一种1588时钟域内确定主时钟的方法和时钟节点

摘要

本发明公开了一种1588时钟域内确定主时钟的方法，该方法包括：本地时钟节点收到同一域内其他时钟节点发来的公告报文并保存，预设时间到时，将接收的有效公告报文携带的时钟质量与自身的时钟质量进行比较，将时钟质量最优的时钟确定为主时钟；将接收的无效公告报文继续保存，当该无效公告报文有效时，将该有效公告报文携带的时钟质量与无效公告报文有效时域内当前主时钟的时钟质量进行比较，重新确定主时钟。基于同样的发明构思，本发明还提出一种时钟节点，本发明都能够正确确定主时钟，且对配置要求较低，提高了使用的灵活性。

说明书

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种1588时钟域内确定主时钟的 方法和时钟节点。

背景技术

1588是由IEEE定义的，全称是网络测量和控制系统的精密时钟同步协 议标准，简称精确时间协议(Precision Time Protocol，PTP)。整个1588v2 网络中，所有时钟都会按照主从(master-slave)层次关系组织在一起，系统 的参考时间为最高层次时钟(Grandmaster Clock)。整个同步的过程是通过 交换1588v2报文来完成的。从时钟通过1588v2报文中携带的时间戳信息计 算与主时钟之间的偏移和延时，据此调整本地时间达到与主时钟的同步。

一个物理上的时间同步网络可以分成逻辑上的多个时钟域。每个时钟域 都有一个同步时间，域内设备都同步到该时间；不同时钟域有各自的时间， 相互之间独立。

在一个时钟域中的时钟，通过互相发送公告(announce)报文来确定主 从关系。当对端时钟的announce报文发送间隔和本时钟发送间隔不一致时， 可能造成无法跟踪到正确的主时钟，造成主时钟节点选举错误。

目前协议中描述和一般厂商的实现方式是要求在一个时钟域内各个时钟 的announce报文发送间隔和超时系数设置为一致，来保证时钟网络中建立正 确的主从关系，即正确选择主时钟。

在确定主时钟的解决方式中，现有解决方式增加了对配置的要求，降低 了使用的灵活性。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种1588时钟域内确定主时钟的方法和时钟节 点，本发明都能够正确确定主时钟，且对配置要求较低，提高了使用的灵活 性。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是这样实现的：

一种1588时钟节点域内确定主时钟的方法，该方法包括：

本地时钟节点收到同一域内其他时钟节点发来的公告报文并保存，预设 时间到时，本地时钟节点将接收的有效公告报文携带的时钟质量与自身的时 钟质量进行比较，将时钟质量最优的时钟确定为主时钟；

本地时钟节点将接收的无效公告报文继续保存，当所述无效公告报文有 效时，将该有效公告报文携带的时钟质量与无效公告报文有效时域内当前主 时钟的时钟质量进行比较，如果该有效公告报文携带的时钟质量优，则将发 送该有效公告报文的时钟节点的时钟作为主时钟；否则，继续维持当前主时 钟为主时钟。

所述方法进一步包括：

将收到的无效公告报文携带的时钟质量同当前主时钟的时钟质量进行比 较，如果所述无效公告报文携带的时钟质量优，则执行所述将接收的无效公 告报文继续保存及后续步骤；否则，将保存的所述无效公告报文删除。

所述时钟节点保存同一域内其他时钟节点发来的公告报文的方法为：将 收到的其他时钟节点发来的公告报文分别保存，并分别记录不同公告报文的 数目；

所述无效公告报文为公告报文数目小于预设值的公告报文；所述有效公 告报文为公告报文数目大于或等于预设值的公告报文。

所述方法进一步包括：

所述本地时钟节点收到同一域内其他时钟发送的公告报文间隔不一致。

所述方法进一步包括：

本地时钟节点收到新加入所述域的时钟节点发来的公告报文时；

或者，收到所述域内其他时钟节点发来的携带的时钟质量变化的公告报 文时；

或者，当确定主时钟后达到自身的时钟的公告报文超时时间未收到主时 钟发来的公告报文时；

本地时钟节点将收到的各有效公告报文携带的时钟质量与自身的时钟质 量进行比较，将时钟质量最优的时钟确定为当前主时钟。

所述方法进一步包括：

本地时钟节点根据主时钟的公告报文发送间隔确定自身的时钟的公告报 文超时时间；所述公告报文超时时间为本地时钟节点自身的时钟的超时系数 与当前主时钟的公告报文发送间隔的乘积。

