时间校准精度的检测方法、设备、系统及存储介质与流程

1.本申请涉及通信技术领域，具体涉及一种时间校准精度的检测方法、设备、系统及存储介质。


背景技术：

2.随着通信网络的发展，网络中的组网模式越来越灵活，5g作为通信行业大潮流正在蓬勃发展，通过有线网络下的光网络单元(optical network unit，onu)接5g基站是主流的应用，过去的基站普遍采用全球定位系统(global positioning system，gps)的接收模块为基站提供精确时间基准，但5g基站的部署密度难以接受gps接收模块这种高成本的部署方式，对此，可以通过精确网络时间协议(precision time protocol，ptp)传送精确时间替代gps接收模块。
3.现有技术中，ptp协议的网络组网遵循主-从的拓扑结构，从网络设备虽然可以通过ptp协议从主网络设备同步到精确时间，并对自身时间进行校准，但是不能自证该校准后的精确时间的准确性，而且，任何硬件上的异常或故障都有可能导致从网络设备同步的精确时间发生变化，并与预期产生不可预知的偏差，因此，当前根据ptp协议的精确时间同步方式存在较大程度的可靠性和可维护性的隐患。


技术实现要素：

4.本申请提供一种时间校准精度的检测方法、设备、系统及存储介质，以实现在从网络设备无法得知自身的时间校准性能的情况下，根据自定义的反向精确时间协议(opposite precision time protocol，optp)协议，自动检测从网络设备的时间校准精度。
5.本申请实施例提供一种时间校准精度的检测方法，应用于主网络设备，包括：
6.向从网络设备发送校准精度检测消息；
7.根据反向精确时间协议optp，获取从网络设备针对校准精度检测消息发送的校准后精确时间；
8.将校准后精确时间与自身的基准精确时间进行比较，得到与校准后精确时间匹配的时间校准精度；
9.将时间校准精度发送至从网络设备。
10.本申请实施例提供另一种时间校准精度的检测方法，应用于从网络设备，包括：
11.接收主网络设备发送的校准精度检测消息；
12.根据optp协议，向主网络设备发送针对校准精度检测消息的校准后精确时间；
13.接收主网络设备发送的与校准后精确时间匹配的时间校准精度。
14.本申请实施例提供一种主网络设备，包括：
15.ptp主接口，用于向从网络设备发送校准精度检测消息；
16.至少一个处理器，用于根据optp协议，获取从网络设备针对校准精度检测消息发送的校准后精确时间；将校准后精确时间与自身的基准精确时间进行比较，得到与校准后
精确时间匹配的时间校准精度，并将时间校准精度发送至ptp主接口；
17.ptp主接口，还用于将时间校准精度发送至从网络设备。
18.本申请实施例提供一种从网络设备，包括：
19.ptp从接口，用于接收主网络设备发送的校准精度检测消息；
20.optp主接口，用于根据optp协议，向主网络设备发送针对校准精度检测消息的校准后精确时间；
21.ptp从接口，还用于接收主网络设备发送的与校准后精确时间匹配的时间校准精度。
22.本申请实施例提供一种时间校准精度的检测系统，包括：本申请实施例中的主网络设备以及从网络设备，主网络设备与从网络设备相连。
23.本申请实施例提供了一种存储介质，存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现本申请实施例中的时间校准精度的检测方法。
24.本申请实施例所提供的时间校准精度的检测方法、设备、系统及存储介质，主网络设备根据自定义的optp协议，获取从网络设备的校准后精确时间，然后通过将校准后精确时间与自身的基准精确时间进行比较，得到与校准后精确时间匹配的时间校准精度，实现了在从网络设备无法得知自身的时间校准性能的情况下，自动检测从网络设备的时间校准精度，并告知给从网络设备，使得从网络设备可以得知自身的校准偏差大小。
附图说明
25.图1为本申请实施例的时间校准精度的检测方法的一种流程示意图；
26.图2为本申请实施例的一种optp协议报文的交互示意图；
27.图3为本申请实施例的时间校准精度的检测方法的另一种流程示意图；
28.图4为本申请实施例的一种ptp网络的结构示意图；
29.图5为本申请实施例的一种主网络设备的结构示意图；
