一种在单播模式下实现1588时间同步的自适应方法与流程

本发明涉及1588时间同步，具体涉及一种在单播模式下实现1588时间同步的自适应方法。

背景技术：

1588时间同步技术用来实现网元之间时间上的同步，广泛应用于移动回传场景，来保证4G基站之间正常通信，该技术细节规范于IEEE1588-2008标准中，主要包括建立网元之间的主、从关系(通过比对通告报文携带的时钟质量参数确定网元之间的主、从关系)和计算时间偏差并调整时间两个步骤。IEEE1588-2008标准对1588时间同步技术的讨论主要基于组播模型来展开，而通过单播模型实现时间同步只是作为实现上的可选项，并没有做强制要求，但是在我们实际的应用场景中，特别是对于电信、联通运营商的三层网络，对通过单播模型实现时间同步的需求却更为强烈，目前通过单播模型来实现1588时间同步主要包括以下两种模式：

(1)协商单播模式。

参考IEEE1588-2008标准的第16章节，该标准给出了一种协商的方式用于实现单播模型下的1588时间同步，如图1、图2所示，网元1和网元2都采用协商单播模式，具体为：

建立网元时钟主、从关系：

网元(网元1和网元2)周期性向对端网元(网元2或网元1)发送通告报文单播请求报文；

网元(网元1和网元2)接收到通告报文单播请求报文，并回复通告报文单播响应报文，无法承诺通告报文单播请求，通告报文单播响应报文包含拒绝通告报文单播请求信息；否则，通告报文单播响应报文包含接受通告报文单播请求信息，并根据其当前端口状态(主时钟)，开始周期性向对端发送通告报文；

网元接收到通告报文单播响应报文，若报文信息为接受通告报文单播请求，并开始发送通告报文，网元准备接收通告报文；否则，修改协商参数，重新发起通告报文单播请求；

网元接收到通告报文，运行最佳主时钟算法决策端口状态，即双方网元都收到通告报文，并运行最佳主时钟算法决策端口状态，主、从关系建立。

主时钟网元计算时钟偏差并调整的处理流程：

主时钟网元周期性发送通告报文；

主时钟网元接收到对端网元的同步报文单播请求报文，若对该请求无法承诺，回复拒绝对端的请求的同步报文单播响应报文；否则，回复接收对端请求的同步报文单播响应报文，并开始周期性发送同步报文；

主时钟网元接收到延时响应报文单播请求报文，若对该请求无法承诺，回复拒绝对端的请求的延时响应报文单播请求响应报文；否则，回复接收对端的请求的延时响应报文单播请求响应报文；

主时钟网元接收到延时请求报文，如果当前状态为接受响应对端延时请求报文，回复延时请求响应报文；否则，丢弃接收到的延时请求报文，不做任何响应。

从时钟网元计算偏差并调整的处理流程：

从时钟网元周期性发送同步报文单播请求报文；

从时钟网元接收到同步报文单播请求响应报文，若响应报文为接受请求，准备接收同步报文；否则修改协商参数，重新发起请求；

从时钟网元接收到同步报文，正常处理；

从时钟网元周期性发送延时响应报文单播请求报文；

从时钟网元接收到延时响应报文单播请求响应报文，若对端已接受请求，开始发送延时请求报文；否则修改协商参数，重新发起请求；

从时钟网元接收到延时响应报文，正常处理。

(2)强制单播模式。

由于协商单播在标准上是可选项，并没有强制要求，而且实现起来略复杂，所以基于组播模型，各个厂家在实现上又提出了一种新的单播实现方式，相比协商单播，省略掉协商过程，用类组播的方式来实现，如图3、图4所示，网元1和网元2都采用强制单播模式，具体为：。

