一种IEEE1588单播协商机制改进方法及系统技术方案

一种IEEE1588单播协商机制改进方法，其特征在于，所述方法包括：对单播协商信息内容进行编码；基于所述编码后的单播协商信息，主时钟设备与从时钟设备建立连接并进行单播通信。

【技术实现步骤摘要】
一种IEEE1588单播协商机制改进方法及系统
本专利技术涉及电子信息
，尤其涉及一种IEEE1588单播协商机制改进方法及系统。
技术介绍
IEEE1588是网络测量和控制系统的精确时钟同步协议（简称PTP）标准，该标准目前已发展到v2版本。PTP协议采用主从同步方式，在主从设备之间提供了基于网络数据包发送和接收时间戳的时钟同步功能。时钟同步精度主要取决于时间戳的准确性，时间戳的准确性又和系统获取时间戳的位置有很大关系。获取时间戳的位置一般有三个：硬件层、驱动层、应用层，越靠近物理层准确性越高。PTP协议采用软硬件相结合的方式，在接近物理层由硬件获取时间戳值，主从设备之间的时钟同步精度可达十纳秒级。IEEE1588v2定义了多种数据包的传输协议，其中最主要且应用最广的是UDP/IP（三层协议，网络层）和IEEE802.3（二层协议，以太数据链路层）。二层PTP包和三层PTP包的数据封装格式不同，但数据内容是相同的。PTP协议提供两种时延测量机制：E2E时延测量机制和P2P时延测量机制，两种测量机制的方法有所不同，适用于不同的场合。P2P时延机制用于点对点的时延测量，强调两个节点之间的时延测量，一般和透明时钟设备一起使用，有助于消除线路时延不对称性的影响。两种时延测量机制都需要从时钟主动向主时钟发送时延请求帧，主时钟处理并回复时延请求帧。不同点在于，E2E时延机制中，主时钟将时延请求帧（delay_req）的接收时间戳插入时延回复帧（delay_resp）中并发送给从时钟。P2P时延机制中，主时钟计算时延请求帧（pdelay_req）在本系统的驻留时间，将驻留时间累加到时延回复帧（pdelay_resp）的纠正域（correctField）并发送给从时钟。主时钟在收到时延请求帧后，应该尽快处理并回复，以减小驻留时间。PTP通信方式有两种：组播方式和单播方式，根据数据包传输协议栈的不同，又可分为三层组播/单播方式和二层组播/单播方式。组播方式下，目的组播地址和目的端口号（UDP）是固定的（PTP协议定义），PTP设备上电时需加入指定的多播组，加入多播组的PTP设备之间才可以相互通信。单播方式下，目的地址为接收端的目的地址（三层模式下是IP地址，二层模式下是MAC地址），PTP主从设备之间首先需要通过单播协商信令建立连接，然后才能点对点进行单播通信。组播通信方式比单播通信方式在实现和配置上要简单，能节省主时钟的系统资源，但组播包容易形成组播风暴、带宽占用率高（交换机的复制和转发）。单播通信方式在效率、可靠性方面比组播通信方式高，但实现起来比较复杂。单播主从时钟需要处理单播协商信令，主时钟还需要在本地管理从时钟的地址信息。1588单播协商机制的优点是：主从时钟可以协商发送数据包类型以及持续发送时间，从时钟可以按需定制同步服务，从时钟操作的灵活性、主动性大大提高。但由于1588单播协商机制实现的复杂性，其应用受到了限制。目前，IEEE1588v2协议定义了单播通信方式及相应的单播协商机制，单播信令信息格式如图1所示。图1中的内容包括34字节的1588帧头信息、10个字节的目标端口身份信息以及TLV（类型、长度、值）信息。图1为IEEE1588v2定义的数据帧头格式，图2为IEEE1588v2定义的单播协商TLV信令格式，图3为IEEE1588v2定义的时延请求帧和时延回复帧格式。用于单播协商机制的TLV信令消息类型包括：单播请求传输信令（REQUEST_UNICAST_TRANSMISSIONTLV），同意单播请求传输信令（GRANT_UNICAST_TRANSMISSIONTLV），取消单播请求传输信令（CANCEL_UNICAST_TRANSMISSIONTLV），确认取消单播传输信令（ACKNOWLEDGE_CANCEL_UNICAST_TRANSMISSIONTLV），使能单播协商机制传输信令（UNICAST_NEGOTIATION_ENABLETLV）。以单播请求TLV信令消息格式为例，说明TLV消息的基本含义。其他信令消息格式内容可参考1588协议，含义类似。tlvType域表示TLV信令类型，含义如表1所示。表1lengthField域表示信息长度，不包括tlvType域和lengthField域。Messagetype域表示请求的单播消息类型，含义如表2。表2logInterMessagePeriod域表示该消息的发包间隔，以2的幂次方表示，含义同1588协议。durationField域表示发送messageType指定消息的持续时间，单位为秒，也称老化时间。单播协商机制的基本原则：单播请求时，需要同意；取消单播请求时，需要确认；同意或确认后才生效，否则无效。1588单播协商机制的基本流程如图4所示，具体为：（1）slave（从时钟）通过发REQUEST_UNICAST_TRANSMISSIONTLV信令消息向mater（主时钟）提出单播请求。该单播请求包中包含了请求发送数据包的类型及持续时间等信息。（2）master收到单播请求TLV信令消息后，如果同意该请求就回复GRANT_UNICAST_TRANSMISSIONTLV信令消息。如果不同意，则发CANCEL_UNICAST_TRANSMISSIONTLV消息。（3）slave收到master的拒绝TLV信令消息后，需要再发确认TLV消息ACKNOWLEDGE_CANCEL_UNICAST_TRANSMISSIONTLV，表示协商不成功。（4）slave收到master的同意TLV信令消息后，无需再回复，表示协商成功。（5）slave需要周期性重复以上（1）~（4）步，重复周期应小于durationField域规定时间。（6）master如果在durationField时间内未收到单播请求TLV信令，则停止发送已请求的数据包，直到下一周期单播协商成功。（7）master和slave均可主动发送CANCEL_UNICAST_TRANSMISSIONTLV消息，取消单播消息发送，收到对方确认信令后生效。（8）通过发UNICAST_NEGOTIATION_ENABLETLV信令可取消单播协商机制。取消单播协商机制后，master和slave不再发送或响应单播TLV信令。但本申请专利技术人在实现本申请实施例中专利技术技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：IEEE1588v2单播协商机制的缺点主要有以下几个方面：1、单播协商机制复杂，效率低。采用复杂的信令协商机制，TLV信令种类较多，需要经过请求、回复（同意、拒绝）、确认等多个步骤才能建立单播连接。由于协议复杂，导致可靠性不高，效率较低。2、实现复杂，影响主从时钟设备的处理能力。主时钟设备的处理能力，是1588设备的一个重要指标。对于1588主时钟设备来说，实现1588单播协商机制需要额外处理单播协商信令，增加了处理器的负担，降低了主时钟设备的处理能力。正常情况下，主时钟设备只需要监听事件消息UDP端口并接收和处理事件消息即可。三层单播工作模式下，1588单播协商信令采用通用消息端口（通用消息和事件消息采用不同的UDP端口号），主时钟还需要监听通用消息UDP端口并接收和处本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种IEEE1588单播协商机制改进方法，其特征在于，所述方法包括：对单播协商信息内容进行编码；基于所述编码后的单播协商信息，主时钟设备与从时钟设备建立连接并进行单播通信。

