CN108173617A - 一种全网时钟拓扑及时钟路径获取方法 - Google Patents

一种全网时钟拓扑及时钟路径获取方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种全网时钟拓扑及时钟路径获取方法。本发明的全网时钟拓扑获取方法根据全网时钟信息，即输入2，提取全网时钟拓扑的所有链路；根据所述链路及全网网元拓扑，即输入1，提取所有时钟拓扑链路的详细信息，即输入3；根据输入3获得全网时钟拓扑。本发明的全网时钟路径获取方法通过输入2判断每个网元的角色；然后将ASG汇聚节点删除，通过DFS将剩余网络的所有节点和链路遍历出来，通过输入3找出剩余网络直连的ASG；用Dijkstra算法计算所有CSG到ASG的最短路径，并获得每条最短路径的跳数。本发明对网元和路径数量以及网元所支持的协议、报文、发包机制均无限制，可以适用于任何规模的网络，应用场景更加广泛。

Description

一种全网时钟拓扑及时钟路径获取方法
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种全网时钟拓扑及时钟路径的获取方法。
背景技术
无线回传网Backhaul网是连接基站到基站控制器或者IP CORE的网络，原来主要用的是SDH，目前大部分已经被IP设备所替代。由于移动业务的迅猛发展，无线回传网中的设备数量越来越多。而移动业务要求时钟同步技术，2、3G要求频率同步，4G要求时间同步，而网络建设时期要求每个基站都支持GPS时钟源会造成建网成本高昂，同时又有安全性问题(GPS是美国的全球定位***)，这就要求Backhaul的设备都支持时钟同步技术，基站可以从传输信号中提取时钟，进而达到全网的时钟同步，目前的网络设备大多会支持1588v2、ACR、同步以太等时钟同步技术。
一个大型城市的RAN网络中的传输设备要达到5000、6000千台，因此网络中会存在多个时钟源，尤其大部分的时钟同步技术，如同步以太、1588v2等都有跳数限制，跳数越长误差越大，进而影响移动业务的质量。因此，网络运维人员必须要及时了解全网的时钟拓扑，包含每台网元的时钟路径，确定每台网元到时钟源的跳数，从而来发现是否有超出阈值，是否是影响移动业务的瓶颈点。Backhaul的网络结构如图1所示。
Bckhaul网络的网元数量众多，如果要知道每台网元的时钟路径，其中一个方法是人工查询，但上千台设备靠人工查询，工作量巨大，而且无法实时更新。
关于时钟拓扑发现，业界主要有以下技术：
技术1：网元通过1588协议获取所述网元的位置信息；所述网元将所述位置信息发送给所述管理设备，以使所述管理设备根据所述位置信息生成所述网络的时钟拓扑结构。该技术通过1588获取网元的位置信息，由于网元都支持1588协议，具备很好的兼容性。管理设备根据位置信息生成时钟拓扑结构，不依赖网元的物理拓扑结构，比较容易操作。
技术2：具有公共时钟的环形网络拓扑结构，包括中央控制器和多个子节点，中央控制器作为主节点和多个子节点内均设置有FPGA、第一收发模块和第二收发模块；FPGA与其对应的第一收发模块和第二收发模块电连接；第一收发模块作为时钟信号收发接口，第二收发模块作为数据信号收发接口；多个第一收发模块依次连接形成时钟环网；时钟环网为整个网络传输公共时钟，公共时钟由主节点发出，每个子节点接收到时钟的同时，将其发送到下一下节点；多个第二收发模块依次连接形成数据信号环网；数据信号环网用来传输串行数据信号。该技术能够大幅节省网络通信时间，提高环网通信的效率。
技术3：更新时钟同步拓扑以及确定时钟同步路径的方法，包括接收来自第一网元的第一报文，所述第一报文包括所述第一网元的时钟同步能力的信息，所述第一网元是第一网络中的网元，所述第一网元具有时钟同步能力；根据所述第一网元的时钟同步能力的信息，更新所述第一网络的时钟同步拓扑。进一步地，该方法还包括根据所述第一网元的请求，根据第一网络的时钟同步拓扑确定从所述第一网络的时钟注入节点到所述第一网元的第一时钟同步路径。通过自动根据网元时钟同步能力的信息，更新时钟同步拓扑，确定时钟同步路径，降低了时钟同步路径部署的成本。
技术1的缺点：要求网络中所有设备都支持1588协议，但对于Backhaul网络由于数量巨大，因此挂基站的传输设备规格较低，且类型多样(包括微波、SDH、交换机等)，不一定支持1588协议，或者不同类型、不同厂商的设备1588协议不能对接，导致技术1应用的场景受限。
技术2的缺点：仅仅针对于环形拓扑，不能应用于树形或网装拓扑，而且此技术是发明一种环形时钟拓扑，不是时钟拓扑发现技术。
