[實用新型]一種智能電網分組通信信息平臺的協同式時間同步系統

有效

• 申請號: 201220420966.7
• 申請日: 2012-08-23
• 公開（公告）號: CN202713329U
• 公開（公告）日: 2013-01-30
• 發明（設計）人: 張韞協;李蒙
• 申請（專利權）人: 和記奧普泰通信技術有限公司
• 主分類號: H04L7/00
• 分類號: H04L7/00;H04J3/06
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司 50212
• 代理人: 張先蕓

技術領域

本實用新型涉及智能電網分組通信網絡技術領域，具體涉及一種智能電網分組通信信息平臺的協同式時間同步系統。

背景技術

為了滿足電力負荷高速增長的需求，確保電力供應的安全性和可靠性，提高電力供應的經濟性及節能，國家制定了智能電網發展戰略。智能電網的信息化、自動化、互動化發展特征，對承載電力通信的信息平臺的要求也越來越高。由于業務發展的IP化、寬帶化、多元化，傳統基于TDM核心的MSTP設備組網體系已經不能適應發展的需要。基于IP分組的傳送技術已經逐漸被認識和采納，并作為新一代智能電網通信信息平臺的主流傳輸技術。

依托分組傳送技術的智能電網通信信息平臺可以稱作智能電網分組通信信息平臺，能夠為智能電網構建區域、光域綜合的測控保護體系。在分組傳送網絡中，由于網絡傳輸時延的不確定性，導致采用網絡命令觸發的同步精度存在誤差，同時，由于分組傳送網絡各個節點位置的分散性，不適合采用硬件同步提供高精度的同步要求，因此，時間同步作為整個體系的重要關鍵要素，已經列入了智能電網分組通信信息平臺的考核指標。只有充分完善時間同步機制的電網，才能稱為真正意義上高質量、現代化的智能電網。而分組傳送技術可以通過IEEE1588V2協議定義的一種精確時間同步協議（Precision?Time?Protocol，縮寫為PTP），主要用于同步以太網網絡中不同節點的時間，在主從系統之間提供了網絡連接、基于信息報文的同步功能，從而實現分組傳送網絡中不同節點的時間同步要求。

智能電網分組通信信息平臺的PTP時間同步系統主要由端口電路部分和集中處理電路部分構成；在現有技術中，根據端口電路部分和集中處理電路部分的構成和分工的不同，時間同步系統通常采用如下兩種實現方案：

一、采用分布式方案來實現：在分布式方案中，端口電路部分主要包括分組通信端口模塊和嵌入式CPU，集中處理電路部分僅包含PTP集中處理模塊；在端口電路部分中每個分組通信端口模塊的PHY或MAC層完成PTP報文的識別和時間戳的生成處理，同時在端口電路部分中，還分別對每個分組通信端口模塊按照板卡級配置連接有一個嵌入式CPU，由各個分組通信端口模塊對應配置的嵌入式CPU完成對包含時間戳的PTP報文的捕獲、PTP報文相關信息的填充、解析和封裝、P2P模式下路徑延遲計算、滯留時間計算、偏移量計算等處理以及PTP協議處理，最后再將處理結果傳送至集中處理電路部分的PTP集中處理模塊進行系統時間同步處理。

分布式方案的問題和缺點在于：由于該方案需要在每個分組通信端口模塊中配置嵌入式CPU，使得分組傳送設備時間同步系統的總體成本偏高，并且板間協議交換類型復雜、缺乏層次性管理。

二、采用集中式方案來實現：在集中式方案中，端口電路部分僅包含分組通信端口模塊，集中處理電路部分主要包括集中交換處理模塊和PTP集中處理模塊；在端口電路部分的分組通信端口模塊上僅完成簡單的PTP報文的識別和時間戳的生成處理，此后包含時間戳的PTP報文連同業務報文一起通過業務總線傳送給集中處理電路部分的集中交換處理模塊，由集中交換處理模塊將包含時間戳的PTP報文進行對包含時間戳的PTP報文的捕獲、PTP報文相關信息的填充、解析和封裝以及P2P模式下路徑延遲計算、滯留時間計算、偏移量計算等處理之后傳送給PTP集中處理模塊進行協議處理和系統時間同步處理。集中式方案主要存在的問題在于：

①對于需要在分組通信端口模塊中進行PTP報文的識別和時間戳的生成處理，會增加至少10個字節的時間戳開銷，并且包含時間戳的PTP報文連同業務報文一起通過業務總線進行傳送，這就要求采用PTP同步的設備間的報文的包間間隔（Inter?Packet?Gap，簡稱IPG）必須增加，進而導致了業務有效帶寬的下降；

②由于是通過業務總線進行帶內傳輸，在分組通信端口模塊進行時間戳標定后到集中交換處理模塊前的這段傳輸路徑，如果需要對數據流帶寬進行管理的話，必須考慮保證包含時間戳的PTP報文的優先級，特別是在接口帶寬與系統交換能力配額超載（Over-Subscription）的分組傳送設備中，會導致該系統的設計難度和實現難度大大增加。

③系統中由集中交換處理模塊需要將包含時間戳的PTP報文從數據流中捕獲、分離出來并傳送到PTP集中處理模塊，當需要支持PTP端口的數量較多時，為了保證同步精度，要求集中交換處理模塊的硬件處理能力較強，從而導致硬件成本的增加。

因此，在智能電網分組通信信息平臺中亟需一種能夠實現精確時間同步協議功能且成本相對低廉的時間同步系統。