动态调整ptp报文速率的方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种动态调整PTP报文速率的方法，所述方法包括：边界时钟BC设备通过所检测到频偏计算精确时间协议PTP报文修正间隔，确定所述PTP报文修正间隔超出设定阈值时，请求所述BC设备的父BC设备进行PTP报文速率调整。本发明同时公开了实现前述动态调整PTP报文速率的方法的动态调整PTP报文速率的装置。本发明的技术方案能够实时地、动态地检测出频率同步层的质量下降，从而能及时提高PTP的报文速率，可以对频率层降质或切换导致的时间同步精度下降进行质量补偿。反之，当频率层的同步精度非常高时，及时降低PTP的报文速率，从而降低网络流量负载。
【专利说明】动态调整PTP报文速率的方法及装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及精确时间协议(PTP, Precision Time Protocol)报文速率调整技术，尤其涉及一种动态调整PTP报文速率的方法及装置。
【背景技术】
[0002]随着移动通信网络技术(包括3G和4G技术)的迅速发展，对于基于分组传送网(PTN, Packet Transfer Network)技术的移动回传网的时间同步提出了明确的、高精度的要求。
[0003]目前的时间同步主要是通过1588v2协议实现，1588v2协议又称精确时间协议(PTP, Precision Time Protocol)。但要实现高精度的时间同步，如时分同步码分多址(TD-SCDMA, Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access)和长期演进(LTE, Long Term Evolution)无线网络的基站空口要求的1.5 ii s时间同步精度，同时又能保证同步网络的稳定性、减少流量对精度的影响，目前首选的实现方式是同步以太网(SyncE, Synchronous Ethernet) +1588,即SyncE在物理层完成频率同步，1588在每个设备已频率同步的基础上再进行时间的修正，从而实现最终的时间同步。
[0004]对于SyncE+1588的时间同步方式而言，整体的精度依赖于两个方面=SyncE频率层的同步精度以及PTP时间层的同步精度。
[0005]而目前，这两层同步网络的同步精度是由SyncE频率层及PTP时间层各自负责的，即彼此之间没有联动机制。在某些情况下，如物理链路出现故障、某边界时钟(BC，BoundaryClock)设备的锁相环(PLL, Phase Locked Loop)硬件故障等会导致频率层同步出现质量下降，但并没有失锁或发生频率同步路径的切换，这些情况下依然会极大地影响最终的时间同步精度。另外，即使频率层发生了切换，BC设备上的SyncE物理时钟由失锁到重新锁定的过程(即re-arrangements过程)可能会经历若干秒时间,在这段时间内时间同步精度也会受到频率层切换的影响。所以，目前缺少一种有效的处理机制，可以在这些情况下进行对应的质量补偿。
[0006]另外，由于PTP的报文速率是配置指定的，在没有重配置的情况下，PTP的报文速率是固定不变的。这样，如果PTP报文速率配置过高，就会造成网络不必要的流量负载，而要想降低PTP报文速率，只能手工配置修改。PTP的报文速率不匹配的现象比较常见，手工配置的方式显然会带来诸多操作上的不便。
【发明内容】
[0007]有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种动态调整PTP报文速率的方法及装置，能实时动态地检测出频率同步层的质量下降，从而可以对频率层降质或切换导致的时间同步精度下降进行质量补偿。
[0008]为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的:
[0009]一种动态调整PTP报文速率的方法，包括:[0010]BC设备通过所检测到频偏计PTP报文修正间隔，确定所述PTP报文修正间隔超出设定阈值时，请求所述BC设备的父BC设备进行PTP报文速率调整。
[0011]其中，所述BC设备检测频偏，包括:
[0012]所述BC设备根据外部输入的标准频率源与所检测的当前频率确定出频偏；
[0013]或者，所述BC设备采样自身的频偏，将设定时段内的采样的频偏相对变化最大值作为所述BC设备的频偏。
[0014]其中，所述方法还包括:
[0015]BC设备在设定时间窗内进行频偏检测，并将所述设定时间窗内检测到的频偏平均值作为所述BC设备的频偏。
[0016]其中，所述方法还包括:
[0017]所述BC设备周期性地检测当前的频偏。
