【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于时钟同步领域，具体涉及一种基于时钟仲裁的高精度时钟同步方法。
技术介绍
1、时间敏感网络(time sensitive networking,tsn)的确定性网络技术是一种以时间同步机制为基础，通过在时间维度上对网络中不同数据流进行调度，而实现多类数据共网传输，其中时间敏感数据流延时确定的高带宽确定性以太网。时间敏感网络利用在时间层面上对各个通道中数据流的复用控制实现了确定性共网传输，其管控机制是建立在整个网络中统一的时钟树基础之上的，高精度的时间同步是实现网络精确管控的基础，时间敏感网络的时间同步精度通常在ns级别，为系统高精度协调运行提供了保障。tsn的时间同步架构是根据ieee802.1as-rev定义的，是以太网第二层所定义的1588规范加以扩展，它的扩展包括所有域常用peer延迟服务、支持精细时间测量ftm以及支持链路聚合。改善的使用范围包括1步时间戳标准化处理、针对长链和环的支持。更好的响应能力包括更快的主站交互和降低bmca收敛时间。
2、时间同步技术是tsn网络的重要核心技术，其作用是为网络中的各个节点提供精确的时间同步，tsn通过引入时间戳和时间同步机制，可以实现网络中各个节点之间的ns级的精确时间同步，可以为流量调度等各项tsn网络通信任务提供可靠的时间基准，在实际的网络环境中，由于设备间硬件时钟的偏差、网络延迟等原因，节点的时钟可能会发生偏移，导致时间不同步。这将会对网络的正常运行产生负面影响。为了解决以上问题，本专利技术基于硬件设备的性能、网络环境的稳定性、应用需求的多方面因素综
技术实现思路
1、(一)要解决的技术问题
2、本专利技术要解决的技术问题是如何提供一种基于时钟仲裁的高精度时钟同步方法，以解决由于设备间硬件时钟的偏差、网络延迟等原因，节点的时钟可能会发生偏移，导致时间不同步的问题。
3、(二)技术方案
4、为了解决上述技术问题，本专利技术提出一种基于时钟仲裁的高精度时钟同步方法，该方法包括：网络中所有节点通过最佳主时钟竞争算法bmca竞争出时钟域中带有最好时钟源的节点，设为主时钟，同时建立以主时钟为根节点的时钟同步生成树；在竞争阶段，网络中各相邻节点互相发送announce报文交换最佳主时钟选择信息；每个announce报文包含时钟同步生成树向量信息，该信息标记了网络中一个节点作为根节点，即主时钟；每个网络节点将接收到的announce报文中的信息与自身节点的信息进行比较，计算选择主时钟信息更好的节点为根节点；作为构建时钟同步生成树的一部分，每个节点的每个端口都通过与端口关联的状态机分配端口角色。
5、(三)有益效果
6、本专利技术提出一种基于时钟仲裁的高精度时钟同步方法，本专利技术针对网络中多个时钟源，采用基于冗余的时间同步技术为tsn网络提供可靠的时钟基准。
7、本专利技术在冗余架构下，在相邻节点采用基于报文交换的时钟树和最佳主时钟仲裁与选择策略，以便选择最佳时钟源的节点设为主时钟。
8、本专利技术为了确保时钟在网络中的可靠同步，采用了基于时钟报文同步的策略实现时钟同步信息的传递，并采用时钟信息备份技术确保时钟可靠性。
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1.一种基于时钟仲裁的高精度时钟同步方法，其特征在于，该方法包括：网络中所有节点通过最佳主时钟竞争算法BMCA竞争出时钟域中带有最好时钟源的节点，设为主时钟，同时建立以主时钟为根节点的时钟同步生成树；在竞争阶段，网络中各相邻节点互相发送Announce报文交换最佳主时钟选择信息；每个Announce报文包含时钟同步生成树向量信息，该信息标记了网络中一个节点作为根节点，即主时钟；每个网络节点将接收到的Announce报文中的信息与自身节点的信息进行比较，计算选择主时钟信息更好的节点为根节点；作为构建时钟同步生成树的一部分，每个节点的每个端口都通过与端口关联的状态机分配端口角色。
2.如权利要求1所述的基于时钟仲裁的高精度时钟同步方法，其特征在于，端口角色共分为四种：Maste、Slave、Passive和Disabled。
