CN112804652B - 基于钟源集群协作的授时方法、装置、设备及可读介质 - Google Patents
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Abstract
本公开实施例公开了一种基于钟源集群协作的授时方法、装置、设备及可读介质。所述方法包括:基于时钟源的时间信息同步所述钟源集群中网络设备的本地时钟;利用BMCA算法从所述本地时钟中选择出目标钟源;编码所述目标钟源对应的所述网络设备的终端标识得到钟源IP地址;基于所述目标钟源、所述钟源IP地址向终端设备授时。该技术方案避免了钟源集群中采用随机或默认地址的方式造成IP地址冲突,导致下游网络设备无法从钟源集群中选择目标钟源进行时钟同步,同时,钟源集群中网络设备间也无需协商钟源IP地址,节省了信令开销。
Description
技术领域
本公开涉及无线通信技术领域,具体涉及一种基于钟源集群协作的授时方法、装置、设备及可读介质。
背景技术
移动网络系统中,目前采用的授时方式主要有GPS同步、网络同步、终端测量辅助同步以及基站的空中接口同步。基站的空中接口同步的思想是基站和该基站覆盖范围内的一个或多个终端建立空口连接,即基站与终端之间通过空中接口通信,通常采用NTP(Network Time Protocol,网络时间协议),或者PTP(Precision Time Protocol,高精度时间协议)进行网络授时。
现有技术中,基于物理层的高精度空口授时技术TAP(Timing Method over AirInterface based on Physical-layer Signals,基于物理层信号的空中接口授时方法),理想情况下能够满足终端设备的空口授时精度的需求。但是没有解决无线终端如何继续向下游网络设备提供授时服务的问题,造成了该技术在实际应用中具有很大的局限性。
发明内容
为了解决相关技术中的问题,本公开实施例提供一种基于钟源集群协作的授时方法、装置、设备及可读介质。
第一方面,本公开实施例中提供了一种基于钟源集群协作的授时方法。
具体地,所述基于钟源集群协作的授时方法,包括:
基于时钟源的时间信息同步所述钟源集群中网络设备的本地时钟;
利用BMCA算法从所述本地时钟中选择出目标钟源;
编码所述目标钟源对应的所述网络设备的终端标识得到钟源IP地址;
基于所述目标钟源、所述钟源IP地址向终端设备授时。
可选地,所述终端标识为RNTI标识或者移动网络IP地址。
可选地,所述方法还包括:
根据时钟源与所述网络设备的信道状态为每个网络设备配置权重;
所述基于所述目标钟源、所述钟源IP地址向终端设备授时包括:
基于所述权重、所述目标钟源、所述钟源IP地址向终端设备授时。
可选地,所述方法还包括:
对本地时钟的同步误差加权求和得到集群时钟协调时间;
根据集群时钟协调时间补偿同步后的所述本地时钟;
所述基于所述目标钟源、所述钟源IP地址向终端设备授时包括:
基于补偿同步后的所述目标钟源、所述钟源IP地址向终端设备授时。
可选地,所述方法还包括:
根据时钟源与所述网络设备的信道状态为每个网络设备配置权重;
所述基于所述目标钟源、所述钟源IP地址向终端设备授时包括:
基于所述权重、所述补偿同步后的所述目标钟源、所述钟源IP地址向终端设备授时。
可选地,所述编码方法为CRC校验或MD5。
第二方面,本公开实施例中提供了一种基于钟源集群协作的授时装置。
具体地,所述基于钟源集群协作的授时装置,包括:
同步模块,被配置为基于时钟源的时间信息同步所述钟源集群中网络设备的本地时钟;
选择模块,被配置为利用BMCA算法从所述本地时钟中选择出目标钟源;
编码模块,被配置为编码所述目标钟源对应的所述网络设备的终端标识得到钟源IP地址;
授时模块,被配置为基于所述目标钟源、所述钟源IP地址向终端设备授时。
第三方面,本公开实施例提供了一种电子设备,包括存储器和处理器,其中,所述存储器用于存储一条或多条计算机指令,其中,所述一条或多条计算机指令被所述处理器执行以实现如第一方面中任一项所述的方法。
第四方面,本公开实施例中提供了一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机指令,该计算机指令被处理器执行时实现如第一方面中任一项所述的方法。
根据本公开实施例提供的技术方案,首先基于时钟源的时间信息同步所述钟源集群中网络设备的本地时钟,然后利用BMCA算法从所述本地时钟中选择出目标钟源,之后编码所述目标钟源对应的所述网络设备的终端标识得到钟源IP地址,最后基于所述目标钟源、所述钟源IP地址向终端设备授时。该技术方案利用网络设备的终端标识确定钟源IP地址,通过CRC校验、截短MD5等编码方法不重复或极大概率不重复(可通过屏蔽重复码字实现不重复)钟源IP地址,避免了钟源集群中采用随机或默认地址的方式造成IP地址冲突,导致下游网络设备无法从钟源集群中选择目标钟源进行时钟同步,同时,钟源集群中网络设备间也无需协商钟源IP地址,节省了信令开销。
