基于ptp協(xié)議的提高時(shí)鐘時(shí)間同步精度的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于時(shí)間同步的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于PTP協(xié)議的提高時(shí)鐘時(shí)間同 步精度的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在通信網(wǎng)絡(luò)中，許多業(yè)務(wù)的正常運(yùn)行都要求網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘同步。
[0003] 在第三代移動(dòng)通信技術(shù)（3rd-Generati〇n，3G)中，基站通常安裝有衛(wèi)星授時(shí)接收 機(jī)，以實(shí)現(xiàn)與全球定位系統(tǒng)（GlobalPositioningSystem，以下簡(jiǎn)稱GPS)的時(shí)間同步。此 種方式的優(yōu)點(diǎn)是每臺(tái)基站單獨(dú)與GPS時(shí)間同步，不需要接收其他基站的時(shí)鐘信號(hào)，避免了 不同基站之間的干擾和影響；但是為每個(gè)基站安裝衛(wèi)星授時(shí)接收機(jī)，不僅會(huì)增加通信網(wǎng)絡(luò) 建設(shè)的費(fèi)用，而且衛(wèi)星授時(shí)接收機(jī)后續(xù)的維護(hù)等工作會(huì)耗費(fèi)大量的人力和物力，再者完全 依賴GPS進(jìn)行時(shí)間同步還存在用戶通信信息被竊取等安全風(fēng)險(xiǎn)。
[0004] 在第四代移動(dòng)通信技術(shù)（4th_Generation，4G)中，使用精確時(shí)間協(xié)議（Precision TimeProtocol，以下簡(jiǎn)稱PTP)進(jìn)行時(shí)間同步，下面簡(jiǎn)要介紹PTP協(xié)議。應(yīng)用了PTP協(xié)議的 網(wǎng)絡(luò)（即PTP域）中的節(jié)點(diǎn)稱為時(shí)鐘節(jié)點(diǎn)，PTP協(xié)議定義了普通時(shí)鐘（OrdinaryClock，簡(jiǎn) 稱0C)、邊界時(shí)鐘（BoundaryClock，簡(jiǎn)稱BC)和透明時(shí)鐘（Transparentclock，簡(jiǎn)稱TC)三 種類型的基本時(shí)鐘節(jié)點(diǎn)，其中，BC指在同一個(gè)PTP域內(nèi)擁有多個(gè)PTP端口參與時(shí)間同步，它 通過(guò)其中一個(gè)端口從上游時(shí)鐘節(jié)點(diǎn)同步時(shí)間，并通過(guò)其余端口向下游時(shí)鐘節(jié)點(diǎn)發(fā)布時(shí)間。
[0005] 如圖1所示，主鐘11與GPS連接，GPS為主鐘11的時(shí)鐘源，主鐘11從GPS獲得精 確時(shí)間。一級(jí)從鐘12與主鐘11以BC模式進(jìn)行時(shí)間同步，即主鐘11周期性地向網(wǎng)絡(luò)中的 一級(jí)從鐘12發(fā)送同步報(bào)文，一級(jí)從鐘12接收該同步報(bào)文并根據(jù)同步報(bào)文中的時(shí)間戳調(diào)整 自己的時(shí)間，以實(shí)現(xiàn)與主鐘11的時(shí)間同步。同理，處于一級(jí)從鐘12下游的二級(jí)從鐘13與 一級(jí)從鐘12時(shí)間同步時(shí)，一級(jí)從鐘12周期性地向二級(jí)從鐘13發(fā)送同步報(bào)文，從而實(shí)現(xiàn)二 級(jí)從鐘13與一級(jí)從鐘12的時(shí)間同步。