[发明专利]一种改进的时钟同步超主时钟热备份方法

说明书

本发明公开了一种改进的时间同步超主时钟热备份方法，属于通信网络技术领域。该方法在原有热备份时钟思想的基础上，通过一种新的子域划分和冗余超主时钟选取的办法，对时间同步网络内发生的异常进行快速甄别和处理。本发明的方法基于IEEE802.1AS‑Rev中热备份方法的备份时钟选取办法，用于改善由于网络拓扑变动而引发的时钟抖动，可以用来减小因网络内拓扑改变超主时钟重新选取而产生的时钟震荡。

技术领域

本发明涉及通信网络技术领域，具体地，涉及一种改进的时钟同步超主时钟热备份方法。

背景技术

工业网络与传统互联网相比，对网络确定性和稳定性的要求更高。IEEE802.1AS协议标准规定了TSN网络中的时间同步方式——通过在网络中选举一个超主时钟，其他设备都与该时钟时间对齐，来保证整个网络的时间误差。这种方式可以将两个相邻的时间感知系统误差控制在ns级别。

IEEE802.1AS中规定了网络中超主时钟的选取规则，即BMCA算法，BMCA算法的优势在于：

1.算法灵活，可以应对各种网络拓扑变更；

2.算法不需要预先人工干预。

但由于BMCA算法需要询问网络中的所有设备进行时钟对比，拓扑变更后，系统需要经历一定时间的震荡才能获取到超主时钟。这段时间内的时钟同步劣化带来的系统不稳定可能是工业网络所无法容忍的。

为解决这一问题，IEEE802.1AS-Rev中时间同步可支持多域，即可采用热备份方式改善网络变更带来的时钟不稳定。但目前IEEE802.1AS-Rev中没有规定针对具体网络的特定子域划分方法和冗余时钟选取办法，预先规定的冗余时钟仍旧存在无法应对复杂网络变动的问题，且热备份算法复杂度（即冗余时钟，冗余链路的个数）和系统的稳定性无法同时满足。

发明内容

本发明的目的在于，为提高工业互联网时间同步的稳定性和可靠性，在网络内超主时钟不可用的异常情况下，使用冗余时钟的热备份方法，解决传统网络内其他时间感知系统由于重新选举超主时钟而导致的时钟震荡问题。因此，本发明提出了一种改进的时钟同步超主时钟热备份方法。

为实现此目的，本发明采用如下技术方案：一种改进的时钟同步超主时钟热备份方法，具体包括以下步骤：

步骤一：根据超主时钟所在网络的规模和特征，按照时间感知系统与超主时钟的距离，将时间同步网络划分成p个子域：

其中，system用于表示除超主时钟以外的时间感知系统； d代表system与所述超主时钟的距离，用跳数表示；为其余各子域宽度，为 的整数；为第一子域大小的宽度，为的整数，GM代表超主时钟；表示向上取整；

当所述超主时钟所在网络发生异常时，各子域对时间同步报文的超时判定满足：

其中，为子域i的超时判定,i的取值为1~p；

步骤二：根据时钟资质选取每个子域备份的超主时钟源，所述时钟资质为：时钟源种类、时钟id或者预先设置的优先级顺序。

步骤三：当超主时钟所在网络发生异常时，当前超主时钟所在的部分网络失去连接时，网络中第一个感知到超主故障的子域，选举本区域内的冗余超主时钟作为新的网络内超主时钟；若本区域内的冗余时钟未响应，则等待下一个区域的判定超时；直至某一子域内的冗余时钟被推举为超主时钟为止。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、在部分网络异常条件下，本发明的方法通过选择距离原超主时钟最近的冗余时钟，使得同步报文转发路径最大程度得到保留，在保证新的超主时钟时钟源精度的条件下，对整体网络影响小。