一种1588-2008协议中时钟同步的方法及系统

摘要

本发明公开了一种1588-2008协议中时钟同步的方法及系统，当采用单播通信方式未启用信令报文协商机制情况下，从时钟设备接收主时钟设备发送来的PTP报文，并获取所述PTP报文中的报文平均间隔字段值，通过所述PTP报文的实际间隔检测从时钟设备与所述主时钟设备之间的时钟链路状态，根据所述时钟链路状态启用同步运算获得同步信息，并根据所述同步信息调整所述从时钟设备的本地时钟。因此从时钟设备能够精确地获取到主时钟设备发送各个报文的平均报文间隔字段的值，进而精确地获取到主时钟设备发送PTP报文的间隔，并通过获得的平均报文间隔字段值完成本地时钟的调整，最终实现从时钟设备本地的时钟与主时钟对端时钟的时钟同步。

说明书

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种1588-2008协议中时钟同步的方法及系统。

背景技术

目前，基站对时钟同步和时间同步的要求，可以通过多种手段来满足，包括：物理时钟(如外时钟输入、同步以太网等等)，包恢复时钟(如1588v2等等)。与传统授时技术相比，IEEE1588v2有着明显的优势。当采用单向信道的GPS时间同步系统，虽然同步信号的获得稳定可靠，精度高，但价格高(设备、安装、维护成本)、施工难度大(基站放在地下室)、失效率也高，同时存在安全风险。IEEE1588v2采用双向信道，精度为ns级，费用低，能适应不同的接入环境等等。在对精度不断要求提高的行业背景下，1588已成为一种发展的必然趋势。

IEEE 1588v2作为一种主从同步系统，在系统的同步过程中，主时钟设备周期性发送PTP(精准时间协议，Precision Time Protocol)报文来发布时间同步协议及时间信息，从时钟设备端口接收主时钟设备端口发来的时间戳信息，系统据此计算出主从线路时间延迟及主从时间差，并利用该时间差调整本地时间，使从设备时间保持与主设备时间一致的频率与相位。

IEEE1588可以同时实现频率同步和时间同步，时间传递的精度保证主要依赖于两个条件：计数器频率准确和链路的对称性。此外，对于从设备而言，在整个时钟同步过程中往往需要明确主设备发送各PTP报文的时间间隔，也即1588v2协议中PTP报文头common header(公共报文头)中的logMessageInterval(报文平均间隔)字段，以此来进行链路的质量检测，同时也会在同步算法中加以应用。

表1

在实际使用1588进行时钟同步或时间同步时，可以采取组播方式或单播方式。

从表1中可以看出，在组播方式通信时其logMessageInterval可以携带在其common header中，当采用组播通信时，PTP报文中Announce(通告报文)、Sync(同步报文)、Follow up(跟随报文)、Delay_Resp(延迟响应报文)的发送间隔会填充在common header中来通知对方。

当采用单播协商机制通信时，PTP报文中Announce(通告报文)、Sync(同步报文)、Follow up(跟随报文)、Delay_Resp(延迟响应报文)的logMessageInterval字段可以通过在signaling(信令报文)消息协商来确定，同时握手过程中从时钟设备可以获取到对端主时钟设备发送报文的发送间隔。主时钟设备设备发送的PTP报文中logMessageInterval字段应以协商后确定的值为准来填充入报文头中；

此外，在采用单播方式通信时，signaling协商机制为可选机制，并非必须启用机制，因此在一定的场景下很多设备会启用单播非协商的机制。在这种情形下，由于Sync、Follow up、Delay_Resp的common header中logMessageInterval字段固定填充为7F₁₆。

本申请人在实施本发明的过程中，发现上述技术中至少存在如下技术问题：

目前的IEEE Std 1588^TM-2008标准协议中单播通信未启用协商机制时，从时钟设备不能精确的获取到主时钟设备发送各个报文的logMessageInterval(平均报文间隔)字段的值，进而无法实时并精确得获取到PTP报文的发送间隔，在这种情况下从时钟设备是无法精确的完成链路质量检测以及对同步算法的控制。因此这会造成从时钟设备的本地时钟与从时钟设备的对端时钟的时钟同步以及时间同步准确性和精确性。

