CN110071777B - PTP over PTN的currentUtcOffset参数自适应处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了PTP over PTN的currentUtcOffset参数自适应处理方法，该方法基于的PTN链路包括互备的至少两套GPS卫星***的PTP设备，PTP设备为链路的卫星PTP钟；将互备的PTP钟设置优先级，选定其中一个担任链路中的grandmaster并自动获取正确的currentUtcOffset参数保存并播发；备用PTP设备获取播发数据并保存为自己的参数；当grandmaster不起作用时，其他备用PTP设备可切换。本发明参数自动从GPS或北斗获取的信息转换而来，不通过人为设置，备用PTP设备的参数也为自动获取。规定了备用PTP设备，非法的参数不会作用到PTP时间传递链路中。

Description

PTP over PTN的currentUtcOffset参数自适应处理方法
技术领域
本发明属时间同步技术领域，特别是涉及PTP over PTN的currentUtcOffset 参数自适应处理方法。
背景技术
网络测量和控制***的精密时钟同步协议IEEE1588(以下简称PTP)在通过 PTN完成对时的链路中，有多种的PTP设备如Ordinary clock(grandmaster、master、slave)、Boundary clock、End-to-end transparent clock、 Peer-to-peer transparent clock。在通信过程中各种设备均起着各自的作用，在链路中需要解析PTP时间时会用到currentUtcOffset参数，这个参数是PTP 历元转换为UTC时间的重要参数，是由Announcemessage承载传递的，这是个动态参数变量，其值的变化由闰秒事件触发产生。
闰秒事件由国际计量局统一发布，GPS卫星***、北斗卫星***、以及各国时频专业机构会对该信息进行预报。
依据PTP协议规定，在网络(此处为PTN网络)中的grandmaster只会有一个，他播发的时间以及currentUtcOffset参数会在网络中逐级传递到最后一个PTP节点。这样链路中需要解析时间时均用的是grandmaster播发的 currentUtcOffset参数。
在PTN对时链路中，当前的grandmaster可能会因为线路损坏或设备异常等原因不能在整个网络中起作用，这种情况下，节点中的其他具有grandmaster 能力的PTP设备会充当grandmaster的作用，由新的grandmaster播发 currentUtcOffset参数。如果前后两个grandmaster的currentUtcOffset的参数配置不一样的话，两个grandmaster切换后解析的UTC时间可能就不一样了。
目前currentUtcOffset大多采用手动方式设置，且为了保证PTN链路中各 PTP设备的该参都保持一致，且在闰秒触发时能够及时将变化的 currentUtcOffset值配置正确，对运维来说是一个繁琐的工作，一旦工作疏忽可能会在网络切换grandmaster设备后解算出前后不一致的UTC时间。而PTP 协议是为时间同步精度要求在亚微秒级的应用场景所设计，currentUtcOffset 的单位是秒级，因此该参数的错误会导致解析出的UTC时间的秒级误差，严重不满足PTP协议亚微秒级的设计目标以及使用要求。
发明内容
本发明的目的就在于克服现有的技术问题，主要是针对currentUtcOffset 采用手动方式设置的现状，提供一种PTP over PTN的currentUtcOffset参数自适应处理方法。
本发明是采用以下技术方案进行：PTP over PTN的currentUtcOffset参数自适应处理方法，所述方法基于的PTN链路包括互备的至少两套带北斗或GPS 卫星***的PTP设备，所述PTP设备为PTN链路的卫星PTP钟；
所述方法包括以下步骤：
步骤一，将所述的互备的卫星PTP钟分别设置优先级，通过BMC算法选定其中一个担任PTN链路中的grandmaster；
步骤二，选定的担任PTN链路中的grandmaster的卫星PTP钟，通过北斗卫星或GPS卫星自动获取正确的currentUtcOffset保存，并通过PTP协议的 Announce message进行播发；
步骤三，PTN链路中的其他具有成为grandmaster的备用PTP设备获取到担任PTN链路中的grandmaster的卫星PTP钟播发的currentUtcOffset的数据后进行合法性判断，并保存为自己的currentUtcOffset；
步骤四，当选定的担任PTN链路中的grandmaster的卫星PTP钟不起作用时，PTN链路中的其他具有成为grandmaster的备用PTP设备承担起grandmaster 的角色。
优选的，所述步骤四中具有成为grandmaster的备用PTP设备为步骤三中由原担任PTN链路中的grandmaster的卫星PTP钟同步过currentUtcOffset的备用PTP设备。
优选的，所述步骤一中的优先级分别设置为0和1。
