输出的通知消息中设置可靠性的指示为所确定的本地时钟的可靠性和祖时钟可靠性的指示的组合。由中间时钟发送该输出的通知消息。

根据另一个方面，提供了一种在使用IEEE 1588消息来传送定时信息的电信网络中的网络元件。网络元件包括本地时钟、处理器以及存储器。存储器包括当由处理器执行时使得处理器确定本地时钟的定时信息的可靠性的指令。存储器还包括使得处理器根据所接收的通知消息确定祖时钟可靠性的指示的指令，在输出的通知消息中设置可靠性的指示为所确定的本地时钟的可靠性与祖时钟可靠性的指示的结合的指令，以及发送输出的通知消息的指令。

本发明的实施例的方法可以以计算机处理器可执行的形式在非暂时性计算机可读存储介质上存储为逻辑指令。

本发明的实施例允许边界时钟和透明时钟向下游时钟通知下游时钟正在接收的定时信息的可靠性。

附图说明

通过参考附图对以下优选实施例的详细描述，本发明的实施例的特征和优点将变得更加显而易见，其中：

图1是示例性电信网络的一部分的框图；

图2是另一个示例性电信网络的一部分的框图；

图3是根据本发明的一个实施例的由图1的中间时钟执行的方法的流程图；

图4是根据本发明的一个实施例的计算环境的框图。

应当注意，在附图中，相似的特征具有相似的标签。

具体实施方式

参考图1，示出了电信网络的一部分的框图。第一普通时钟用作祖时钟10。由于祖时钟10所在的网络元件正在诸如通过使用GPS接收机来接收可以与其时钟匹配的可靠时间信息，因此，网络元件确信它的时钟。祖时钟10与位于单独网络元件上的中间时钟12交换精确时间协议(PTP)消息。中间时钟12可以是边界时钟或透明时钟。中间时钟12与位于又一网络元件上的第二普通时钟14交换PTP消息。终端应用16使用第二普通时钟14作为定时信息的源。

中间时钟12已经选择了祖时钟10作为其父时钟，并且具有链接到祖时钟10上的主端口15的从端口13。第二普通时钟14具有链接到中间时钟12上的主端口19的从端口17。

祖时钟10向中间时钟12发送指示祖时钟10内的时间的准确性和稳定性的通知消息。如果中间时钟12是边界时钟，则边界时钟12在内部存储该准确性和稳定性信息，在此统称为质量信息。边界时钟12将与祖时钟的距离增加1。然后，边界时钟12将所存储的祖时钟质量信息和与祖时钟的距离复制到新的通知消息中。然后，边界时钟12将与边界时钟自身相关的质量信息添加到新的通知消息中，然后将新的通知消息发送到普通时钟14。

在中间时钟12是透明时钟的情况下，透明时钟通过添加透明时钟自身的质量信息来修改通知消息，并向普通时钟14转发该消息。

图1所示的电信网络被有意地选择为非常简单的网络，以便最好地示出本发明的实施例。更一般地，在祖时钟10和第二普通时钟14之间可以存在多于一个的中间时钟。第二普通时钟14可以从多于一个的中间时钟接收PTP消息，并且可以接收关于多于一个的祖时钟的定时信息。例如，在图2中示出了更复杂的时钟的布置。在图2的示例性电信网络中，普通时钟14具有两个可能的祖时钟10、20。透明时钟18位于第一祖时钟10和普通时钟14之间。两个边界时钟22和24串联地位于第二祖时钟20和普通时钟14之间。每个中间时钟18、20和24将它们的质量信息加到转发到下一个时钟的通知消息中。

广泛地，采用IEEE 1588的电信网络中的中间时钟确定其本地时钟的可靠性，在输出的通知消息中将可靠性的指示设置为所确定的本地时钟的可靠性和祖时钟可靠性的指示的组合，并发送该输出的通知消息。

参考图3，示出了根据本发明的一个实施例的由图1的中间时钟执行的方法的流程图。在步骤30，中间时钟接收通知消息。在步骤32，中间时钟12确定中间时钟12的本地时钟的定时信息的可靠性的指示。定时信息的可靠性与本地时钟的频率和祖时钟的频率之间的同步的稳定性直接相关。在中间时钟12是边界时钟的情况下，由边界时钟提供的定时信息可能由于边界时钟与其主时钟之间缺乏同步导致边界时钟不“知道”正确的时间而直接不可靠。在中间时钟12是透明时钟的情况下，由于透明时钟和祖时钟之间缺乏同步，通知消息发送到透明时钟所花费的时间可能不可靠地知道。

