[發明專利]一種IEEE1588單播協商機制改進方法及系統

有效

• 申請號: 201310692314.8
• 申請日: 2013-12-18
• 公開（公告）號: CN103731252B
• 公開（公告）日: 2017-01-11
• 發明（設計）人: 王廣才;何定高
• 申請（專利權）人: 電信科學技術第五研究所
• 主分類號: H04L7/00
• 分類號: H04L7/00
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙)51220
• 代理人: 梁田

技術領域

本發明涉及電子信息技術領域，尤其涉及一種IEEE1588單播協商機制改進方法及系統。

背景技術

IEEE?1588是網絡測量和控制系統的精確時鐘同步協議（簡稱PTP）標準，該標準目前已發展到v2版本。PTP協議采用主從同步方式，在主從設備之間提供了基于網絡數據包發送和接收時間戳的時鐘同步功能。時鐘同步精度主要取決于時間戳的準確性，時間戳的準確性又和系統獲取時間戳的位置有很大關系。獲取時間戳的位置一般有三個：硬件層、驅動層、應用層，越靠近物理層準確性越高。PTP協議采用軟硬件相結合的方式，在接近物理層由硬件獲取時間戳值，主從設備之間的時鐘同步精度可達十納秒級。IEEE?1588v2定義了多種數據包的傳輸協議，其中最主要且應用最廣的是UDP/IP（三層協議，網絡層）和IEEE802.3（二層協議，以太數據鏈路層）。二層PTP包和三層PTP包的數據封裝格式不同，但數據內容是相同的。

PTP協議提供兩種時延測量機制：E2E時延測量機制和P2P時延測量機制，兩種測量機制的方法有所不同，適用于不同的場合。P2P時延機制用于點對點的時延測量，強調兩個節點之間的時延測量，一般和透明時鐘設備一起使用，有助于消除線路時延不對稱性的影響。

兩種時延測量機制都需要從時鐘主動向主時鐘發送時延請求幀，主時鐘處理并回復時延請求幀。不同點在于，E2E時延機制中，主時鐘將時延請求幀（delay_req）的接收時間戳插入時延回復幀（delay_resp）中并發送給從時鐘。P2P時延機制中，主時鐘計算時延請求幀（pdelay_req）在本系統的駐留時間，將駐留時間累加到時延回復幀（pdelay_resp）的糾正域（correctField）并發送給從時鐘。主時鐘在收到時延請求幀后，應該盡快處理并回復，以減小駐留時間。

PTP通信方式有兩種：組播方式和單播方式，根據數據包傳輸協議棧的不同，又可分為三層組播/單播方式和二層組播/單播方式。組播方式下，目的組播地址和目的端口號（UDP）是固定的（PTP協議定義），PTP設備上電時需加入指定的多播組，加入多播組的PTP設備之間才可以相互通信。單播方式下，目的地址為接收端的目的地址（三層模式下是IP地址，二層模式下是MAC地址），PTP主從設備之間首先需要通過單播協商信令建立連接，然后才能點對點進行單播通信。組播通信方式比單播通信方式在實現和配置上要簡單，能節省主時鐘的系統資源，但組播包容易形成組播風暴、帶寬占用率高（交換機的復制和轉發）。單播通信方式在效率、可靠性方面比組播通信方式高，但實現起來比較復雜。單播主從時鐘需要處理單播協商信令，主時鐘還需要在本地管理從時鐘的地址信息。1588單播協商機制的優點是：主從時鐘可以協商發送數據包類型以及持續發送時間，從時鐘可以按需定制同步服務，從時鐘操作的靈活性、主動性大大提高。但由于1588單播協商機制實現的復雜性，其應用受到了限制。

目前，IEEE?1588v2協議定義了單播通信方式及相應的單播協商機制，單播信令信息格式如圖1所示。圖1中的內容包括34字節的1588幀頭信息、10個字節的目標端口身份信息以及TLV（類型、長度、值）信息。圖1為IEEE1588v2定義的數據幀頭格式，圖2為IEEE?1588v2定義的單播協商TLV信令格式，圖3為IEEE?1588v2定義的時延請求幀和時延回復幀格式。

用于單播協商機制的TLV信令消息類型包括：單播請求傳輸信令（REQUEST_UNICAST_TRANSMISSION?TLV），同意單播請求傳輸信令（GRANT_UNICAST_TRANSMISSION?TLV），取消單播請求傳輸信令（CANCEL_UNICAST_TRANSMISSION?TLV），確認取消單播傳輸信令（ACKNOWLEDGE_CANCEL_UNICAST_TRANSMISSION?TLV），使能單播協商機制傳輸信令（UNICAST_NEGOTIATION_ENABLE?TLV）。

以單播請求TLV信令消息格式為例，說明TLV消息的基本含義。其他信令消息格式內容可參考1588協議，含義類似。tlvType域表示TLV信令類型，含義如表1所示。

表1

lengthField域表示信息長度，不包括tlvType域和lengthField域。Messagetype域表示請求的單播消息類型，含義如表2。

表2

logInterMessagePeriod域表示該消息的發包間隔，以2的冪次方表示，含義同1588協議。