技术3的缺点：是一种拓扑更新技术，通过发更新报文来确定时钟路径。这要求Backhaul网络中的不同类型、不同厂商的设备都支持这种报文和发包机制，应用场景受限，而且频繁发包可能会对设备性能造成影响，进而影响移动业务质量。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种全网时钟拓扑及时钟路径获取方法，以解决无线回传Backhaul网络中的时钟拓扑发现问题。
第一方面，本发明提供一种全网时钟拓扑获取方法，包括：
根据全网时钟信息，即输入2，提取全网时钟拓扑的所有链路；
根据所述链路及全网网元拓扑，即输入1，提取所有时钟拓扑链路的详细信息，所述详细信息为输入3；
根据输入3获得全网时钟拓扑。
优选地，所述输入1包括全网中每个网元的名称以及每个网元与其他网元相连接的接口信息。
优选地，所述输入2包括全网中每个网元的名称以及时钟源接口信息。
优选地，所述输入1通过网管***导出。
优选地，所述输入2通过时钟管理服务器导出。
优选地，根据所述链路及输入1提取所有时钟拓扑链路的详细信息，包括：
根据输入2中的网元名称和时钟接口信息，到输入1中查找对应链路的对端网元和接口信息，生成全网时钟拓扑的详细信息。
第二方面，本发明还提供一种基于上述全网时钟拓扑获取方法的时钟路径获取方法，包括：
通过输入2判断每个网元的角色，判断规则为：连接时钟服务器的网元为汇聚节点ASG，其他网元为接入节点CSG；
将全网时钟拓扑中的ASG汇聚节点删除，通过DFS将剩余网络的所有节点和链路遍历出来，所述剩余网络称为子网1；
通过输入3找出子网1直连的ASG；
用Dijkstra算法计算所有CSG到ASG的最短路径，并获得每个CSG到ASG的最短路径的跳数。
第三方面，本发明还提供一种全网时钟拓扑获取装置，包括：
链路模块，设置为根据全网时钟信息，提取全网时钟拓扑的所有链路；
信息模块，设置为根据所述链路及全网网元拓扑，提取所有时钟拓扑链路的详细信息；
拓扑模块，设置为根据所述详细信息获得全网时钟拓扑。
本发明通过动态时钟信息反向推算全网时钟拓扑和时钟路径，将IP路由协议中的最短路径算法(Dijkstra)应用到时钟拓扑发现中，以Flow Analysis的仿真原理，根据网络管理***的静态配置信息(拓扑)，一次性分析出全网的时钟拓扑及时钟路径，节约大量人力物力。同时由于基于业务配置信息，因此分析结果完全符合时钟业务的真实路径。对全网的网元和路径数量以及网元所支持的协议、报文、发包机制均无限制，可以适用于任何规模的网络，应用场景更加广泛。
附图说明
附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。
图1为背景技术中提到的Backhaul网络结构示意图；
图2为本发明实施例的一种全网时钟拓扑获取方法的流程图；
图3为本发明实施例的组网拓扑结构示意图；
图4为本发明实施例的RouterA的两条等价路径；
图5为本发明实施例的时钟拓扑结构示意图；
图6为本发明实施例的输入3对应的拓扑结构示意图；
图7为本发明实施例的基于全网时钟拓扑获取方法的时钟路径获取方法的流程图；
图8为本发明实施例的子网1对应的时钟拓扑结构示意图；
图9为本发明实施例的通过HTML Canvas插件显示的TopN路径信息；
图10为本发明实施例的一种全网时钟拓扑获取装置的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明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。
下面通过具体的实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例一
图2为本发明实施例提供的一种全网时钟拓扑获取方法的流程图。如图2所示，本发明实施例的全网时钟拓扑获取方法可以包括如下步骤：
S101、根据全网时钟信息，即输入2，提取全网时钟拓扑的所有链路；
S102、根据所述链路及全网网元拓扑，即输入1，提取所有时钟拓扑链路的详细信息，所述详细信息为输入3；
S103、根据输入3获得全网时钟拓扑。
可选地，在上述实施例的基础上，本发明实施例中S102中的输入1可以包括全网中每个网元的名称以及每个网元与其他网元相连接的接口信息。
可选地，在上述实施例的基础上，本发明实施例中S101中的输入2可以包括全网中每个网元的名称以及时钟源接口信息。
可选地，在上述实施例的基础上，本发明实施例中S102中的输入1可以通过网管***导出。
可选地，在上述实施例的基础上，本发明实施例中S101中的输入2可以通过时钟管理服务器导出。
可选地，本发明实施例中S102的实现方式，可以包括：