发明内容

本发明提供了一种1588-2008协议中时钟同步的方法及系统和一种1588-2008协议中获取PTP报文的实际间隔的方法及系统，用于在IEEE Std1588^TM-2008标准协议中单播通信未启用协商机制时，从时钟设备能够精确的获取到主时钟设备发送各个报文的logMessageInterval(平均报文间隔)字段的值，进而精确的获取到PTP报文的发送间隔，进而实现从时钟设备的本地时钟与从时钟设备的对端时钟的时钟同步以及时间同步。

一种1588-2008协议中时钟同步的方法，在单播方式未启用协商机制通信的情况下，包括：

接收主时钟设备发送来的PTP报文，并获取所述PTP报文中的报文平均间隔字段值，其中所述报文平均间隔字段值用于标识所述主时钟设备发送所述PTP报文的实际间隔；

根据所述报文平均间隔字段值确定所述主时钟设备发送所述PTP报文的实际间隔；

通过所述PTP报文的实际间隔检测所述从时钟设备与所述主时钟设备之间的时钟链路状态；

根据所述时钟链路状态启用同步运算获得同步信息，并根据所述同步信息调整所述从时钟设备的本地时钟，以使所述本地时钟与所述主时钟设备的对端时钟之间同步。

优选的，所述通过所述PTP报文的实际间隔检测所述从时钟设备与所述主时钟设备之间的时钟链路状态，具体为：

通过所述PTP报文的实际间隔以及接收到的PTP报文数量获得丢包率；

根据所述丢包率确定所述从时钟设备与所述主时钟设备之间的时钟链路状态。

优选的，所述通过所述PTP报文的实际间隔以及接收到的PTP报文数量获得丢包率，具体为：

根据所述PTP报文的实际间隔计算所述主时钟设备在设定时间内发送的第一PTP报文数；

统计在所述设定时间内实际接收所述主时钟设备发送来的第二PTP报文数；

通过所述第一PTP报文数和所述第二PTP报文数获得丢包率。

优选的，所述根据所述丢包率确定所述从时钟设备与所述主时钟设备之间的时钟链路状态，具体为：

判断所述丢包率是否超过预设门限值，如果不是，则确定所述从时钟设备与所述主时钟设备之间的时钟链路为保持连接状态；如果是，则确定所述从时钟设备与所述主时钟设备之间时钟链路为断开连接状态。

优选的，所述根据所述时钟链路状态启用同步运算获得同步信息，并根据所述同步信息调整所述从时钟设备本地时钟，具体为：

如果确定所述从时钟设备与所述主时钟设备之间的时钟链路为保持连接状态，则启用同步运算；

获取PTP报文中的时间戳信息，并利用获取到的时间戳信息进行同步运算获得同步信息，并利用所述同步信息对所述从时钟设备的本地时间进行调整。

优选的，所述同步信息为主、从时钟设备之间的时间延迟以及时间误差。

一种1588-2008协议中获取PTP报文的实际间隔的方法，具体包括：

主时钟设备向从时钟设备发送PTP报文，所述PTP报文中包括报文平均间隔字段值，所述报文平均间隔字段值用于标识所述主时钟设备发送PTP报文的实际间隔；

从时钟设备接收PTP报文，根据所述PTP报文中的报文平均间隔字段值确定主时钟设备发送PTP报文的实际间隔。

一种1588-2008协议中时钟同步的系统，包括：

接收单元，用于接收主时钟设备发送来的PTP报文，并获取所述PTP报文中的报文平均间隔字段值，其中所述PTP报文中的报文平均间隔字段值用于标识主时钟设备发送PTP报文的实际间隔；

