專利名稱：用于檢測透明時鐘的同步失效的方法及相關的保護機制的制作方法
用于檢測透明時鐘的同步失效的方法及相關的保護機制本發明涉及使用相關的保護機制來檢測透明時鐘的同步失效的方法。大家知道在分組通信網絡中實現的特殊設備-以下稱為透明時鐘-旨在考慮網絡部件駐留時間-即分組經由這些網絡部件傳輸的時延。為此目的，透明時鐘沿著主服務器與客戶端(以下分別稱之為“主服務器”和“從服務器”)之間的通信路徑被關聯到各個網絡部件-比如路由器或交換機，前者沿著所述通信路徑向后者傳輸帶有時間戳的分組。在本文檔中，這種帶有時間戳的分組也被稱為“時間控制分組”或“控制分組”。在時間控制分組的基礎上，透明時鐘可以測量和修正所經過的網絡部件駐留時間(端到端透明時鐘)或者鏈路時延與網絡部件駐留時間(對等透明時鐘)。
作為實現透明時鐘和時間控制分組的方法的示例，可以考慮電氣和電子工程師協會(IEEE)的標準IEEE 1588V2，也稱之為精確時間協議發布第2版或PTPV2。在一個完整的透明時鐘部署中-即，其中處理從主服務器到服務器的一個分組的所有部件都關聯到透明時鐘。當它們不能維持主服務器和從服務器之間的正確的同步頻率和/或時間時，透明時鐘操作被影響。因此，需要校正的和主動的動作來處理透明時鐘失效。如果失效是被已失效的/正失效的透明時鐘自身內部所檢測出來的，可以通過使透明時鐘的已失效的/正失效的部分被內部備份部分自動替換，和/或使已失效的/正失效的透明時鐘發送“出錯”消息到可以建立備份同步路徑的遠程同步管理器來執行校正/主動操作。令人失望的是，這些方法需要提供冗余的內部透明時鐘和切換程序-這增加了透明時鐘的開銷-和/或可觀的的重新配置時間，因為同步管理器通常是處于網絡核心層面處的中央局中的遠程部件。這種可觀的重新配置時間必然包含進一步的從服務器需求(如頻率穩定性，相位瞬態濾波)，以及因此其附加的開銷。如果失效沒有被已失效的/正失效的透明時鐘內部檢測出來，則可以使用參考時鐘來控制透明時鐘頻率偏差。該參考時鐘可以嵌入在本地-即，在透明時鐘內或者在關聯的網絡部件內-或者可以嵌入在外部同步信號中，諸如重新定時的比特流。在這種情況下，鎖定系統可能能夠檢測重新定時信號所承載的頻率和透明時鐘的本地振蕩器生成的頻率之間的任何偏差。令人失望的是，這些方法也需要額外的開銷，比如在硬件部件，諸如鎖相環中的開銷。為了解決前面指出的現有技術的缺陷，本發明提供了至少一種在內部檢測的失效的構架(如端口失效)和/或外部檢測的失效的構架中，在可接受的開銷方案內檢測透明時鐘失效及相關的保護機制的方法。為此目的，本發明涉及一種檢測和管理在分組網絡中使用的透明時鐘的同步失效的方法，以確定和修正帶時間戳的分組在所經過的所述網絡的部件內的駐留時間，所述透明時鐘是包括多個網絡部件及其關聯的透明時鐘的主服務器/從服務器同步路徑的一部分，其包括以下步驟-通過不同的同步路徑從主服務器向從服務器傳輸帶時間戳的分組以使從服務器接收通過不同的路徑傳輸的多個時間信號的步驟，以及-如果已失效/正失效的同步路徑所提供的時間信號與其它傳輸路徑所提供的時間信號不同，則確定所述已失效/正失效的同步路徑的透明時鐘內的失效的步驟。在將本發明實施為通信分組網絡時，在考慮相對較差的透明時鐘和/或從服務器關于頻率穩定性的需求時實現了有效的同步拓撲的自動保護機制。換句話說，本發明具有成本效益。作為例證，本發明在從服務器端提供了很短的重新配置時間，其允許顯著的放寬從時鐘的穩定性需求，從而降低其開銷。 最后，根據本發明由從服務器監控的備份路徑方法避免了必然包含多個透明時鐘的冗余方案。因此，本發明以具有成本效益的方式利用同步拓撲來傳遞透明時鐘所需的保護需求。在一個實施例中，本方法進一步包括使從服務器向主服務器和/或同步管理服務器請求除了所述不同的同步路徑之外對新同步路徑的建議，以確定正失效的同步路徑的透明時鐘內的失效的步驟。在一個實施例中，本發明進一步包括從服務器向同步管理服務器傳輸檢測到的失效的步驟。在一個實施例中，本發明進一步包括已失效的透明時鐘向同步管理服務器傳輸檢測到的失效的步驟。在一個實施例中，本發明進一步包括同步管理服務器用預先配置的或新建立的同步路徑替換已失效的同步路徑的步驟。