应当理解的是,以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的,并不能限制本公开。
附图说明
结合附图,通过以下非限制性实施方式的详细描述,本公开的其它特征、目的和优点将变得更加明显。在附图中:
图1示出根据本公开实施例的授时方法的移动网络的系统架构图;
图2示出根据本公开实施例的网络设备的结构示意图;
图3示出根据本公开的实施例的基于钟源集群协作的授时方法的流程图;
图4示出根据本公开的实施例的基于钟源集群协作的授时装置的结构框图;
图5示出根据本公开的实施例的电子设备的结构框图;
图6示出适于用来实现根据本公开实施例的方法的计算机系统的结构示意图。
具体实施方式
下文中,将参考附图详细描述本公开的示例性实施例,以使本领域技术人员可容易地实现它们。此外,为了清楚起见,在附图中省略了与描述示例性实施例无关的部分。
在本公开中,应理解,诸如“包括”或“具有”等的术语旨在指示本说明书中所公开的特征、数字、步骤、行为、部件、部分或其组合的存在,并且不欲排除一个或多个其他特征、数字、步骤、行为、部件、部分或其组合存在或被添加的可能性。
另外还需要说明的是,在不冲突的情况下,本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本公开。
在本公开中,如涉及对用户信息或用户数据的获取操作或向他人展示用户信息或用户数据的操作,则所述操作均为经用户授权、确认,或由用户主动选择的操作。
现有技术中,基于物理层的高精度空口授时技术TAP(Timing Method over AirInterface based on Physical-layer Signals,基于物理层信号的空中接口授时方法),理想情况下能够满足终端设备的空口授时精度的需求。但是没有解决无线终端如何继续向下游网络设备提供授时服务的问题,造成了该技术在实际应用中具有很大的局限性。
本公开实施例提供的技术方案,利用网络设备的终端标识确定钟源IP地址,通过CRC校验、截短MD5等编码方法不重复或极大概率不重复(可通过屏蔽重复码字实现不重复)钟源IP地址,避免了钟源集群中采用随机或默认地址的方式造成IP地址冲突,导致下游网络设备无法从钟源集群中选择目标钟源进行时钟同步,同时,钟源集群中网络设备间也无需协商钟源IP地址,节省了信令开销。
图1示出根据本公开实施例的授时方法的移动网络的系统架构图。
如图1所示,移动网络包括基站100、钟源集群200、网关300和终端设备400。该授时方法用于对终端设备400授时。
基站100作为时钟源配置授时功能,通过移动网络将时钟传递给钟源集群200。其中,时钟源的时钟信息可以是基于UTC(Coordinated Universal Time,世界协调时间)确定的,也可以基于其他标准确定,本公开对此不做限制。
钟源集群200包括多个网络设备,例如可以是网络设备1、网络设备2和网络设备3。网络设备可以是具有移动网络授时接收能力的无线终端设备,通过无线空口接入移动网络,其移动网络IP地址互不重复。每个网络设备在通过调整本地时钟同步至移动网络时钟源后,可以作为PTP主钟向下游网络提供授时服务。
图2示出根据本公开实施例的网络设备的结构示意图,如图2所示,网络设备1包括:基带模组11、时间同步模组12和本地时钟13,基带模组11用于接收基站100的时钟信息,并传递给时间同步模组12,时间同步模组12根据接收到的时钟信息同步本地时钟13。
多个网络设备可以处于同一个局域网中,通过相互覆盖时间同步域组成分布式的钟源集群200。多个网络设备在同步时钟源的时钟信息后,由BMCA算法从中选出一个网络设备,经由网关300向终端设备400下发本地时钟,进行授时。
BMCA算法(Best Master Clock selection Algorithm,最佳主时钟选择算法)是由5个状态机相互配合实现,通过比较各网络节点的时钟参数,最终选举一个局域网内的最佳时钟。该算法的具体细节部分可参见现有技术,本公开不予赘述。
终端设备400经由网关300与钟源集群200通过PTP协议通信,在接收根据BMCA算法选择的网络设备的本地时钟后,同步本地时钟。其中,PTP协议的流程是通过发送同步报文交换时间戳,最终从时钟根据得到的4个时间戳计算得到主从时钟的时间偏差,然后通过调整从时钟来减少主从时钟间的时间偏差。该协议详细内容可参见现有技术,本公开不予赘述。