一种1588时钟节点域内确定主时钟的时钟节点，该时钟节点包括：接收 单元、存储单元和确定单元；

所述接收单元，与所述存储单元和所述确定单元相连，用于接收与自身 所在时钟节点的同一域内其他时钟节点发来的公告报文；

所述存储单元，用于保存所述接收单元接收的同一域内其他时钟节点发 来的公告报文；

所述确定单元，用于预设时间到时，将所述接收单元接收的有效公告报 文携带的时钟质量与自身所在时钟节点的时钟质量进行比较，将时钟质量最 优的时钟确定为主时钟；将所述接收单元接收的无效公告报文继续保存，当 所述无效公告报文有效时，将该有效公告报文携带的时钟质量与无效公告报 文有效时域内当前主时钟的时钟质量进行比较，如果该有效公告报文携带的 时钟质量优，则将发送该有效公告报文的时钟节点的时钟作为主时钟；否则， 继续维持当前主时钟为主时钟。

其中，所述确定单元，与所述存储单元相连，进一步用于将收到的无效 公告报文携带的时钟质量同当前主时钟的时钟质量进行比较；

所述存储单元，用于如果所述无效公告报文携带的时钟质量优，则将接 收的无效公告报文继续保存；否则，将保存的所述无效公告报文删除。

所述存储单元，用于将所述接收单元收到的其他时钟节点发来的公告报 文分别保存，并分别记录不同公告报文的数目；

所述确定单元，进一步用于将公告报文数目小于预设值的公告报文确定 为无效公告报文；将公告报文数目大于或等于预设值的公告报文确定为有效 公告报文。

所述接收单元，收到同一域内其他时钟发送的公告报文间隔不一致；

所述接收单元，与所述确定单元相连，进一步用于接收到新加入所述域 的时钟节点发来的公告报文；或者，进一步用于接收到所述域内其他时钟节 点发来的携带的时钟质量变化的公告报文；或者，进一步用于当确定主时钟 后达到自身的时钟的公告报文超时时间未收到主时钟发来的公告报文；

所述确定单元，进一步用于将收到的各有效公告报文携带的时钟质量与 自身所在的时钟节点的时钟质量进行比较，将时钟质量最优的时钟确定为当 前主时钟。

所述确定单元，进一步用于根据主时钟的公告报文发送间隔确定自身的 时钟的公告报文超时时间；所述公告报文超时时间为本地时钟节点自身的时 钟的超时系数与当前主时钟的公告报文发送间隔的乘积。

综上所述，本发明中，时钟节点接收同一域内其他时钟节点发来的公告 报文，预设时间到时，将收到的有效公告报文携带的时钟质量与本地时钟节 点的时钟质量进行比较确定主时钟；将收到的无效公告报文继续保存，直到 有效时参与主时钟的确定。本发明都能够正确确定主时钟，且对配置要求较 低，提高了使用的灵活性。

附图说明

图1为本发明1588时钟域内确定主时钟的方法流程图；

图2为本发明具体实施例1588时钟域内确定主时钟的方法流程图；

图3为本发明1588时钟域内确定主时钟的时钟结构图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举 实施例，对本发明所述方案作进一步地详细说明。

多个时钟节点连接组成拓扑，属于同一个域时，各时钟节点如果不经过 特殊配置，其公告报文发送间隔不一致，各时钟节点通过互相发送公告报文 建立主从关系，即选出主时钟，其他时钟节点为普通时钟。现有实现一般将 各时钟配置的公告报文发送间隔配置为一致，而本发明不进行该配置，正确 确定主时钟。确定主时钟后，普通时钟跟随主时钟。