3.如权利要求2所述的基于时钟仲裁的高精度时钟同步方法，其特征在于，Maste端口为：节点上不是最接近根节点的，同时向外传递Sync和Announce报文的端口；Slave端口为：节点上最接近根节点的一个端口，每个节点只有一个Slave，
4.如权利要求2所述的基于时钟仲裁的高精度时钟同步方法，其特征在于，BMCA在构建时钟同步生成树的过程中，需要配置的是各节点上各端口的端口角色。
5.如权利要求4所述的基于时钟仲裁的高精度时钟同步方法，其特征在于，在选定主时钟节点后，该节点上的所有端口均设定为Master端口，然后沿网络逐跳向外扩展时钟同步生成树。
6.如权利要求4所述的基于时钟仲裁的高精度时钟同步方法，其特征在于，对于从时钟节点，首先需要选择设定一个唯一的接收同步信息的Slave端口。从时钟节点上Slave端口的选择依据Announce报文中{距主时钟的跳数；主时钟发送端口序列号；节点接收端口序列号}的优先级向量信息，从高位到低位逐次判断，越小越优；在选定节点上唯一的Slave端口后，将其他接收到不超过自身跳数的Announce报文的端口设定为Passive；其它端口设定为Master，不支持IEEE 802.1AS的端口设定为Disabled。
7.如权利要求6所述的基于时钟仲裁的高精度时钟同步方法，其特征在于，上述优先级向量信息{距主时钟的跳数；主时钟发送端口序列号；节点接收端口序列号}中，前一组件{距主时钟的跳数}是最主要的判断依据，而后两组件{主时钟发送端口序列号；节点接收端口序列号}只有在前面的向量组件都相等时，才作为判断依据加入决策。
8.如权利要求1-7任一项所述的基于时钟仲裁的高精度时钟同步方法，其特征在于，最佳主时钟竞争算法BMCA的数据来自Announce报文，以及自身defaultDS中的数据，该算法包括两部分：
9.如权利要求8所述的基于时钟仲裁的高精度时钟同步方法，其特征在于，第一部分具体包括：
10.如权利要求8所述的基于时钟仲裁的高精度时钟同步方法，其特征在于，第二部分包括：
...【技术特征摘要】
1.一种基于时钟仲裁的高精度时钟同步方法，其特征在于，该方法包括：网络中所有节点通过最佳主时钟竞争算法bmca竞争出时钟域中带有最好时钟源的节点，设为主时钟，同时建立以主时钟为根节点的时钟同步生成树；在竞争阶段，网络中各相邻节点互相发送announce报文交换最佳主时钟选择信息；每个announce报文包含时钟同步生成树向量信息，该信息标记了网络中一个节点作为根节点，即主时钟；每个网络节点将接收到的announce报文中的信息与自身节点的信息进行比较，计算选择主时钟信息更好的节点为根节点；作为构建时钟同步生成树的一部分，每个节点的每个端口都通过与端口关联的状态机分配端口角色。
2.如权利要求1所述的基于时钟仲裁的高精度时钟同步方法，其特征在于，端口角色共分为四种：maste、slave、passive和disabled。
3.如权利要求2所述的基于时钟仲裁的高精度时钟同步方法，其特征在于，maste端口为：节点上不是最接近根节点的，同时向外传递sync和announce报文的端口；slave端口为：节点上最接近根节点的一个端口，每个节点只有一个slave，节点只使用从slave端口接收到的同步信息，节点不从slave端口传输sync和announce报文；passive端口为：节点上端口角色不是master、slave或者disabled的其他端口，在passive端口接收到的sync和follow_up报文都会被端口丢弃；disabled端口为：节点上没有时钟同步功能的端口。
4.如权利要求2所述的基于时钟仲裁的高精度时钟同步方法，其特征在于，bmca在构建时钟同步生成树的过程中，需要配置的是...
【专利技术属性】
技术研发人员：王素芳，高彤，籍雁翔，王浩枫，王珂林，吴敏，寇金桥，
申请(专利权)人：北京计算机技术及应用研究所，
类型：发明
国别省市：
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