30.图6为本申请实施例的一种从网络设备的结构示意图；
31.图7为本申请实施例的一种网络设备的结构示意图；
32.图8为本申请实施例的一种应用场景的实现流程图；
33.图9为本申请实施例的一种时间校准精度的检测系统的结构示意图。
具体实施方式
34.为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本申请的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
35.图1为本申请实施例的时间校准精度的检测方法的一种流程示意图，该方法可以适用于主网络设备对从网络设备进行时间校准精度检测的情况。该方法可以由本申请提供的主网络设备执行，与从网络设备配合使用。如图1所示，该方法包括：
36.步骤110、向从网络设备发送校准精度检测消息。
37.需要说明的是，主网络设备是指ptp网络中提供精确时间的设备，从网络设备是指ptp网络中接收精确时间的设备。本申请实施例的ptp网络主要由普通时钟设备(oc，
ordinary clock)和边界时钟设备(bc，boundary clock)组成。其中，oc和bc既可以作为主网络设备，也可以作为从网络设备。当作为主网络设备时，可以允许多个接口对外提供精确时间，这些接口为ptp主接口，当作为从网络设备时，只允许一个接口接收精确时间，这个接口为ptp从接口。
38.在一个示例中，校准精度检测消息是指开始检测消息，用于通知从网络设备开始校准精度检测。可以通过ptp扩展管理报文向从网络设备发送校准精度检测消息，ptp扩展管理报文按照ieee1588协议，增加新定义的名称为enable_port_test的tlv(type-length-value，类型-数据长度-数据值)格式管理数据包来实现校准精度检测消息传递。
39.在一个具体实现中，对于enable_port_test的定义，在依照ieee 1588协议基础上，可以选择保留区中的一个指定类型，例如，4003～5fff中的4003类型来通知从网络设备开始时间校准精度的检测。其中，enable_port_test管理数据包的说明如下：管理标识名称(managementid name)：enable_port_test；管理标识(managementid value)：0x4003；操作类型(actions)：命令(command)；作用于(applies to)：接口(port)；数据字段(data field)：空；ptp扩展管理报文的其它协议字段参见ieee 1588协议。
40.步骤120、根据反向精确时间协议optp，获取从网络设备针对校准精度检测消息发送的校准后精确时间。
41.需要说明的是，为了实时检测从网络设备的时间校准精度，主网络设备会间隔预设时间向从网络设备发送一次校准精度检测消息，针对每个校准精度检测消息，在确定从网络设备接受校准精度检测后，需要根据optp协议，获取从网络设备针对该校准精度检测消息发送的校准后精确时间，以便于主网络设备根据该校准后精确时间进一步判断从网络设备的时间校准精度。
42.其中，校准后精确时间是从网络设备根据同步精确时间对自身的精确时间进行校准后得到的，同步精确时间是从网络设备根据ptp协议与主网络设备进行ptp报文同步交互后，根据交互的ptp报文计算得到的。
43.在一个示例中，根据反向精确时间协议optp，获取从网络设备针对校准精度检测消息发送的校准后精确时间，可以包括：接收从网络设备发送的optp协议报文；通过对optp协议报文进行锁相校准，得到校准后精确时间。
44.在一个示例中，optp协议报文与精确时间协议ptp报文一一对应，并且optp协议报文中的精确时间域值区别于ptp协议报文中的精确时间域值。
45.在一个具体实现中，optp协议完全参照ptp协议，仅仅在报文特征上增加精确时间域值不同这一个区别，以区分正常的工作精确时间域和检测用的精确时间域，避免在网络上与原ptp协议共存时产生冲突。
46.如图2所示，主网络设备与从网络设备交互的optp协议报文和ptp协议报文形成对称，即ptp同步报文(sync)、延时请求报文(delay_req)和延时答复报文(delay_resp)都有对应的optp协议报文反向发送。optp协议除了特殊区别于ptp协议的精确时间域值不同以外，协议机制与ptp保持一致。optp协议的精确时间的计算同样遵循ieee 1588协议标准。