图3示出根据本公开的实施例的基于钟源集群协作的授时方法的流程图。如图3所示,所述基于钟源集群协作的授时方法包括以下步骤S110-S140:
在步骤S110中,基于时钟源的时间信息同步所述钟源集群中网络设备的本地时钟;
在步骤S120中,利用BMCA算法从所述本地时钟中选择出目标钟源;
在步骤S130中,编码所述目标钟源对应的所述网络设备的终端标识得到钟源IP地址;
在步骤S140中,基于所述目标钟源、所述钟源IP地址向终端设备授时。
根据本公开的实施例,所述终端标识为RNTI(RNTI Radio Network TemporyIdentity,移动网络临时标识)或者移动网络IP地址。
由于网络设备1、网络设备2、网络设备3接入同一个LAN(Local Area Network,局域网)中,而PTP协议并不具备在钟源集群内商定钟源IP地址的能力,采用随机或默认地址的方式很可能会产生IP地址冲突。而移动网络特性决定了处于同一LAN内网络设备的RNTI、IP地址等终端标识不存在冲突。因此可以通过CRC校验、截短MD5等编码方法不重复或极大概率不重复(可通过屏蔽重复码字实现不重复)地编码网络设备的IP地址以避免钟源集群200内某一网络设备向终端设备400授时时引起的IP地址冲突问题。
以CRC检验方法为例,终端标识为移动网络IP地址:
CLK.addr=CRC_{32-mask}(UE.addr)+IP.seg,其中CLK.addr为钟源IP地址,CRC表示循环冗余校验,UE.addr为网络设备在移动网络IP地址,mask为目标LAN的子网掩码。举例:移动网络地址为10.28.176.221的网络设备在192.168.30.0/24的网段提供时间同步服务时,其钟源IP地址为:
192.168.30.0+CRC_{32-24}(10.28.176.221)
=192.168.30.0+CRC_8(0A 1C B0 DD)
=192.168.30.150
以CRC检验方法为例,终端标识为RNTI:
CLK.addr=CRC_{32-mask}(UE.RNTI)+IP.seg,其中UE.RNTI网络设备在移动网络中的临时标识。举例:RNTI为ABCD的终端在172.16.0.0/16的网段提供时间同步服务时,其钟源IP地址为
172.16.0.0+CRC_{32-16}(ABCD)
=172.16.0.0+CRC_16(ABCD)
=172.16.165.190
如果终端采用IPv6地址,上式中{32-mask}替换为{128-Prefix length}。
根据本公开的实施例,所述方法还包括:
根据时钟源与所述网络设备的信道状态为每个网络设备配置权重;
所述基于所述目标钟源、所述钟源IP地址向终端设备授时包括:
基于所述权重、所述目标钟源、所述钟源IP地址向终端设备授时。
在本公开方式中,为了避免BMCA算法选择出的不同目标钟源在同步时钟源后的本地时钟之间差异过大,提高钟源集群内网络设备向终端设备授时的精度和稳定性,可以利用基站基于各个网络设备的信道状态评估结果,例如CSI(Channel State Information,信道状态信息),来指定各个网络设备作为目标钟源在授时的权重,信道状态越好的网络设备将获得更高的可信度,通过权重大小来调整网络设备同步时钟源后的时钟,提高了同步本地时钟的精度,进而提高了授时精度。
根据本公开的实施例,所述方法还包括:
对本地时钟的同步误差加权求和得到集群时钟协调时间;
根据集群时钟协调时间补偿同步后的所述本地时钟;
所述基于所述目标钟源、所述钟源IP地址向终端设备授时包括:
基于补偿同步后的所述目标钟源、所述钟源IP地址向终端设备授时。
在本公开方式中,为了避免BMCA算法选择出的不同目标钟源在同步时钟源后的本地时钟之间差异过大,提高钟源集群内网络设备向终端设备授时的精度和稳定性,可以利用钟源集群内各个网络设备同步本地时钟之间的互异信息,互相补偿时间同步误差,从而提高每个网络设备作为目标钟源同步本地时钟的精度,进而提高了授时精度。
在本公开方式中,为了进一步提高授时精度,所述方法还包括:
根据时钟源与所述网络设备的信道状态为每个网络设备配置权重;
所述基于所述目标钟源、所述钟源IP地址向终端设备授时包括:
基于所述权重、所述补偿同步后的所述目标钟源、所述钟源IP地址向终端设备授时。
本公开方式从两方面来提高钟源集群中网络设备作为目标钟源同步本地时钟的精度,一方面通过基站配置的权重来解决信道状态对本地时钟同步的影响,另一方面通过钟源集群内不同网络设备间的互异信息来补偿时间同步误差,从而提高了目标钟源同步本地时钟的精度,进而提高了向终端设备授时的精度。
图4示出根据本公开的实施例的时间敏感网络中流量帧的路由规划调度装置的结构框图。其中,该装置可以通过软件、硬件或者两者的结合实现成为电子设备的部分或者全部。