建立网元时钟主、从关系：

端口状态为主时钟的网元(网元1和网元2)，主动向对端(网元2和网元1)发送通告报文；

网元(网元2和网元1)接收到通告报文，运行最佳主时钟算法决策端口状态。

主时钟网元在计算偏差并调整时的处理流程：

主时钟网元周期性发送通告报文；

主时钟网元周期性发送同步报文；

主时钟网元接收到对端延时请求报文，回复延时响应报文。

从时钟网元在计算偏差并调整时的处理流程：

从时钟网元接收到同步报文，正常处理；

从时钟网元周期性发送延时请求报文；

从时钟网元接收到延时响应报文，正常处理。

在上述两种通过单播模型来实现1588时间同步的模式中，存在这样的问题：只有在配置的单播模式(协商单播模式或强制单播模式)相同时，网元间才能互通，如果一边是协商单播模式，另一边是强制单播模式，那么互通上就会存在问题，如图5所示，其中，网元1配置为协商单播模式，网元2配置为强制单播模式，这样只有网元2有机会发送通告报文给网元1，对于网元1，由于网元2不会发送单播请求报文，所以网元1不会主动发送通告报文给网元2，那么当网元1的时钟质量高于网元2时，由于网元2无法获悉网元1的时钟质量信息，从而导致主从关系建立失败，网元2无法与网元1实现1588时间同步。

因此急需一种不管对端网元工作在哪种单播模式，都能与之进行正常互通的单播模式，从而实现1588时间同步。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种能同时与协商单播模式和强制单播模式进行正常互通的自适应方案，从而实现1588时间同步的问题。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是提供一种在单播模式下实现1588时间同步的自适应方法，包括：

在建立主、从关系阶段，每个时钟网元的事件处理方式，在协商单播模式主、从关系建立基础上，增加端口状态为主时钟端口主动发送通告报文；

在计算偏差并调整阶段，

主时钟网元的事件处理方式，在协商单播模式主时钟事件处理方式基础上，增加主动发送同步报文，并在没有接收对端延时响应报文单播请求报文的情况下，收到延时请求报文，直接发送延时请求响应报文；

从时钟网元的事件处理方式，在协商单播模式从时钟事件处理方式基础上，增加主动发送延时请求报文。

在上述方法中，在建立主、从关系阶段，每个时钟网元的事件处理方式具体为：

周期性发送通告报文单播请求报文和通告报文；

在接收到通告报文单播请求报文时，若对该请求无法承诺，响应拒绝对端请求的通告报文单播请求响应报文；否则，响应接受对端请求的通告报文单播请求响应报文；

在接收到通告报文单播请求响应报文时，若响应报文为对端接受请求，并开始发送通告报文，则准备接收通告报文；否则，修改协商参数，重新发起通告报文单播请求；

在接收到通告报文时，运行最佳主时钟算法决策端口状态。

在上述方法中，在计算偏差并调整阶段，

主时钟网元的事件处理方式具体为：

周期性发送通告报文和同步报文；

在接收到同步报文单播请求报文时，若对该请求无法承诺，响应拒绝对端请求的同步报文单播请求响应报文；否则，响应接受同步报文单播请求响应报文；

在接收到延时响应报文单播请求报文时，若对该请求无法承诺，响应拒绝对端请求的延时响应报文单播请求响应报文；否则，响应接受对端请求的延时响应报文单播请求响应报文；

在接收到延时请求报文时，无论是否接收到延时响应报文单播请求报文，都直接响应延时请求响应报文；

从时钟网元的事件处理方式具体为：

周期性发送同步报文单播请求报文；

在接收到同步报文单播请求响应报文时，若对端已接受同步报文单播请求，准备接收同步报文，并正常处理；否则，修改协商参数，重新发起同步报文单播请求；

周期性发送延时响应报文单播请求报文；

在接收到延时响应报文单播请求响应报文时，若对端已接受延时响应报文单播请求，不做任何处理；否则，修改协商参数，重新发起该请求；

无论是否接收到延时响应报文单播请求响应报文，都主动发送延时请求报文。

本发明通过对协商单播模式进行改进，得到一种可以与协商单播模式和强制单播模式互通的自适应方法(自适应单播模式)实现网元间的1588时间同步；采用本发明的网元在单播模式下进行1588时间同步时，不需要事先与对端约定单播互通模式，可以保证任何单播模式的网元互通，特别适用于不同厂家设备之间的互通。