[0018]其中，所述方法还包括:
[0019]为所述BC设备配置频偏阈值；
[0020]所述BC设备检测当前的频偏超过所述频偏阈值时，请求所述BC设备的父BC设备进行PTP报文速率调整。
[0021]其中，所述方法还包括:
[0022]为所述BC设备配置PTP报文修正间隔的新设定阈值后，所述BC设备请求所述BC设备的父BC设备进行PTP报文速率调整。
[0023]其中，所述请求所述BC设备的父BC设备进行PTP报文速率调整，包括:
[0024]所述BC设备向所述父BC设备发送承载有PTP报文速率调整请求字段的Signaling 报文；
[0025]所述父BC设备向所述BC设备发送承载有PTP报文速率调整结果字段的Signaling报文；其中，所述调整结果包括是否按要求调整所述PTP报文速率的指示。
[0026]其中，所述承载有PTP报文速率调整请求字段以及所述承载有PTP报文速率调整结果字段均为新增字段。
[0027]其中，所述方法还包括:
[0028]两个以上的BC设备通过组播承载共享一个父BC设备的PTP报文时，所述父BC设备按所述两个以上的BC设备中所要求的最高PTP报文速率调整当前PTP报文速率。
[0029]其中，所述父BC设备按所述两个以上的BC设备中所要求的最高PTP报文速率调整当前PTP报文速率，包括:
[0030]所述父BC设备接收到所述两个以上的BC设备中的一个BC设备发送的PTP报文速率调整请求后，确定请求调整的PTP报文速率大于或等于当前PTP报文速率时，将当前PTP报文速率调整所请求的PTP报文速率；所述父BC设备确定所述一个BC设备的调整PTP报文速率小于当前PTP报文速率时，进一步确定该BC设备是否为PTP报文速率要求最高的BC设备，不是时不调整当前PTP报文速率，是时确定请求调整的PTP报文速率是否大于等于所述两个以上的BC设备中的其他BC设备所要求的最高PTP报文速率，大于等于时将当前PTP报文速率调整所请求的PTP报文速率，小于时将当前PTP报文速率调整为所述其他BC设备中当前要求的最高PTP报文速率。
[0031]其中，所述BC设备通过所检测到频偏计算精确时间协议PTP报文修正间隔，包括:
[0032]所述BC设备通过所述频偏以及BC设备配置的能允许的两次PTP报文修正时间之间的绝对偏差的上限值计算所述PTP报文修正间隔。
[0033]一种动态调整PTP报文速率的装置，包括检测单元、计算单元、确定单元和请求单元，其中:
[0034]检测单元，用于检测BC设备的频偏；
[0035]计算单元，用于通过所检测到频偏计算PTP报文修正间隔；
[0036]确定单元，用于确定所述PTP报文修正间隔超出设定阈值时，触发请求单元；
[0037]请求单元，用于请求所述BC设备的父BC设备进行PTP报文速率调整。
[0038]其中，所述检测单元还用于:
[0039]根据输入所述BC设备外部的标准频率源与所检测的当前频率确定出频偏；
[0040]或者，采样所述BC设备的频偏，将设定时段内的采样的频偏相对变化最大值作为所述BC设备的频偏。
[0041]其中，所述装置还包括:设置单元，用于设置检测频偏的时间窗；
[0042]所述检测单元还用于，在设定时间窗内进行频偏检测，并将所述设定时间窗内检测到的频偏平均值作为所述BC设备的频偏。
[0043]其中，所述装置还包括:接收单元；
[0044]所述请求单元还用于，向所述父BC设备发送承载有PTP报文速率调整请求字段的Signaling 报文；
[0045]所述接收单元接收所述父BC设备发送的承载有PTP报文速率调整结果字段的Signaling报文；其中，所述调整结果包括是否按要求调整所述PTP报文速率的指示。
[0046]—种动态调整PTP报文速率的装置，包括接收单元和调整单元，其中:
[0047]接收单元，用于接收BC设备发送的PTP报文速率调整请求；
[0048]调整单元，用于调整向所述BC设备发送的PTP报文的速率。
[0049]其中，所述两个以上的BC设备通过组播承载共享一个父BC设备的PTP报文时，所述调整单元还用于，按所述两个以上的BC设备中所要求的最高PTP报文速率调整当前PTP报文速率。
[0050]其中，所述接收单元接收到所述两个以上的BC设备中的一个BC设备发送的PTP报文速率调整请求后，所述调整单元还用于，确定请求调整的PTP报文速率大于或等于当前PTP报文速率时，将当前PTP报文速率调整所请求的PTP报文速率；确定所述一个BC设备的调整PTP报文速率小于当前PTP报文速率时，进一步确定该BC设备是否为PTP报文速率要求最高的BC设备，不是时不调整当前PTP报文速率，是时确定请求调整的PTP报文速率是否大于等于所述两个以上的BC设备中的其他BC设备所要求的最高PTP报文速率，大于等于时将当前PTP报文速率调整所请求的PTP报文速率，小于时将当前PTP报文速率调整为所述其他BC设备中当前要求的最高PTP报文速率。