【技术特征摘要】
1.一种IEEE1588单播协商机制改进方法，其特征在于，所述方法包括：对单播协商信息内容进行编码；基于所述编码后的单播协商信息，主时钟设备与从时钟设备建立连接并进行单播通信；所述基于所述编码后的单播协商信息，主时钟设备与从时钟设备建立连接并进行单播通信具体包括：所述从时钟设备定期向所述主时钟设备发送时延请求帧，所述时延请求帧中携带单播协商信息编码；所述主时钟设备接收所述时延请求帧，向所述从时钟设备发送时延请求回复帧，所述时延请求回复帧中携带所述单播协商信息编码；所述主从时钟设备单播协商成功后，所述主时钟设备向所述从时钟设备发送相应的单播数据帧，其中，协商不成功时，所述主时钟设备不发送单播数据帧；所述主时钟设备超过老化时间未收到携带有效单播协商信息编码的时延请求帧时，停止向所述从时钟设备发送单播数据帧，直到再次收到时延请求帧；所述单播协商机制使能时，所述主从时钟设备通过时延请求/回复帧中携带的单播协商信息编码建立连接；所述单播协商机制不使能时，所述主从时钟设备通过时延请求帧建立连接；所述对单播协商信息内容进行编码具体为：利用时延请求帧/回复帧的保留域来携带单播协商信息。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述时延请求帧具体包括：delay_req帧和pdelay_req帧；所述时延回复帧具体包括：delay_resp帧和pdelay_...

【专利技术属性】
技术研发人员：王广才，何定高，
申请(专利权)人：电信科学技术第五研究所，
类型：发明
国别省市：