确定单元，用于根据所述报文平均间隔字段值确定所述主时钟设备发送PTP报文的实际间隔；

检测单元，用于通过所述PTP报文的实际间隔检测所述从时钟设备与所述主时钟设备之间的时钟链路状态；

获取单元，用于根据所述时钟链路状态启用同步运算获得同步信息；

调整单元，用于根据所述同步信息调整所述从时钟设备本地时钟，使得所述从时钟设备时钟与所述主时钟设备之间的时钟同步。

优选的，所述调整单元包括：

信息获取器，用于根据所述PTP报文获得时间戳信息；

同步运算器，用于通过所述时间戳信息以及同步运算获得同步信息。

一种1588-2008协议中时钟获取PTP报文的实际间隔的系统，包括：

主时钟，用于向从时钟设备发送PTP报文，所述PTP报文中包括报文平均间隔字段值，该报文平均间隔字段值用于标示发送PTP报文的实际间隔；

从时钟，用于接收PTP报文，根据所述PTP报文中的报文平均间隔字段值确定主时钟设备发送PTP报文的实际间隔。

本发明的技术效果如下：

本发明中当采用单播通信方式时未启用信令报文协商机制情况下，从时钟设备接收主时钟设备发送来的PTP报文，并获取所述PTP报文中的报文平均间隔字段值，其中所述报文平均间隔字段值用于标识所述主时钟设备发送所述PTP报文的实际间隔；根据所述报文平均间隔字段值确定所述主时钟设备发送所述PTP报文的实际间隔，通过所述PTP报文的实际间隔检测从时钟设备与所述主时钟设备之间的时钟链路状态，根据所述时钟链路状态获得同步信息，并根据所述同步信息调整所述从时钟设备的本地时钟，以使所述本地时钟与所述主时钟设备的对端时钟之间同步。

因此从时钟设备能够精确的获得主时钟设备发送的各个PTP报文，并能够精确的获取到主时钟设备发送各个报文的平均报文间隔字段的值，进而精确得获取到主时钟设备发送PTP报文的间隔，并通过获得的PTP报文完成本地时钟的调整，最终实现从时钟设备本地的时钟与主时钟设备的对端时钟的时钟同步。

附图说明

图1为本发明实施例一种1588-2008协议中获取PTP报文的实际间隔的方法流程图；

图2为本发明实施例一种1588-2008协议中报文间隔取值的设置示意图；

图3为本发明实施例一种1588-2008协议中获取PTP报文的实际间隔的系统结构示意图；

图4为本发明实施例一种1588-2008协议中时钟同步的方法流程图；

图5为本发明实施例一种1588-2008协议中时钟同步的系统结构示意图；

图6为本发明实施例一种1588-2008协议中时钟同步的系统中调整单元的具体结构示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种1588-2008协议中获取PTP报文的实际间隔的方法，用以在单播通信方式时未启用信令报文协商机制的情况下，从时钟设备能够获得主时钟设备发送PTP报文的实际间隔。

下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案做详细的说明。

如图1所示，本发明实施例提供一种1588-2008协议中获取PTP报文的实际间隔的方法，在单播通信方式时未启用信令报文协商机制的情况下，从时钟设备能够获得主时钟设备PTP报文的发送间隔的具体流程如下：

步骤101，主时钟设备向从时钟设备发送PTP报文，所述PTP报文中包括报文平均间隔字段值，该报文平均间隔字段值用于标识发送PTP报文的实际间隔。

在IEEE 1588v2同步系统中，主时钟设备会周期性发送PTP(Precision TimeProtocol精准时间协议)报文来发布时间同步协议及时间信息。

在本申请的实施例中，在单播通信未启用协商机制时，所述主时钟设备向所述从时钟设备发送的PTP报文，为了使得从时钟设备能够获得发送PTP报文的实际间隔，因此所述主时钟设备发送的PTP报文中包含有报文平均间隔字段值，其中所述平均报文间隔字段值用于标识所述主时钟设备发送报文的实际间隔。

步骤102，从时钟设备接收PTP报文，根据所述PTP报文中的报文平均间隔字段值确定主时钟设备发送PTP报文的实际间隔。

在从时钟设备接收到所述PTP报文后，根据所述PTP报文中的报文平均间隔字段值来获取主时钟设备发送PTP报文的实际间隔，从时钟设备通过PTP报文的实际间隔可以计算出主时钟设备第一次发送PTP报文和第二次发送PTP报文之间的实际间隔。