[0051]本发明中，BC设备通过所检测到频偏计算PTP报文修正间隔，确定PTP报文修正间隔超出设定阈值时，请求该BC设备的父BC设备进行PTP报文速率调整。本发明的技术方案能够实时地、动态地检测出频率同步层的质量下降，从而能及时提高PTP的报文速率，可以对频率层降质或切换导致的时间同步精度下降进行质量补偿。反之，当频率层的同步 精度非常高时，及时降低PTP的报文速率，从而降低网络流量负载。
【专利附图】
【附图说明】
[0052]图1为本发明实施例的动态调整PTP报文速率的方法的流程图；
[0053]图2为本发明实施例PTP组播承载方式的动态调整PTP报文速率的组网实例示意图；
[0054]图3为本发明实施例的一种动态调整PTP报文速率的装置的组成结构示意图；
[0055]图4为本发明实施例的另一种动态调整PTP报文速率的装置的组成结构示意图。
【具体实施方式】
[0056]本发明的基本思想为:BC设备通过所检测到频偏计算PTP报文修正间隔，确定PTP报文修正间隔超出设定阈值时，请求该BC设备的父BC设备进行PTP报文速率调整。
[0057]由于频率同步误差可以用频偏(Frequency offset)这个指标进行量化,利用频偏就可以计算出在两次PTP报文修正间隔(PTP interval)内的绝对时间偏差是多少。比如:BC设备上的频偏是2ppm,那么在I秒内的绝对时间偏差就是2ppmX Is = 2 u S0通过这种正比关系，可以在BC设备上配置能允许的两次PTP报文修正时间之间的绝对偏差的上限(Absolute time error limit),这表示BC设备上能够容忍的在两次PTP报文修正之间的最大的时间同步误差，Absolute time error limit值一般不超过100ns,因为整网的同步精度的要求是1.5 y S，而整网很有可能包括多个BC设备。
[0058]当频偏发生变化时，可以得出如下公式:
[0059]PTP interval = Absolute time error limit/Frequency offset
[0060]根据1588v2中定义的时间同步的计算方法，PTP interval实际上就是连续的两个Sync报文的间隔，而其他与时间同步计算相关的报文如Delay_Req/Delay_Resp、Fo11ow_Up >PdeIay_Req/PdeIay_Resp >PdeIay_Resp_Foilow_Up 等与 PTP interval 没有直接关系，只要满足这些连续报文的时间间隔不超过Sync报文间隔的32倍即可。S卩，Sync报文间隔减少到小于上述报文间隔的1/32时，这些其他与时间同步计算相关的报文也要相应提高报文速率，否则可以保持不变。
[0061]这样，通过本发明动态调整PTP报文速率的方法，保证BC设备上的任何时刻的最大时间同步误差不超过配置的上限值，从而保证每个BC设备的时间同步质量都是受控的，整网的时间同步质量也是受控的。
[0062]当然，除了频偏这个常用指标外，也可以通过检测出频率同步层的其他指标用于量化频率同步层的质量，如通过检测最大时间间隔误差(MTIE, Maximum Time IntervalError)和时间偏差(TDEV，Time Deviation)量化频率同步层的质量。
[0063]为使本发明的目的，技术方案和优点更加清楚明白，以下举实施例并参照附图，对本发明进一步详细说明。
[0064]图1为本发明实施例的动态调整PTP报文速率的方法的流程图，如图1所示，本示例的动态调整PTP报文速率的方法包括以下步骤:
[0065]步骤101,在时间同步网的所有BC设备上配置Absolute time error limit值和Frequency offset limit 值。[0066]步骤102，在某台BC设备上，以下任一情况发生时，将触发PTP报文速率的调整:
[0067]周期性地检测出频偏变化；
[0068]实时检测出的频偏已超过Frequency offset limit值；
[0069]用户配置修改了Absolute time error limit 值。
[0070]正常情况下，BC设备协议层周期性地检测当前的频偏值，并根据该频偏值计算最新的PTP报文速率，并进行动态调整。上述检测频偏的周期不能太短，如可设置为5s等。
[0071]对于异常情况，可以预先配置一个频偏的上限值(Frequency offset limit),当利用上述定义的检测机制检测出频偏达到或超过此上限时，说明质量下降严重，需要立刻通过类似硬件的中断机制将该频偏值上报协议层，协议层可以立即调整PTP报文速率以保证同步质量。
