CN117278162A - 时间同步网域同步时间的方法与装置 - Google Patents

Abstract

一种时间同步方法，用于通过复数个连接埠连接使用复数个精确时间协定配置文件的复数个时间同步网域的时间同步装置，包含决定复数个连接埠的每一连接埠为时间接收埠或时间传送埠；取得复数个时间同步网域中主时钟的信息；根据复数个精确时间协定配置文件中对应于复数个连接埠的每一时间传送埠的精确时间协定配置文件，对主时钟的信息进行信息转换，以产生对应于复数个连接埠的每一时间传送埠的复数个时钟信息；以及由复数个连接埠的每一时间传送埠传送复数个时钟信息中对应的时钟信息至对应的时间同步网域，以进行时间同步。

Description

时间同步网域同步时间的方法与装置

技术领域

本发明涉及一种时间同步方法以及装置，尤其涉及一种于多个时间同步网域中进行时间同步的时间同步方法以及装置。

背景技术

精确时间协定(Precision Time Protocol，PTP)是由IEEE1588所制定的时间同步的基础标准，用于实现高精度的时钟同步。然而，随着市场演变，在各种不同网络的应用皆有其各自的不同需求，因此现有技术根据不同的应用而提出许多不同的PTP配置文件(Profile)，例如用于电力网络的配置文件(Power Profile(IEEE Std C37.238))、电信网络的配置文件(Telecom Profile(ITU-T G.8265.1))以及广义精准时间同步协定(IEEEStd 802.1AS：Generalized Precision Time Protocol，gPTP)配置文件等。配置文件允许不同领域的应用可以设置不同的操作参数、属性以及预设值等设定以符合需求，导致使用各种不同配置文件的设备以及网络之间无法有效互通。一般而言，为了确保时间同步，同一环境下的装置或设备等皆要求使用相对应的配置文件，使得跨领域的时间整合相对困难。

目前，时间敏感网络(Time Sensitive Network)中用于实现精确时间同步的协议是由IEEE 802.1AS定义的广义精准时间同步协议所规范。广义精准时间协议配置文件(gPTP Profile)亦是根据IEEE1588所制定的配置文件之一，其为PTP进行简化并针对时间敏感的应用程序进行优化。然而，在此协议之下，所有设备与网络节点皆需支援gPTP配置文件，才能在时间敏感网络上进行时间同步。在此情形下，设备厂商需更新设备，抑或修改所有使用其他类型配置文件的设备为使用gPTP配置文件，因而造成莫大困扰。因此，现有技术有改良的必要。

发明内容

因此，本发明的主要目的即在于提供一种在不影响时间同步准确度的情况下整合多个使用不同类型精确时间协定配置文件的装置或网络以进行时间同步的方法，以改善现有技术的缺点。

本发明实施例公开一种时间同步方法，用于一时间同步装置，该时间同步装置通过复数个连接埠连接复数个时间同步网域，该复数个时间同步网域使用复数个精确时间协定配置文件(Precision Time Protocol Profile，PTP Profile)。该时间同步方法包含有决定该复数个连接埠的每一连接埠为一时间接收埠或一时间传送埠；取得该复数个时间同步网域中一主时钟(Grandmaster，GM)的一信息；根据该复数个精确时间协定配置文件中对应于该复数个连接埠的每一时间传送埠的精确时间协定配置文件，对该主时钟的该信息进行信息转换，以产生对应于该复数个连接埠的每一时间传送埠的复数个时钟信息；以及由该复数个连接埠的每一时间传送埠传送该复数个时钟信息中一对应的时钟信息至一对应的时间同步网域，以进行时间同步。

本发明实施例另公开一种时间同步装置，其中该时间同步装置通过复数个连接埠连接复数个时间同步网域，该复数个时间同步网域使用复数个精确时间协定配置文件，该时间同步装置包含有一处理单元，用来执行一程序码；以及一储存单元，耦接于该处理单元，用来储存该程序码，以指示该处理单元执行一时间同步方法。该时间同步方法包含有决定该复数个连接埠的每一连接埠为一时间接收埠或一时间传送埠；取得该复数个时间同步网域中一主时钟的一信息；根据该复数个精确时间协定配置文件中对应于该复数个连接埠的每一时间传送埠的精确时间协定配置文件，对该主时钟的该信息进行信息转换，以产生对应于该复数个连接埠的每一时间传送埠的复数个时钟信息；以及由该复数个连接埠的每一时间传送埠传送该复数个时钟信息中一对应的时钟信息至一对应的时间同步网域，以进行时间同步。