优选的，所述步骤二包括三个子过程：初始化子过程，接收卫星历元与UTC 的时差形成currentUtcOffset子过程，currentUtcOffset播发的子过程；
所述初始化子过程：卫星PTP钟程序初始化时置 currentUtcOffsetInitFlag＝0；
所述接收卫星历元与UTC的时差形成currentUtcOffset子过程：接收GPS 卫星播发的GPS历元与UTC的时差或北斗卫星播发的北斗历元与UTC的时差；判断是否接收到GPS历元或北斗历元与UTC的时差，若接收到，则解算出GPS 历元或北斗历元与UTC的时差并依据PTP协议中描述PTP历元推出PTP历元与 GPS历元差或PTP历元与北斗历元差，最后解算出PTP历元与UTC的时差；将本地currentUtcOffset参数设置为解算出来的PTP历元与UTC的时差，置 currentUtcOffsetInitFlag＝1；
所述currentUtcOffset播发的子过程：首先判断是否为播发Announce message时间；若是播发Announce message时间，则判断 currentUtcOffsetInitFlag是否为1，如果是1则播发Announce message，播发的Announcemessage中currentUtcOffset填写卫星解算的currentUtcOffset，timeSource填写GPS(若为北斗仍填写为GPS，因为在 IEEE1588协议中无北斗的定义)，否则不播发。
优选的，所述步骤三包括初始化子过程、接收上级grandmaster的currentUtcOffset，自动形成本体设备的currentUtcOffset子过程；
所述初始化子过程：备用PTP设备程序初始化时置 currentUtcOffsetInitFlag＝0；
所述接收上级grandmaster的currentUtcOffset，自动形成本体设备的currentUtcOffset子过程：备用PTP设备***等待接收Announce message；当接收到Announce message，则解析出该消息中的currentUtcOffset和 timeSource的值；然后判断解析的timeSource是否为GPS，若是，则将本设备的currentUtcOffset参数设置为currentUtcOffset，并置卫星初始化完成标志 currentUtcOffsetInitFlag＝1。
优选的，所述步骤四的具体流程如下：判断是否为播发Announce message 的时间；如果是播发Announce message的时间，则判断 currentUtcOffsetInitFlag是否为1，如果currentUtcOffsetInitFlag＝1，则播发Announce message，否则不播发；播发的Announce message中 currentUtcOffset填写为依据卫星解算的currentUtcOffset值，timeSource 填写HAND_SET。
本发明的作用原理如下：从GPS或北斗卫星自动获取转化的 currentUtcOffset并传递到PTN链路的中的PTP设备，PTP设备中具有 grandmaster能力的currentUtcOffset继承为卫星PTP钟，并在其作为链路的 grandmaster时播发这个参数。PTN链路网络上的PTP设备的currentUtcOffset 参数都通过自适应方式完成，替代手动方式设置。
本发明具有以下有益效果：
1)、1588时间传递的currentUtcOffset参数，是自动从GPS或北斗获取的信息转换而来，不通过人为设置。
2)、currentUtcOffset通过卫星PTP钟播发的Announce message到PTP 的1588时间传递的链路中，在链路中的所有的PTP设备都可以接收到这个currentUtcOffset，链路中的其他具有grandmaster能力的PTP设备获取这个参数进行保存，并作为其成为grandmaster时播发的currentUtcOffset的值，从而解决了整条PTN链路所有具备grandmaster能力的PTP设备的 currentUtcOffset的自动获取。
3)、由于方法中规定了具备grandmaster能力的PTP设备，在没有获得通过卫星初始化的currentUtcOffset，则不能切换为grandmaster角色，使得非法的currentUtcOffset不会作用到PTN的PTP时间传递链路中。
附图说明
图1为卫星PTP钟形成currentUtcOffset并播发的流程总图；
图2为卫星PTP钟形成currentUtcOffset并播发的流程的初始化子过程；
图3为卫星PTP钟形成currentUtcOffset并播发的流程的接收卫星历元与 UTC的时差形成currentUtcOffset子过程；
图4为卫星PTP钟形成currentUtcOffset并播发的流程的 currentUtcOffset播发的子过程；
图5为具有grandmaster功能的PTP设备的currentUtcOffset形成的流程总图；
图6为具有grandmaster功能的PTP设备的currentUtcOffset形成的流程的初始化子过程；
