基于TSN的冗余主时钟同步方法、装置、设备及存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于TSN的冗余主时钟同步方法、装置、设备及存储介质，包括：根据最佳主时钟算法选择网络中的最佳GM和冗余GM；根据所述最佳GM构建网络同步生成树，同时根据所述冗余GM构建网络冗余GM同步生成树；在所述最佳GM出现故障时，在所述冗余GM中加入主时钟询问机制，通过所述主时钟询问机制判断节点的最佳GM是否故障，在所述最佳GM出现故障时将所述最佳GM切换成所述冗余GM。基于现有时钟同步生成树结构之上的冗余主时钟选取方法，并在冗余主时钟切换时加入主时钟询问机制，判断是否需要激活冗余主时钟，在几乎不增加额外负载的情况下实现同步网络冗余。在当前GM遇到故障时进行主时钟与冗余主时钟快速切换，提高时钟同步网络的可靠性。络的可靠性。络的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
基于TSN的冗余主时钟同步方法、装置、设备及存储介质


[0001]本专利技术涉及通信
，尤其涉及一种基于TSN的冗余主时钟选择及快速切换电路及装置。

技术介绍

[0002]时钟同步作为时间敏感网络技术的核心关键技术，是TSN技术保障通信实时性与可靠性的基础。为确保网络中的设备时钟同步，TSN工作组先后制定了IEEE802.1AS、IEEE 802.1AS 2020等协议版本，这些协议以IEEE 1588v2为基础，通过最佳主时钟(Best Master Clock Algor ithm，BMCA)等算法在网络中选出最佳主时钟(Grand Master，GM)，并以GM为时基标准构建网络时钟同步生成树，之后由GM周期性的发送同步信息，同步信息沿着时钟同步树向下传递，最终实现整个网络的时钟同步。因此，GM的选取与GM的性能将会直接影响时钟同步的性能，从而影响TSN的性能。而当GM出现故障时，时钟同步网络将要再次根据BMCA等选择算法确定新的GM以及建立新的时钟同步路径，这将导致时钟同步需要网路耗费较多的时间重新达到同步，使得TSN将无法保障时间敏感流的可靠性与低时延。
[0003]考虑到此问题，IEEE 802.1AS
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2020协议提出应采取冗余时钟的方式，即除选出GM之外，还提供一个冗余GM，在GM失效时，可以快速切换到冗余GM及其相应的同步路径中，从而降低时钟同步路径重新建立的时间。然而协议并未给出冗余主时钟的选择方法以及冗余同步路径的形成方式。通过查阅相关技术资料与参考文献，所提出的一种更快速的GM重选方法能够在当前GM丢失后通过预定义的GM序列表来重新配置GM，但是新建网络时钟同步生成树依然需要耗费大量时间。此外也有参考文献中给出了冗余路径的支持方法，从节点收到来自两个不同方向上的同步信息，选择传输路径更短的同步信息来同步本地时钟，然而此方法需要网络同时运行两条同步路径，造成网络负载增加，且未给出在GM遇到故障时如何进行快速切换的方法。
[0004]针对以上问题，有必要提出一种基于TSN的冗余主时钟选择及快速切换的方法，围绕备份主时钟及其同步路径生成方法，以及当前GM故障时如何快速进行主时钟与冗余主时钟切换的问题进行分析与研究。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种基于TSN的冗余主时钟同步方法，基于现有时钟同步生成树结构之上的冗余主时钟进行选取，并在冗余主时钟切换时加入主时钟询问机制，通过询问机制判断是否需要激活冗余主时钟，在几乎不增加额外负载的情况下实现同步网络冗余。
[0006]本专利技术提供了一种基于TSN的冗余主时钟同步方法，包括：