47.在一个示例中，还可以包括：预先为optp协议报文设置预设精确时间域值；如果接收到协议报文，则判断协议报文的精确时间域的取值是否为预设精确时间域值，若是，则确定协议报文为optp协议报文，否则，确定协议报文为ptp协议报文。
48.示例性的，可以预先将255设置为供optp协议运行的精确时间域值，将不等于255的其他数值设置为供ptp协议运行的精确时间域值，从而可以在接收的协议报文的精确时间域值等于255时，确定当前处于时间校准精度的检测过程，将协议报文作为optp协议报文进行处理，在协议报文的精确时间域值不等于255时，确定当前处于正常的时间校准过程，将协议报文作为ptp协议报文进行处理。
49.步骤130、将校准后精确时间与自身的基准精确时间进行比较，得到与校准后精确时间匹配的时间校准精度。
50.需要说明的是，由于从网络设备是根据同步获取的主网络设备的基准精确时间来对自身精确时间进行校准的，因此，通过将主网络设备的基准精确时间与校准后精确时间进行差值运算，即可得到校准后精确时间与基准精确时间的时间校准偏差，也就是与校准后精确时间匹配的时间校准精度。
51.步骤140、将时间校准精度发送至从网络设备。
52.在一个示例中，在将时间校准精度通知给从网络设备后，还需要向从网络设备发送停止检测消息，以使从网络设备停止与主网络设备交互optp协议报文。
53.在一个示例中，停止检测消息可以携带在ptp扩展管理报文中，通过增加新定义的名称为disable_port_test的tlv格式管理数据包来实现停止检测消息的传递。
54.本申请实施例所提供的时间校准精度的检测方法、设备、系统及存储介质，主网络设备根据自定义的optp协议，获取从网络设备的校准后精确时间，然后通过将校准后精确时间与自身的基准精确时间进行比较，得到与校准后精确时间匹配的时间校准精度，实现了在从网络设备无法得知自身的时间校准性能的情况下，自动检测从网络设备的时间校准精度，并告知给从网络设备，使得从网络设备可以得知自身的校准偏差大小。
55.图3为本申请实施例的时间校准精度的检测方法的另一种流程示意图，该方法可以适用于主网络设备对从网络设备进行时间校准精度检测的情况。该方法可以由本申请提供的从网络设备执行，与主网络设备配合使用。如图3所示，该方法包括：
56.步骤310、接收主网络设备发送的校准精度检测消息。
57.需要说明的是，从网络设备通过ptp从接口接收主网络设备发送的名称为enable_port_test的tlv格式管理数据包，从该数据包中获取到校准精度检测消息，确定主网络设备需要检测自身的时间校准精度。
58.步骤320、根据optp协议，向主网络设备发送针对校准精度检测消息的校准后精确时间。
59.需要说明的是，在接收到校准精度检测消息之后，从网络设备需要确定是否进行校准精度检测，若进行校准精度检测，则向主网络设备发送针对该校准精度检测消息的校准后精确时间，以使主网络设备通过将校准后精确时间与自身的基准精确时间进行比较，得到与校准后精确时间匹配的时间校准精度。
60.如图2所示，从网络设备通过与主网络设备交互optp协议报文，即ptp同步报文(optp sync)、延时请求报文(optp delay_req)和延时答复报文(optp delay_resp)，将针对校准精度检测消息的校准后精确时间发送给主网络设备。
61.步骤330、接收主网络设备发送的与校准后精确时间匹配的时间校准精度。
62.在一个示例中，在接收主网络设备发送的与校准后精确时间匹配的时间校准精度
之后，还可以包括：将时间校准精度上报至管理平台，以使管理平台根据时间校准精度进行告警或者时间相位校准。
63.需要说明的是，在从网络设备接收主网络设备计算的时间校准精度后，即可得知自身相对于主网络设备的时间校准偏差，根据该时间校准偏差可以对自身的精确时间进行进一步校准，也可以将时间校准精度上报至管理平台，使管理平台根据时间校准精度进行告警或者时间相位校准。