如图4所示,所述时间敏感网络中流量帧的路由规划调度装置400包括同步模块410、选择模块420、编码模块430和授时模块440。
所述同步模块410被配置为基于时钟源的时间信息同步所述钟源集群中网络设备的本地时钟;
所述选择模块420被配置为利用BMCA算法从所述本地时钟中选择出目标钟源;
所述编码模块430被配置为编码所述目标钟源对应的所述网络设备的终端标识得到钟源IP地址;
所述授时模块440被配置为基于所述目标钟源、所述钟源IP地址向终端设备授时。
根据本公开实施例提供的技术方案,利用网络设备的终端标识确定钟源IP地址,通过CRC校验、截短MD5等编码方法不重复或极大概率不重复(可通过屏蔽重复码字实现不重复)钟源IP地址,避免了钟源集群中采用随机或默认地址的方式造成IP地址冲突,导致下游网络设备无法从钟源集群中选择目标钟源进行时钟同步,同时,钟源集群中网络设备间也无需协商钟源IP地址,节省了信令开销。
本公开还公开了一种电子设备,图5示出根据本公开的实施例的电子设备的结构框图。
如图5所示,所述电子设备500包括存储器501和处理器502,其中,存储器501用于存储一条或多条计算机指令,其中,所述一条或多条计算机指令被所述处理器502执行以实现根据本公开的实施例的方法:
基于时钟源的时间信息同步所述钟源集群中网络设备的本地时钟;
利用BMCA算法从所述本地时钟中选择出目标钟源;
编码所述目标钟源对应的所述网络设备的终端标识得到钟源IP地址;
基于所述目标钟源、所述钟源IP地址向终端设备授时。
根据本公开的实施例,所述终端标识为RNTI标识或者移动网络IP地址。
根据本公开的实施例,还包括:
根据时钟源与所述网络设备的信道状态为每个网络设备配置权重;
所述基于所述目标钟源、所述钟源IP地址向终端设备授时包括:
基于所述权重、所述目标钟源、所述钟源IP地址向终端设备授时。
根据本公开的实施例,还包括:
对本地时钟的同步误差加权求和得到集群时钟协调时间;
根据集群时钟协调时间补偿同步后的所述本地时钟;
所述基于所述目标钟源、所述钟源IP地址向终端设备授时包括:
基于补偿同步后的所述目标钟源、所述钟源IP地址向终端设备授时。
根据本公开的实施例,还包括:
根据时钟源与所述网络设备的信道状态为每个网络设备配置权重;
所述基于所述目标钟源、所述钟源IP地址向终端设备授时包括:
基于所述权重、所述补偿同步后的所述目标钟源、所述钟源IP地址向终端设备授时。
根据本公开的实施例,所述编码方法为CRC校验或MD。
图6示出适于用来实现根据本公开实施例的方法的计算机系统的结构示意图。
如图6所示,计算机系统600包括处理单元601,其可以根据存储在只读存储器(ROM)602中的程序或者从存储部分608加载到随机访问存储器(RAM)603中的程序而执行上述实施例中的各种方法。在RAM 603中,还存储有系统600操作所需的各种程序和数据。处理单元601、ROM602以及RAM 603通过总线604彼此相连。输入/输出(I/O)接口605也连接至总线604。
以下部件连接至I/O接口605:包括键盘、鼠标等的输入部分606;包括诸如阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)等以及扬声器等的输出部分607;包括硬盘等的存储部分608;以及包括诸如LAN卡、调制解调器等的网络接口卡的通信部分609。通信部分609经由诸如因特网的网络执行通信过程。驱动器610也根据需要连接至I/O接口605。可拆卸介质611,诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等,根据需要安装在驱动器610上,以便于从其上读出的计算机程序根据需要被安装入存储部分608。其中,所述处理单元601可实现为CPU、GPU、TPU、FPGA、NPU等处理单元。
特别地,根据本公开的实施例,上文描述的方法可以被实现为计算机软件程序。例如,本公开的实施例包括一种计算机程序产品,其包括有形地包含在机器可读介质上的计算机程序,所述计算机程序包含用于执行上述方法的程序代码。在这样的实施例中,该计算机程序可以通过通信部分609从网络上被下载和安装,和/或从可拆卸介质611被安装。