[0072]当为BC设备配置修改了绝对时间偏差上限值时，也需要立刻获取频偏值，并计算最新的PTP报文速率进行调整。
[0073]步骤103，检测当前的频偏值，计算对应的PTP报文速率。
[0074]频率层质量变化的本质就是频率层性能指标频偏的变化，或者其他指标如MTIE和TDEV等的变化，计算频偏的方式有两种:
[0075]1、如果BC设备上有外接的频率源如2MHz、2M bits接口等，则可以从频率源获取标准频率，再检测出该BC设备当前频率，即可确定出当前频率和标准频率之间的误差，从而计算出当前的绝对频偏值，并上报协议层用于计算PTP报文速率；
[0076]2、如果BC设备无外接频率源，则无标准频率可比对,但可以采样该BC设备的相对频偏，即计算其在一段时间内的频偏变化的最大值，以该频偏变化的最大值作为绝对频偏，上报协议层用于计算PTP报文速率。
[0077]另外，为了避免频偏的瞬变导致的PTP报文速率频繁调整的问题，本发明的检测机制可采用类似于低通滤波器的功能对检测的频偏进行处理，即在设定时间窗内对BC设备的频偏进行检测，如在3秒的时间窗内对BC设备的频偏进行检测，最后取该时间窗内的频偏平均值作为此次检测到的频偏值发送到协议层，以用于计算PTP报文速率。该时间窗大小应该可根据实际需要配置，如在不影响系统性能的情况下，可以设置的更长如设置为5秒、10秒等，或设置更短的时间窗如I秒、1.5秒等。
[0078]利用频偏计算PTP报文修正间隔的绝对时间偏差的公式如下:
[0079]PTP interval = Absolute time error limit/Frequency offset
[0080]这样,利用频偏就可以计算出在两次PTP报文修正间隔(PTP interval)内的绝对时间偏差是多少。比如:BC设备上的频偏是2ppm,那么在I秒内的绝对时间偏差就是2ppmX Is = 2 y S。
[0081]步骤104, BC设备根据最新计算出的PTP报文速率,发送单播Signaling请求消息给父BC设备，以修改PTP报文速率。
[0082]当BC设备需要动态调整其PTP报文速率时，必须通知其父BC设备按最新的PTP报文速率给该BC设备发送Sync报文，以保证该BC设备自身的最大时间同步误差不超过配置的上限值，即保持可控。这里的协商机制可以通过扩展PTP的Signaling报文进行单播、组播或广播协商的方式实现。具体的，1588v2中定义的Signaling报文格式如表I所示:
[0083]
【权利要求】
1.一种动态调整PTP报文速率的方法，其特征在于，所述方法包括: 边界时钟BC设备通过所检测到频偏计算精确时间协议PTP报文修正间隔，确定所述PTP报文修正间隔超出设定阈值时，请求所述BC设备的父BC设备进行PTP报文速率调整。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述BC设备检测频偏，包括: 所述BC设备根据外部输入的标准频率源与所检测的当前频率确定出频偏； 或者，所述BC设备采样自身的频偏，将设定时段内的采样的频偏相对变化最大值作为所述BC设备的频偏。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括: BC设备在设定时间窗内进行频偏检测，并将所述设定时间窗内检测到的频偏平均值作为所述BC设备的频偏。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括: 所述BC设备周期性地检测当前的频偏。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括: 为所述BC设备配置频偏阈值； 所述BC设备检测当前的频偏超过所述频偏阈值时，请求所述BC设备的父BC设备进行PTP报文速率调整。
6.根据权利要求1 或2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括: 为所述BC设备配置PTP报文修正间隔的新设定阈值后，所述BC设备请求所述BC设备的父BC设备进行PTP报文速率调整。
7.根据权利要求1至6任一项所述的方法，其特征在于，所述请求所述BC设备的父BC设备进行PTP报文速率调整，包括: 所述BC设备向所述父BC设备发送承载有PTP报文速率调整请求字段的Signaling报文； 所述父BC设备向所述BC设备发送承载有PTP报文速率调整结果字段的Signaling报文；其中，所述调整结果包括是否按要求调整所述PTP报文速率的指示。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述承载有PTP报文速率调整请求字段以及所述承载有PTP报文速率调整结果字段均为新增字段。