由于每个时钟节点均会收到其他时钟节点发来的公告报文，选择主时钟 过程一致，因此在下文描述时均以一个时钟节点的处理过程为例来说明整个 域内主时钟的确定。

参见图1，图1为本发明1588时钟域内确定主时钟的方法流程图。具体 步骤为：

步骤101，本地时钟节点收到同一域内其他时钟节点发来的公告报文并 保存。

步骤102，预设时间到时，本地时钟节点将接收的有效公告报文携带的 时钟质量与自身的时钟质量进行比较，将时钟质量最优的时钟确定为主时钟。

协议规定在预设时间内收到足够数目的公告报文，才认为此公告报文代 表的时钟是有效的，才能参与主时钟选举，预设时间采用选举定时器来实现， 进行主时钟选择的条件发生时触发选举定时器开始计时。

本地时钟节点收到同一域内其他时钟发送的公告报文间隔不一致。

本步骤中，如果确定的主时钟为本地时钟节点的时钟，则本地时钟节点 的时钟公告报文超时时间不变，如果确定的主时钟为其他时钟节点的时钟， 则用确定的主时钟的公告报文发送间隔确定本地时钟的公告报文超时时间。

具体确定方法为：本地时钟节点的时钟公告报文超时时间为自身的时钟 超时系数与确定的主时钟的公告报文发送间隔的乘积，其中自身的时钟超时 系数为使用者根据实际使用情况进行预先配置的。公告报文发送间隔：报文 通过定时器机制，循环定期发送，连续两个报文间的发送时间间隔，称为发 送间隔。各时钟的公告报文超时时间是判定是否超时的临界值，用来触发重 新选择主时钟的，当本地时钟在自身的时钟公告报文超时时间未收到主时钟 发来的公告报文，即触发本地时钟进行主时钟的重新选择。

步骤103，本地时钟节点将接收的无效公告报文继续保存，当该无效公 告报文有效时，将该有效公告报文携带的时钟质量与无效公告报文有效时域 内当前主时钟的时钟质量进行比较，如果该有效公告报文携带的时钟质量优， 则发送该有效公告报文的时钟节点的时钟作为主时钟；否则，继续维持当前 主时钟为主时钟。

预设时间到时，本地时钟收到其他各时钟节点发来的报文都有一定数目， 在比较各时钟的时钟质量之前，先要判断其公告报文是否有效，如果收到的 某个时钟节点发来的公告报文的数目达到预设值，则确定该报文为有效公告 报文；否则确定为无效公告报文。

由于收到的公告报文数目未达到预设值的无效公告报文，将各时钟发来 的无效公告报文携带的时钟质量分别与当前主时钟的时钟质量进行比较，如 果当前主时钟的时钟质量优，则删除保存的无效公告报文；否则，继续保存 该无效公告报文。

下面参见附图，通过具体实施例来详细说明1588时钟域内确定主时钟的 方法。

参见图2，图2为本发明具体实施例中1588时钟域内确定主时钟的方法 流程图。具体步骤为：

步骤201，本地时钟节点收到其他时钟节点发来的公告报文，并按照时 钟ID的不同将收到的公告报文分别保存。

本步骤中，对不同报文的分别保存为：收到的某个时钟节点发来的第一 条公告报文，进行保存并记录收到该公告报文的数目为1。当再收到该公告 报文时将该公告报文的公告数目加1，并以此类推。也可以每条公告报文都 保存，需要确定某个时钟节点发来的公告报文是否有效时，再统计收到该时 钟节点发来的公告报文的数目。

步骤202，预设时间到时。

本步骤中预设时间到时，执行步骤203。如果未到预设时间，本地时钟 节点继续接收其他时钟节点发来的公告报文，直到预设时间到时，执行步骤 203。

本步骤中的预设时间采用选举定时器来实现，该预设时间可以根据实际 需要设置，也可以用如下方式计算：本地时钟节点的时钟的公告报文发送间 隔与本地时钟节点的选举系数的乘积作为本地时钟节点选举定时器的定时时 间。

