[发明专利]一种基于多时钟环的防止时钟切换抖动的方法

说明书

技术领域

本发明涉及同步对时技术领域，更具体地说，涉及一种利用多时钟环的方式来防止时钟切换抖动的方法。

背景技术

IEEE 1588精密时钟同步协议让测量以及用于实施网络通信、本地计算和分布式对象的控制系统的时钟精确同步成为可能。时钟之间的通信是通过一个通信网络进行的，协议在系统中设立了时钟之间的主从关系。所有的时钟都要最终从主时钟的时间上派生出它们自己的时间。其中，IEEE 1588共有3种设备类型，分别为：普通时钟、边界时钟和透明时钟。普通时钟按角色可分为主时钟和从时钟，只包含一个精密时间协议(PTP)端口；边界时钟是一个多口装置，在精密时间协议(PTP)范围之间起到桥梁作用，也就是说它在一方面是从时钟，在另一方面又是一个主时钟。边界时钟可以是不同精密时间协议(PTP)模式之间或者不同链路层技术之间的桥梁。透明时钟是一个多口装置，通常是一个分组交换机，控制精密时间协议(PTP)信息并对由于储存与转发排队交换机构成所带来的不确定时间抖动进行修正。

协议的基本原理是主时钟从更高精度的时钟(如GPS)获取时间信号，然后主从时钟之间进行同步信息包的发送和接收，对信息包的发出时间和接收时间信息进行记录，并且对每一条信息包加盖时间标签。有了时间标签，从时钟就可以计算出自己与主时钟的时间差以及网络中的传输延时，从而进行时钟的校准同步，如图1所示。

为了提高时钟同步系统的可靠性，往往为网络配有两个主时钟，如图2所示，主时钟A和B它们均连接在一个全球定位系统GPS高级时钟上，并拥有自己的对时网络A网和B网。其中一个对时网络处于工作状态，另一个对时网络处于备用状态，处于工作状态的对时网络的连接线无论是物理上还是逻辑上都是联通的，处于备用状态的网络的连接线物理上是联通的，但是逻辑上是断开的，图2中的叉字号则表示断开。假设主时钟A发生故障，那么备用对时网络B就会恢复联通，对时网络A断开联通，此时主时钟B就会代替A继续工作。

这种方法存在这样一个问题，就是这两个时钟分别连接在不同的全球定位系统GPS信号上，由于全球定位系统GPS信号A和B之间不可能是完全同步的，就导致主时钟A和B是不一致的，一旦A发生故障之后，B开始工作，那么整个网络的时间需要从A跳跃到B，跳跃的过程中会出现时间的抖动，并且跳跃是需要一个收敛时间，在这段时间内会影响到网络设备的正确对时，导致意外发生，这无疑会影响到整个同步系统的稳定性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的缺点与不足，提供一种基于多时钟环的防止时钟切换抖动的方法，该方法利用多时钟环避免对时网络之间的切换出现时间的抖动，使得切换过程平滑顺利，从而加强网络主时钟的可靠性。

为了达到上述目的，本发明通过下述技术方案予以实现：一种基于多时钟环的防止时钟切换抖动的方法，其特征在于：包括以下步骤：

第一步，每台主时钟里集成一个微型交换机，每台主时钟通过微型交换机以环状方式连接在一起组成环形网络结构；

第二步，每台主时钟在环形网络口上都启动拓扑发现协议，用来发现环形网络情况，并最后决定其中一条线路被断开通信，用于备份线路；

第三步，环网上所有主时钟将各自1588的时钟较准至接收到的GPS时间；然后所有的主时钟在网口上启动IEEE 1588协议，IEEE 1588协议发送的数据报文里包含BMC算法所需要的数据，BMC算法根据IEEE1588协议发送的数据报中的数据，决定哪台主时钟最后成为最高级主时钟；此时，其他主时钟的环形网络网口都变成了从时钟节点，并且都停止将自身的GPS时间校准到1588时钟，转而通过1588协议按照最高级主时钟的时钟进行校准；

第四步，发生故障时，拓扑发现协议会进行环形网络上的主时钟切换，同时产生警告事件。

通过上述方法可将多个主时钟构成一环状形的网络拓扑结构，在发生故障时主时钟切换无抖动，提高了时钟切换的可靠性和稳定性。

更具体地说，所述组成环形网络结构的主时钟为2台或3台。

所述微型交换机是指用于每个主时钟发送和接收校准时间报文的微型交换机。这样可以实现主时钟之间同步对时报文的发送和接收，使得各主时钟之间通信的同步。

所述第一步中的拓扑发现协议是指快速生成树协议。快速生成树协议可解决环形网络发生网络风暴的问题。