可靠性与质量和稳定性不同。质量(通常)是时钟的准确性和类别的静态度量。稳定性(通常)是时钟自己的性能相对PTP参考的静态度量。相反，可靠性是可随时间改变的量。定时信息的可靠性可随着设备逐渐稳定的时间改变。这可能是因为中间时钟的本地时钟逐渐调整以匹配其最近知道的主时钟。定时信息的可靠性可由时钟用于决定是否使用包含可靠性指示的通知消息所属的主时钟以及该时钟的质量和稳定性。例如，质量和稳定性信息可以向时钟指示通知消息所属的时钟是非常好的时钟，但是可靠性的指示可能指示定时信息还不是非常可靠。随着时间的推移，属于该时钟的后续的通知消息将指示相同的质量和稳定性，但是，通知消息中的定时信息的可靠性应当随着主时钟将其本地时钟调整到祖时钟而改善。

在步骤34，中间时钟确定包含在所接收的通知消息中的可靠性的指示。

在步骤38，中间时钟12生成通知消息以发送到它的从时钟。术语“生成”被宽松地使用，并且该步骤在图3中以虚线示出，因为在中间时钟12是透明时钟的情况下，实际上并不生成新的通知消息。相反，在步骤30所接收的通知消息经过透明时钟，并且作为输出的通知消息转发。生成通知消息的步骤38可以被视为可选地基于中间时钟是边界时钟还是透明时钟来实现，或者术语“生成”可以被理解为将在步骤30接收的通知消息传送到输出的分组的队列。

在步骤40，中间时钟12将输出的通知消息(如果中间时钟是边界时钟，则在步骤38生成，或者，如果中间时钟是透明时钟，则被转发)中的可靠性的指示设置为在步骤32所确定的可靠性的指示和在步骤34所确定的祖时钟可靠性的指示的组合。在输出的通知消息中设置的可靠性的指示是例如TLV(类型-长度-值)元素，TLV元素的值指示通知消息中的定时信息的可靠性的程度。这可以以任何反映中间时钟和所有上游时钟的累积可靠性的方式来完成。例如，如果指示仅仅是可靠性的实际度量，例如，时钟在10μs、50μs、100μs或200μs内是可靠的，则可靠性的指示的调整值可以简单地通过将所接收的值和在步骤32所确定的值相加来确定。这可能是调整该值的最简单的方法，但是还仅仅考虑累积可靠性的最坏情况，即，每个误差是在相同方向上。在另一个实施例中，值被添加为均方根，如果值快速地改变，这可能是有利的。在步骤42，中间时钟12通过它的主端口发送该输出的通知消息，在图1所示的网络中，该主端口通向第二普通时钟14。

在上述实施例中，中间时钟在输出的通知消息中设置TLV元素，TLV元素的值指示通知消息中的定时信息的可靠性的程度。可替换地，中间时钟12在输出的通知消息中设置单个比特的值，该比特的值指示通知消息的定时信息是否可靠。在这样的实施例中，在步骤32，中间时钟进行关于其自己的定时信息的可靠性的布尔确定。例如，如果中间时钟的本地时钟的频率与祖时钟的时钟的频率之间的差超过阈值(诸如，十亿分之二百(或200纳秒每秒))，则中间时钟12确定其定时信息不可靠，并且布尔值为假。如果本地时钟和祖时钟的频率之间的差没有超过阈值，则中间时钟12确定其定时信息是可靠的，并且布尔值为真。中间时钟通过在所确定的可靠性的指示和所接收的可靠性的指示之间执行AND操作，来在输出的通知消息中设置可靠性的指示。其效果是，如果所有上游时钟都确信其定时信息的可靠性，则最终由普通时钟14所接收的定时信息的可靠性的指示仅为真。

在上述实施例中，当中间时钟确定可靠性的指示的值以插入到所发送的通知消息中时，中间时钟考虑在所接收的通知消息中包括的可靠性的指示。可替换地，中间时钟仅仅包括它自己对定时信息的可靠性的贡献的指示。在这种实施例中，排除了以上参照图3所描述的步骤34。这种实施例可以向普通时钟提供较不准确的可靠性信息，但是，可以更容易实现。不准确性的程度甚至可以减小，因为由祖时钟和普通时钟之间的每个中间时钟所引入的误差可能趋向于彼此抵消。例如，一些边界时钟可能最初比祖时钟慢，而一些可能最初比祖时钟快。

由中间时钟执行的上述方法优选地被实现为软件形式的逻辑指令。可替换地，该方法可实现为硬件，或软件或硬件的组合。如果采用软件的形式，则上述方法的逻辑可以以计算机处理器可执行的形式存储在非暂时性计算机可读存储介质上。如果采用硬件的形式，则上述方法的逻辑可以由通用处理器、网络处理器、数字信号处理器、ASIC、宏观电路或多个这种设备来实现。

图4中示出了中间时钟的一个实施例的简化框图作为处理器组件100。处理器组件100包括计算机处理器元件102(例如，中央处理单元和/或其它合适的处理器)。计算机处理器元件102可访问存储器104(例如，随机存取存储器、只读存储器等)。处理器元件102和存储器104还与接口通信，接口包括各种I/O设备106(例如，用户输入设备(诸如键盘、按键、鼠标等)、用户输出设备(诸如显示器、扬声器等)、输入端口、输出端口、接收器、发射器和存储设备(诸如磁带驱动器、软盘驱动器、硬盘、光盘驱动器等))。在一个实施例中，上述方法被实现为加载到存储器104中并使计算机处理器元件102执行该方法的软件指令。

