[发明专利]借助明确拆除消息在TSN网络中快速重新配置GM时钟的方法

说明书

本发明涉及一种借助于明确拆除消息在TSN网络中快速重新配置GM时钟的方法。执行过时信息的网络清理确保具有较高优先级的过时GM信息不会覆盖新信息。当前的BMCA+依赖于保持时间机制，以便在所有节点上快速执行GM重新配置。通过引入BMCA+协议的具体广告模式来解决该问题，以便在GM重新配置周期期间消除所描述的不稳定性。该方法使用通告+消息进行额外的通知，其显示具有过时信息的时钟并在整个网络中传播新信息。目的是通知所有时钟存在过时信息，以便可以快速执行GM重新配置，而不会产生额外冲突。这种所谓的“拆除”通知是针对当前最佳时钟(即，第一或第二最佳GM时钟)将其优先级降级为从属时钟的情况而提供的。

技术领域

时间敏感网络(TSN)表示时间敏感网络任务组(IEEE 802.1)工作所依据的一系列标准。本发明涉及一种重新配置gPTP网络中冗余的最高级时钟信息的方法以及一种网络设备。

背景技术

在标准化过程中的标准定义了用于通过以太网传输数据的机制。在此，大部分项目定义了桥接标准IEEE 802.1Q的扩展。这些扩展主要针对具有极低传输延迟和高可用性的传输。可能的应用领域是融合网络，其具有实时音频/视频流以及尤其是实时控制流，它们例如在汽车或工业设备中用于控制。

当技术系统的功能相同或可比较资源在无故障运行时通常不需要时，它们的额外存在是一种冗余。例如，资源可以是冗余信息、电机、组件、完整设备、控制线和电源储备。通常，这些额外资源用于提高故障、功能和运行安全性。因此，冗余在工业通信中很普遍，特别是在工业中的通信网络中，在出现错误的情况下这些通信网络需要特别短的“切换时间”，即需要一个时间，用于在组件发生故障的情况下执行从主系统到备用系统的(计划或者未计划)转换。

TSN任务组目前正在致力于gPTP、即广义精确时间协议(IEEE 802.1AS-2011)的修订。修改版本的主要改变之一是增加了对工业应用中实时通信要求的冗余支持，以实现高可用性时间同步。

可以以各种方式在gPTP(广义精确时间协议，IEEE 802.1AS-2011)网络中实现冗余。

PTP网络由进行通信的时钟组成。从这些参与设备中，最佳主时钟(BMC)算法确定提供最准确时间的算法。该设备用作参考时钟，并被称为最高级时钟。

在运行期间，主机将时间信号分配给其从机以确定延迟(英语，delay)。为此，从主机参考时钟向从机发送同步消息形式的时间标记，其确定在其自己时间处的时间标记的接收时间。另外，从机重复地向主机发送延迟请求消息，其接收时间在主机情况下又作为延迟响应消息被发送回从机。

分别根据四个时间标记的差异，确定主从延迟和从主延迟。因此，这些值分别包含两个时钟之间的差异和具有相反符号的消息延迟。因此，两个量的平均值向主机提供定向偏移，其最终用于同步从机时钟。

传输时间的补偿在此基于以下假设：同步消息的往返路程具有相同的平均传输时间并且仅随时间缓慢改变。通过控制方法连续地执行从机到主机的参考时间的接近。特别是，因此避免了在从机时间中的重置。

一种可能性是所谓的“主机冗余”，其提供两个活动的最高级时钟(GM)。在此同步时间并行发布，使得在两个GM中的一个发生故障的情况下，网络仍然可以通过另一个时钟同步。该方法需要选择两个时钟作为冗余的GM，其中典型地是，“较好”的时钟用作主GM并且第二最佳时钟用作可立即应用的备用物(热待机hot standby)GM。

基于快速生成树协议(RSTP)，BMCA规定一个单个的GM时钟，这通过最佳时钟的情况下生成具有根的树来实现。但是，使用现有的BMCA来确定两个GM被认为容易出现故障并且不可自动化，因为两个BMCA实例必须在不同的gPTP域上运行，并且需要网络管理来预先配置时钟属性，以确保它们在选定的GM的情况下在不同的领域是不一样的时钟。