一种精密时间协议的时间处理装置及方法

摘要

本发明公开了一种精密时间协议的时间处理装置及方法，涉及精密时间协议。本发明装置中：向内的流量方向报文处理器，识别同步报文，在同步报文中添加时间戳，发送给向外的流量方向报文处理器；向外的流量方向报文处理器，识别同步报文，计算同步报文的驻留时间并发送给同步与跟随报文关联器，在主从设备之间采用一步法时，将驻留时间添加到同步报文中发送出去，识别跟随报文，查询与识别出的跟随报文对应的同步报文的驻留时间，将查询的驻留时间添加到跟随报文后发送出去；同步与跟随报文关联器，存储同步报文的驻留时间，向向外的流量报文处理器反馈跟随报文对应的同步报文的驻留时间。本发明技术方案简单易实现，简化了设备实现的复杂度。

说明书

技术领域

本发明涉及精密时间协议(PTP，Precision Clock Synchronization Protocol)，特别涉及PTP协议中透传时钟模式下如何一步法和两步法的自 适应处理。

背景技术

本发明引用了IEEE的标准Precision Clock Synchronization Protocol for Networked Measurement and Control System，简称PTP协议。PTP协议实现 了在以太网中如何进行精确的时间传送。

目前PTP协议在透传时钟模式下驻留时间(报文经过网络节点的时延) 的计算有如下缺陷：

根据协议规定，协议分成两种方式，即一步法和两步法。在一步法时， Master发送Sync(同步)报文，而不发送Follow_up(跟随)报文；在两步 法的模式下，Master(主用设备)不仅要发送Sync报文，而且还要发送Sync 报文对应的Follow_up报文。透传节点需要计算Sync报文的驻留时间，并修 改Sync报文或Follou_up报文的correctfield域。协议规定，对于透传节点， 如果配置为一步法，仅仅修改Sync报文的correctfield域；如果透传节点被 配置成两步法，而Master配置为一步法，则透传节点，要在Sync报文中插 入一个与该Sync报文对应的Follow_up报文，并用Sync报文驻留时间来修 正Follow_up报文的CorrectField域。按照这个处理方式，如果在PTP协议 中，一对Master和Slaver(备用设备)之间，如果采用一步法，但是某个中 间的透传节点被设置成两步法，此时，由于Slaver计算的公式中不包含 Follow_up信息中的驻留时间，而驻留时间恰好在Follow_up报文中，这样计 算结果就会出现错误，同时由于透传节点需要插入Follow_up报文，当网络 的满负荷运行时，网络没有剩余的带宽让节点插入Follow_up报文，其次 Follow_up报文的插入有一定的时间要求，及时网络总体的带宽有剩余，但 是由于网络的流量是变化的，当需要插入Follow_up桢时，没有剩余带宽， 在需要等待，这样会造成报文Follow_up报文与Sync报文的顺序乱序，给接 收节点造成额外的处理负荷。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种PTP协议的时间处理装置及方 法。

为了解决上述问题，本发明公开了一种精密时间协议的时间处理装置， 包括向内的流量方向报文处理器、向外的流量方向报文处理器、同步与跟随 报文关联器，其中：

所述向内的流量方向报文处理器，用于从接收的精密时间协议报文中识 别出同步报文，并在所识别出的同步报文中添加时间戳后发送给所述向外的 流量方向报文处理器；

所述向外的流量方向报文处理器，用于从接收的精密时间协议报文中识 别出同步报文，根据所述同步报文中的时间戳，计算该同步报文的驻留时间， 将同步报文的驻留时间发送给所述同步与跟随报文关联器，在主从设备之间 采用一步法时，还将同步报文的驻留时间添加到同步报文中发送出去，以及 用于从接收的精密时间协议报文中识别出跟随报文，并从所述同步与跟随报 文关联器中查询与所识别出的跟随报文对应的同步报文的驻留时间，将所查 询到的驻留时间添加到跟随报文后发送出去；

