时间同步方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种时间同步方法。
【背景技术】
[0002]工业现场控制的规模的扩大和自动化程度的提高对监控和控制的同步性和实时性提出了越来越高的要求。针对设备之间的时钟同步问题，美国电气与电子工程师协会(IEEE)发布了 IEEE1588，1588作为一种高精度的时间同步的实现技术，在电信领域受到广泛关注，其中1588v2规范(又称为精确时间协议，Precis1n Time Protocol，简称为PTP)中的一些特性是基于电信网络环境的需求而开发的，在大规模组网时能有效减少网络延迟带来的同步精度下降，同时增加了 ΡΤΡ网络的扩展性和组网的灵活性。
[0003]目前ΡΤΡ技术作为全球定位系统(Global Posit1ning System，简称为GPS)的一种替代方案用以解决3G/4G基站的时间同步问题，已经在电信运营商(如中国移动)的城域网中得到了试点应用；在电力系统中部分被授时设备如行波测距装置、雷电定位装置等时间精度要求优于±lys，目前主要采用单站卫星授时的方式为变电站提供高精度时间同步信号，部分地市也组建了 PTP时间同步试验网，为变电站内的被授时设备提供高精度的时间同步信号。虽然利用PTP技术已经可以组建时间同步网进行时间传送，可以为网络末端的被授时设备提供亚微秒量级的时间同步信号，但目前所应用到的网络规模仅限于局域网和地市级的城域网，所部署的时间同步服务器数量十分有限。
[0004]随着时间同步需求的不断增大以及对网络健壮性安全性要求的日益提高，利用PTP技术进行组网必然要面临大规模网络应用的挑战。最为突出的问题为随着网络规模的扩大，时间同步设备数量的增多，在PTP组网的关键实现技术中，PTP时间同步链路需要依托于现网的传输资源进行规划组织，目前电力等专网以SDH/MSTP(Synchronous DigitalHierarchy，同步数字体系/Mult1-Service Transfer Platform，基于SDH的多业务传送平台)传输为主，出于节省带宽的考虑比较可行的方式是通过SDH/MSTP传输网的El(准同步数字系列帧信号)通道进行PTP时间同步信号的传送。
[0005]目前PTP技术仅限于在局域网和城域网中应用，SDH/MSTP传输系统中典型的PTP时间同步组网应用如图1所示，由时间同步源头、时间传送网络和末端设备三部分组成。其中，时间同步源头为基准时钟设备，可溯源至卫星授时系统GNSS(Global Navigat1nSatellite System)，并作为全网的时间源头(GM:GrandMaster)，基准时钟设备中有GPS/北斗和高精度原子钟两个源头，以保证时钟源头的可靠性；中间的时间传送网络由PTP时间同步链路和PTP时间同步节点(即从时钟)构成，PTP时间同步节点通过SDH/MSTP设备的E1通道与其它时间同步节点级联构成时间同步链路，对于SDH/MSTP传输网而言则是将PTP时间同步信号当作业务通过E1通道进行传输；末端设备为被授时设备，可为3G/4G基站、变电站内的自动化设备等。由于目前的PTP组网规模有限，因此网络层级比较单一，通常采用两级结构，若干个2级PTP从时钟通过E1通道构成的时间同步链路直接溯源到主备两个1级PTP主时钟上。为了组网灵活并考虑到实际工程中的资源受限情况，2级PTP从时钟之间可以进行级联，如图1中站点1的从时钟通过PTP级联可跟踪站点2的从时钟。
[0006]随着未来基于PTP技术大规模网络应用的推广，利用SDH/MSTP传输网的E1通道进行PTP时间同步信号传输将面临如下问题:
[0007]1)与1级主时钟对接的SDH/MSTP设备E1端口的资源消耗严重，所有的2级从时钟设备需通过独立的E1通道直接溯源至1级主时钟设备，如图2 (a)所示，如果有N个2级从时钟直接溯源至1级从时钟，那么与1级主时钟设备对接的SDH/MSTP设备E1端口数量需为N个，如PTP组网中N数量过大则会导致SDH/MSTP设备E1端口数量受限；
[0008]2) 1级PTP主时钟设备的处理能力有限，如与1级PTP主时钟设备建立连接的2级PTP从时钟设备数量N过大，则会出现两种情况:一是可建立PTP连接但因PTP主时钟设备处理能力有限，导致输出精度下降，二是无法建立PTP连接；
[0009]3)所有2级PTP从时钟均集中溯源至1级PTP主时钟设备，如图2 (b)所示，因此如果2级PTP从时钟数量过大，在SDH/MSTP网络中易导致传输带宽资源受限；
[0010]目前，上述三个问题极大地限制了 PTP技术的推广和组网应用，因此还没有大规模组网解决方案。
【发明内容】
[0011]本发明提供了一种时间同步方法，以至少解决组建大规模时间同步网时，存在传输设备端口数量瓶颈和主时钟设备处理能力瓶颈，不能有效进行时间同步的问题。
[0012]根据本发明的一个方面，提供了一种时间同步方法，包括:根据时间同步网中同步节点分布情况，选取1级同步节点，并在所述1级同步节点设置基准时钟；根据时间同步网中传输网元的拓扑结构对所述同步节点划分层级并确定级联关系，其中，所述同步节点级联至其上层级的至少一个同步节点；根据所述同步节点所属的层级和级联关系进行时间同步。
[0013]在一个实施例中，根据时间同步网中传输网元的拓扑结构对所述同步节点划分层级，包括:对所述1级同步节点进行标记；以所述1级同步节点为起点，对未标记的同步节点进行预设距离的节点遍历得到2级同步节点，并对所述2级同步节点进行标记；重复以上方式将所述同步节点划分为N个层级，其中，N为预设值。
[0014]在一个实施例中，确定级联关系包括:根据所述同步节点划分层级时的遍历路径确定相邻层级节点间的级联关系。
[0015]在一个实施例中，所述根据所述同步节点所属的层级和级联关系进行时间同步之前，还包括:根据所述同步节点的级联关系确定每个同步节点的传输参数；判断所述传输参数是否满足预设条件；若不满足，则调整相关的同步节点之间的级联关系。
[0016]在一个实施例中，所述传输参数包括入端口数、出端口数和每两个传输网元之间物理连接中的同步链路数。
[0017]在一个实施例中，所述调整相关的同步节点之间的级联关系包括:查找与所述相关的同步节点距离最近的上级同步节点，并建立级联关系。
[0018]在一个实施例中，所述根据所述同步节点所属的层级和级联关系进行时间同步包括:通过所述时间同步链路向级联的上层级同步节点获取时间同步信号。
[0019]在一个实施例中，所述1级同步节点为两个，分别设置一个主用基准时钟和一个备用基准时钟，所述对所述同步节点划分层级具体包括分别以主用基准时钟和备用基准时钟为起点对所述同步节点划分层级。
[0020]在一个实施例中，当采用所述备用基准时钟为主时间源时，所述方法还包括:根据所述备用基准时钟对应的同步节点层级和级联关系进行时间同步。
[0021]通过本发明的时间同步方法，将时间同步网中的若干个同步节点划分为多个层级，通过同步节点之间的级联进行时间同步，无需将所有从时钟同步节点全部直接级联到1级同步节点的基准时钟，避免了 PTP大规模组网中的1级同步节点E1端口数量瓶颈；各层同步节点之间采用分布式的访问方式，使从时钟节点对基准时钟的PTP处理进行了有效分担，且实现了不同同步节点之间的带宽资源复用，缓解了传输带宽受限的问题。
【附图说明】
[0022]此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的限定。在附图中:
[0023]图1是现有技术的典型PTP组网应用示意图；
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