基于多时钟域的时钟冗余系统和时钟冗余的实现方法与流程

本技术涉及通信，特别涉及一种基于多时钟域的时钟冗余系统、基于多时钟域的时钟冗余的实现方法、第一节点和时钟同步方法。

背景技术：

1、单时钟域的系统中，只有一个时钟源为系统内各个节点提供时钟信息，具体的，通过构建的时间同步树(也称为时钟同步路径)实现各个节点基于所述时钟源的同步。多时钟域系统中，不同的时钟域内有不同的时钟源，各时钟域的时钟源分别为各时钟域的节点提供时间信息。

2、目前，不论是单时钟域，还是多时钟域中的任意的某时钟域，均是通过对一时钟源增加备用时钟源的方式实现的时钟的可靠性，如图1示出了一种单时钟域下的冷备冗余方案的示意图。该方案的原理为：首先使用一时钟源作为该时钟域的主用时钟源提供时间信息，该主用时钟源通过ptp协议构建时间同步树(该过程即表示按照时钟同步路径的同步过程)，实现时间域内的各个节点与主用时钟源的同步。当主用时钟源异常时，根据主备切换协议，原主用时钟源下线，将备用时钟源上线并切换为主用时钟源，再由切换后的该主用时钟源重新通过ptp协议构建时间同步树，实现时间域内的各个节点与主用时钟源的同步。

3、基于时钟协议的要求，一时钟域内同一时刻仅有一个时钟源工作，因此，上述的主备方式属于或近似属于是冷备冗余方案。该冷备冗余方案存在如下缺陷：

4、一方面，在主备用时钟源切换后，不能很快提供时钟信息，例如从上面的介绍可以看出，主备用时钟源切换后，需要重新通过ptp协议构建时间同步树，以实现时钟域内的各节点与新主用时钟源的同步，该切换过程导致了主备用时钟源切换后存在一定时间使得节点无法与时钟源同步。

5、另一方面，对于多时钟域系统来说，如果按照上面的方式为每个时钟域都设置一备用时钟源，也带来了成本的提高。

6、因此，对于多时钟域系统，在可增加时钟系统的可靠性的前提下，如何能解决上述两方面的缺陷，是有待解决的技术问题。

技术实现思路

1、鉴于现有技术的以上问题，本技术提供一种基于多时钟域的时钟冗余系统、基于多时钟域的时钟冗余的实现方法、第一节点和时钟同步方法，以实现在可增加时钟系统的可靠性的前提下，缩短切换过程导致的节点无法与时钟源同步的时长，以及尽量避免冷备冗余方案带来的成本的提高。

2、为达上述目的，本技术第一方面提供了一种基于多时钟域的时钟冗余系统，包括：

3、至少两个时钟域，所述至少两个时钟域包括第一时钟域和第二时钟域；

4、所述第一时钟域包括第一时钟源和至少一个节点，所述第一时钟源与第一时钟域的各节点形成第一时间同步树；

5、所述第二时钟域包括第二时钟源和至少一个节点，所述第二时钟源与第二时钟域的各节点形成第二时间同步树；

6、至少一个第一节点，所述第一节点属于所述第一时钟域中的节点，同时属于所述第二时钟域中的节点，所述第一节点用于基于所述第一时间同步树获得基于第一时钟源的第一时间同步信息、基于所述第二时间同步树获得基于第二时钟源的第二时间同步信息，以及择一使用所述第一时间同步信息与所述第一时钟源同步、或使用所述第二时间同步信息与所述第二时钟源同步。

7、由上，第一节点可以基于多个时钟域的各自的时间同步树获得与各时钟域的时钟源的时间同步信息，从而该第一节点可选择其中一时钟源对应的时间同步信息调整该节点的本地时钟，实现该第一节点与所选时钟源的同步，而当与该时钟源同步异常时，则可以选另一时钟源对应的时间同步信息调整该节点的本地时钟，实现该节点与所选的另一时钟源的同步，可见不需要如背景技术那样的冷备切换时间，并且，由于基于多时钟域已有的时钟源进行热备冗余，不需要如背景技术那样另行增设备用时钟源，由此，实现了在可增加时钟系统的可靠性的前提下，缩短的切换时延及维持相对较低的成本。

8、作为第一方面的一种可能的实现方式，所述第一节点包括：

9、端口时钟模块，用于在第一节点与第一/二时钟域内的上游或下游的相邻节点进行报文交互时获得报文中的时间戳、或打上时间戳；所述时间戳用于计算相邻节点的传输延时和时间偏差；

10、计算模块，用于计算得到第一/二时间同步信息，所述第一/二时间同步信息包括第一/二时钟源的时间信息、和第一/二时钟域中的时钟源到第一节点的沿途时间信息，所述时钟源到第一节点的沿途时间信息包括：各第二节点上的同步报文的驻留时间、各第二节点中的相邻节点的传输延时和时间偏差；其中，所述各第二节点是时间同步树中的从时钟源到所述第一节点的同步路径所包括的各节点；

11、时钟处理模块，用于择一的使用计算得到的所述第一时间同步信息调整第一节点的本地时钟以与所述第一时钟源同步，或使用计算得到的所述第二时间同步信息调整第一节点的本地时钟以与所述第二时钟源同步。