所述同步与跟随报文关联器，用于存储同步报文的驻留时间，并向所述 向外的流量报文处理器反馈跟随报文对应的同步报文的驻留时间。

进一步地，上述装置还包括延迟请求与延迟应答报文关联器，其中：

所述向内的流量方向报文处理器，还用于从接收的精密时间协议报文中 识别出延迟请求报文，并在所识别出的延迟请求报文中添加时间戳后发送给 所述向外的流量方向报文处理器，以及用于从接收的精密时间协议报文中识 别出延迟应答报文，并在主从设备之间采用两步法时，向所述延迟请求与延 迟应答报文关联器查询与所识别出的延迟应答报文对应的延迟请求报文的驻 留时间，将查询到的驻留时间添加到所述延迟应答报文中发送给所述向外的 流量方向报文处理器；

所述向外的流量方向报文处理器，还用于从接收的精密时间协议报文中 识别出延迟请求报文，根据所述延迟请求报文中的时间戳，计算该延迟请求 报文的驻留时间，并将延迟请求报文的驻留时间发送给所述延迟请求与延迟 应答报文关联器，以及在主从设备之间采用一步法时，还用于将延迟请求报 文的驻留时间添加到延迟请求报文中发送出去；

所述延迟请求与延迟应答报文关联器，用于存储延迟请求报文的驻留时 间，并向所述向内的流量方向报文处理器反馈延迟应答报文对应的延迟请求 报文的驻留时间。

其中，所述向外的流量方向报文处理器，在主从设备之间采用两步法时， 还将同步报文的驻留时间添加到同步报文中发送出去指：

所述向外的流量方向报文处理器还用于读取所述同步报文中的步骤法标 识，若所述步骤法标识无效，则确定主从设备之间采用一步法，将同步报文 的驻留时间添加到所述同步报文中发送出去。

所述向内的流量方向报文处理器，在主从设备之间采用两步法时，查询 所识别出的延迟应答报文对应的延迟请求报文的驻留时间，指所述向内的流 量方向报文处理器还用于读取所述延迟应答报文中的步骤法标识，若所述步 骤法标识有效，则确定主从设备之间采用两步法，查询所识别出的延迟应答 报文对应的延迟请求报文的驻留时间；

所述向外的流量方向报文处理器，在主从设备之间采用一步法时，还将 延迟请求报文的驻留时间添加到延迟请求报文中发送出去，指所述向外的流 量方向报文处理器延迟请求报文还用于读取所述延迟请求报文中的步骤法标 识，若所述步骤法标识无效，则确定主从设备之间采用一步法，将延迟请求 报文的驻留时间添加到所述延迟请求报文中发送出去。

所述向外的流量方向报文处理器，还用于将所述同步报文的报文信息发 送给所述同步与跟随报文关联器，以及将所述跟随报文的报文信息发送给所 述同步与跟随报文关联器以查询与所述跟随报文对应的Sync报文的驻留时 间；

所述同步与跟随报文关联器，还用于存储同步报文的报文信息与同步报 文的驻留时间的对应关系，以及接收所述向外的流量方向报文处理器发送的 跟随报文的报文信息，并查找报文信息与所接收的跟随报文的报文信息相同 的同步报文，将该同步报文的驻留时间反馈给所述向外的流量方向报文处理 器；

其中，所述报文信息为以下一种或几种：

源报文标识、序列号。

所述向内的流量方向报文处理器，还用于将所述延迟应答报文的报文信 息发送给所述延迟请求与延迟应答报文关联器以查询与所述延迟应答报文对 应的延迟请求报文的驻留时间；

所述向外的流量方向报文处理器，还用于将所述延迟请求报文的报文信 息发送给所述延迟请求与延迟应答报文关联器；

所述延迟请求与延迟应答报文关联器，还用于存储延迟请求报文的报文 信息与延迟请求报文的驻留时间的对应关系，以及接收所述向内的流量方向 报文处理器发送的延迟应答报文的报文信息，并查找报文信息与所接收的延 迟应答报文的报文信息相同的延迟请求报文，将该延迟请求报文的驻留时间 反馈给所述向内的流量方向报文处理器，

其中，所述报文信息为以下一种或几种：

源报文标识、序列号。

本发明还公开了一种精密时间协议的时间处理方法，包括：

精密时间协议的时间处理装置接收精密时间协议报文过程中，若从接收 的精密时间协议报文中识别出同步报文，则确定并存储所述同步报文在所述 精密时间协议的时间处理装置中的驻留时间，并在主从设备之间采用一步法 时，将所述同步报文的驻留时间添加到所述同步报文中发送出去；