在一個實施例中，透明時鐘狀態描述符嵌入在帶時間戳的分組中，以便透明時鐘向從服務器指示所述帶時間戳的分組的內部失效。在一個實施例中，透明時鐘狀態被指示在在PTPv2消息中所傳送的新類型長度值(TLV)類描述符中。在一個實施例中，新類型長度值類描述符包含計數器，其在每個所經過的未失效的透明時鐘處被修改。在一個實施例中，新類型長度值類描述符允許確定同步路徑內已失效的透明時鐘。本發明還涉及到從服務器，旨在檢測和管理在分組網絡中使用的透明時鐘的同步失效，以確定和修正帶時間戳的分組通過所述網絡中的部件的駐留時間，該透明時鐘是包括多個網絡部件和其關聯的透明時鐘的主服務器/從服務器同步路徑中的一部分，其特征在于，其包括下列裝置-用于通過不同的同步路徑接收從主服務器傳輸的帶時間戳的分組以使多個時間信號通過不同的路徑傳輸的裝置，-用于如果該正失效的路徑所提供的時間信號不同于其它傳輸路徑所提供的時間信號，則確定正失效的同步路徑的透明時鐘內的失效的裝置。現在將詳細參考本發明的優選實施例，附圖中示出了優選實施例的示例，其中-圖I表示實現了根據本發明的方法的分組網絡，-圖2表示圖I的分組網絡，其中透明時鐘正常地運行，以及-圖3表示圖I的分組網絡，其中透明時鐘出現失效。參考
圖1，分組網絡100包括透明時鐘102,, 1022，, 1027，以確定和修正數據分組經由網絡100的部件KM1，1042. 1047傳輸的時延。更精確地說，每個網絡部件KMi關聯到透明時鐘102i，其功能主要是測量帶時間 戳的分組通過至少一條路徑110或112在主服務器106和從服務器108之間傳輸的網絡部件駐留時延。在該實施例中，所述控制分組和主服務器106/從服務器108對根據已提及的IEEE1588v2協議相應地操作。根據所述協議IEEE 1588V2，透明時鐘102^ 1022，. . . 1027的操作致力于解決在網絡100以及PDV引起的通信路徑時延不對稱內的分組抖動-即，分組時延偏差(PDV)，常被稱為“網絡噪音”，由此PTPV2消息在一個方向上的通信時延(例如從主服務器106到從108服務器)與相關的PTPV2消息(即，具有相同的序列號)在相反方向上(例如從從服務器108到主服務器106)的時延顯著的不同，這是PSN所固有的(“雙向(two-ways)”方法)。就完整部署的透明時鐘方案而言，從主服務器到從服務器的單向時間信令足夠在從服務器端實現嚴格的同步需求。因此，在沒有透明時鐘的情況下，PTPV2性能非常依賴于網絡100的流量負荷，其本質上是不可預測的。為了有效的克服透明時鐘失效，既然每個方面都可以被彼此獨立地使用，每個透明時鐘實現以下所述的本發明的第一和/或第二方面根據本發明的第一方面，處理沒有失效被已失效的/正失效的透明時鐘自身檢測至IJ，控制分組經由不同的同步路徑110和112從主服務器106傳輸到從服務器108，使得從服務器108可以獲得通過上述不同的路徑110和112傳輸的多個時間信號。因此，從服務器可以得出一條同步路徑的透明時鐘內的失效事件的結論，如果該路徑提供的時間信號與以下描述的其他信號顯著地不同。在從服務器108執行這種失效檢測的情況下，從服務器108向網絡的同步管理器114傳輸檢測到的失效，結果，例如，所述同步管理器建立新同步路徑以確定或隔離已失效的/正失效的同步路徑。根據本發明的第一方面，從服務器108有能力比較從各個路徑所提供的信息計算得出的時間信號，以便，如果一條路徑所提供的時間在時間偏移閾值的基礎上顯著地偏離由其他路徑所提供的相同/相似的時間，那么從服務器108可以斷定該偏離路徑已經失效
/正在失效。在如圖I中只有兩條冗余路徑的特定情況下，從服務器108可能不能隔離出故障的路徑。然而，它可以發送“告警”消息到同步管理器114，然后同步管理器114可以采取適當的行動來建立檢測并最終替換故障路徑所需的第三條同步路徑。在上述第三條路徑的基礎上，從服務器108可以隔離已失效的/正失效的路徑，從而可以使它被拆除(例如，通過網絡管理系統)。