9.根据权利要求1至8任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括: 两个以上的BC设备通过组播承载共享一个父BC设备的PTP报文时，所述父BC设备按所述两个以上的BC设备中所要求的最高PTP报文速率调整当前PTP报文速率。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述父BC设备按所述两个以上的BC设备中所要求的最高PTP报文速率调整当前PTP报文速率，包括: 所述父BC设备接收到所述两个以上的BC设备中的一个BC设备发送的PTP报文速率调整请求后，确定请求调整的PTP报文速率大于或等于当前PTP报文速率时，将当前PTP报文速率调整所请求的PTP报文速率；所述父BC设备确定所述一个BC设备的调整PTP报文速率小于当前PTP报文速率时，进一步确定该BC设备是否为PTP报文速率要求最高的BC设备，不是时不调整当前PTP报文速率，是时确定请求调整的PTP报文速率是否大于等于所述两个以上的BC设备中的其他BC设备所要求的最高PTP报文速率，大于等于时将当前PTP报文速率调整所请求的PTP报文速率，小于时将当前PTP报文速率调整为所述其他BC设备中当前要求的最高PTP报文速率。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述BC设备通过所检测到频偏计算精确时间协议PTP报文修正间隔，包括: 所述BC设备通过所述频偏以及BC设备配置的能允许的两次PTP报文修正时间之间的绝对偏差的上限值计算所述PTP报文修正间隔。
12.一种动态调整PTP报文速率的装置，其特征在于，所述装置包括检测单元、计算单元、确定单元和请求单元，其中: 检测单元，用于检测BC设备的频偏； 计算单元，用于通过所检测到频偏计算PTP报文修正间隔； 确定单元，用于确定所述PTP报文修正间隔超出设定阈值时，触发请求单元； 请求单元，用于请求所述BC设备的父BC设备进行PTP报文速率调整。
13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述检测单元还用于: 根据输入所述BC设备外部的标准频率源与所检测的当前频率确定出频偏； 或者，采样所述BC设备的频偏，将设定时段内的采样的频偏相对变化最大值作为所述BC设备的频偏。
14.根据权利要求12或13所述的装置，其特征在于，所述装置还包括:设置单元，用于设置检测频偏的时间窗； 所述检测单元还用于，在设定时间窗内进行频偏检测，并将所述设定时间窗内检测到的频偏平均值作为所述BC设备的频偏。
15.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述装置还包括:接收单元； 所述请求单元还用于，向所述父BC设备发送承载有PTP报文速率调整请求字段的Signaling 报文； 所述接收单元接收所述父BC设备发送的承载有PTP报文速率调整结果字段的Signaling报文；其中，所述调整结果包括是否按要求调整所述PTP报文速率的指示。
16.一种动态调整PTP报文速率的装置，其特征在于，所述装置包括接收单元和调整单元，其中: 接收单元，用于接收BC设备发送的PTP报文速率调整请求； 调整单元，用于调整向所述BC设备发送的PTP报文的速率。
17.根据权利要求16所述的装置，其特征在于，所述两个以上的BC设备通过组播承载共享一个父BC设备的PTP报文时，所述调整单元还用于，按所述两个以上的BC设备中所要求的最高PTP报文速率调整当前PTP报文速率。
18.根据权利要求17所述的装置，其特征在于，所述接收单元接收到所述两个以上的BC设备中的一个BC设备发送的PTP报文速率调整请求后，所述调整单元还用于，确定请求调整的PTP报文速率大于或等于当前PTP报文速率时，将当前PTP报文速率调整所请求的PTP报文速率；确定所述一个BC设备的调整PTP报文速率小于当前PTP报文速率时，进一步确定该BC设备是否为PTP报文速率要求最高的BC设备，不是时不调整当前PTP报文速率，是时确定请求调整的PTP报文速率是否大于等于所述两个以上的BC设备中的其他BC设备所要求的最高PTP报文速率，大于等于时将当前PTP报文速率调整所请求的PTP报文速率，小于时将当前PTP报文速率调整为所述其他BC设备中当前要求的最高PTP报文速率。
【文档编号】H04W28/22GK103428716SQ201210153969
【公开日】2013年12月4日 申请日期:2012年5月17日 优先权日:2012年5月17日
【发明者】夏靓, 赵洪广 申请人:中兴通讯股份有限公司