若所述精密时间协议的时间处理装置从接收的精密时间协议报文中识别 出跟随报文时，则从本地查询该跟随报文对应的同步报文的驻留时间，并将 查询到的同步报文的驻留时间添加到所述跟随报文中发送出去。

进一步地，上述方法中，所述精密时间协议的时间处理装置接收精密时 间协议报文过程中，若从所接收的精密时间协议报文中识别出延迟请求报文， 则确定并存储所述延迟请求报文在所述精密时间协议的时间处理装置中的驻 留时间，并在主从设备之间采用一步法时，将所述延迟请求报文的驻留时间 添加到所述延迟请求报文中发送出去；

若所述精密时间协议的时间处理装置从接收的精密时间协议报文中识别 出延迟应答报文时，则从本地查询该延迟应答报文对应的延迟请求报文的驻 留时间，并将查询到的延迟请求报文的驻留时间添加到所述延迟应答报文中 发送出去。

其中，所述精密时间协议的时间处理装置，在主从设备之间采用一步法 时，将所述同步报文的驻留时间添加到所述同步报文中发送出去指：

所述精密时间协议的时间处理装置还用于读取所述同步报文中的步骤法 标识，若所述步骤法标识无效，则确定主从设备之间采用一步法，将同步报 文的驻留时间添加到同步报文中发送出去。

所述精密时间协议的时间处理装置，在主从设备之间采用两步法时，则 从本地查询该延迟应答报文对应的延迟请求报文的驻留时间，指所述精密时 间协议的时间处理装置读取所述延迟应答报文中的步骤法标识，若所述步骤 法标识有效，则确定主从设备之间采用两步法，查询所识别出的延迟应答报 文对应的延迟请求报文的驻留时间；

所述精密时间协议的时间处理装置，在主从设备之间采用一步法时，将 所述延迟请求报文的驻留时间添加到所述延迟请求报文中发送出去，指所述 精密时间协议的时间处理装置读取所述延迟请求报文中的步骤法标识，若所 述步骤法标识无效，则确定主从设备之间采用一步法，将延迟请求报文的驻 留时间添加到延迟请求报文中发送出去。

所述精密时间协议的时间处理装置存储所述同步报文在所述精密时间协 议的时间处理装置中的驻留时间，以及从本地查询该跟随报文对应的同步报 文的驻留时间指：

所述精密时间协议的时间处理装置存储所述同步报文的报文信息与同步 报文的驻留时间的对应关系，以及根据所述跟随报文的报文信息，查找报文 信息与所述跟随报文的报文信息相同的同步报文的驻留时间；

其中，所述报文信息为以下一种或几种：

源报文标识、序列号。

所述精密时间协议的时间处理装置，存储所述延迟请求报文在所述精密 时间协议的时间处理装置中的驻留时间，以及从本地查询该延迟应答报文对 应的延迟请求报文的驻留时间指：

所述精密时间协议的时间处理装置存储所述延迟请求报文的报文信息与 延迟请求报文的驻留时间的对应关系，以及根据所述延迟应答报文的报文信 息，查找报文信息与所述延迟应答报文的报文信息相同的延迟请求报文的驻 留时间；

其中，所述报文信息为以下一种或几种：

源报文标识、序列号。

本发明技术方案简单易实现，不需要对透传节点配置一步法或两步法， 可以自动识别Master与Slaver之间是一步法还是两步法，也不需要插入 Follow_up报文，简化了设备实现的复杂度。

附图说明

图1为本发明装置结构示意图；

图2为本发明处理流程图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明技术方案做进一步详细说明。

一种PTP协议的时间处理装置，如图1所示，包括Ingress(向内的流量 方向)方向报文处理器、Egress(向外的流量方向)方向报文处理器、 Sync_Follow_up(同步与跟随)报文关联器、Delqy_req_Delay_resp(延迟请 求与延迟应答)报文关联器以及转发模块。

其中，Ingress方向报文处理器，用于在Ingress方向(即接收PTP报文 的方向)从接收的PTP报文中识别Sync、Delay_req和Delay_respons报文， 以及用于将报文的Ingress timestamp(向内的流量的时间戳)添加至相应的 Sync报文、Delay_req报文(即识别出的Sync报文或者Delay_req报文)的 净荷中并发送给转发模块，其中，根据Delay_response报文的Step Flag(步 骤法标识)对Delay_response报文进行相应的操作；