所呈现的实施例仅是示例性的，并且本领域技术人员将理解，在不脱离本发明的精神的情况下，可以对上述实施例进行变化。本发明的范围仅由所附权利要求限定。

Claims (16)

1.一种在使用消息传送定时信息的通信网络中传达所述定时信息的方法，所述方法包括，在具有本地时钟的网络设备处：

确定所述本地时钟的定时信息的可靠性；

根据所接收的通知消息确定时钟可靠性的指示；

基于所确定的所述本地时钟的定时信息的可靠性和所确定的所接收的通知消息中的所述时钟可靠性的指示，设置输出的通知消息中的可靠性的指示；以及

发送所述输出的通知消息。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述网络设备是边界时钟，并且所述方法还包括：生成所述输出的通知消息。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，确定所述本地时钟的定时信息的可靠性还包括：确定所述本地时钟将被调整多少以便匹配源时钟。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述网络设备是透明时钟，并且所接收的通知消息作为所述输出的通知消息当在所述输出的通知消息中设置了所述可靠性的指示之后被转发。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，确定所述本地时钟的定时信息的可靠性还包括：确定所述本地时钟将被调整多少以便匹配源时钟。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，设置所述可靠性的指示还包括：在所述输出的通知消息中设置TLV元素。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，设置所述可靠性的指示还包括：在所述输出的通知消息中设置单个比特的值。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，用于传送定时信息的消息是IEEE 1588消息，根据所接收的通知消息确定时钟可靠性的指示包括根据所接收的Announce消息确定时钟可靠性的指示，设置输出的通知消息中的可靠性的指示包括设置输出的Announce消息中的可靠性的指示，发送所述输出的通知消息包括发送所述输出的Announce消息。

9.根据权利要求3所述的方法，其中，用于传送定时信息的消息是IEEE 1588消息，根据所接收的通知消息确定时钟可靠性的指示包括根据所接收的Announce消息确定时钟可靠性的指示，设置输出的通知消息中的可靠性的指示包括设置输出的Announce消息中的可靠性的指示，发送所述输出的通知消息包括发送所述输出的Announce消息，所述源时钟是祖时钟。

10.根据权利要求5所述的方法，其中，用于传送定时信息的消息是IEEE 1588消息，根据所接收的通知消息确定时钟可靠性的指示包括根据所接收的Announce消息确定时钟可靠性的指示，设置输出的通知消息中的可靠性的指示包括设置输出的Announce消息中的可靠性的指示，发送所述输出的通知消息包括发送所述输出的Announce消息，所述源时钟是祖时钟。

11.一种在使用消息传送定时信息的电信网络中的网络元件，包括：

本地时钟；

处理器；以及

包括指令的存储器，其中所述指令在由所述处理器执行时使所述处理器：

确定所述本地时钟的定时信息的可靠性；

根据所接收的通知消息确定时钟可靠性的指示；

基于所确定的所述本地时钟的定时信息的可靠性和所确定的所接收的通知消息中的所述时钟可靠性的指示，设置输出的通知消息中的可靠性的指示；以及

发送所述输出的通知消息。

12.根据权利要求11所述的网络元件，其中，所述网络元件是边界时钟，并且所述存储器还包括：当由所述处理器执行时使所述处理器生成所述输出的通知消息的指令。

13.根据权利要求11所述的网络元件，其中，所述网络元件是透明时钟，并且用于发送所述输出的通知消息的指令还包括：用于将所接收的通知消息作为所述输出的通知消息当在所述输出的通知消息中设置了所述可靠性的指示之后转发的指令。

14.根据权利要求11所述的网络元件，其中，用于传送定时信息的消息是IEEE 1588消息，用于根据所接收的通知消息确定时钟可靠性的指示的指令包括用于根据所接收的Announce消息确定时钟可靠性的指示的指令，用于设置输出的通知消息中的可靠性的指示的指令包括用于设置输出的Announce消息中的可靠性的指示的指令，用于发送所述输出的通知消息包括用于发送所述输出的Announce消息的指令。

15.根据权利要求14所述的网络元件，其中，用于确定所述本地时钟的定时信息的可靠性的指令包括：用于确定所述本地时钟将被调整多少以便匹配源时钟的指令。

16.一种在通信网络中传达定时信息的方法，所述方法包括，在中间时钟处：

确定本地时钟的定时信息的可靠性；

确定祖时钟可靠性的指示；

在输出的消息中将可靠性的指示设置为所确定的所述本地时钟的定时信息的可靠性和所确定的所述祖时钟可靠性的指示的组合；以及

发送所述输出的消息。