下面结合具体的运用环境对本申请提出的一种1588-2008协议中时钟获取PTP报文的实际间隔的方法做详细的说明。

如图2所示，为报文间隔取值的设置示意图，在本申请的实施例中，对时钟同步过程中需要用到的报文设置了报文间隔取值，其具体设置如下：

Announce(通告报文)的报文间隔取值为：The value of theportDS.logAnnounceInterval member of the data set(同端口数据集中的通告报文间隔字段取值一致)；

Sync(同步报文)和Follow up(跟随报文)的报文间隔取值为：The valueof the portDS.logSyncInterval member of the data set(取值同端口数据集中的同步报文间隔字段取值一样)；

Delay_Resp(延迟请求报文)的报文间隔取值为：The value of theportDS.logMinDelayReqInterval member of the data set(取值同端口数据集中的最小平均延迟请求报文间隔字段取值一样)；

通过上述设置，在IEEE Std 1588^TM-2008标准协议中单播通信未启用协商机制的情况下，所述主时钟设备发送的Announce(通告报文)、Sync(同步报文)、Follow up(跟随报文)、Delay_Resp(延迟请求报文)包含平均间隔字段值的PTP报文。

从时钟设备通过获取主时钟设备发送的PTP报文中Announce(通告报文)、Sync(同步报文)、Follow up(跟随报文)、Delay_Resp(延迟请求报文)的平均间隔字段值，并通过所述平均间隔字段值确定主时钟设备发送各PTP报文的实际间隔。

具体来说，主时钟设备向从时钟设备发送Sync，其中Sync中包含Sync平均间隔字段值，从时钟设备获得Sync后会读取Sync平均间隔字段值中Sync的实际间隔(即，主时钟设备发送第一个Sync和发送第二个Sync之间的实际时间间隔)。进而从时钟设备就获得了Sync的实际间隔。

如图3所示，对应本发明实施例提供的一种1588-2008协议中获取PTP报文的实际间隔的方法，本发明实施例还提供了一种1588-2008协议中获取PTP报文的实际间隔的系统，包括以下功能单元：

主时钟301，用于向从时钟设备发送PTP报文，所述PTP报文中包括报文平均间隔字段值，所述报文平均间隔字段值用于标示发送PTP报文的实际间隔；

从时钟302，用于接收PTP报文，根据所述PTP报文中的报文平均间隔字段值确定主时钟设备发送PTP报文的实际间隔。

在采用单播通信方式时未启用信令报文协商机制的情况下，主时钟设备向从时钟设备发送PTP报文，所述PTP报文中包括报文平均间隔字段值，该报文平均间隔字段值用于标示发送PTP报文的实际间隔，从时钟设备接收PTP报文，根据所述PTP报文中的报文平均间隔字段值确定主时钟设备发送PTP报文的实际间隔。从而实现了从时钟设备精确的获取到主时钟设备发送各个报文的平均报文间隔字段的值，进而精确得获取到主时钟设备发送PTP报文的间隔。

本发明提供了一种1588-2008协议中时钟同步的方法，用以在单播通信方式时未启用信令报文协商机制的情况下，从时钟设备能够获得主时钟设备PTP报文的发送间隔。

如图4所示，本发明实施例提供一种1588-2008协议中时钟同步的方法，在单播方式未启用协商机制通信的情况下，从时钟设备接收主时钟设备发送的PTP报文，从而实现从时钟设备与主时钟设备之间的时钟同步，具体步骤如下：

步骤401，接收主时钟设备发送来的PTP报文，并获取所述PTP报文中的报文平均间隔字段值，其中所述报文平均间隔字段值中用于标识所述主时钟设备发送所述PTP报文的实际间隔。

步骤402，根据所述报文平均间隔字段值确定所述主时钟设备发送所述PTP报文的实际间隔。

步骤403，通过所述PTP报文的实际间隔检测所述从时钟设备与所述主时钟设备之间的时钟链路状态。

步骤404，根据所述时钟链路状态启用同步运算获得同步信息，并根据所述同步信息调整所述从时钟设备的本地时钟，以使所述本地时钟与所述主时钟设备的对端时钟之间同步。

在本实施例中，从时钟设备根据该丢包率确定自身与主时钟设备之间的时钟链路状态。所以从时钟设备在检测自身与主时钟设备之间的链路状态之前，需要获得自身与主时钟设备的链路丢包率。