[0007]根据最佳主时钟算法选择网络中的最佳GM和冗余GM；
[0008]根据所述最佳GM构建网络同步生成树，同时根据所述冗余GM构建网络冗余GM同步生成树；
[0009]在所述最佳GM出现故障时，在所述冗余GM中加入主时钟询问机制，通过所述主时钟询问机制判断节点的最佳GM是否故障，在所述最佳GM出现故障时将所述最佳GM切换成所述冗余GM。
[0010]作为优选地，所述根据最佳主时钟算法选择网络中的最佳GM和冗余GM包括：
[0011]在网络中各通信节点周期性发送包含自身时钟信息的信令，在时钟同步节点接收通过信令发送至当前节点的时钟信息，将当前节点的时钟信息与自身时钟信息进行比较；
[0012]在时钟同步节点根据当前节点的时钟信息，运行最佳主时钟算法比较出当前最佳GM并存储当前最佳GM时钟信息；
[0013]将网络中各通信节点再次发送信令，所述信令包含当前认定的最佳GM时钟信息以及次优于所述最佳GM的时钟信息，即冗余时钟信息；
[0014]将最佳主时钟算法同步信令中的预设的时钟性能判断，比较输出所述冗余时钟信息。
[0015]作为优选地，所述将最佳主时钟算法同步信令中的预设的时钟性能判断，比较输出所述冗余时钟信息包括：
[0016]根据一组具有衡量时钟性能优劣的优先级的向量进行比较来确定时钟性能；
[0017]设置衡量时钟性能优劣的优先级向量内的元素，将距离当前认定的冗余主时钟的跳数添加为时钟性能属性并设置优先级；
[0018]通过依次比较衡量时钟性能优劣的优先级向量中各个元素值的大小从而确定当前次优主时钟；
[0019]存储当前节点的最佳GM以及次优GM即冗余GM。
[0020]作为优选地，所述根据所述最佳GM构建网络同步生成树，同时根据所述冗余GM构建网络冗余GM同步生成树包括：
[0021]在所述冗余GM选择中，节点存储当前次优GM信息，所述次优GM信息至少包括新增的次优时钟跳数；
[0022]收到相邻节点发送的所述次优主时钟衡量时钟性能优劣的优先级向量后与自身认定存储的所述次优主时钟的衡量时钟性能优劣的优先级向量进行比较；
[0023]若不相同则对衡量时钟性能优劣的优先级向量包含的时钟属性元素进行逐级比较，根据比较结果更新存储的所述次优时钟属性信息；
[0024]若相同则对当前认定的冗余主时钟的跳数、发送报文的端口标识以及接收报文端口的端口号具有优先级的元素进行比较；
[0025]若当前认定的冗余主时钟的跳数值相等，则继续比较发送报文的端口标识和接收报文端口的端口号参数，通过逐级比较最终确定连接相邻节点的端口状态。
[0026]作为优选地，所述在所述最佳GM出现故障时，在所述冗余GM中加入主时钟询问机制，通过所述主时钟询问机制判断节点的最佳GM是否故障，在所述最佳GM出现故障时将所述最佳GM切换成所述冗余GM包括：
[0027]判断邻居节点同步报文接收是否超时；
[0028]当邻居节点同步报文接收未超时时，若当前最佳GM正常，继续采用当前最佳GM信息同步；
[0029]当邻居节点同步报文接收超时时，邻居节点发出最佳GM询问报文，并判断所述最
佳GM响应超时时间内收到所述最佳GM的回复；
[0030]若当前最佳GM正常，继续采用当前最佳GM信息进行同步；
[0031]若当前最佳GM失效，邻居节点向网络中广播主所述最佳GM失效信息，激活冗余GM，启用冗余GM信息进行同步。
[0032]作为优选地，所述在所述最佳GM出现故障时，在所述冗余GM中加入主时钟询问机制，通过所述主时钟询问机制判断节点的最佳GM是否故障，在所述最佳GM出现故障时将所述最佳GM切换成所述冗余GM进一步包括：
[0033]当最佳GM邻居节点在预设时间内未接收到最佳GM的同步信息，且未收到冗余GM同步信息，则通过询问机制向所述最佳GM发出询问信息判断网络中所述最佳GM是否正常工作，未收到回复则认为最佳主时钟故障或与最佳GM连接的链路故障；