根据输入2中的网元名称和时钟接口信息，到输入1中查找对应链路的对端网元和接口信息，生成全网时钟拓扑的详细信息。
本实施例以图3所示的组网拓扑为例说明本发明实施例的全网时钟拓扑获取方法。
首先通过网管***导出全网路由器拓扑，如表1所示。
表1：输入1
节点1 节点1-接口 节点2 节点2-接口
RouterA GE0/0/1 RouterB GE0/0/1
RouterB GE0/0/2 RouterC GE0/0/2
RouterC GE0/0/1 RouterD GE0/0/1
RouterC GE0/0/3 RouterG GE0/0/1
RouterD GE0/0/2 RouterE GE0/0/2
RouterE GE0/0/1 RouterF GE0/0/1
RouterF GE0/0/2 RouterG GE0/0/2
RouterH GE0/0/1 RouterC GE0/0/4
RouterH GE0/0/2 RouterE GE0/0/2
需要说明的是，由于路由器设备厂商的网管可能无法自动发现路由器到时钟服务器的链路，这样时钟拓扑路径的终点就是RouterE，即时钟服务器的第一跳直连路由器。
本发明实施例中，通过时钟管理服务器导出全网的时钟信息如表2所示。表2给出了每台路由器用于获取时钟信号的接口编号。
表2：输入2
然后根据输入2提取时钟拓扑的所有链路。时钟拓扑是真实物理拓扑的一个子集。真实网络中为了增加可靠性，一般会存在冗余链路或等价路径。如图4所示，图中的两条虚线路径对于RouterA来说就是等价路径(假设每段链路的耗时相同)。对于RouterA来说，这两条路径耗时相同，在获取时钟信号的时候只会随机从两条最短路径中选取一条，生成输入2的动态时钟信号获取信息。本发明本实施例在计算时钟拓扑时，根据输入2中的节点名称和时钟接口，再到输入1中查找这条链路的对端网元和接口信息，生成全网的时钟拓扑的详细信息，即输入3，如表3所示，根据所述输入3绘制的时钟拓扑如图5所示。
表3：输入3：
节点1 节点1-接口 节点2 节点2-接口
RouterA GE0/0/1 RouterB GE0/0/1
RouterB GE0/0/2 RouterC GE0/0/2
RouterC GE0/0/1 RouterD GE0/0/1
RouterC GE0/0/3 RouterG GE0/0/1
RouterD GE0/0/2 RouterE GE0/0/2
RouterE GE0/0/1 RouterF GE0/0/1
RouterF GE0/0/2 RouterG GE0/0/2
根据输入2的动态时钟信号获取信息来看，RouterH的两条链路不包含在时钟拓扑中(假设RouterH仅是传输节点，不接入业务)，因此可以保证本发明本实施例计算出来的时钟路径跟现网真实的时钟路径信息完全一致，最终获得的全网时钟拓扑如图6所示。
本发明实施例的全网时钟拓扑获取方法为离线分析方法——通过全网拓扑(输入1)和时钟信号获取信息(输入2)来计算全网的时钟拓扑——因此对全网的网元和路径数量以及网元所支持的协议、报文、发包机制均无限制，可以适用于任何规模的网络，应用场景更加广泛。
实施例二
图7为本发明实施例提供的一种基于全网时钟拓扑获取方法的时钟路径获取方法的流程图。如图7所示，本实施例的基于全网时钟拓扑获取方法的时钟路径获取方法，包括：
S201、通过输入2判断每个网元的角色，判断规则为：连接时钟服务器的网元为汇聚节点ASG，其他网元为接入节点CSG，判断结果如表4所示。
表4：网元角色判断结果
设备名称 网元角色
RouterA CSG
RouterB CSG
RouterC CSG
RouterD CSG
RouterE ASG
RouterF CSG
RouterG CSG
S202、将全网时钟拓扑中的ASG汇聚节点删除，通过DFS将剩余网络的所有节点和链路遍历出来，所述剩余网络称为子网1，如表5所示，对应的时钟拓扑如图8所示。
表5：子网1
子网ID CSG
1 RouterA,RouterB,RouterC,RouterD,RouterF,RouterG
S203、通过输入3找出子网1直连的ASG，即遍历子网1中的所有CSG，看其是否有与ASG的直连链路，输出如下表格。
表6：与子网1直连的ASG
S204、用Dijkstra算法计算所有CSG到ASG的最短路径，并获得每个CSG到ASG的最短路径的跳数，得到的结果如表7所示。
表7：所有CSG到ASG的最短路径及对应跳数
路径 跳数
RouterA->RouterB->RouterC->RouterD->RouterE 4
RouterB->RouterC->RouterD->RouterE 3
