本发明涉及多框路由器集群领域，具体一种集群内部时钟布线系统及时钟同步方法。
背景技术：
随着通信技术发展，对核心骨干网络设备的计算能力、转发能力和端口密度都提出了更高的要求。传统路由器在可靠性，可扩展性等方面有难以逾越的困难，多框路由器集群成为技术演变的一个重要发展方向。
如图1所示，现有技术中基础的路由器集群为1+4路由器集群，每个1+4路由器集群包括一个交换框和交换框下挂的四个业务框。多框路由器集群的业务接入由业务框上的业务接入板卡，如40g板卡，100g板卡等完成，业务框上仅进行业务的接入，没有交换；交换框上则只有交换板卡，没有业务接入板卡。交换框和所有业务框相连，业务的交换在交换框完成。
对于多框路由器集群，以1+4集群为基础，可在1+4集群的基础上进行扩展，扩展成2+8，4+16等类型的集群，不断增加交换容量，在扩展过程中，多框路由器集群的时钟同步成为难题：普通1+4集群的时钟同步可在交换框和业务框之间通过光纤或者外时钟完成；但在扩展成2+8，4+16等多框路由器集群后，由于业务框和交换框不断增加，时钟路径管理、时钟路径保护及切换等工作由于物理线路极为复杂，变得十分困难；且由于时钟路径较多、装置间两两进行时钟同步且相互交互同步不断发生，常在集群内部产生定时环，影响路由器集群的时钟准确度。此外，由于多框路由器集群常有扩容需求，但由于时钟路径布线方式十分复杂，现有的集群时钟布线方式在扩容时往往需要重新设计线路或暂停路由器集群中的接入设备，难以保留较高的可扩展性。
因此，如何合理的规划集群布线，规范时钟路径，在避免集群内部产生定时环，为集群内部的时钟路径提供保护的前提下，保持路由器集群的可扩展性，成为目前亟需解决的问题。
技术实现要素：
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种集群内部时钟布线系统及时钟同步方法，可在实现多框路由器集群的时钟路径保护的同时，便于对集群进行扩展。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：
一种集群内部时钟布线系统，包括：
至少两组多框路由器集群，每组所述多框路由器集群包括一个交换框和至少两个业务框；定时源，每个定时源连接一个交换框，用于发送同步时钟至其连接的交换框；两路相互独立的时钟总线，用于接收连接定时源的交换框发送的同步时钟，并将该同步时钟同步至所有交换框。
在上述技术方案的基础上，所述业务框用于与其所在多框路由器集群中的交换框进行数据同步，所述交换框用于与所述时钟总线、定时源和业务框进行数据交互。
在上述技术方案的基础上，每路所述时钟总线还包括阻抗电阻，所述阻抗电阻用于改善信号源与信号线间的阻抗匹配，减少信号反射或驻波现象。
在上述技术方案的基础上，每个所述交换框均具有第一时钟输入口、第二时钟输入口和时钟输出口，第一时钟输入口连接两路时钟总线；第二时钟输入口用于连接定时源，与所述定时源连接的交换框的时钟输出口连接所述时钟总线。
在上述技术方案的基础上，所述定时源设置至少两路，所述时钟总线采用差分总线形式接入所述集群内部时钟布线系统。
本发明还提供一种集群内部时钟同步方法，包括以下步骤：
s1、提供如前所述的集群内部时钟布线系统；
s2、所述定时源发送同步时钟至其接入的所述交换框；
s3、所述接入定时源的交换框接收到定时源发送的同步时钟后，输出同步时钟给所述时钟总线；
s4、所述时钟总线收到同步时钟后，立即输出同步时钟给集群内的所有交换框；
s5、每个所述交换框分发时钟给与其相连的四个业务框。
在上述技术方案的基础上，在所述步骤s2中，接入至少两组定时源，且将每组所述定时源分别接入到所述多框路由器集群的不同交换框。
在上述技术方案的基础上，在将步骤s2前，还包括以下步骤：
s21、设置各时钟总线优先级，设置第一时钟总线优先级高于其余时钟总线优先级；
s22、判断可用时钟总线数量，当可用时钟总线数量为一时，接入该时钟总线；当可用时钟总线数量大于一时，判断可用时钟总线的优先级，并接入优先级最高的时钟总线进行时钟同步。
在上述技术方案的基础上，在步骤s5后，还包括以下步骤：