附图说明

图1为在协商单播模式下网元间建立主、从关系的流程图；

图2为在协商单播模式下网元间计算偏差并调整的流程图；

图3为在强制单播模式下网元间建立主、从关系的流程图；

图4为在协商单播模式下网元间计算偏差并调整的流程图；

图5为配置为协商模式和配置为强制模式的网元间建立主、从关系的流程图；

图6为配置本发明提供的单播方法和配置协商模式的网元间建立主、从关系的流程图；

图7为配置本发明提供的单播方法的主时钟网元和配置协商模式的从时钟网元间计算偏差并调整的流程图；

图8为配置本发明提供的单播方法的从时钟网元和配置协商模式的主时钟网元间计算偏差并调整的流程图；

图9为配置本发明提供的单播方法和配置强制模式的网元间建立主、从关系的流程图；

图10为配置本发明提供的单播方法的主时钟网元和配置强制模式的从时钟网元间计算偏差并调整的流程图；

图11为配置本发明提供的单播方法的从时钟网元和配置强制模式的主时钟网元间计算偏差并调整的流程图；

图12为配置本发明提供的单播方法的网元间建立主、从关系的流程图；

图13为配置都为本发明提供的单播方法的主时钟网元和从时钟网元间计算偏差并调整的流程图。

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体实施例对本发明做出详细的说明。

本发明提供的一种在单播模式下实现1588时间同步的自适应方法，分别从1588时间同步的两个阶段对协商单播模式进行了如下优化：

在建立主、从关系阶段，每个时钟网元的事件处理方式，在协商单播模式主、从关系建立基础上，增加端口状态为主时钟端口主动发送通告报文；

在计算偏差并调整阶段，

主时钟网元的事件处理方式，在协商单播模式主时钟事件处理方式基础上，增加主动发送同步报文，并在没有接收对端延时响应报文单播请求报文的情况下，收到延时请求报文，直接发送延时请求响应报文；

从时钟网元的事件处理方式，在协商单播模式从时钟事件处理方式基础上，增加主动发送延时请求报文。

在建立主、从关系阶段，每个时钟网元的事件处理方式具体为：

周期性发送通告报文单播请求报文；

在接收到通告报文单播请求报文时，若对该请求无法承诺，响应拒绝对端请求的通告报文单播请求响应报文；否则，响应接受对端请求的通告报文单播请求响应报文；

在接收到通告报文单播请求响应报文时，若响应报文为对端接受请求，并开始发送通告报文，则准备接收通告报文；否则，修改协商参数，重新发起通告报文单播请求；

当前端口状态是主时钟时，主动发送通告报文，无需等待对端发送通告报文单播请求报文；

在接收到通告报文时，运行最佳主时钟算法决策端口状态。

在本发明中，初始双方网元端口状态都是主时钟状态，然后通过收发通告报文建立主、从关系，在第一阶段结束的时候(主、从关系已建立)，此时只有主时钟网元端口周期性发送通告报文，从时钟网元端口只接收不发送；当网元(从时钟网元)在一段时间内没有收到对端发来的通告报文，那么该网元端口状态会直接进入主时钟状态，使主时钟状态一定会存在。

