容错时钟网络制造技术

本发明专利技术公开了容错时钟网络。容错和冗余根时钟方案可减少或消除由网络链路或设备故障引起的精确时间转换。主同步消息可由主根时钟来发送，并且一个或一个以上的备份同步消息可由相应备份根时钟来发送。主根时钟和备份根时钟可同时进行操作。主同步消息和备份同步消息可经由网络被发送到终端站。终端站可基于所接收的消息中的一个消息、一些消息或所有消息导出本地时钟。终端站基于时钟源可以或者不能在消息之间进行区分。终端站可验证从特定时钟源所接收的消息。

【技术实现步骤摘要】
容错时钟网络相关申请的交叉引用本申请要求于2013年3月15日提交的美国临时申请序列号61/791，878的优先权,通过引用将其全部内容结合于本文中。
本专利技术涉及通过例如使用冗余根时钟(redundant grandmaster clocks)来同步位于分布式网络上的各个节点的时钟以防止故障。
技术介绍
通信协议广泛用于网络中，诸如用于局域网(LAN)和城域网(MAN)中。例如，如电气和电子工程师协会(IEEE) 802标准中规定的以太网、令牌环网、无线LAN、桥接及虚拟桥接LAN为一些这样的技术。IEEE802标准涉及承载可变大小数据包的网络。IEEE802中规定的服务和协议映射到七层开放系统互连(OSI)网络参考模型的较低两层(数据链路层和物理层)。OSI数据链路层分成两个子层，称为逻辑链路控制(LLC)和介质访问控制(MAC)。 在计算机网络中的设备中的时钟可针对设备进行同步以协同工作。可被同步的时钟(或简单设备)的粒度取决于网络目的。因此，在关键任务网络和诸如可用在汽车控制系统(诸如传动系统、牵引力控制系统)中以及用在制造环境(诸如闻速运动控制系统、电力能源电网控制系统)中的这些网络等称为时间灵敏网络(TSN)的网络、金融交易网络、安全网络以及支持时间灵敏应用的其它这样的网络上的处理和运动或其它面向控制的网络应用取决于使网络中设备或终端站保持同步的可靠时钟源。此外，随着移动网络的进步，诸如3G、4G、4G LTE,WiFi以及其他各种这样的网络，网络连接设备的同步获得进一步重视。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面提供了一种根时钟设备，包括:时钟；接口，被配置为在网络上通信，并接收主同步消息，所述主同步消息经由所述网络从主根时钟设备接收，并且所述主同步消息包括所述主根时钟设备的时钟信号；处理器，被配置为保持所述时钟与在所述主同步消息中接收的时钟信号基本上同步；以及所述处理器进一步被配置为基于所述时钟产生备份同步消息，以及所述接口进一步被配置为经由所述网络发送所产生的所述备份同步消息。 其中，如果接收到所述主同步消息，那么所述备份同步消息被发送到临时缓冲器。 其中，所述处理器被配置为:检测在预定保持时间未从所述主根时钟设备接收到所述主同步消息；并且，作为响应，触发所述备份同步消息的传输以被网络设备接收。 其中，在所述预定保持时间之后触发到所述网络设备的所述备份同步消息的传输，所述预定保持时间比所述网络设备的预定保持时间更短。 其中，所述处理器被配置为检测在所述预定保持时间之后从所述主根时钟设备接收到所述主同步消息，并且，作为响应，中止用于被所述网络设备接收的所述备份同步消息的所述传输。 其中，响应于未从所述主根时钟设备接收到所述主同步消息，所述处理器被配置为开始将所述根时钟设备作为所述网络的新主根时钟设备并且将所述主根时钟设备作为所述网络的新备份根时钟设备。 其中，不管所述主同步消息的接收，所述备份同步消息被发送以被网络设备接收。 其中，所述处理器进一步被配置为:从所接收的所述主同步消息中提取全局标识符；以及在所述备份同步消息传输之前，将所述全局标识符包括在所产生的所述备份同步消息中。 其中，所述处理器进一步被配置为在所述备份同步消息传输之前，将表示所述根时钟设备的标识符包括在所产生的备份同步消息中。 本专利技术的另一方面提供了一种网络中的终端站设备，所述终端站设备包括:时钟；接口，被配置为经由所述网络从第一根时钟设备接收第一时钟信号；所述接口进一步被配置为经由所述网络从第二根时钟设备接收第二时钟信号；以及处理器，被配置为基于所接收的所述第一时钟信号和所接收的所述第二时钟信号来调整所述时钟。 其中，所述处理器被配置为以第一频率调整所述时钟，其中，所述第一频率为接收所述第一时钟信号和所述第二时钟信号时的速率。 其中，所述处理器被配置为以第二频率调整所述时钟，其中，所述第二频率为接收所述第二时钟信号时的速率。 其中，所述接口被配置为从第三根时钟设备接收第三时钟信号，并且其中，不管所接收的时钟信号的源，所述处理器被配置为基于所接收的所述第一、第二和第三时钟信号来调整所述时钟。 其中，所述处理器被配置为基于时钟信号中表示源的身份的标识符来识别接收的所述时钟信号的所述源，以及所述处理器进一步被配置为基于来自所述源的所述时钟信号的连续消息之间的时间值的差来验证来自所述源的所述时钟信号。 其中，所述处理器被配置为基于所述时间值的差超出预定范围向网络管理员指示所述源为时钟信号的不可靠源。 本专利技术的另一方面提供了一种方法，包括:在网络设备接收经由网络来自主根时钟设备的同步消息；在所述网络设备接收经由所述网络来自备份根时钟设备的备份同步消息；以及基于所述主同步消息和所述备份同步消息来配置在所述网络设备的本地时钟。 其中，响应于接收到各所述主同步消息和所述备份同步消息配置在所述网络设备的本地时钟。 其中，在所述网络设备的本地时钟被配置为基于所述主同步消息和所述备份同步消息与所述主根时钟设备的主基准时钟源基本上同步，其中根据所述主基准时钟源在所述主根时钟设备产生所述主同步消息；以及根据所述备份根时钟设备的本地时钟在所述备份根时钟设备产生所述备份同步消息，其中，基于所述主同步消息所述备份根时钟设备的所述本地时钟调谐到所述主基准时钟源。 其中，在所述网络设备未接收到所述主同步消息的情况下，所述方法进一步包括:基于所述备份同步消息，将在所述网络设备的所述本地时钟转换到与所述备份根时钟设备的从基准时钟源基本上同步，其中，根据所述备份根时钟设备的所述本地时钟在所述备份根时钟设备产生所述备份同步消息，其中，通过以预定公差值来改变所述本地时钟，所述备份根时钟设备的所述本地时钟转换到与所述从基准时钟同步。 该方法进一步包括:在所述网络设备基于所述备份同步消息中的时钟标识符将所述备份根时钟设备识别为所述备份同步消息的源；在所述网络设备计算连续备份同步消息中的时钟信号之间的差；在所述网络设备基于所述差在预定范围之内来验证所述备份根时钟设备；以及响应于所述差在预定范围之外，由所述网络设备将所述备份根时钟设备报告为无效时钟源。 【附图说明】 参考以下附图和说明可更好地理解本专利技术。在图中，相同附图标记表示通篇不同示图中的相应部分。 图1为利用主根时钟和备份根时钟的示例性系统的方块图。 图2为利用主根时钟和备份根时钟的另一个示例性系统的方块图。 图3A和图3B为利用共同或单独时钟源进行操作的主根时钟和备份根时钟的示例配置的方块图。 图4为示出由示例备份根时钟所执行的示例步骤的流程图。 图5为用于愈合(heal)主根时钟主同步消息的示例性系统的方块图，其中主根时钟和备份根时钟共用共同主时钟源。 图6为用于愈合主根时钟主同步消息的示例性系统的方块图，其中主根时钟和备份根时钟未共用主时钟源。 图7为流程图，其示出在愈合主根时钟主同步消息期间执行的示例步骤，其中主根时钟和备份根时钟未共用主时钟源。 【具体实施方式】 以下讨论涉及对位于分布式网络上的各个节点的时钟的同步。 在该背景中，时钟可为具有网络连接的设备，并且可为(主)同步基准的源或(从)同步基本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种根时钟设备，包括：时钟；接口，被配置为在网络上通信，并接收主同步消息，所述主同步消息经由所述网络从主根时钟设备接收，并且所述主同步消息包括所述主根时钟设备的时钟信号；处理器，被配置为保持所述时钟与在所述主同步消息中接收的时钟信号基本同步；以及所述处理器进一步被配置为基于所述时钟产生备份同步消息，以及所述接口进一步被配置为经由所述网络发送所产生的所述备份同步消息。