具体地，Ingress方向报文处理器接收到PTP报文后，根据PTP协议报 文的格式，从所接收到的PTP报文中识别出Sync报文、Delay_req和 Delay_response报文，并将收到报文的Ingress Timestamp添加到该Sync报文 和Delay_req报文的净荷中并发送给转发模块；

根据Delay_response报文的Step Flag对Delay_response报文进行相应的 操作指，当Master与Slaver之间采用了两步法时，需要修改Delay_response 报文的correctfield后发送给转发模块，具体地，Ingress方向报文处理器识别 出Delay_response报文后，还读取该报文的Step Flag(步骤法标识)，如果 Step Flag为1，则表示Master与Slaver之间采用了两步法，Ingress方向报文 处理器提取Delay_response报文的报文信息，即Requesting PortIdentify(源 报文标识)和/或Sequence Number(序列号)，并发送包含有所提取的报文 信息(即Requesting PortIdentify和/或sequence number)以及Delay_response 报文标志的消息给Delay_req_Delay_response关联器，等待 Delay_req_Delay_response关联器反馈回该Delay_response报文对应的Delay_ req报文的驻留时间后，将收到的驻留时间添加到Delay_response报文的 CorrectField域中后发送给转发模块；如果读取Delay_response报文的StepFlag 为0，则表示Master与Slaver之间采用了一步法，Ingress方向报文处理器则 不做任何修改，直接将Delay_response报文发送给转发模块。

转发模块，用于接收Ingress方向报文处理器发送的所有PTP报文，并 将所接收的PTP报文透传给Egress方向报文处理器；

由于转发模块仅用于实现PTP报文的透明传输，因此在一些应用场景中， 可以忽略转发模块，即Ingress方向报文处理器直接与Egress方向报文处理 器相连即可。

Egress方向报文处理器，用于在Egress方向识别所收到的PTP报文中的 Sync、Follow_up和Delay_req报文，并提取Sync、Follow_up或者Delay_req 报文的参数，以及用于判断Master与Slaver之间采用的是一步法还是两步法， 并根据判断结果自动修改Sync报文、Follow_up报文或者Delay_req报文的 驻留时间。

具体地，Egress报文处理器，根据PTP规定的标准报文封装格式，从所 接收的PTP报文中分别识别出Sync报文、Follow_up报文还是Delay_req报 文；

其中，当从所接收的PTP报文中识别出Sync报文时，剥离Sync报文的 Ingress Timetamp，提取Sync报文的报文信息，即SourcePortIdentify和/或 Sequence Number，确定Sync报文的Egress Timestamp，计算Sync报文的驻 留时间，即Egress Timestamp-Ingress Timetamp，并发送包含有Sync报文驻 留时间、报文信息(即SourcePortIdentify和/或Sequence Number)和Sync 报文标志的消息给Sync_Follow_up关联器，同时读取Sync报文的StepFlag， 如果StepFlag为0，则直接将计算的驻留时间加到Sync报文的Correctfield 域中去发送出去。如果StepFlag为1，则将剥离Ingress Timestamp的Sync 报文发送出去。

当从所接收的PTP报文中识别出Follow_up报文时，提取该Follow_up 报文中的SourcePortIdentify和Sequence Number，并发送包含有所提取的 SourcePortIdentify、Sequence Number以及Follow_up报文标志的消息给 Sync_Follow_up关联器，等待Sync_follow_up关联器反馈回与该Follow_up 报文对应的Sync报文的驻留时间，将该驻留时间添加到Follow_up报文的 CorrectField域中后发送出去；

当从所接收的PTP报文中识别出Delay_req报文时，剥离Delay_req报 文的Ingress Timetamp，并从Delay_req报文中提取报文信息(即 SourcePortIdentify和/或Sequence Number)，确定Delay_req报文的Egress Timestamp，计算Delay_req报文的驻留时间即为Egress Timestamp-Ingress Timetamp，并发送包含有驻留时间，报文信息(即SourcePortIdentify和/或 Sequence Number)和Delay_req报文标志的消息给Delay_req_Delay_response 关联器；同时读取Delay_req报文的StepFlag，如果StepFlag为0，则直接将 计算的驻留时间添加到Delay_req报文的Correctfield域中发送出去，如果 StepFlag为1，则将剥离Ingress Timestamp的Delay_req报文发送出去。