附图说明

图1为一网络系统示意图。

图2为本发明实施例一时间同步网络系统的示意图。

图3为本发明实施例一时间同步方法的流程示意图。

图4为本发明实施例包含两个时间同步装置的时间同步网络系统示意图。

图5为本发明实施例包含两个时间同步装置的时间同步网络系统示意图。

图6为本发明实施例中以时间同步装置的时间进行同步的时间同步网络系统示意图。

图7为本发明实施例一网络装置的示意图。

1:网络系统

12_1～12_3:时间同步网域

14_1～14_3:最佳时钟

A、B、C:精确时间协定配置文件

2、4、5、6:时间同步网络系统

10:时间同步装置

16_1～16_3:连接埠

3:流程

300～314:步骤

40_1、40_2:时间同步装置

40_1～40_4:连接埠

50_1、50_2:时间同步装置

50_1～50_4:连接埠

60:时间同步装置

60_1～60_3:连接埠

64:主时钟

7:网络装置

70:处理单元

72:储存单元

720:程序码

具体实施方式

在说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定的元件。本领域的普通技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同的名词来称呼同一个元件。本说明书及权利要求书中并不以名称的差异来做为区分元件的方式，而是以元件在功能上的差异来做为区分的准则。在通篇说明书及权利要求书中所提及的「包含」为一开放式的用语，故应解释成「包含但不限定于」。

请参考图1，图1为一网络系统1的示意图。网络系统1包含时间同步网域(domain)12_1～12_3，其中各时间同步网域可为有线网络、无线网络、或两者的一组合组成的网域，可为由多个装置以及多个网络交换器等设备所组成的网域(包含多个时钟)，也可以是仅由单一装置所组成的网域(仅有一个时钟)。时间同步网域12_1～12_3为分别根据不同类型的精确时间协定配置文件(Precision Time Protocol Profile，PTP Profile)A～C的规范运作的时间同步网域。需注意的是，由于时间同步网域12_1～12_3是根据不同的精确时间协定配置文件A～C运行时间同步机制，因而无法进行跨网域的时间同步整合。在此情形下，各时间同步网域分别具有一最佳时钟(如图1中的最佳时钟14_1～14_3)作为各时间敏感网络网域的主时钟(Grandmaster，GM)运行，也就是说，属于同一网域的装置皆根据其所属网域的主时钟各自进行时间同步。其中，最佳时钟是指根据时间来源、时间精准度、振荡器稳定度等因素评估的适用于特定时间同步网域的最理想时钟，亦可由人为所决定的最适用于特定时间同步网域的时钟。在此情况下，当厂商欲于一网域中置换或添加新设备时，新设备须兼容于所属网域所使用的精确时间协定配置文件；当设备商进行设备开发时，须针对各种不同精确时间协定配置文件分别进行设备定制化或调整才能应用于不同领域；当所属网域欲与其他特定时间同步网域进行整合时，更可能需要进行所有设备与网络装置的升级以与广义精准时间协议配置文件兼容。

为了使网络系统1中所有装置皆可在不影响时间同步准确度的情况下根据同一主时钟达成时间同步的目的，本发明提供一时间同步装置，其可连接至时间同步网域12_1～12_3，用以整合不同时间同步网域的时间。详细来说，请参考图2，图2为本发明实施例一时间同步网络系统2的示意图。时间同步网络系统2包含时间同步网域12_1～12_3以及一时间同步装置10。时间同步装置10可为运行于网络中的闸道器(gateway)、交换器(switch)、路由器(router)以及桥接器(bridge)等网络装置，且不限于此。时间同步装置10通过连接埠16_1～16_3分别连接至时间同步网域12_1～12_3。在本发明实施例中，时间同步网域12_1～12_3可根据一时间同步方法通过时间同步装置10进行时间同步，借此达到时间同步网域12_1～12_3中所有设备、装置皆根据指定网域的主时钟14_1的时间进行同步。此外，在时间同步网络系统2中，时间同步网域12_1～12_3的数量为3，其仅为说明之用，本发明实施例的时间同步装置10可适用于任意数量的时间同步网域间的时间同步，而不限于此。

本发明实施例的时间同步方法可归纳为一流程3，如图3所示，流程3包含以下步骤：

步骤300：开始。

步骤302：决定复数个连接埠的每一连接埠为一时间接收埠或一时间传送埠。

步骤304：取得复数个时间同步网域中一主时钟的一信息。

步骤306：根据复数个精确时间协定配置文件中对应于该复数个连接埠的每一时间传送埠的精确时间协定配置文件，对该主时钟的该信息进行信息转换，以产生对应于该复数个连接埠的每一时间传送埠的复数个时钟信息。