图7为具有grandmaster功能的PTP设备的currentUtcOffset形成的流程的接收上级grandmaster的currentUtcOffset，自动形成本体设备的 currentUtcOffset子过程；
图8为具有grandmaster功能的PTP设备切换为grandmaster流程图。
具体实施方式
下面以具体实施例对本发明作进一步描述，在此发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
如图1至图8所示的PTP over PTN的currentUtcOffset参数自适应处理方法，所述方法基于的PTN链路包括互备的至少两套带北斗或GPS卫星***的 PTP设备，所述PTP设备为PTN链路的卫星PTP钟；
所述方法包括以下步骤：
步骤一，将所述的互备的卫星PTP钟分别设置优先级，通过BMC算法选定其中一个担任PTN链路中的grandmaster；
步骤二，选定的担任PTN链路中的grandmaster的卫星PTP钟，通过北斗卫星或GPS卫星自动获取正确的currentUtcOffset保存，并通过PTP协议的 Announce message进行播发；
步骤三，PTN链路中的其他具有成为grandmaster的备用PTP设备获取到担任PTN链路中的grandmaster的卫星PTP钟播发的currentUtcOffset的数据后进行合法性判断，并保存为自己的currentUtcOffset；
步骤四，当选定的担任PTN链路中的grandmaster的卫星PTP钟不起作用时，PTN链路中的其他具有成为grandmaster的备用PTP设备承担起grandmaster 的角色。
所述步骤四中具有成为grandmaster的备用PTP设备为步骤三中由原担任PTN链路中的grandmaster的卫星PTP钟同步过currentUtcOffset的备用PTP 设备。
所述步骤一中的优先级分别设置为0和1。
具体的，卫星PTP钟形成currentUtcOffset并播发的程序流程图参见图1、图2、图3、图4；本过程包含三个子过程：初始化子过程，接收卫星历元与UTC 的时差形成currentUtcOffset子过程，currentUtcOffset播发的子过程。
1)初始化子过程
卫星PTP钟程序初始化时置currentUtcOffsetInitFlag＝0；
2)接收卫星历元与UTC的时差形成currentUtcOffset子过程
——接收GPS卫星(或北斗卫星)播发的GPS历元(北斗历元)与UTC的时差；
——如果接收到接收GPS卫星(或北斗卫星)播发的GPS历元(北斗历元) 与UTC的时差，则解算出GPS卫星(或北斗卫星)播发的GPS历元(北斗历元) 与UTC的时差；
——依据PTP协议中描述PTP历元推出，PTP历元与GPS历元差(与北斗历元差)，解算出PTP历元与UTC的时差；
——将本地currentUtcOffset参数设置为解算出来的PTP历元与UTC的时差；
——置currentUtcOffsetInitFlag＝1；
3)currentUtcOffset播发的子过程
——判断是否为播发Announce message时间；
——如果是播发Announcemessage时间，则判断currentUtcOffsetInitFlag 是否为1，如果是则播发Announce message，播发的Announce message中currentUtcOffset填写卫星解算的currentUtcOffset，timeSource填写GPS(若为北斗仍填写为GPS，因为在IEEE1588协议中无北斗的定义)否则不播发。
2、具有grandmaster功能的备用PTP设备的currentUtcOffset形成参见图5、图6、图7；本过程包含两个子过程：初始化子过程、接收上级grandmaster 的currentUtcOffset，形成本体设备的currentUtcOffset子过程。
1)、初始化子过程
备用PTP设备程序初始化时置currentUtcOffsetInitFlag＝0；
2)、接收上级grandmaster的currentUtcOffset，形成本体设备的currentUtcOffset子过程
——***等待接收Announce message；
——如果接收到Announce message，则解析出该消息中的 currentUtcOffset和timeSource的值；
——判断解析的timeSource是否为GPS，若是，则将本设备的 currentUtcOffset参数设置为currentUtcOffset，并置卫星初始化完成标志 currentUtcOffsetInitFlag＝1。
3、具有grandmaster功能的备用PTP设备切换为grandmaster流程参见图 8，过程如下：
——判断是否为播发Announce message的时间；
——如果是播发Announcemessage的时间，则判断 currentUtcOffsetInitFlag是否为1，如果currentUtcOffsetInitFlag＝1，则播发Announce message，否则不播发；
——播发的Announce message中currentUtcOffset填写为依据卫星解算的currentUtcOffset值，timeSource填写HAND_SET