在计算偏差并调整阶段，

主时钟网元的事件处理方式具体为：

进入主时钟状态后，周期性发送通告报文以及同步报文，无需等待对端发送同步报文单播请求报文；

在接收到同步报文单播请求报文时，若对该请求无法承诺，响应拒绝对端请求的同步报文单播请求响应报文；否则，响应接受同步报文单播请求响应报文；

在接收到延时响应报文单播请求报文时，若对该请求无法承诺，响应拒绝对端请求的延时响应报文单播请求响应报文；否则，响应接受对端请求的延时响应报文单播请求响应报文；

在接收到延时请求报文时，无论是否接收到延时响应报文单播请求报文，都直接响应延时请求响应报文，即无需等待对端发送延时响应报文单播请求报文。

从时钟网元的事件处理方式具体为：

周期性发送同步报文单播请求报文；

在接收到同步报文单播请求响应报文时，若对端已接受同步报文单播请求，准备接收同步报文，并正常处理；否则，修改协商参数，重新发起同步报文单播请求；

周期性发送延时响应报文单播请求报文(进入从时钟状态后开始发送)；

在接收到延时响应报文单播请求响应报文时，若对端已接受延时响应报文单播请求，不做任何处理；否则，修改协商参数，重新发起该请求；

无论是否接收到延时响应报文单播请求响应报文，都主动发送延时请求报文，即无需等待对端的延时响应报文单播请求响应报文。

本发明与强制单播模式相比，在建立主、从关系阶段，增加了单播协商机制；在计算偏差并调整阶段，主时钟网元增加响应单播请求机制；从时钟网元增加发起单播请求机制。

本发明与协商单播模式互通的处理方式如下：

在建立主、从关系阶段，如图6所示，网元1配置为本发明提供的自适应单播模式，网元2配置为协商单播模式，具体流程为：

网元1周期性发送通告报文单播请求报文和通告报文；

网元2接收到通告报文单播请求报文，回复通告报文单播请求响应报文，并开始发送通告报文；

网元1接收到通告报文单播请求响应报文，若响应报文为对端接受请求，并开始发送通告报文，则准备接收通告报文；否则，修改协商参数，重新发起通告报文单播请求；

网元1接收到通告报文，运行最佳主时钟算法决策端口状态。

网元2周期性发送通告报文单播请求报文；

网元1接收到通告报文单播请求报文，回复通告报文单播请求响应报文；

网元2接收到通告报文单播请求响应报文，若响应报文为对端接受请求，并开始发送通告报文(网元1一直在周期性发送通告报文)，则准备接收通告报文；否则，修改协商参数，重新发起通告报文单播请求；