步骤308：由该复数个连接埠的每一时间传送埠传送该复数个时钟信息中一对应的时钟信息至一对应的时间同步网域，以进行时间同步。

步骤310：结束。

根据流程3，时间同步装置10先决定复数个连接埠分别为一时间接收埠或一时间传送埠(步骤302)。其中，时间接收埠表示用于接收相关于时钟以及时间等信息的连接埠，或者根据精确时间协定的规范，即连接埠状态(portState)设定为从连接埠(SlavePort)的连接埠；时间传送埠则是用于传送相关于时钟以及时间等信息的连接埠，或者根据精确时间协定的规范，即连接埠状态设定为主连接埠(MasterPort)的连接埠。决定各连接埠为一时间接收埠或一时间传送埠时间后，时间同步装置10需进一步取得相关于主时钟的信息(步骤304)。据此，时间同步装置10需根据复数个精确时间协定配置文件中对应于每一时间传送埠的精确时间协定配置文件，对主时钟的信息进行信息转换，以产生对应于各时间传送埠的时钟信息(步骤306)，进而由各时间传送埠发送时钟信息至对应的时间同步网域(步骤308)，借以同步时间。据此，可使连接时间同步装置10的所有时间同步网域皆根据同一主时钟的时间运行的目的。

换言之，时间同步装置10通过时间接收埠接收来自主时钟所发送的时钟相关信息，根据对应于时间传送埠的精确时间协定配置文件对主时钟信息进行信息转换，再由各时间传送埠发送转换后的时钟信息至对应的时间同步网域。据此，可使时间同步网络系统2中所有设备、装置皆根据同一主时钟的时间运行。

详细来说，以图2为例，时间同步装置10先决定各连接埠16_1～16_3为一时间接收埠或一时间传送埠。在一实施例中，时间同步装置10可先决定主时钟14_1所属的时间同步网域12_1的精确时间协定配置文件A，接着逐一比对时间同步装置10的所有连接埠16_1～16_3所对应使用的精确时间协定配置文件。当连接埠16_1～16_3之一所对应使用的精确时间协定配置文件与精确时间协定配置文件A相同时，决定该连接埠为一时间接收埠(即连接埠16_1)，并决定其余连接埠(即连接埠16_2、16_3)为时间传送埠。由于时间接收埠16_1是接收来自时间同步网域12_1中的主时钟14_1所发送的时钟相关信息，例如发布讯息(Announce message)、同步讯息(Sync message)等，因此，时间同步装置10可以通过时间接收埠16_1取得相关于主时钟的信息。进一步地，时间同步装置10需分别针对精确时间协定配置文件B、C进行信息转换，即相关于时间传送埠16_2、16_3所对应的时间同步网域12_2、12_3，以产生对应于时间同步网域12_2、12_3的时钟信息。最后，时间同步装置10通过时间传送埠16_2、16_3发送转换后的时钟信息至对应的时间同步网域12_2、12_3，借以同步时间。

由上述可知，时间同步装置10通过时间接收埠16_1接收来自时间同步网域12_1的主时钟14_1的信息，其中包含时钟的相关信息以及时间信息。由时间同步网域12_1接收的主时钟14_1的信息为根据精确时间协定配置文件A传送的信息，因此需通过时间同步装置10进行格式与信息转换，才能产生适用于使用不同精确时间协定配置文件的网域。因此，时间同步装置10分别根据时间同步网域12_2、12_3对应的精确时间协定配置文件B、C，针对由时间接收埠16_1所接收的主时钟14_1的信息进行转换，最后再将转换格式后的时间信息分别通过时间传送埠16_2、16_3发送至时间同步网域12_2、12_3。据此，可以跨越各种使用不同精确时间协定配置文件的网域进行时间同步。