本发明实施例中，从时钟设备通过PTP报文的实际间隔以及接收到的PTP报文数量获得丢包率。具体实现方法为，从时钟设备根据所述PTP报文的实际间隔计算所述主时钟设备在设定时间内发送的第一PTP报文数(该第一PTP报文数为从时钟设备根据所述实际间隔预计主时钟设备在预设时间内发送的PTP报文数)，并统计在该设定时间内实际接收主时钟设备发送来的第二PTP报文的数(该第二PTP报文数为从时钟设备统计确定在预设时间内实际接收到的主时钟设备发送的PTP报文数)，进而通过所述第一PTP数和所述第二总数获得丢包率。

从时钟设备获得链路的丢包率之后，判定丢包率是否超过预设的门限值，如果不是，从时钟设备与主时钟设备之间的时钟链路为保持链接状态；如果是，从时钟设备与主时钟设备之间时钟链路为断开链接状态。

通过上述方法使得从时钟设备能够精确的通过时钟链路的丢包率来确定时钟链路的质量状况，如果确定从时钟设备与主时钟设备之间的时钟链路为保持连接状态时，则启用同步运算。

从时钟设备在检测到自身与主时钟设备之间的时钟链路为保持连接状态后，则从接收到的PTP报文中获取时间戳信息，并利用所述时间戳进行同步运算获得同步信息；然后应用所述同步信息对本地时间进行调整，使本地时钟与所述主时钟设备的时钟之间同步。

在本实施例中，所述同步信息为从时钟设备与主时钟设备之间的时间延迟以及时间误差。

参见图5，对应本发明实施例提供的一种1588-2008协议中时钟同步的方法，本发明实施例还提供了一种1588-2008协议中时钟同步的系统，包括以下功能单元：

接收单元501，用于接收主时钟设备发送来的PTP报文，并获取所述PTP报文中的报文平均间隔字段值，其中所述报文平均间隔字段值用于标识所述主时钟设备发送所述PTP报文的实际间隔；

确定单元502，用于根据所述报文平均间隔字段值确定所述主时钟设备发送所述PTP报文的实际间隔；

检测单元503，用于通过所述PTP报文的实际间隔检测所述从时钟设备与所述主时钟设备之间的时钟链路状态；

获取单元504，用于根据所述时钟链路状态启用同步运算获得同步信息；

调整单元505，用于根据所述同步信息调整所述从时钟设备本地时钟，使得所述从时钟设备时钟与所述主时钟设备之间的时钟同步。

如图6所述为本实施例的系统中调整单元505的具体结构示意图，其中调整单元505还包括：

信息获取器601，用于根据所述PTP报文获得时间戳信息；

同步运算器602，用于通过所述时间戳信息以及同步运算获得同步信息。

本发明的技术方案所要达到的技术效果如下：

本发明中当采用单播通信方式时未启用信令报文协商机制情况下，从时钟设备接收主时钟设备发送来的PTP报文，并获取所述PTP报文中的报文平均间隔字段值，其中所述报文平均间隔字段值用于标识所述主时钟设备发送所述PTP报文的实际间隔；根据所述报文平均间隔字段值确定所述主时钟设备发送所述PTP报文的实际间隔，通过所述PTP报文的实际间隔检测从时钟设备与所述主时钟设备之间的时钟链路状态，根据所述时钟链路状态获得同步信息，并根据所述同步信息调整所述从时钟设备的本地时钟，以使所述本地时钟与所述主时钟设备的对端时钟之间同步。

因此从时钟设备能够精确的获得主时钟设备发送的各个PTP报文，并能够精确的获取到主时钟设备发送各个报文的平均报文间隔字段的值，进而精确得获取到主时钟设备发送PTP报文的间隔，并通过获得的PTP报文完成本地时钟的调整，最终实现从时钟设备的本地时钟与主时钟设备的对端时钟之间时钟同步。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。