本發明的該方面應尤其應用于緩慢的透明時鐘降級-例如本地振蕩器的初期老化-未被透明時鐘自身檢測到的情況中。由于透明時鐘或其他因素的緩慢同步路徑失效的檢測機制仍然允許從服務器使用“輕(light)”(即低成本)時鐘，因為這些后者不需要嵌入本地穩定(且昂貴)的基準頻率。此外，由于備份同步路徑方法，于是本地透明時鐘冗余方法也可以被避免。這顯著地放寬了對這種部件的保護限制，從而降低了成本。此外，也可以提高多個正失效的透明時鐘的維護，因為可以對已被精確地識別的正失效的透明時鐘調整這種維護。以同樣的方式，該保護序列顯著地放寬了從服務器時鐘需求(延期/濾波級等)，從而降低了從服務器成本。在其中已失效的/正失效的透明時鐘獨自檢測其失效的本發明的該第一方面的 另一實施例中，所述已失效的/正失效的透明時鐘可以與從服務器108并行地或者兩者擇一地向網絡的同步管理器114傳輸失效事件告警。根據本發明的第二方面，透明時鐘狀態描述符被嵌入在控制分組(帶時間戳的分組)中，以便透明時鐘可以通過所述控制分組(在沒有行動的情況下)向從服務器揭示內部失效。在PTPv2消息的情境中，透明時鐘狀態可以是在控制消息中傳送的類型長度值字段。參考圖2，這種描述符200是“Id”值，每經過一個非已失效/正失效的透明時鐘，其值減I。因此，描述符的值表示在主服務器106端處，沿著所考慮的主服務器/從服務器通信路徑部署的透明時鐘的總數。在正常操作過程中，該描述符值在從服務器端處應等于零。相反，非空值向從服務器108表明有失效事件300 (圖3)發生在相關的同步路徑上。作為擴展，描述符可以包括，如在本實施例中，-“透明時鐘已失效指示器-FID”，例如同步消息中的一個比特，其允許(allow for)指出同步路徑內正失效的透明時鐘1026。在出現失效的情況下，第n個透明時鐘改變FID的狀態(通常為布爾值)，以防止其他隨后的透明節點遞減Id狀態。因此，在從服務器端處接收到的Id值提供了失效的從服務器時鐘在主服務器/從服務器通信路徑內的位置。本發明的不同方面尤其覆蓋了說明在從服務器端處嚴格的頻率和時間需求(微秒級精度)的移動網絡應用。完整的透明時鐘部署是解決此類問題的一個可行的方法。考慮對每個節點具有最差的rov情形的10個節點的同步網絡路徑-大約IOms-(其可能發生在擁塞條件下)并面向從服務器端處微秒級的時間精度需求，似乎透明時鐘所需的精度應該至少在Ippm (百萬分之一)的范圍中。對于這樣的值，在IOOns范圍內的最大累積的時間修正誤差遠低于U s目標。因此，透明時鐘測量需求可以通過低成本振蕩器來實現。應強調的是，可以通過對時間信息的單次推導來滿足頻率精度需求(對大批無線技術是強制性的)。實際上，比如，通過對IEEE1588V2分組的給定數量N上的時間信息求積分，以便誤差/噪聲以(N) _1/2的比率被修正(更一般地，也可以使用過濾技術)，可以減小時間測量誤差。考慮標準1588V2分組/消息以16個分組每秒的速度，時間測量誤差在I秒后減少到1/4。從而IOOns累積的誤差在I秒內成為25ns的誤差,導致25ppb (十億分之一)的頻率精度值。因此，使用論證了較差的(頻率)穩定性/精確性特征的1588V2從服務器時鐘可以實現嚴格的時間和頻率需求。如前所述，該提議假定TC在PSN內的每個NE上實現，但根據實施例，可能不需要該“完整部署”的實現。本發明可以從不同的實施例得到。作為例證，本發明的第一方面的多徑監控可以 考慮從主服務器向從服務器發送的同步消息的負載均衡。(例如在路徑I上發送的奇數序列同步消息以及在路徑2上發送的偶數序列同步消息)。
權利要求
1.一種檢測和管理在分組網絡(100)中使用的透明時鐘(1026)的同步失效(300)，以確定和修正帶時間戳的分組在所經過的所述網絡(100)的部件(1046)內的駐留時間的方法，所述透明時鐘(1026)是包括多個網絡部件(1045，1046，1047)及其關聯的透明時鐘(1025，1026，1027)的主服務器(106)/從服務器(108)同步路徑(112)的一部分，其包括以下步驟 -通過不同的同步路徑(110，112)從主服務器(106)向從服務器(108)傳輸帶時間戳的分組，以使從服務器(108)接收通過不同的路徑(110，112)傳輸的多個時間信號的步驟， -如果已失效/正失效的路徑(112)所提供的時間信號與其它傳輸路徑(110)所提供的時間信號不同，則確定所述已失效/正失效的同步路徑(112)的透明時鐘(1026)內的失效(300)的步驟，以及 -使從服務器(108)請求主服務器(106)和/或同步管理服務器(114)除了所述不同的現有同步路徑(110，112)之外對新同步路徑的建立，以確定已失效/正失效的同步路徑(112)的透明時鐘(1026)內的失效(300)的步驟。