64.本申请实施例所提供的时间校准精度的检测方法、设备、系统及存储介质，从网络设备在接收主网络设备发送的校准精度检测消息，并决定接受时间校准精度检测后，根据optp协议，向主网络设备发送针对校准精度检测消息的校准后精确时间，以使主网络设备根据该校准后精确时间确定从网络设备的时间校准精度，从而使从网络设备可以得知自身的时间校准精度。
65.图4为本申请实施例的一种ptp网络的结构示意图。
66.如图4所示，ptp网络中的网络设备1～5在正常的ptp同步工作过程中，上游的主网络设备的ptp主接口定时采用optp方式检测下游从网络设备同步精确时间的性能。示例性的，如果网络设备4需要知道自身的时间校准精度，则网络设备2作为它的相对主网络设备，会对网络设备4进行校准精度检测，并将得到的时间校准精度告诉网络设备4；如果网络设备2需要知道自身的精确时间性能，那么网络设备1作为它的相对主网络设备，会对网络设备2进行校准精度检测，并将得到的时间校准精度告诉网络设备2。可见，ptp网络的每一个网络设备都能够知道自身相对于自身的主网络设备的时间校准精度。
67.需要说明的是，本申请实施例的时间校准精度的检测方法同样适应于同步以太网(synchrous ethernet，synce)和包传送网络(packet translate network，ptn)，并不局限于ptp网络。
68.图5为本申请实施例的一种主网络设备的结构示意图，如图5所示，该主网络设备包括：
69.ptp主接口510，用于向从网络设备发送校准精度检测消息；
70.至少一个处理器520，用于根据optp协议，获取从网络设备针对校准精度检测消息发送的校准后精确时间；将校准后精确时间与自身的基准精确时间进行比较，得到与校准后精确时间匹配的时间校准精度，并将时间校准精度发送至ptp主接口；
71.ptp主接口510，还用于将时间校准精度发送至从网络设备。
72.本实施例提供的主网络设备用于实现本申请的应用于主网络设备的时间校准精度的检测方法，本实施例提供的主网络设备实现原理和技术效果与本申请应用于从网络设备的时间校准精度的检测方法类似，此处不再赘述。
73.在一个示例中，至少一个处理器520包括：
74.optp从接口521，用于接收从网络设备发送的optp协议报文；
75.数字锁相环522，用于对optp协议报文进行锁相校准，得到校准后精确时间；
76.相位比较器523，用于将校准后精确时间与自身的基准精确时间进行比较，得到与校准后精确时间匹配的时间校准精度，并将时间校准精度发送至ptp主接口。
77.在一个示例中，optp协议报文与精确时间协议ptp报文一一对应，并且optp协议报文中的精确时间域值区别于ptp协议报文中的精确时间域值。
78.在一个示例中，至少一个处理器520还用于：预先为optp协议报文设置预设精确时间域值；如果接收到协议报文，则判断协议报文的精确时间域的取值是否为预设精确时间域值，若是，则确定协议报文为optp协议报文，否则，确定协议报文为ptp协议报文。
79.图6为本申请实施例的一种从网络设备的结构示意图，如图6所示，该从网络设备包括：
80.ptp从接口610，用于接收主网络设备发送的校准精度检测消息；
81.optp主接口620，用于根据optp协议，向主网络设备发送针对校准精度检测消息的校准后精确时间；
82.ptp从接口610，还用于接收主网络设备发送的与校准后精确时间匹配的时间校准精度。
83.本实施例提供的从网络设备用于实现本申请的应用于从网络设备的时间校准精度的检测方法，本实施例提供的从网络设备实现原理和技术效果与本申请应用于从网络设备的时间校准精度的检测方法类似，此处不再赘述。
84.在一个示例中，ptp从接口610，还用于：在接收主网络设备发送的与校准后精确时间匹配的时间校准精度之后，将时间校准精度上报至管理平台，以使管理平台根据时间校准精度进行告警或者时间相位校准。
85.图7为本申请实施例的一种网络设备的结构示意图，如图7所示，该网络设备在现有的ptp接口处理模块基础上，增加了optp接口处理模块、相位比较器和数字锁相环。其中，正常的精确时间网络同步通过ptp接口处理模块进行实现，时间校准精度的检测通过optp接口处理模块实现。
86.如图7所示，optp接口处理模块直接和外部ptn网络连接，并与ptp接口处理模块公用一个物理接口，以发送或接收optp协议报文。optp接口处理模块包括optp主接口和optp从接口，optp主接口和optp从接口分别在从网络设备和主网络设备上，两者通过ptn网络互相连接，可以发送和接收optp协议报文，可采用可编程器件编程实现。