选举系数：对于参与时钟选举的外部时钟，本地时钟必须收到其一定数 目的公告报文，才认为此公告记录有效，这个数目称为选举系数。其中本地 时钟的选举系数使用者可以根据具体需要进行配置，用来确定本地时钟节点 选举定时器的定时时间。

步骤203，判断其他时钟节点发来的各公告报文中是否存在无效公告报 文，如果是，执行步骤204；否则，执行步骤207。

本步骤中，判断某个时钟节点发来的公告报文是否有效，即判断在一定 时间内收到的该时钟节点发来的公告报文的数目是否达到预设值，达到即确 定该公告报文有效，可以参与主时钟的选择，否则确定为无效。

步骤204，判断无效的公告报文携带的时钟质量是否优于当前主时钟的 时钟质量，如果是，执行步骤206；否则，执行步骤205。

本步骤中的公告报文携带发来该公告报文的时钟节点的时钟质量，时钟 质量可以包括下述参数之一或任意项组合：优先级1、时钟等级、时钟精度、 偏移值、优先级2和时钟ID。各参数具体如何比较在下文进行详细描述。

步骤205，本地时钟节点将保存的该无效公告报文删除。执行步骤209。

本步骤中如果保存了该无效公告报文的数目，也可只将该无效公告报文 记录的数目删除。如果再收到该无效公告报文，不再进行时钟质量比较，不 再保存该无效公告报文，也不增加该无效公告报文记录的数目。

步骤206，本地时钟节点接收到该无效公告报文继续保存。执行步骤209。

本步骤中，如果再收到该无效公告报文，对该无效的公告报文继续进行 保存，或者增加收到该公告报文的数目。直到收到该公告报文数目达到预设 值，成为有效公告报文时，参与主时钟的确定。具体确定方法为：将该有效 公告报文携带的时钟质量与当前主时钟的时钟质量相比较，确定新的主时钟。 如果当前主时钟的时钟质量优，则维持该主时钟为当前主时钟；否则，将发 来的无效成为有效的公告报文的时钟节点的时钟作为当前主时钟。

如果该公告报文成为有效公告报文时，本时钟恰好在重新选择主时钟， 此时该有效公告报文参与当前主时钟的选择。

步骤207，本地时钟节点将收到的有效公告报文携带的时钟质量同自身 的时钟质量进行比较。

步骤208，如果本地时钟节点的时钟质量最优，则将本时钟作为主时钟； 如果接收到的有效报文携带的时钟质量中存在优于本时钟的时钟节点质量， 则接收的有效报文携带的时钟质量中时钟质量最高的时钟作为主时钟，本时 钟作为普通时钟。

步骤209，本次公告报文处理结束。

如果域内时钟特性发生变化，本地时钟节点收到其他时钟节点发来的公 告报文携带的时钟质量有变化时，重新进行主时钟的选择。

如果有新的时钟节点加入该域，本地时钟节点收到新加入该域的时钟节 点发来的公告报文成为有效公告报文时，重新进行主时钟的选择。

如果本地时钟节点的时钟公告报文超时时间到时，本地时钟节点将重新 选择主时钟。

重新选择主时钟时，本地时钟节点将收到的各有效公告报文携带的时钟 质量与自身的时钟质量进行比较，将时钟质量最优的时钟确定为当前主时钟。

在主时钟的选举过程中，多个时钟节点的时钟质量进行比较，先两两比 较，再将时钟质量优的进行两两比较，直到选择出时钟质量最优的。由于每 个时钟的ID是不一致的，因此最终能够选择出时钟质量最优的时钟。比较 两个时钟的时钟质量优劣的方法为，按照时钟质量从高到低的顺序比较两个 时钟的如下参数：