Sync_Follow_up报文关联器，用于存储Sync报文的驻留时间和相关参 数，以及向Egress报文处理器反馈Follow_up报文对应的Sync报文的驻留时 间；

具体地，当Sync_follow_up关联器收到包含有Sync报文标志的消息时， 存储该消息中的报文信息(即为Sync报文的参数，如SourcePortIdentify和/ 或Sequnece Number)和Sync报文的驻留时间。

当Sync_follow_up关联器收到包含有Follow_up报文标志的消息时，根 据该消息中的报文信息(即SourcePortIdentify和/或Sequnece Number)，从 本地存储的报文信息中查询相应的Sync报文的驻留时间，并将查询到的Sync 报文的驻留时间反馈给Egress报文处理器。

Delay_req_Delay_resp报文关联器，用于存储Delay_req报文的驻留时间 和相关参数，以及向Ingress方向报文处理器反馈Delay_response报文对应的 Delay_req报文的驻留时间；

具体地，当Delay_req_Delay_resp关联器收到包含有Delay_req报文标志 的消息时，存储该消息中的报文信息(即Delay_req报文的参数，例如 SourcePortIdentify和/或Sequnece Number)和Delay_req报文的驻留时间。

当收到包含有Delay_response报文标志的消息时，根据该消息中的报文 信息(即RequestiongPortIdentify和/或Sequnece Number)，从本地存储的报 文信息中查询相应的Delay_req报文的驻留时间，并将查询到的Delay_req报 文的驻留时间反馈给Ingress报文处理器。

下面介绍上述装置进行PTP协议的时间处理过程，具体过程如图2所示， 包括以下步骤：

步骤200，PTP协议的时间处理装置接收PTP报文，若从接收的PTP报 文中识别出Sync报文，则确定并存储该Sync报文在所述PTP协议的时间处 理装置中的驻留时间，并将该Sync报文发送出去；

其中，当主从设备之间采用一步法(即Sync报文中StepFlag无效，例 如为0)时，则将Sync报文的驻留时间添加到Sync报文中再发送出去；

PTP协议的时间处理装置存储Sync报文在PTP协议的时间处理装置中 的驻留时间指，PTP协议的时间处理装置存储Sync报文的报文信息与Sync 报文的驻留时间的对应关系，其中，报文信息为以下一种或几种：

源报文标识(RequestiongPortIdentify)、序列号(Sequnece Number)。

步骤201，若PTP协议的时间处理装置从接收的PTP报文中识别出 Follow_up报文，则从本地查询该Follow_up报文对应的Sync报文的驻留时 间，并将查询到的Sync报文的驻留时间添加到所述Follow_up报文中发送出 去；

其中，从本地查询该Follow_up报文对应的Sync报文的驻留时间指，根 据所识别出的Follow_up报文的报文信息，查找报文信息与该Follow_up报 文的报文信息相同的Sync报文的驻留时间；

步骤202，若PTP协议的时间处理装置从所接收的PTP报文中识别出 Delay_req报文，则确定并存储Delay_req报文在PTP协议的时间处理装置中 的驻留时间，并将该Delay_req报文发送出去；

其中，在主从设备之间采用一步法(即Delqy_req报文中StepFlag无效， 例如为0)时，将Delay_req报文的驻留时间添加到Delay_req报文中再发送 出去；

PTP协议的时间处理装置存储Delay_req报文在PTP协议的时间处理装 置中的驻留时间指，PTP协议的时间处理装置存储Delay_req报文的报文信 息与Delay_req报文的驻留时间的对应关系，其中，报文信息为以下一种或 几种：

源报文标识、序列号。

步骤203，若PTP协议的时间处理装置从接收的PTP报文中识别出 Delay_response报文，则从本地查询该Delay_response报文对应的Delay_req 报文的驻留时间，并将查询到的Delay_req报文的驻留时间添加到所述 Delay_response报文中发送出去。

其中，从本地查询该Delay_response报文对应的Delqy_req报文的驻留 时间指，根据所识别出的Delay_response报文的报文信息，查找报文信息与 该Delay_response报文的报文信息相同的Delqy_req报文的驻留时间。

以上所述，仅为本发明的较佳实例而已，并非用于限定本发明的保护范 围。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等， 均应包含在本发明的保护范围之内。