网元2接收到通告报文，运行最佳主时钟算法决策端口状态。

可见，双方都可以收到对端的通告报文，主、从关系成功建立。

在计算偏差并调整阶段，分别对以下两种情况进行说明。

第一种情况：如图7所示，主时钟网元1配置自适应单播模式，从时钟网元2配置协商单播模式，具体流程为：

网元1周期性发送通告报文和同步报文；

网元2周期性发送同步报文单播请求报文；

网元1接收到同步报文单播请求报文，并回复同步报文单播请求响应报文；

网元2接收到步报文单播请求响应报文，若该响应报文为接受请求，则准备接受同步报文，并正常处理接收到的同步报文；否则，修改协商参数，重新发起请求；

网元2周期性发送延时响应报文单播请求报文；

网元1接收到延时响应报文单播请求报文，并响应延时响应报文单播请求响应报文；

网元2接收延时响应报文单播请求响应报文，若该响应报文为接受请求，开始发送延时请求报文；否则，修改协商参数，重新发起请求；

网元1接收到延时请求报文，直接响应延时请求报文。

可见在此情况下，从时钟网元2可以正常的收到同步报文和延时响应报文，从而实现计算偏差调整。

第二种情况：如图8所示，主时钟网元1配置协商单播模式，从时钟网元2配置自适应单播模式，具体流程为：

网元1周期性发送通告报文；

网元2周期性发送同步报文单播请求报文；

网元1接收到同步报文单播请求报文，响应同步报文单播请求响应报文，并开始周期性发送同步报文；

网元2接收到同步报文单播请求响应报文，若该响应报文为接受请求，则准备接受同步报文，并正常处理接收到的同步报文；否则，修改协商参数，重新发起请求；

网元2周期性发送延时响应报文单播请求报文和延时请求报文；

网元1接收到延时响应报文单播请求报文，若接收该请求则响应延时响应报文单播请求响应报文；否则，丢弃延时响应报文单播请求报文；

网元2若接收延时响应报文单播请求响应报文，则该响应报文为接受请求，不作任何处理；否则，修改协商参数，重新发起请求；

网元1接收到延时请求报文，直接响应延时请求报文。

可见在此情况下，从时钟网元2可以正常的收到同步报文和延时响应报文，从而实现计算偏差调整。

本发明(自适应单播模式)与强制单播模式互通的处理方式如下：

在建立主、从关系阶段，如图9所示，网元1配置为本发明提供的自适应单播模式，网元2配置为强制单播模式，具体流程为：

网元1周期性发送通告报文单播请求报文；

网元2接收到通告报文单播请求报文，不作任何处理；

网元1周期性发送通告报文；

网元2接收到通告报文，运行最佳主时钟算法决策端口状态；

网元2周期性的发送通告报文；

网元1接收到通告报文，运行最佳主时钟算法决策端口状态。

可见，网元1和网元2都可以收到对端的通告报文，主、从关系可以成功建立。

在计算偏差并调整阶段，分别对以下两种情况进行说明。

第一种情况：如图10所示，主时钟网元1配置自适应单播模式，从时钟网元2配置强制单播模式，具体流程为：

网元1周期性发送通告报文和同步报文；

网元2接收到同步报文，正常处理；

网元2周期性发送延时请求报文；

网元1接收延时请求报文，直接响应延时请求响应报文；

网元2接收到延时请求响应报文，正常处理。

可见，在该情况下，从时钟网元2可以正常的收到同步报文和延时响应报文，并完成计算偏差调整。

第二种情况：如图11所示，主时钟网元1配置强制单播模式，从时钟网元2配置自适应单播模式，具体流程为：

网元1周期性发送通告报文；

网元2周期性发送同步报文单播请求报文；

网元1收到同步报文单播请求报文，不作任何响应；

网元1周期性发送同步报文；

网元2收到同步报文，正常处理；

网元2周期性的发送延时响应报文单播请求报文；

网元1接收到延时响应报文单播请求报文，不作任何响应；

网元2周期性的发送延时请求报文；

网元1接收到延时请求报文，响应延时请求响应报文。

可见在此情况下，从时钟网元2可以正常的收到同步报文和延时响应报文，从而完成计算偏差调整，在在偏差调整阶段，通告报文的作用已经不再是第一阶段时建立双方的主、从关系，而是用于维持双方的主、从关系，从时钟网元只有持续不断的收到对端的通告报文才会认为主时钟一直存在；否则就会自动将端口状态变为主时钟状态，开始重新建立新的主、从关系。

采用本发明提供的自适应单播模式的网元之间互通的处理方式如下：

在建立主、从关系阶段，如图12所示，网元1配置为自适应单播模式，网元2配置为自适应单播模式，具体流程如下：

网元1和网元2分别周期性发送通告报文单播请求报文和通过报文；

网元2和网元1分别接收到通告报文单播请求报文，响应通告报文单播请求响应报文；

网元1和网元2分别接收到通告报文单播请求响应报文，若响应报文为对端接受请求，并开始发送通告报文，则准备接收通告报文；否则，修改协商参数，重新发起通告报文单播请求；

网元1和网元2分别接收到通告报文，运行最佳主时钟算法决策端口状态。

可见，网元1和网元2都可以收到对端的通告报文，主从、关系成功建立。

在计算偏差并调整阶段，如图13所示，主时钟网元1和从时钟网元2都配置为自适应单播模式，具体流程如下：

网元1周期性发送通告报文；

网元2周期性发送同步报文单播请求报文；

网元1接收同步报文单播请求报文，响应同步报文单播请求响应报文和同步报文；

网元2接收同步报文单播请求响应报文，若对端已接受同步报文单播请求，准备接收同步报文，并正常处理同步报文；否则，修改协商参数，重新发起同步报文单播请求；

网元2周期性发送延时响应报文单播请求报文和延时请求报文；

网元1接收到延时响应报文单播请求报文，响应延时响应报文单播请求响应报文；

网元2接收到延时响应报文单播请求响应报文，若对端已接受延时响应报文单播请求，不做任何处理；否则，修改协商参数，重新发起该请求；

网元1接收到延时请求报文，直接响应延时请求相应报文。

可见，当主时钟网元1和从时钟网元2均工作在自适应单播模式下时，从时钟可以正常的收到同步报文和延时响应报文，并完成计算偏差调整。

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。