[发明专利]在电信网络中通过精确时间协议同步分布式时钟的方法

说明书

技术领域

本发明一般地涉及电信网络中的路径延迟的估计，以便同步分布式时钟。

背景技术

精确时间协议(Precision Time Protocol)(PTP)是用于在整个通信网络中同步时钟的标准化协议。在2008年发布了修订后的标准IEEE1588-2008。该新版本也被称为协议PTPv2。

PTP的操作依赖于对被称为主的时间源与被称为从的给定时间接收器之间的通信路径延迟的测量。该处理涉及所述主与所述从之间的消息事务，其中传送和接收的精确时间被测量/捕获——优选地在硬件级上。包含捕获时间信息的消息可被修改以考虑它们的路径延迟，从而提供了传递的时间信息的更精确的表达。

IEEE 1588-2008标准描述了时钟分布的分层主从架构。在此架构下，时间分布系统包括一个或多个通信介质(网段)，和一个或多个时钟。

普通的时钟是具有一个PTP端口的设备，并且其还是同步分发链的源(主)或目的地(从)。

边界时钟有多个PTP端口，并能准确地桥接同步网段，从一个网段到另一个分发时间参考。为系统中的每一网段选择同步主(master)作为相对时间参考。绝对时间参考是由超级主(grandmaster)表示。超级主将同步信息传送到时钟，所述时钟位于其指定网域/段之内。边界时钟位于网段上，尽可能准确地恢复绝对时间参考，随后分发被恢复的时间参考至与其相连接的下游网段。

超级主表示绝对时间源。超级主、边界时钟与(普通)从时钟被组织成树状层次结构，超级主做为该层次结构的根、从时钟做为其的叶、边缘时钟作为中间元素。超级主穿过该树状层次结构向从时钟分发时间参考。超级主与给定从时钟之间的同步路径可被分解为具有上游段的从成为下游段的主的一系列主与从的对。在给定一对上述主与从之间部署透明时钟。

IEEE 1588-2008引入与用来传递PTP消息的网络装备相关的所谓的透明时钟。在PTP消息穿越透明时钟时，该网络设备修改PTP消息(头)。透明时钟处理包括测量PTP消息在该网络设备中的停留时间(residence time)，以及在位于PTP消息报头被称为correctionField的字段累积该测量。该方法通过补偿穿过网络设备的停留时间变化，提高了同步分发的准确性。

存在两种类型的透明时钟：

-端到端透明时钟，为每个同步分组(例如Synch消息)测量和更新停留时间。

-对等透明时钟，执行与端到端透明时钟类似的操作。此外，它们测量与入口传输路径(由对等透明时钟或主时钟描绘的上游通信路径)相关联的链路延迟，并同样在correctionField累积该延迟。

在任何给定的主与从对之间的路径的PTP延时测量过程实质上涉及两个消息的精确计时：Sync消息和Delay_Req消息。由这两个消息的交换获得的往返延迟的一半提供了为单程(在主至从通信方向)延迟的估计。因此，这样的估计的准确度通常受两种类型的噪声影响：

-第一种是分组延迟变化(Packet Delay Variation)(PDV)，其代表了在给定的同步路径上由不同同步分组经历的延迟的变化。该变化使得与同步消息相关联的估计的路径延迟是充满噪音的，因为在路径延迟估计事件和实际消息传送事件之间存在时间上的差异。

-第二种类型的噪声是延迟不对称，其代表了通信的单程与其相反的单程之间的路径延迟的差异。从时间偏移误差在理论上等于延迟不对称的一半。

PTPv2协议提供了透明时钟以便解决影响同步分发的准确性的上述噪声。透明时钟实质上测量在相关联的网络装备内的同步消息停留时间。测量的停留时间在位于该同步分组头内的correctionField中累积。对于严格的同步需求，透明时钟必须非常准确的执行所有操作，并且在操作(以PTPV2消息速率)上不引入额外的延迟。

透明时钟通常部署于给定的主与从时钟对之间，以便测量穿过被遍历网络节点的同步消息停留时间。全部测量的停留时间之和由从(或主)取为(taken off)端到端路径延迟。这使得实现透明时钟的节点在端到端路径延迟预算方面向从(或主)“透明”。