這種時(shí)間同步的方式只需要在主鐘11上安裝衛(wèi)星 授時(shí)接收機(jī)，然后通過(guò)主鐘11對(duì)其下游的一級(jí)從鐘12進(jìn)行時(shí)間同步，一級(jí)從鐘12對(duì)其下 游的二級(jí)從鐘13進(jìn)行時(shí)間同步，這樣一級(jí)一級(jí)地實(shí)現(xiàn)PTP域中各級(jí)時(shí)鐘的時(shí)間同步，這樣 雖然減少了衛(wèi)星授時(shí)接收機(jī)的安裝數(shù)量，但是當(dāng)位于上游的從鐘比如一級(jí)從鐘12由于本 身晶振故障或鏈路倒換等原因而存在時(shí)間偏差時(shí)，則二級(jí)從鐘13與一級(jí)從鐘12時(shí)間同步 后，受一級(jí)從鐘12的影響，二級(jí)從鐘13的同步時(shí)間也會(huì)存在偏差，特別是當(dāng)一級(jí)從鐘12連 接有多個(gè)或多級(jí)下游從鐘時(shí)，該多個(gè)或多級(jí)下游從鐘都會(huì)受一級(jí)從鐘12的影響而出現(xiàn)時(shí) 間偏差，導(dǎo)致整個(gè)PTP域中時(shí)間同步出現(xiàn)偏差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了解決PTP域中從鐘的時(shí)間偏差會(huì)導(dǎo)致該從鐘的下游從鐘的同步時(shí)間出現(xiàn)偏 差的問(wèn)題，本發(fā)明提出一種基于PTP協(xié)議的提高時(shí)鐘時(shí)間同步精度的方法，以減少上游從 鐘的時(shí)間偏差對(duì)下游從鐘同步時(shí)間的影響，提高整個(gè)PTP域時(shí)間同步的精確度和準(zhǔn)確度。
[0007] 本發(fā)明基于PTP協(xié)議的提高時(shí)鐘時(shí)間同步精度的方法包括以下步驟，
[0008] (1)將時(shí)間測(cè)試儀與校驗(yàn)時(shí)鐘源連接，該校驗(yàn)時(shí)鐘源與PTP域中主鐘的同步時(shí)鐘 源相同；
[0009] (2)將時(shí)間測(cè)試儀與從鐘連接，以測(cè)量該從鐘與所述校驗(yàn)時(shí)鐘源的時(shí)間偏差值； [0010] (3)在時(shí)間同步過(guò)程中，以測(cè)得的所述時(shí)間偏差值對(duì)所述從鐘進(jìn)行時(shí)間補(bǔ)償。
[0011] 其中，當(dāng)PTP域中包括主用主鐘和備用主鐘時(shí)，則測(cè)量所述從鐘與所述主用主鐘 的時(shí)間偏差值并存儲(chǔ)，測(cè)量所述從鐘與所述備用主鐘的時(shí)間偏差值并存儲(chǔ)。
[0012] 其中，所述時(shí)間偏差值存儲(chǔ)于所述從鐘。
[0013] 其中，所述時(shí)間偏差值為所述時(shí)間測(cè)試儀測(cè)試所述從鐘若干次后得出的平均值。
[0014] 其中，當(dāng)所述從鐘的時(shí)間偏差值與前一次測(cè)得的該從鐘的時(shí)間偏差值之間的差值 大于預(yù)設(shè)值時(shí)，則認(rèn)為該從鐘故障。
[0015] 其中，當(dāng)所述從鐘故障時(shí)，進(jìn)行告警。
[0016] 其中，所述校驗(yàn)時(shí)鐘源和同步時(shí)鐘源均為GPS。
[0017] 其中，所述校驗(yàn)時(shí)鐘源和同步時(shí)鐘源均為BDS。
[0018] 其中，所述時(shí)間測(cè)試儀與所述從鐘連接后，還能夠測(cè)試不同外界環(huán)境下所述從鐘 的時(shí)間偏差值。
[0019] 其中，所述時(shí)間測(cè)試儀與所述從鐘連接后，還能夠測(cè)試不同鏈路或不同組網(wǎng)場(chǎng)景 下所述從鐘的時(shí)間偏差值。
[0020] 本發(fā)明基于PTP協(xié)議的提高時(shí)鐘時(shí)間同步精度的方法具有如下的有益效果：
[0021] 在PTP域中進(jìn)行時(shí)間同步時(shí)，上游從鐘如果存在時(shí)間偏差，會(huì)影響下游從鐘的同 步時(shí)間，導(dǎo)致下游從鐘出現(xiàn)時(shí)間偏差，本發(fā)明基于PTP協(xié)議的提高時(shí)鐘時(shí)間同步精度的方 法通過(guò)測(cè)量上游從鐘的時(shí)間偏差值，并以該時(shí)間偏差值對(duì)該上游從鐘進(jìn)行時(shí)間補(bǔ)償，以消 除該上游從鐘的時(shí)間偏差，這樣該上游從鐘的時(shí)間偏差就不會(huì)影響到該上游從鐘的下游從 鐘的同步時(shí)間，提高了上游從鐘與下游從鐘時(shí)間同步的精確度和準(zhǔn)確度，避免了上游從鐘 出現(xiàn)時(shí)間偏差后該上游從鐘的所有下游從鐘均出現(xiàn)時(shí)間偏差的情況，進(jìn)而提高了整個(gè)PTP 域時(shí)間同步的精確度和準(zhǔn)確度。