1、比较两个时钟的优先级1，优先级1高的时钟质量优。

2、比较两个时钟的时钟等级，时钟等级高的时钟质量优。

3、比较两个时钟的时钟精度，时钟精度高的时钟质量优。

4、比较两个时钟的偏移值，偏移值小的时钟质量优。

5、比较两个时钟的优先级2，优先级2高的时钟质量优。

6、比较两个时钟的时钟ID，时钟ID小的时钟质量优。

时钟优先级1和优先级2为使用者根据实际的组网时间特性来进行配置 的，时钟优先级1是判断时钟质量优劣的首要依据，其值设置越小，表示时 间的质量越好，该时钟的时钟质量越优；时钟优先级2是在时钟优先级1、 时钟等级、时钟精度和时钟偏移值都相同的情况下，其值设置越小，表示时 间的质量越好，该时钟的时钟质量越优。时钟的时钟质量比较过程及参数同 现有技术一致，这里不再赘述，

基于上述同样的发明构思，本发明还提出了一种1588时钟域内确定主时 钟的时钟节点，该时钟节点包括：接收单元301、存储单元302和确定单元 303。

接收单元301，与存储单元302和确定单元303相连，用于接收与自身 所在时钟节点同一域内其他时钟节点发来的公告报文。

存储单元302，用于保存接收单元303接收的同一域内其他时钟节点发 来的公告报文。

确定单元303，用于预设时间到时，将接收单元301接收的有效公告报 文携带的时钟质量与自身所在时钟节点的时钟质量进行比较，将时钟质量最 优的时钟确定为主时钟；将接收单元301接收的无效公告报文继续保存，当 该无效公告报文有效时，将该有效公告报文携带的时钟质量与无效公告报文 有效时域内当前主时钟的时钟质量进行比较，如果该有效公告报文携带的时 钟质量优，则发送该有效公告报文的时钟节点的时钟作为主时钟；否则，继 续维持当前主时钟为主时钟。

较佳地，

确定单元303，与存储单元302相连，进一步用于将收到的无效公告报 文携带的时钟质量同当前主时钟的时钟质量进行比较。

存储单元302，用于如果该无效公告报文携带的时钟质量优，则将接收 的无效公告报文继续保存；否则，将保存的该无效公告报文删除。

较佳地，

存储单元302，用于将接收单元301收到的其他时钟节点发来的公告报 文分别保存，并分别记录不同公告报文的数目。

确定单元303，进一步用于将公告报文数目小于预设值的公告报文确定 为无效公告报文；将公告报文数目大于或等于预设值的公告报文确定为有效 公告报文。

较佳地，

接收单元301，收到同一域内其他时钟发送的公告报文间隔不一致。

确定单元303，进一步用于确定自身所在时钟节点的时钟的公告报文超 时时间为自身所在时钟节点的时钟的超时系数与确定的主时钟的公告报文发 送间隔的乘积。

较佳地，

接收单元301，与确定单元303相连，进一步用于接收到新加入该域的 时钟节点发来的公告报文；或者，进一步用于接收到该域内其他时钟节点发 来的携带的时钟质量变化的公告报文；或者，进一步用于当确定主时钟后达 到自身的时钟的公告报文超时时间未收到主时钟发来的公告报文。

确定单元302，进一步用于将收到的各有效公告报文携带的时钟质量与 自身所在的时钟节点的时钟质量进行比较，将时钟质量最优的时钟确定为当 前主时钟。

综上所述，本发明在选择主时钟时，对于无效公告报文不是直接丢弃， 而是比较其与当前主时钟节点的时钟质量，如果其时钟质量优，则继续接收 保存该无效报文，直到一定时间后，收到足够多的该公告报文，成为有效的 公告报文，再参与主时钟的选择，这样不会因为主时钟的公告报文发送间 隔较长，收到的公告报文较少，而被丢弃，没能够选择正确的主时钟。因此， 无论域内各时钟节点发送announce报文间隔是否一致，本发明都能够正确确 定主时钟，且对配置要求较低，提高了使用的灵活性。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，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，所作的任何修改、等同替换、改进等， 均应包含在本发明的保护范围之内。