87.如图7所示，数字锁相环连接optp从接口和相位比较器，用于锁相校准optp协议报文并计算得到校准后精确时间，并将该时间发送给相位比较器去比较，可采用可编程器件编程实现。
88.如图7所示，相位比较器用于对主网络设备的基准精确时间和根据optp协议报文计算得到校准后精确时间进行比较，可以通过可编程器件辅以高频时钟信号结合逻辑编程实现。
89.在一个示例中，当网络设备作为从网络设备时，通过ptp接口处理模块的ptp从接口从ptp网络恢复出精确时间，并根据该精确时间对自身的精确时间进行校准，将校准后精确时间发送至optp接口处理模块的optp主接口，通过optp主接口将校准后精确时间发送给对应的主网络设备。
90.在一个示例中，当网络设备作为主网络设备时，通过ptp接口处理模块的ptp主接口向ptp网络输出精确时间，根据optp协议，通过optp从接口接收optp协议报文并发送至数字锁相环，通过数字锁相环对optp协议报文进行锁相校准，得到校准后精确时间，并发送至相位比较器，通过相位比较器将校准后精确时间与自身的基准精确时间进行比较，得出与校准后精确时间匹配的校准偏差，供管理平台读取。
91.本申请实施例通过在网络设备中增加相应的optp接口处理模块来处理optp主-从协议交互，通过增加数字锁相环和相位比较器来实现精确时间的计算和比较，实现了对从网络设备的时间校准精度的测量，解决了从网络设备不能自证精确时间性能优劣的问题。
92.图8为本申请实施例的一种应用场景的实现流程图。如图8所示，针对一对主网络设备和从网络设备，该方法可以包括如下步骤：
93.1)主网络设备通过ptp主接口向从网络设备发送开始检测消息，以通知从网络设备开始校准精度检测。
94.在一个示例中，开始检测消息携带在ptp扩展管理报文中，ptp扩展管理报文按照ieee1588协议，增加新定义的名称为enable_port_test的tlv格式管理数据包来实现开始检测消息的传递。
95.在一个具体实现中，对于enable_port_test的定义，在依照ieee 1588协议基础上，可以选择保留区中的一个指定类型，例如，4003～5fff中的4003类型来通知从网络设备开始时间校准精度的检测。其中，enable_port_test管理数据包的说明如下：管理标识名称(managementid name)：enable_port_test；管理标识(managementid value)：0x4003；操作类型(actions)：命令(command)；作用于(applies to)：接口(port)；数据字段(data field)：空；ptp扩展管理报文的其它协议字段参见ieee 1588协议。
96.2)从网络设备接收开始检测消息，激活optp主接口，开始进入主工作模式，并向主网络设备发送针对校准精度检测消息的应答消息。
97.在一个示例中，应答消息按照ieee 1588协议进行定义，可以采用名称为management_error_status的tlv格式管理数据包来向主网络设备返回应答消息，以告知主网络设备是否可以开始校准精度的检测。
98.3)主网络设备接收到应答消息后，判断是否可以开始检测。若是，则激活optp从接口，进入从工作模式，并执行步骤4)；否则，执行步骤5)向从网络设备发送停止检测消息。
99.4)主网络设备与从网络设备通过optp协议方式进行交互，通过数字锁相环获得校准后精确时间发送给相位比较器，通过相位比较器比较校准后精确时间与自身的基准精确时间，得到时间校准精度。
100.5)主网络设备停止optp从接口工作，将时间校准精度通知给从网络设备，并向从网络设备发送停止检测消息。
101.在一个示例中，停止检测消息携带在ptp扩展管理报文中，用于通知从网络设备停止optp主接口工作，ptp扩展管理报文按照ieee1588协议，增加新定义的名称为disable_port_test的tlv格式管理数据包来实现停止检测消息的传递。