【附圖說(shuō)明】
[0022] 圖1為PTP協(xié)議時(shí)間同步的原理示意圖；
[0023] 圖2為本發(fā)明基于PTP協(xié)議的提高時(shí)鐘時(shí)間同步精度的方法的原理示意圖；
[0024] 圖3為本發(fā)明基于PTP協(xié)議的提高時(shí)鐘時(shí)間同步精度的方法的原理示意圖，其中 PTP域中包括主用主鐘和備用主鐘。
【具體實(shí)施方式】
[0025] 下面結(jié)合附圖介紹本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0026] 如圖2所示，本發(fā)明基于PTP協(xié)議的提高時(shí)鐘時(shí)間同步精度的方法，包括以下步 驟，
[0027] (1)將時(shí)間測(cè)試儀14與校驗(yàn)時(shí)鐘源15連接，該校驗(yàn)時(shí)鐘源15與PTP域中主鐘11 的同步時(shí)鐘源10相同；
[0028] (2)將時(shí)間測(cè)試儀14與一級(jí)從鐘12連接，以測(cè)得該一級(jí)從鐘12與校驗(yàn)時(shí)鐘源15 的時(shí)間偏差值；
[0029] (3)在時(shí)間同步過(guò)程中，以測(cè)得的一級(jí)從鐘12時(shí)間偏差值對(duì)一級(jí)從鐘12進(jìn)行時(shí)間 補(bǔ)償，以消除一級(jí)從鐘12的時(shí)間偏差。
[0030] 下面詳細(xì)介紹上述方法。
[0031] (1)如圖2所示，將時(shí)間測(cè)試儀14與校驗(yàn)時(shí)鐘源15連接，這樣時(shí)間測(cè)試儀14就能 夠讀取到校驗(yàn)時(shí)鐘源15的時(shí)間，并從校驗(yàn)時(shí)鐘源15獲得精確時(shí)間。校驗(yàn)時(shí)鐘源15與PTP 域（即應(yīng)用了PTP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)）中主鐘11的同步時(shí)鐘源10相同，例如，校驗(yàn)時(shí)鐘源15與 同步時(shí)鐘源10可以均為GPS，時(shí)間測(cè)試儀14與校驗(yàn)時(shí)鐘源15連接后獲得GPS精確絕對(duì)時(shí) 間，主鐘11與同步時(shí)鐘源10連接，并通過(guò)與同步時(shí)鐘源10互相發(fā)送報(bào)文保持時(shí)間同步，主 鐘11獲得由同步時(shí)鐘源10提供的GPS精確絕對(duì)時(shí)間。校驗(yàn)時(shí)鐘源15與同步時(shí)鐘源10也 可以均為北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（BeiDouNavigationSatelliteSystem，簡(jiǎn)稱BDS)，這樣時(shí)間 測(cè)試儀14與校驗(yàn)時(shí)鐘源15連接后獲得BDS精確絕對(duì)時(shí)間，主鐘11與同步時(shí)鐘源10連接 并獲得由同步時(shí)鐘源10提供的BDS精確絕對(duì)時(shí)間。校驗(yàn)時(shí)鐘源15與同步時(shí)鐘源10還可 以是提供相對(duì)時(shí)間的時(shí)鐘源，這樣時(shí)間測(cè)試儀14由校驗(yàn)時(shí)鐘源15獲得相對(duì)時(shí)間，主鐘11 與同步時(shí)鐘源10保持時(shí)間同步，并獲得由同步時(shí)鐘源10提供的相對(duì)時(shí)間。下面以校驗(yàn)時(shí) 鐘源15和同步時(shí)鐘源10均為GPS為例進(jìn)行介紹。