附图中的流程图和框图,图示了按照本公开各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上,流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分,所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意,在有些作为替换的实现中,方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如,两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行,它们有时也可以按相反的顺序执行,这依所涉及的功能而定。也要注意的是,框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合,可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现,或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
描述于本公开实施例中所涉及到的单元或模块可以通过软件的方式实现,也可以通过可编程硬件的方式来实现。所描述的单元或模块也可以设置在处理器中,这些单元或模块的名称在某种情况下并不构成对该单元或模块本身的限定。
作为另一方面,本公开还提供了一种计算机可读存储介质,该计算机可读存储介质可以是上述实施例中电子设备或计算机系统中所包含的计算机可读存储介质;也可以是单独存在,未装配入设备中的计算机可读存储介质。计算机可读存储介质存储有一个或者一个以上程序,所述程序被一个或者一个以上的处理器用来执行描述于本公开的方法。
以上描述仅为本公开的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解,本公开中所涉及的发明范围,并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案,同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下,由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本公开中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
Claims (9)
1.一种基于钟源集群协作的授时方法,其特征在于,所述钟源集群具有相互覆盖的时间同步域,所述方法包括:
基于时钟源的时间信息同步所述钟源集群中网络设备的本地时钟;
利用BMCA算法从所述本地时钟中选择出目标钟源;
编码所述目标钟源对应的所述网络设备的终端标识得到钟源IP地址;
基于所述目标钟源、所述钟源IP地址向终端设备授时。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述终端标识为RNTI标识或者移动网络IP地址。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,还包括:
根据时钟源与所述网络设备的信道状态为每个网络设备配置权重;
所述基于所述目标钟源、所述钟源IP地址向终端设备授时包括:
基于所述权重、所述目标钟源、所述钟源IP地址向终端设备授时。
4.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,还包括:
对本地时钟的同步误差加权求和得到集群时钟协调时间;
根据集群时钟协调时间补偿同步后的所述本地时钟;
所述基于所述目标钟源、所述钟源IP地址向终端设备授时包括:
基于补偿同步后的所述目标钟源、所述钟源IP地址向终端设备授时。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,还包括:
根据时钟源与所述网络设备的信道状态为每个网络设备配置权重;
所述基于所述目标钟源、所述钟源IP地址向终端设备授时包括:
基于所述权重、所述补偿同步后的所述目标钟源、所述钟源IP地址向终端设备授时。
6.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述编码方法为CRC校验或MD5。
7.一种基于钟源集群协作的授时装置,其特征在于,包括:
同步模块,被配置为基于时钟源的时间信息同步所述钟源集群中网络设备的本地时钟;
选择模块,被配置为利用BMCA算法从所述本地时钟中选择出目标钟源;
编码模块,被配置为编码所述目标钟源对应的所述网络设备的终端标识得到钟源IP地址;
授时模块,被配置为基于所述目标钟源、所述钟源IP地址向终端设备授时。
8.一种电子设备,其特征在于,包括存储器和处理器;其中,所述存储器用于存储一条或多条计算机指令,其中,所述一条或多条计算机指令被所述处理器执行以实现权利要求1-6任一项所述的方法步骤。
9.一种可读存储介质,其上存储有计算机指令,其特征在于,该计算机指令被处理器执行时实现权利要求1-6任一项所述的方法步骤。
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