CN114362866A - 一种tsn网络时间同步主时钟热备系统 - Google Patents

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李志权
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Abstract

本发明公开了一种TSN网络时间同步主时钟热备系统，其包括：时钟子系统和对时子系统；时钟子系统包括多个PTP时钟源和一个PTP Switch，PTP时钟源相当于PTP End，而PTP Switch相当于PTP Relay，初始化时通过最佳主时钟算法选取最佳主时钟，其他各个节点与该时钟进行同步；对时子系统包括一个PTP Switch和多个PTP End/Relay；对于该子系统，PTP Switch作为主时钟，各个PTP End/Relay为从，它们与主时钟进行同步。本发明增加了TSN网络中时间敏感业务的稳定性，在单个或多个时钟源故障情况下，对时子系统中各个节点设备能够不用中断与主时钟进行同步，提高了时钟同步功能的可靠性，减少了因时钟同步中断而对时间敏感业务造成的影响。

Description

一种TSN网络时间同步主时钟热备系统
技术领域
本发明涉及IEEE802.1AS协议领域，尤其涉及一种TSN网络时间同步主时钟热备系统，以解决TSN网络中主时钟故障导致时间敏感业务异常的问题。
背景技术
IEEE802.1AS协议中介绍了时钟同步的过程，主要包括利用最佳主时钟算法(BMCA)选择主时钟，以该时钟为基准，通过不同的报文来传递时间信息，各个节点利用从报文中获取的时间戳、频率比等信息计算出与主时钟的时间偏差，并利用时间偏差来调整本地时钟的频率和相位，使整个网络的时间偏差在允许的范围内，从而实现与主时钟的同步。其中，最佳主时钟算法(BMCA)实现如下：
各个节点周期性的发送Announce报文，报文中携带了该节点及其父节点的时钟属性，如priority1、clockClass、clockAccuracy、offsetScaledLogVariance、priority2、clockIdentity等，节点通过将接收到的Announce报文中携带的时钟信息以及节点自身具有的时钟信息进行对比和计算，选出最佳主时钟，确定各个时钟的角色以及连接关系等。当主时钟出现故障时，从时钟无法收到主时钟的Announce报文，当超时后则认为主时钟故障，此时从时钟会将原主时钟数据从本地删除，并触发重选主时钟机制。
从其实现过程可知，主时钟出现故障时，时钟同步功能中断，需要待重新选定主时钟后才能够恢复，即主时钟的切换过程并不是一个无缝的过程。
TSN网络使用IEEE802.1AS协议实现各个节点设备的时钟同步，一旦主时钟出现故障，TSN网络会利用最佳主时钟算法(BMCA)，重新选举主时钟，该过程时间不可控，尤其是在网络拥塞或是网络比较庞大的情况下，可能造成较长时间没有主时钟，导致各个节点设备的时钟偏差变大，对时间敏感的报文产生不可预知的影响。由此可见，采用主时钟热备对时间敏感的系统十分必要。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种TSN网络时间同步主时钟热备系统，以解决现有技术中存在的技术问题。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供一种TSN网络时间同步主时钟热备系统，其特征在于，包括：时钟子系统和对时子系统；其中，
所述时钟子系统由多个时钟源构成，为整个网络对时提供时钟；时钟子系统包括多个PTP时钟源和一个PTP Switch，PTP时钟源相当于PTP End，而PTP Switch相当于PTPRelay，初始化时通过最佳主时钟算法选取最佳主时钟，其他各个节点与该时钟进行同步；
所述对时子系统由多个节点设备构成，它们会与主时钟进行时钟同步；对时子系统包括一个PTP Switch和多个PTP End/Relay；对于该子系统，PTP Switch作为主时钟，各个PTP End/Relay为从，它们与主时钟进行同步。
采用上述技术方案，本发明具有如下有益效果：
本发明增加了TSN网络中时间敏感业务的稳定性，在单个或多个时钟源故障情况下，对时子系统中各个节点设备能够不用中断与主时钟进行同步，提高了时钟同步功能的可靠性，减少了因时钟同步中断而对时间敏感业务造成的影响。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的系统原理框图；
图2为本发明的实现流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
结合图1所示，整个网络被虚线分割成两个部分，上半部分为时钟子系统，由多个时钟源构成，为整个网络对时提供时钟，下半部分为对时子系统，由多个节点设备构成，它们会与主时钟进行时钟同步。
时钟子系统包括多个PTP时钟源和一个PTP Switch，PTP时钟源相当于PTP End，而PTP Switch相当于PTP Relay，初始化时通过最佳主时钟算法(BMCA)选取最佳主时钟，其他各个节点与该时钟进行同步。
对时子系统包括一个PTP Switch和多个PTP End/Relay。对于该子系统，PTPSwitch作为主时钟，各个PTP End/Relay为从，它们与主时钟进行同步。
通过上述方案可知，当时钟子系统的某个时钟源出现故障时，会造成时钟子系统重新选举最佳主时钟，而对时子系统以PTP Switch作为主时钟，不会对该子系统造成影响，避免了在时钟子系统重新选举这段时间内，由于不能进行时钟同步，各个节点设备时钟偏移不断增大，进而对时间敏感业务产生的不良影响。
结合图2所示，TSN网络各个设备节点主要配置：
PTP时钟源，优先级相同，且高于PTP Switch优先级，优先以PTP时钟源的时间为基准；
PTP Switch，较低优先级；
其他PTP End/Relay，禁止参与主时钟的选举；
时钟子系统与对时子系统独立运行。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (1)

1.一种TSN网络时间同步主时钟热备系统，其特征在于，包括：时钟子系统和对时子系统；其中，
所述时钟子系统由多个时钟源构成，为整个网络对时提供时钟；时钟子系统包括多个PTP时钟源和一个PTP Switch，PTP时钟源相当于PTP End，而PTP Switch相当于PTP Relay，初始化时通过最佳主时钟算法选取最佳主时钟，其他各个节点与该时钟进行同步；
所述对时子系统由多个节点设备构成，它们会与主时钟进行时钟同步；对时子系统包括一个PTP Switch和多个PTP End/Relay；对于该子系统，PTP Switch作为主时钟，各个PTPEnd/Relay为从，它们与主时钟进行同步。
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