判断当前时钟总线中时钟同步信号是否存在，如存在，转至步骤s2；如当前时间总线中时钟同步信号中断，转至步骤s22。
在上述技术方案的基础上，所述时钟总线采用差分发送和差分接收方式实现通信。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1)本发明中的集群内部时钟布线系统，通过设置统一的时钟总线进行集群时钟路径的规范管理，集群内装置统一采用时钟总线提供的时钟数据，取代了现有集群中设备两两同步的方式，避免了集群内部产生定时环。
(2)本发明中的集群内部时钟布线系统可设置多路接入时钟总线的定时源，由于各个时钟集群的交换框时钟路径独立设置，当集群中某一交换框发生故障，其余交换框能进行路径切换至其他路径的定时源，依旧保持时钟同步，为集群内部的时钟路径提供保护。
(3)本发明中的集群内部时钟布线系统在增加框或者减少框时对布线的影响较小，不需要对现有时钟总线路径进行重新设计和重新走线等工作；同时由于各组多框路由器集群独立设置，其时钟线路单独接入时钟总线，其支持长距离走线，集群中两交换框最远距离可达1000m以上，扩展了实际应用范围。
附图说明
图1为本发明实施例中一个多框路由器集群的时钟同步图；
图2为本发明实施例中4+16集群时钟布线图；
图3为本发明实施例中一路时钟总线发生故障时集群时钟数据传输示意图。
具体实施方式
本发明中的所述的路由器集群布置是以背景技术中所述1+4路由器集群为基础，进行扩展获得的；本发明实施例中默认所有四个业务框信息，包括其业务框时钟全部同步于与其连接的交换框，具体的连接方式和通信原理为本领域常规技术手段，不在本发明讨论范围之内。
以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细说明。
实施例1
参见图2所示，本发明实施例提供一种集群内部时钟布线系统，包括：
四组多框路由器集群，即前文描述的4+16路由器集群结构，每组所述多框路由器集群包括一个交换框和四个业务框，业务框仅与其所在多框路由器集群中的交换框进行数据同步，四组多框路由器集群中四个交换框之间相互进行时钟同步等数据交互，同时交换框还与所述时钟总线、定时源和业务框进行数据交互；
定时源，定时源接入所述多框路由器集群的交换框，并用于发送同步时钟至其接入的所述交换框；具体的，可将定时源设置为两路，包括第一定时源和第二定时源，并将第一定时源和第二定时源分别接入不同多框路由器集群的交换框，以提供时钟路径保护功能，避免在第一定时源或时钟同步线路故障时导致整个路由器集群内的时钟同步功能瘫痪；
两路相互独立的时钟总线，用于接收所述接入定时源的交换框发送的同步时钟，并将该时钟同步至接入的所有交换框。
交换框1同步第一路定时源后，输出同步时钟给第一路总线。交换框2、3、4都同步于第1路时钟总线，保证集群内部所有交换框同步。同时，每个交换框分发时钟给与之相连的4个业务框，因此，整个4+16集群可以做到所有框的时钟同步。此时第二路时钟总线为备用时钟路径。
如图3所示，当第一时钟总线出现故障，导致交换框2、3、4检测到第一时钟总线中没有时钟信号，而第二时钟总线有时钟，此时可切换至第二路时钟总线，交换框2、3、4可都同步至第二定时源；在故障时，最大程度对集群进行保护，不会在故障时导致集群所有框失去时钟同步，实现多框路由器集群的时钟路径保护。
同时，由于每个1+4路由器集群均是独立接入时钟总线，各交换框相互并联接入时钟总线，除个别接入定时源的交换框外其余交换框也仅与自身业务框和时钟总线相连，使得对某一交换框进行增减的操作不会影响到其余交换框的正常工作；同时由于本发明中两路定时源的设置，和如上所述的定时源切换功能，也可在即使接入定时源的交换框发生故障时，也无需切断路由器集群的工作状态，只需切断该故障交换框(定时源)，使路由器集群自动切换到第二定时源即可完成故障设备的检修/更换，极大的提升了路由器集群的扩展性。
实施例2