在图2中，利用单一时间同步装置10，并根据流程3，时间同步网络系统2可达成所有连接时间同步装置10的时间同步网域皆根据同一主时钟的时间运行，因而同步时间。本领域的普通技术人员可根据系统所需，而适当变化，不限于此。举例来说，请参考图4，图4为本发明实施例一时间同步网络系统4的示意图。在此实施例中，时间同步网络系统4通过两个时间同步装置40_1及40_2进行时间同步网域12_1～12_3的时间同步。其中，时间同步装置40_1通过连接埠46_1、46_2分别连接至时间同步网域12_1、12_2，时间同步装置40_2则通过连接埠46_3、46_4分别连接至时间同步网域12_2、12_3。类似时间同步装置10的运作方式，决定主时钟14_1所属时间同步网域后，时间同步装置40_1可决定对应的精确时间协定配置文件A，据此决定连接埠46_1为一时间接收埠，而连接埠46_2为一时间传送埠。因此，通过时间同步装置40_1，可由时间接收埠46_1接收相关于精确时间协定配置文件A的主时钟14_1的信息，经过信息与格式转换后，再通过时间传送埠46_2送出对应于精确时间协定配置文件B的时间信息至时间同步网域12_2。在此情形下，可使时间同步网域12_2根据位于时间同步网域12_1的主时钟14_1进行时间同步。对应地，由于主时钟14_1通过时间同步网域12_2传送至时间同步装置40_2，时间同步装置40_2可决定连接埠46_3为一时间接收埠，连接埠46_4为一时间传送埠。因此，通过时间同步装置40_2，可由时间接收埠46_3接收相关于精确时间协定配置文件B的主时钟14_1的信息，经过信息与格式转换后，再通过时间传送埠46_4送出对应于精确时间协定配置文件C的时间信息至时间同步网域12_3。据此，时间同步网络系统4可利用两个时间同步装置40_1、40_2达到时间同步网域12_1～12_3的时间同步。

请参考图5，图5为本发明实施例一时间同步网络系统5的示意图。在此实施例中，时间同步网络系统5通过两个时间同步装置50_1及50_2进行时间同步网域12_1～12_3的时间同步。其中，时间同步装置50_1通过连接埠56_1、56_2分别连接至时间同步网域12_1、12_2，时间同步装置50_2则通过连接埠56_3、56_4分别连接至时间同步网域12_1、12_3。决定主时钟14_1所属时间同步网域后，时间同步装置50_1可决定对应的精确时间协定配置文件A，据此决定连接埠56_1为一时间接收埠，连接埠56_2为一时间传送埠。通过时间同步装置50_1，可由时间接收埠56_1接收相关于精确时间协定配置文件A的主时钟14_1的信息，经过信息与格式转换后，再通过时间传送埠56_2送出对应于精确时间协定配置文件B的时间信息至时间同步网域12_2。借此，可使时间同步网域12_2根据位于时间同步网域12_1的主时钟14_1进行时间同步。同样地，时间同步装置50_2可决定连接埠56_3为一时间接收埠，连接埠56_4为一时间传送埠。通过时间同步装置50_2，可由时间接收埠56_3接收相关于精确时间协定配置文件A的主时钟14_1的信息，经过信息与格式转换后，再通过时间传送埠56_4送出对应于精确时间协定配置文件C的转换后的时间信息至时间同步网域12_3。据此，时间同步网络系统5可利用两个时间同步装置50_1、50_2达到时间同步网域52_1～52_3的时间同步。

在前述实施例中，时间同步装置通过比对主时钟对应的精确时间协定配置文件与各连接埠对应的精确时间协定配置文件，来决定各连接埠为时间接收埠或时间传送埠。在另一实施例中，时间同步装置可能即为主时钟，换言之，主时钟不属于连接于时间同步装置的任一时间同步网域。在此情形下，仍可根据流程3进行时间同步。请参考图6，图6为本发明实施例一时间同步网络系统6的示意图。时间同步网络系统6包含时间同步网域12_1～12_3以及一时间同步装置60。在此实施例中，时间同步网络系统6以时间同步装置60的一时钟64为主时钟，据此同步时间同步网域12_1～12_3的时间。在此实施例中，主时钟64不属于连接于时间同步装置60的任一时间同步网域12_1～12_3，因此，时间同步装置60可将所有连接埠66_1～66_3皆设定为时间传送埠(步骤302)。由于时间同步装置60不具有时间接收埠，主时钟64的信息直接由时间同步装置60本机取得(步骤304)。接着，时间同步装置60需分别针对时间传送埠66_1～66_3所对应时间同步网域12_1～12_3所使用的精确时间协定配置文件A、B、C进行信息转换，以产生对应于时间同步网域12_1～12_3的时钟信息(步骤306)。最后，通过时间传送埠66_1～66_3发送转换后的时钟信息至对应的时间同步网域12_1～12_3(步骤308)，借以同步时间。据此，连接于时间同步装置60的所有时间同步网域12_1～12_3皆可根据时间同步装置60所提供的主时钟64的时间运行。

此外，需注意的是，以上实施例中时间同步网络系统2、4、5、6包含3个时间同步网域以及1或2个时间同步装置，其仅为说明之用。本发明实施例可适用于任意数量或组合的时间同步网域以及时间同步装置的时间同步，而不以此为限，本领域的普通技术人员可视实际需求采取适当的网络拓扑。