102.在一个具体实现中，对于disable_port_test的定义，在依照ieee 1588协议基础上，可以选择保留区中的一个指定类型，例如，4003～5fff中的4004类型来通知从网络设备停止时间校准精度的检测。其中，disable_port_test管理数据包的说明如下：管理标识名称(managementid name)：disable_port_test；管理标识(managementid value)：0x4004；操作类型(actions)：命令(command)；作用于(applies to)：接口(port)；数据字段(data field)：时间校准偏差，占用10字节空间，前8个字节单位为纳秒(ns)，最高位用于符号位，最后两个字节保留。符号正表示相位相较于基准延后，符号负表示相位相较于基准提前。
103.6)从网络设备接收到时间校准精度和停止检测消息后，按照ieee 1588协议中的
名称为management_error_status的tlv格式管理数据包向主网络设备返回应答，并停止从网络设备optp主接口的运行。
104.在一个示例中，从网络设备将获得的时间校准精度上报管理平台，以通过管理平台进行告警或进一步校准时间相位。
105.7)本次检测结束。
106.图9为本申请实施例的一种时间校准精度的检测系统的结构示意图，该系统包括：本申请实施例中的主网络设备910以及从网络设备920，主网络设备910与从网络设备920相连。
107.本实施例提供的时间校准精度的检测系统用于实现本申请的时间校准精度的检测方法，本实施例提供的时间校准精度的检测系统实现原理和技术效果与本申请的时间校准精度的检测方法类似，此处不再赘述。
108.本申请实施例提供了一种存储介质，其上存储有计算机程序，程序被处理器执行时实现本申请实施例中任一应用于主网络设备的时间校准精度的检测方法。
109.其中，时间校准精度的检测方法，应用于主网络设备，包括：向从网络设备发送校准精度检测消息；根据反向精确时间协议optp，获取从网络设备针对校准精度检测消息发送的校准后精确时间；将校准后精确时间与自身的基准精确时间进行比较，得到与校准后精确时间匹配的时间校准精度；将时间校准精度发送至从网络设备。
110.以上，仅为本申请的示例性实施例而已，并非用于限定本申请的保护范围。
111.一般来说，本申请的多种实施例可以在硬件或专用电路、软件、逻辑或其任何组合中实现。例如，一些方面可以被实现在硬件中，而其它方面可以被实现在可以被控制器、微处理器或其它计算装置执行的固件或软件中，尽管本申请不限于此。
112.本申请的实施例可以通过移动装置的数据处理器执行计算机程序指令来实现，例如在处理器实体中，或者通过硬件，或者通过软件和硬件的组合。计算机程序指令可以是汇编指令、指令集架构(instruction set architecture，isa)指令、机器指令、机器相关指令、微代码、固件指令、状态设置数据、或者以一种或多种编程语言的任意组合编写的源代码或目标代码。
113.本申请附图中的任何逻辑流程的框图可以表示程序步骤，或者可以表示相互连接的逻辑电路、模块和功能，或者可以表示程序步骤与逻辑电路、模块和功能的组合。计算机程序可以存储在存储器上。存储器可以具有任何适合于本地技术环境的类型并且可以使用任何适合的数据存储技术实现，例如但不限于只读存储器(read-only memory，rom)、随机访问存储器(random access memory，ram)、光存储器装置和系统(数码多功能光碟(digital video disc，dvd)或光盘(compact disk，cd))等。计算机可读介质可以包括非瞬时性存储介质。数据处理器可以是任何适合于本地技术环境的类型，例如但不限于通用计算机、专用计算机、微处理器、数字信号处理器(digital signal processing，dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、可编程逻辑器件(field-programmable gate array，fgpa)以及基于多核处理器架构的处理器。
114.通过示范性和非限制性的示例，上文已提供了对本申请的示范实施例的详细描述。但结合附图和权利要求来考虑，对以上实施例的多种修改和调整对本领域技术人员来说是显而易见的，但不偏离本发明的范围。因此，本发明的恰当范围将根据权利要求确定。