本发明的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本发明的技术方案做出的技术变形，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.PTP over PTN的currentUtcOffset参数自适应处理方法，其特征在于：所述方法基于的PTN链路包括互备的至少两套带北斗或GPS卫星***的PTP设备，所述PTP设备为PTN链路的卫星PTP钟；
所述方法包括以下步骤：
步骤一，将所述的互备的卫星PTP钟分别设置优先级，通过BMC算法选定其中一个担任PTN链路中的grandmaster；
步骤二，选定的担任PTN链路中的grandmaster的卫星PTP钟，通过北斗卫星或GPS卫星自动获取正确的currentUtcOffset保存，并通过PTP协议的Announce message进行播发；
步骤三，PTN链路中的其他具有成为grandmaster的备用PTP设备获取到担任PTN链路中的grandmaster的卫星PTP钟播发的currentUtcOffset的数据后进行合法性判断，并保存为自己的currentUtcOffset；
步骤四，当选定的担任PTN链路中的grandmaster的卫星PTP钟不起作用时，PTN链路中的其他具有成为grandmaster的备用PTP设备承担起grandmaster的角色；步骤四的具体流程如下：判断是否为播发Announce message的时间；如果是播发Announce message的时间，则判断currentUtcOffsetInitFlag是否为1，如果currentUtcOffsetInitFlag＝1，则播发Announce message，否则不播发；播发的Announce message中currentUtcOffset填写为依据卫星解算的currentUtcOffset值，timeSource填写HAND_SET。
2.根据权利要求1所述的PTP over PTN的currentUtcOffset参数自适应处理方法，其特征在于：所述步骤四中具有成为grandmaster的备用PTP设备为步骤三中由原担任PTN链路中的grandmaster的卫星PTP钟同步过currentUtcOffset的备用PTP设备。
3.根据权利要求1所述的PTP over PTN的currentUtcOffset参数自适应处理方法，其特征在于：所述步骤一中的优先级分别设置为0和1。
4.根据权利要求1所述的PTP over PTN的currentUtcOffset参数自适应处理方法，其特征在于：所述步骤二包括三个子过程：初始化子过程，接收卫星历元与UTC的时差形成currentUtcOffset子过程，currentUtcOffset播发的子过程；
所述初始化子过程：卫星PTP钟程序初始化时置currentUtcOffsetInitFlag＝0；
所述接收卫星历元与UTC的时差形成currentUtcOffset子过程：接收GPS卫星播发的GPS历元与UTC的时差或北斗卫星播发的北斗历元与UTC的时差；判断是否接收到GPS历元或北斗历元与UTC的时差，若接收到，则解算出GPS历元或北斗历元与UTC的时差并依据PTP协议中描述PTP历元推出PTP历元与GPS历元差或PTP历元与北斗历元差，最后解算出PTP历元与UTC的时差；将本地currentUtcOffset参数设置为解算出来的PTP历元与UTC的时差，置currentUtcOffsetInitFlag＝1；
所述currentUtcOffset播发的子过程：首先判断是否为播发Announce message时间；若是播发Announce message时间，则判断currentUtcOffsetInitFlag是否为1，如果是1则播发Announce message，播发的Announcemessage中currentUtcOffset填写卫星解算的currentUtcOffset，timeSource填写GPS，否则不播发。
5.根据权利要求1所述的PTP over PTN的currentUtcOffset参数自适应处理方法，其特征在于：所述步骤三包括初始化子过程、接收上级grandmaster的currentUtcOffset，形成本体设备的currentUtcOffset子过程；
所述初始化子过程：备用PTP设备程序初始化时置currentUtcOffsetInitFlag＝0；
所述接收上级grandmaster的currentUtcOffset，形成本体设备的currentUtcOffset子过程：备用PTP设备***等待接收Announce message；当接收到Announce message，则解析出Announce message中的currentUtcOffset和timeSource的值；然后判断解析的timeSource是否为GPS，若是，则将本设备的currentUtcOffset参数设置为currentUtcOffset，并置卫星初始化完成标志currentUtcOffsetInitFlag＝1。
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