2.根據權利要求I所述的方法，其進一步包括所述從服務器(108)向所述同步管理服務器(114)傳輸所檢測到的失效(300)的步驟。
3.根據權利要求I或2所述的方法，其進一步包括所述已失效/正失效的透明時鐘(1026)向所述同步管理服務器(114)傳輸所檢測到的失效(300)的步驟。
4.根據權利要求1，2或3所述的方法，其中所述同步管理服務器(114)用預先配置的或新建立的同步路徑替換所述已失效/正失效的同步路徑(112)。
5.根據任一在先權利要求所述的方法，其中透明時鐘狀態(20011(|,200112)描述符被嵌入在帶時間戳的分組中，以便透明時鐘向從服務器指示所述帶時間戳的分組內的內部失效。
6.根據權利要求5所述的方法，其中所述透明時鐘狀態指示在在PTPv2消息內傳送的新類型長度值(TLV)類描述符中。
7.根據權利要求6所述的方法，其中所述新類型長度值類描述符包含計數器，所述計數器在每個所經過的未失效的透明時鐘處被修改。
8.根據權利要求6或7所述的方法，其中所述新類型長度值類描述符允許確定所述同步路徑內已失效的透明時鐘。
9.用于檢測和管理在分組網絡(100)中使用的透明時鐘(1026)的同步失效(300)以確定和修正帶時間戳的分組通過所述網絡(100)的部件(1046)的駐留時間的從服務器(108)，所述透明時鐘(1026)是包括多個網絡部件(1045，1046，1047)及其關聯的透明時鐘(1025，1026，1027)的主服務器(106)/從服務器(108)同步路徑(112)的一部分，其特征在于，其包括以下裝置 -用于通過不同的同步路徑(110，112)接收從所述主服務器(106)傳輸的帶時間戳的分組，以使多個時間信號通過不同的路徑(110，112)傳輸的裝置， -用于如果所述正失效的路徑(112)所提供的時間信號與其它傳輸路徑(110)所提供的時間信號不同，則確定所述正失效的同步路徑(112)的透明時鐘(1026)內的失效(300)的裝置，以及 -用于請求主服務器(106)和/或同步管理服務器(114)除了所述不同的現有同步路徑(110，112)之外對新同步路徑的建立，以確定 已失效/正失效的同步路徑(112)的透明時鐘(1026)內的失效(300)的裝置。
全文摘要
本發明涉及一種檢測和管理在分組網絡(100)中使用的透明時鐘(1026)的同步失效(300)，以確定和修正帶時間戳的分組在所經過的網絡(100)的部件(1046)內的駐留時間的方法，所述透明時鐘(1026)是包括多個網絡部件(1045，1046，1047)及與其相聯的透明時鐘(1025，1026，1027)的主服務器(106)/從服務器(108)同步路徑(112)的一部分，其包括以下步驟-通過不同的同步路徑(110，112)從主服務器(106)向從服務器(108)傳輸帶時間戳的分組，以使從服務器(108)接收通過不同的路徑(110，112)傳輸的多個時間信號的步驟，以及-如果已失效/正失效的路徑(112)所提供的時間信號與其他傳輸路徑(110)所提供的時間信號不同，則確定所述已失效/正失效的同步路徑(112)的透明時鐘(1026)內的失效(300)的步驟，以及-使從服務器(108)請求主服務器(106)和/或同步管理服務器(114)除了所述不同的現有同步路徑(110，112)之外對新同步路徑的建立，以確定已失效/正失效的同步路徑(112)的透明時鐘(1026)內的失效(300)的步驟。
文檔編號H04J3/06GK102754370SQ201180008722
公開日2012年10月24日 申請日期2011年2月9日 優先權日2010年2月10日
發明者D·T·布伊, M·勒帕萊克 申請人:阿爾卡特朗訊公司