RouterC->RouterD->RouterE 2
RouterD->RouterE 1
RouterF->RouterE 1
RouterG->RouterF->RouterE 2
需要说明的是，本发明实施例中的TopN(路径跳数长度)路径信息可以在HTMLCanvas(拓扑呈现)插件上进行显示，在SOC或网管控制中心进行更加形象的呈现，如图9所示。
本发明本实施例在计算时钟路径时，为了避免Dijkstra算法两次计算结果选取的最短路径不一致，所以根据输入2中的节点名称和时钟接口，再到输入1中查找这条链路的对端网元和接口信息，生成全网的时钟拓扑的详细信息。
本发明实施例的全网时钟路径获取方法为离线分析方法——通过全网拓扑(输入1)和时钟信号获取信息(输入2)来计算全网的时钟路径——因此对全网的网元和路径数量以及网元所支持的协议、报文、发包机制均无限制，可以适用于任何规模的网络，应用场景更加广泛。
实施例三
图10为本发明实施例提供的一种全网时钟拓扑获取装置的结构示意图，包括：
链路模块，设置为根据全网时钟信息，即输入2，提取全网时钟拓扑的所有链路；
信息模块，设置为根据所述链路及全网网元拓扑，即输入1，提取所有时钟拓扑链路的详细信息，所述详细信息为输入3；
拓扑模块，设置为根据输入3获得全网时钟拓扑。
优选地，所述输入1包括全网中每个网元的名称以及每个网元与其他网元相连接的接口信息。
优选地，所述输入2包括全网中每个网元的名称以及时钟源接口信息。
优选地，所述输入1通过网管***导出。
优选地，所述输入2通过时钟管理服务器导出。
优选地，所述信息模块根据所述链路及输入1提取所有时钟拓扑链路的详细信息，包括：
根据输入2中的网元名称和时钟接口信息，到输入1中查找对应链路的对端网元和接口信息，生成全网时钟拓扑的详细信息。
本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可以通过程序来指令相关硬件(例如处理器)完成，所述程序可以存储于计算机可读存储介质中，如只读存储器、磁盘或光盘等。可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路来实现。例如通过集成电路来实现其相应功能，也可以采用软件功能模块的形式实现，例如通过处理器执行存储于存储器中的程序/指令来实现其相应功能。本发明实施例不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。
虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (8)

1.一种全网时钟拓扑获取方法，其特征在于，包括：
根据全网时钟信息，提取全网时钟拓扑的所有链路；
根据所述链路及全网网元拓扑，提取所有时钟拓扑链路的详细信息；
根据所述详细信息获得全网时钟拓扑。
2.根据权利要求1所述的全网时钟拓扑获取方法，其特征在于，所述全网网元拓扑包括全网中每个网元的名称以及每个网元与其他网元相连接的接口信息。
3.根据权利要求2所述的全网时钟拓扑获取方法，其特征在于，所述全网时钟信息包括全网中每个网元的名称以及时钟源接口信息。
4.根据权利要求2所述的全网时钟拓扑获取方法，其特征在于，所述全网网元拓扑通过网管***导出。
5.根据权利要求3所述的全网时钟拓扑获取方法，其特征在于，所述全网时钟信息通过时钟管理服务器导出。
6.根据权利要求3所述的全网时钟拓扑获取方法，其特征在于，根据所述链路及全网网元拓扑提取所有时钟拓扑链路的详细信息，包括：
根据所述全网时钟信息中的网元名称和时钟接口信息，到所述全网网元拓扑中查找对应链路的对端网元和接口信息，生成全网时钟拓扑的详细信息。
7.基于权利要求1所述的全网时钟拓扑获取方法的时钟路径获取方法，其特征在于，包括：
通过全网时钟信息判断每个网元的角色，判断规则为：连接时钟服务器的网元为汇聚节点ASG，其他网元为接入节点CSG；
将全网时钟拓扑中的ASG汇聚节点删除，通过DFS将剩余网络的所有节点和链路遍历出来，所述剩余网络称为子网1；
通过所述详细信息找出所述子网1直连的ASG；
用Dijkstra算法计算所有CSG到ASG的最短路径，并获得每个CSG到ASG的最短路径的跳数。
8.一种全网时钟拓扑获取装置，其特征在于，包括：
链路模块，设置为根据全网时钟信息，提取全网时钟拓扑的所有链路；
信息模块，设置为根据所述链路及全网网元拓扑，提取所有时钟拓扑链路的详细信息；
拓扑模块，设置为根据所述详细信息获得全网时钟拓扑。
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