[0034]在邻居节点将所述最佳GM切换的信息进行广播，以告知其它节点启用所述冗余GM；
[0035]在网络中的同步时钟接收到信息后启用所述冗余GM时钟信息，丢弃收到的所述最佳GM的同步信息，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于TSN的冗余主时钟同步方法，其特征在于，包括：根据最佳主时钟算法选择网络中的最佳GM和冗余GM；根据所述最佳GM构建网络同步生成树，同时根据所述冗余GM构建网络冗余GM同步生成树；在所述最佳GM出现故障时，在所述冗余GM中加入主时钟询问机制，通过所述主时钟询问机制判断节点的最佳GM是否故障，在所述最佳GM出现故障时将所述最佳GM切换成所述冗余GM。2.如权利要求1所述的基于TSN的冗余主时钟同步方法，其特征在于，所述根据最佳主时钟算法选择网络中的最佳GM和冗余GM包括：在网络中各通信节点周期性发送包含自身时钟信息的信令，在时钟同步节点接收通过信令发送至当前节点的时钟信息，将当前节点的时钟信息与自身时钟信息进行比较；在时钟同步节点根据当前节点的时钟信息，运行最佳主时钟算法比较出当前最佳GM并存储当前最佳GM时钟信息；将网络中各通信节点再次发送信令，所述信令包含当前认定的最佳GM时钟信息以及次优于所述最佳GM的时钟信息，即冗余时钟信息；将最佳主时钟算法同步信令中的预设的时钟性能判断，比较输出所述冗余时钟信息。3.如权利要求2所述的基于TSN的冗余主时钟同步方法，其特征在于，所述将最佳主时钟算法同步信令中的预设的时钟性能判断，比较输出所述冗余时钟信息包括：根据一组具有衡量时钟性能优劣的优先级的向量进行比较来确定时钟性能；设置衡量时钟性能优劣的优先级向量内的元素，将距离当前认定的冗余主时钟的跳数添加为时钟性能属性并设置优先级；通过依次比较衡量时钟性能优劣的优先级向量中各个元素值的大小从而确定当前次优主时钟；存储当前节点的最佳GM以及次优GM即冗余GM。4.如权利要求1所述的基于TSN的冗余主时钟同步方法，其特征在于，所述根据所述最佳GM构建网络同步生成树，同时根据所述冗余GM构建网络冗余GM同步生成树包括：在所述冗余GM选择中，节点存储当前次优GM信息，所述次优GM信息至少包括新增的次优时钟跳数；收到相邻节点发送的所述次优主时钟衡量时钟性能优劣的优先级向量后与自身认定存储的所述次优主时钟的衡量时钟性能优劣的优先级向量进行比较；若不相同则对衡量时钟性能优劣的优先级向量包含的时钟属性元素进行逐级比较，根据比较结果更新存储的所述次优时钟属性信息；若相同则对当前认定的冗余主时钟的跳数、发送报文的端口标识以及接收报文端口的端口号具有优先级的元素进行比较；若当前认定的冗余主时钟的跳数值相等，则继续比较发送报文的端口标识和接收报文端口的端口号参数，通过逐级比较最终确定连接相邻节点的端口状态。5.如权利要求1所述的基于TSN的冗余主时钟同步方法，其特征在于，所述在所述最佳GM出现故障时，在所述冗余GM中加入主时钟询问机制，通过所述主时钟询问机制判断节点的最佳GM是否故障，在所述最佳GM出现故障时将所述最佳GM切换成所述冗余GM包括：
判断邻居节点同步报文接收是否超时；当邻居节点同步报文接收未超时时，若当前最佳GM正常，继续采用当前最佳GM信息同步；当邻居节点同步报文接收超时时，邻居节点发出最佳GM询问报文，并判断所述最佳GM响应超时时间内收到所述最佳GM的回复；若当前最佳GM正常，继续采用...

【专利技术属性】
技术研发人员：王天林，林海教，金伟江，童庆，劳立辉，
申请(专利权)人：浙江中控研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：