本发明实施例提供一种集群内部时钟布线系统，其与实施例1基本相同，不同之处在于，其时钟总线上还设置有阻抗电阻，阻抗电阻用于改善信号源与信号线间的阻抗匹配，减少信号反射或驻波现象；同时其时钟总线采用差分总线形式接入路由器集群内部时钟布线系统，这种接入方式线路中di/dt会比单端信号线上大幅降低，从而减小了潜在的电磁干扰(emi)；同时，差分对内每根信号都有自己的返回路径，能够减轻信号跨分割带来的影响，在返回路径中对付串扰和突变的鲁棒性更好，更加适用于时钟总线对时钟信号同步及传输精确性、稳定性的要求。
实施例3
本发明实施例提供一种集群内部时钟布线系统，其与实施例1基本相同，差别在于进一步的，每个所述交换框均具有第一时钟输入口、第二时钟输入口和时钟输出口，每个第一时钟输入口连接两路时钟总线；交换框的第二时钟输入口用于连接定时源，与所述定时源连接的交换框的时钟输出口连接所述时钟总线。
如图2所示，在具体时钟线路中，对于有定时源接入的交换框1、4，其第一时钟输入口、第二时钟输入口分别连接定时源和时钟总线，完成接收定时源时钟信号和时钟总线反馈的同步时钟信号的过程；其时钟输出口接入时钟总线，用于将其接收到的定时源的时钟信号向时钟总线进行同步。
对于没有定时源接入的交换框2、3，其第一时钟输入口连接时钟总线，第二时钟输入口空置，第一时钟输入口进行与时钟总线反馈的同步时钟信号同步的过程。
实施例4
本实施例提供如实施例1中所述的集群内部时钟布线系统的一种集群内部时钟同步方法，包括以下步骤：s1、提供如实施例1中所述的集群内部时钟布线系统；s2、将所述定时源接入所述多框路由器集群的交换框，定时源发送同步时钟至其接入的所述交换框；s3、所述接入定时源的交换框接收到定时源发送的同步时钟后，输出同步时钟给所述时钟总线，具体的，可设置多路定时源和多路时钟总线，不同的定时源接入不同的时钟总线，保证时钟总线间不会互相干扰；s4、所述时钟总线收到同步时钟后，立即输出同步时钟给集群内的所有交换框；s5、每个所述交换框分发时钟给与其相连的四个业务框。
连接定时源的交换框同步第一路定时源后，输出同步时钟给第一总线，此时交换框都同步于第一时钟总线，可保证集群内部所有交换框同步。与此同时，每个交换框分发时钟给与之相连的四个业务框，因此，整个4+16集群可以做到所有框的时钟同步。在第一时钟总线正常运作时，第二时钟总线为备用时钟路径。
实施例5
本实施例提供一种集群内部时钟同步方法，与实施例4基本相同，不同之处在于，在将步骤s2前，还包括以下步骤：
s21、使用网管设定各时钟总线优先级，设置第一时钟总线优先级高于其余时钟总线优先级；
s22、判断可用时钟总线数量，当可用时钟总线数量为一时，接入该时钟总线；当可用时钟总线数量大于一时，判断可用时钟总线的优先级，并接入优先级最高的时钟总线进行时钟同步。
这种设置一方面保障了路由器集群时钟总线备用线路设置，使多路时钟总线接入成为可能，当发生如图3所示故障，使接入路由器集群的第一时钟总线中的时钟信号中断时，该步骤可使路由器集群通过自动调整将时钟总线切换；另一方面，通过对接入时钟总线优先级的设置，确保了时钟总线之间不会引起逻辑冲突和相互干扰，保证了时钟总线工作状态的稳定。
实施例6
本实施例提供一种集群内部时钟同步方法，与实施例4基本相同，不同之处在于，在步骤s5后，还包括以下步骤：
判断当前时钟总线中时钟同步信号是否存在，如存在，转至步骤s2；如当前时间总线中时钟同步信号中断，转至步骤s22。
该步骤的设置使得在经历如实施例4所述的集群内部时钟同步方法调整后的时钟总线在完成一次时钟同步过程后，继续保持时钟同步动作的持续性和循环性，保证各个交换框中的时钟信息与时钟总线中的时钟信息保持不断的同步和更新，确保整个路由器集群中的时钟信号不会发生错乱和同步不一致等现象。
在本实施例中，还可将该步骤中的判断时钟同步信号是否存在的步骤频率设置为与定时源提供时钟信息的频率相同，使每次定时源提供时钟信息、按如前所述集群内部时钟同步方法更新后，都能及时进行时钟总线中时钟信号的判断和调整，尽可能减小发生故障时路由器集群缺少时钟同步信息的时间，维持路由器集群的稳定工作状态。
本发明不仅局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本发明相同或相近似的技术方案，均在其保护范围之内。