【技术特征摘要】
2013.03.15 US 61/791,878;2014.03.05 US 14/198,3511.一种根时钟设备,包括: 时钟； 接口，被配置为在网络上通信，并接收主同步消息，所述主同步消息经由所述网络从主根时钟设备接收，并且所述主同步消息包括所述主根时钟设备的时钟信号； 处理器，被配置为保持所述时钟与在所述主同步消息中接收的时钟信号基本同步；以及 所述处理器进一步被配置为基于所述时钟产生备份同步消息，以及所述接口进一步被配置为经由所述网络发送所产生的所述备份同步消息。2.根据权利要求1所述的根时钟设备，其中，如果接收到所述主同步消息，那么所述备份同步消息被发送到临时缓冲器。3.根据权利要求2所述的根时钟设备，其中，所述处理器被配置为: 检测在预定保持时间未从所述主根时钟设备接收到所述主同步消息；并且，作为响应， 触发所述备份同步消息的传输以被网络设备接收。4.根据权利要求3所述的根时钟设备，其中，在所述预定保持时间之后触发到所述网络设备的所述备份同步消息的传输，所述预定保持时间比所述网络设备的预定保持时间短。5.根据权利要求3所述的根时钟设备，其中，所述处理器被配置为检测在所述预定保持时间之后从所...

【专利技术属性】
技术研发人员：埃里克·约翰·斯帕达，金龙范，
申请(专利权)人：美国博通公司，
类型：发明
国别省市：美国;US