12、本技术第二方面提供了一种基于多时钟域的时钟冗余的实现方法，包括：

13、第一节点基于第一时钟域的第一时间同步树获得基于第一时钟源的时间同步信息；

14、所述第一节点基于第二时钟域的第二时间同步树获得基于第二时钟源的时间同步信息；

15、所述第一节点择一的使用所述基于第一时钟源的时间同步信息以与所述第一时钟源同步，或使用所述基于第二时钟源的时间同步信息以与所述第二时钟源同步。

16、由上，该方法可不需要如背景技术那样的冷备切换时间，并且，由于基于多时钟域已有的时钟源进行热备冗余，不需要如背景技术那样另行增设备用时钟源，由此，实现了在可增加时钟系统的可靠性的前提下，缩短的切换时延及维持相对较低的成本。

17、作为第二方面的一种可能的实现方式，所述时间同步信息包括：时钟源的时间信息和时钟源到第一节点的沿途时间信息；所述时钟源到第一节点的沿途时间信息包括：各第二节点上的同步报文的驻留时间、各第二节点中的相邻节点的传输延时和时间偏差；其中，所述各第二节点是时间同步树中的从时钟源到所述第一节点的同步路径所包括的各节点。

18、作为第二方面的一种可能的实现方式，所述第一节点择一的使用所述基于第一时钟源的时间同步信息以与所述第一时钟源同步，或使用所述基于第二时钟源的时间同步信息以与所述第二时钟源同步，包括以下之一：

19、当处于冗余状态时，所述第一节点使用基于第一时钟源的时间同步信息调整本地时钟，或使用基于第二时钟源的时间同步信息调整本地时钟；所述冗余状态包括：第一节点获得的基于第一时钟源的时间同步信息、基于第二时钟源的时间同步信息均正常；

20、当处于故障状态时，所述第一节使用基于第一时钟源的时间同步信息调整本地时钟；所述故障状态包括：第一节点获得的基于第一时钟源的时间同步信息正常、基于第二时钟源的时间同步信息异常；

21、当处于守时状态时，所述第一节点使用之前已经保存的基于第一时钟源的时间同步信息或之前已经保存的基于第二时钟源的时间同步信息调整本地时钟；所述守时状态包括：第一节点获得的基于第一时钟源的时间同步信息、基于第二时钟源的时间同步信息均异常。

22、由上，可以实现在不同的时钟状态下，采用相应的策略进行时间同步。

23、本技术第三方面提供了一种第一节点，应用于上述的基于多时钟域的时钟冗余系统，所述第一节点包括：

24、端口时钟模块，用于与第一/二时钟域内的上游的相邻节点进行报文交互，并获得报文中的时间戳、或打上时间戳；所述时间戳用于计算相邻节点的传输延时和时间偏差；所述报文中携带第一/二时钟源的时间信息、和第一/二时钟域中的时钟源到所述上游的相邻节点的沿途时间信息；

25、计算模块，用于计算得到第一/二时间同步信息，所述第一/二时间同步信息包括所述第一/二时钟源的时间信息、和第一/二时钟域中的时钟源到第一节点的沿途时间信息，所述时钟源到第一节点的沿途时间信息包括：所述时钟源到所述上游的相邻节点的沿途时间信息、所述上游的相邻节点到第一节点的传输延时和时间偏差、和/或所述第一节点上的同步报文的驻留时间；

26、时钟处理模块，用于择一的使用计算得到的所述第一时间同步信息调整第一节点的本地时钟以与所述第一时钟源同步，或使用计算得到的所述第二时间同步信息调整第一节点的本地时钟以与所述第二时钟源同步。

27、作为第三方面的一种可能的实现方式，所述时钟处理模块包括：

28、检测模块，用于检测第一节点的状态是处于冗余状态、故障状态或守时状态；

29、切换决策模块，用于根据检测的所述第一节点的状态选择本地时钟调整策略；

30、同步模块，用于根据所选择的本地时钟调整策略调整本地时钟，调整后的本地时钟用于同步到所述端口时钟模块或提供给本地的应用接口。

31、本技术第四方面提供了一种时钟同步方法，应用于第一节点，所述方法包括：

32、与第一/二时钟域内的上游的相邻节点进行报文交互，并获得报文中的时间戳、或打上时间戳；所述时间戳用于计算相邻节点的传输延时和时间偏差；所述报文中携带第一/二时钟源的时间信息、和第一/二时钟域中的时钟源到所述上游的相邻节点的沿途时间信息；

33、计算得到第一/二时间同步信息，所述第一/二时间同步信息包括所述第一/二时钟源的时间信息、和第一/二时钟域中的时钟源到第一节点的沿途时间信息，所述时钟源到第一节点的沿途时间信息包括：所述时钟源到所述上游的相邻节点的沿途时间信息、所述上游的相邻节点到第一节点的传输延时和时间偏差、和/或所述第一节点上的同步报文的驻留时间；

34、择一的使用计算得到的所述第一时间同步信息调整第一节点的本地时钟以与所述第一时钟源同步，或使用计算得到的所述第二时间同步信息调整第一节点的本地时钟以与所述第二时钟源同步。

35、作为第四方面的一种可能的实现方式，还包括：与第一/二时钟域内的下游的相邻节点进行报文交互，并获得报文中的时间戳、或打上时间戳，所述报文中携带第一/二时钟源的时间信息、和第一/二时钟域中的时钟源到第一节点的沿途时间信息。

36、本技术第五方面提供了一种计算设备，包括：处理器，以及存储器，其上存储有程序指令，所述程序指令当被所述处理器执行时使得所述处理器执行第二方面任一所述的方法，或，所述程序指令当被所述处理器执行时使得所述处理器执行第四方面任一所述的方法。