[0032] (2)將時(shí)間測(cè)試儀14與一級(jí)從鐘12連接，這樣時(shí)間測(cè)試儀14就能夠讀取一級(jí)從 鐘12的時(shí)間，在步驟（1)中時(shí)間測(cè)試儀14已與校驗(yàn)時(shí)鐘源15連接并獲得了GPS絕對(duì)時(shí) 間，時(shí)間測(cè)試儀14將讀取到的一級(jí)從鐘12的時(shí)間與獲得的GPS絕對(duì)時(shí)間進(jìn)行比較，一級(jí)從 鐘12的時(shí)間與GPS絕對(duì)時(shí)間的差值即為一級(jí)從鐘12與校驗(yàn)時(shí)鐘源15的時(shí)間偏差值，例如 一級(jí)從鐘12的時(shí)間為10時(shí)15分20秒10毫秒12微秒，GPS絕對(duì)時(shí)間為10時(shí)15分20秒 10毫秒11微秒，一級(jí)從鐘12的時(shí)間與GPS絕對(duì)時(shí)間的差值為1微秒，即一級(jí)從鐘12與校 驗(yàn)時(shí)鐘源15的時(shí)間偏差值為1微秒。因?yàn)樾ｒ?yàn)時(shí)鐘源15與同步時(shí)鐘源10相同，所以測(cè)量 得到的一級(jí)從鐘12與校驗(yàn)時(shí)鐘源15的時(shí)間偏差值也就是一級(jí)從鐘12與同步時(shí)鐘源10的 時(shí)間偏差值，同步時(shí)鐘源10為PTP域中主鐘11的時(shí)間源，主鐘11與同步時(shí)鐘源10保持同 步，一級(jí)從鐘12與同步時(shí)鐘源10的時(shí)間偏差值也就是一級(jí)從鐘12與主鐘11的時(shí)間偏差 值。優(yōu)選地，一級(jí)從鐘12與同步時(shí)鐘源10的時(shí)間偏差值為時(shí)間測(cè)試儀14測(cè)量一級(jí)從鐘12 若干次后得出的平均值。
[0033] (3)在時(shí)間同步過(guò)程中，以測(cè)得的一級(jí)從鐘12與同步時(shí)鐘源10的時(shí)間偏差值對(duì)一 級(jí)從鐘12進(jìn)行時(shí)間補(bǔ)償，從而消除一級(jí)從鐘12的時(shí)間偏差。例如，步驟（2)中測(cè)得的一 級(jí)從鐘12的時(shí)間為10時(shí)15分20秒10毫秒12微秒，GPS絕對(duì)時(shí)間為10時(shí)15分20秒10 暈秒11微秒，一級(jí)從鐘12與主鐘11的時(shí)間偏差值為1微秒，S卩一級(jí)從鐘12的時(shí)間相對(duì)于 主鐘11的時(shí)間快了 1微秒，則將一級(jí)從鐘12的時(shí)間減去1微秒，10時(shí)15分20秒10毫秒 12微秒減去1微秒得到10時(shí)15分20秒10毫秒11微秒，以與GPS絕對(duì)時(shí)間保持一致，最 終與主鐘11的時(shí)間保持一致，消除一級(jí)從鐘12的時(shí)間偏差。消除一級(jí)從鐘12的時(shí)間偏差 后，也就消除了二級(jí)從鐘13與一級(jí)從鐘12時(shí)間同步時(shí)，一級(jí)從鐘12的時(shí)間偏差對(duì)下游的 二級(jí)從鐘13同步時(shí)間的影響，提高了一級(jí)從鐘12對(duì)其下游從鐘進(jìn)行時(shí)間同步的精確度和 準(zhǔn)確度。
[0034] 同樣地，使用本發(fā)明基于PTP協(xié)議的提高時(shí)鐘時(shí)間同步精度的方法，對(duì)二級(jí)從鐘 13進(jìn)行時(shí)間補(bǔ)償，以消除二級(jí)從鐘13的時(shí)間偏差，當(dāng)二級(jí)從鐘13的下游從鐘（圖中未示 出）與二級(jí)從鐘13時(shí)間同步時(shí)，能夠消除二級(jí)從鐘13的時(shí)間偏差對(duì)二級(jí)從鐘13的下游從 鐘同步時(shí)間的影響。同樣地，對(duì)于PTP域中的其他從鐘，使用本發(fā)明基于PTP協(xié)議的提高時(shí) 鐘時(shí)間同步精度的方法，對(duì)其他從鐘進(jìn)行時(shí)間補(bǔ)償，以消除其他從鐘的時(shí)間偏差，從而提高 整個(gè)PTP域時(shí)間同步的精確度和準(zhǔn)確度。
[0035] 如圖3所示，PTP域中有些情況下會(huì)包括主用主鐘16和備用主鐘17,正常使用時(shí) 由主用主鐘16對(duì)從鐘進(jìn)行時(shí)間同步，當(dāng)主用主鐘16發(fā)生故障時(shí)，則切換到備用主鐘17,使 用備用主鐘17對(duì)從鐘進(jìn)行時(shí)間同步。當(dāng)PTP域中包括主用主鐘16和備用主鐘17時(shí)，使用 連接在一級(jí)從鐘12上的時(shí)間測(cè)試儀14及連接在該時(shí)間測(cè)試儀14上的校驗(yàn)時(shí)鐘源15分別 測(cè)量一級(jí)從鐘12與主用