进一步地，请参考图7，其为本发明实施例的一网络装置7的示意图。网络装置7可为运行于时间敏感网络中的闸道器(gateway)、交换器(switch)、路由器(router)以及桥接器(bridge)等网络装置，且不以此为限。凡具备多个连接埠的网络装置7皆可用以实现本发明实施例的时间同步装置10、40_1、40_2、50_1、50_2以及60。如图7所示，网络装置7可包含一处理单元70以及一储存单元72。处理单元70可为通用处理器、微处理器、特定应用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)等或其组合。储存单元72耦接于处理单元70，可为任一数据储存装置，用来储存一程序码720，并通过处理单元70读取及执行程序码720。举例来说，储存单元72可为唯读式存储器(ROM)、快闪存储器(flash memory)、随机存取存储器(RAM)、硬盘及光学数据储存装置(optical data storage device)及非挥发性储存单元等，但不限于此。

网络装置7用以表示实现本发明实施例所需的必要元件，本领域的普通技术人员可据以做不同的修饰、调整，而不限于此。举例来说，当以网络装置7实现时间同步装置时，可将时间同步方法的流程3编译为程序码720，并储存于储存单元72中，由处理单元70执行时间同步方法。此外，储存单元72亦用于储存主时钟相关信息、精确时间协定配置文件以及时间同步方法运行时所需的数据，且不限于此。

综上所述，本发明提供一时间同步方法与装置，可于多个使用不同精确时间协定配置文件的时间同步网域中进行跨网域的时间同步，改善现有技术中缺乏整合弹性的缺点。

以上所述仅为本发明的优选实施例，凡依本发明权利要求书所做的同等变化与修饰，皆应属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种时间同步方法，其特征在于，用于一时间同步装置，该时间同步装置通过复数个连接埠连接复数个时间同步网域，该复数个时间同步网域使用复数个精确时间协定配置文件，该时间同步方法包含有：

决定该复数个连接埠的每一连接埠为一时间接收埠或一时间传送埠；

取得该复数个时间同步网域中一主时钟的一信息；

根据该复数个精确时间协定配置文件中对应于该复数个连接埠的每一时间传送埠的精确时间协定配置文件，对该主时钟的该信息进行信息转换，以产生对应于该复数个连接埠的每一时间传送埠的复数个时钟信息；以及

由该复数个连接埠的每一时间传送埠传送该复数个时钟信息中一对应的时钟信息至一对应的时间同步网域，以进行时间同步。

2.如权利要求1所述的时间同步方法，其特征在于，决定该复数个连接埠的每一连接埠为一时间接收埠或一时间传送埠的步骤，包含：

决定该主时钟所属的一时间同步网域的一第一精确时间协定配置文件；

比对该复数个精确时间协定配置文件与该第一精确时间协定配置文件，以产生复数个比对结果；以及

根据该复数个比对结果，决定该复数个连接埠的一连接埠为一时间接收埠，并决定其它连接埠为时间传送埠。

3.如权利要求2所述的时间同步方法，其特征在于，根据该复数个比对结果决定该复数个连接埠的一连接埠为一时间接收埠并决定其它连接埠为时间传送埠的步骤，是在该复数个比对结果的一比对结果显示一连接埠所对应的一精确时间协定配置文件符合该第一精确时间协定配置文件时，判断该连接埠为该时间接收埠，并决定其它连接埠为时间传送埠。

4.如权利要求2所述的时间同步方法，其特征在于，取得该复数个时间同步网域中该主时钟的该信息的步骤，包含由该时间接收埠接收该主时钟的该信息。

5.如权利要求1所述的时间同步方法，其特征在于，决定该复数个连接埠的每一连接埠为一时间接收埠或一时间传送埠的步骤，包含当该时间同步装置的一时钟为该主时钟时，决定该复数个连接埠的每一连接埠皆为时间传送埠。

6.如权利要求5所述的时间同步方法，其特征在于，取得该主时钟的该信息的步骤，是由该时间同步装置取得该主时钟的该信息。

7.如权利要求1所述的时间同步方法，其特征在于，该时间同步装置是一网络闸道器、一网络交换器、一路由器或一桥接器。

8.如权利要求1所述的时间同步方法，其特征在于，该复数个精确时间协定配置文件为相异。

9.一种时间同步装置，其特征在于，该时间同步装置通过复数个连接埠连接复数个时间同步网域，该复数个时间同步网域使用复数个精确时间协定配置文件，该时间同步装置包含有：

一处理单元，用来执行一程序码；以及

一储存单元，耦接于该处理单元，用来储存该程序码，以指示该处理单元执行如权利要求1-8任意一项所述的时间同步方法。