时钟时间同步的方法、线卡单板和网络设备 【技术领域】
本发明涉及通信领域，尤其涉及一种时钟时间同步的方法、线卡单板和网络设备。
背景技术
网络融合是采用通用开放的技术实现合并，从而达到充分利用资源、增强竞争力的目的，使用户能够通过简单易行的方式来享受个性化服务。在目前的网络中，运营商通过统一的方式向用户提供全业务运营，从而提高市场份额和利润。随着网络融合的发展，互联网协议(Internet Protocol，简称为IP)技术在新的网络建设中，所占的主导地位越来越明显，并且已经称为未来融合发展的必然趋势。
以IP技术为基础的以太网凭借简单、开放、灵活等特性，能够融合语音、视频及数据通信，并且成为当前主流的建设思路。在进行网络融合的过程中，以太网时钟的透传是电信运营商需要考虑的一个重要因素，也是关键的难题。这是因为网络上的许多应用都有依赖于网络同步的内在时序要求，而不同的业务应用对时钟同步存在不同的需求，例如，在传统固网的时分多路复用(TimeDivision Multiplexing，简称为TDM)业务通过以太网承载时，如果承载网络两端的时钟不一致，则非常容易造成滑码，导致TDM语音及数据业务传输质量恶化，甚至会使业务中断。
通讯网络对时钟频率的需求主要体现在无线应用上，在IP无线接入网络(Radio Access Network，简称为RAN)中，不同基站之间的频率必须同步在一定精度范围内，否则在基站切换时会出现业务掉线的问题。而在准同步数字系列(Plesiochronous Digital Hierarchy简称为PDH)/同步数字系列(Synchronous Digital Hierarchy，简称为SDH)通信系统中，时钟同步是确保语音和数据连接可靠和无差错的关键设计因素，尽管PDH/SDH网络正在向基于分组的IP/Ethernet架构转移，但是网络时钟的要求并不会发生改变。
在全网IP化的趋势下，时钟同步问题已经成为关键的技术瓶颈。只有在IP/Ethernet网络上成功地解决时钟同步的问题，才有可能建设一个真正意义上的基于IP技术的多业务融合网络。
1588v2是由美国电气工程师协会(IEEE)制定的时钟标准，在该标准中，定义了分组网络实现时间与频率同步的技术。在时分同步码分多址(TimeDivision‑Synchronous Code Division Multiple Access，简称为TD‑SCDMA)制式下，以及移动网络向长期演进(Long Term Evolution，简称为LTE)系统演进后，时间同步已经成为提升无线频谱效率的必备条件。
在现有的时间同步技术中，1588v2时钟同步技术有效解决了全球卫星定位系统(Global Positioning System，简称为GPS)时钟投入成本大和安装困难的问题，是移动网络向LTE演进的基础。IEEE 1588v2提出了精确时间协议(Precision Time Protocol，简称为PTP)，其实质上是一种主从同步系统。在系统的同步过程中，主时钟周期性发布PTP时间同步协议及时间信息，从时钟端口接收主时钟端口发来的时间戳信息，系统据此计算出主从线路时间延迟及主从时间差，并利用该时间差调整本地时间，使从设备时间保持与主设备时间一致的频率与相位。IEEE 1588可以同时实现频率同步和时间同步。其中，时间传递的精度保证主要依赖于计数器频率准确性和链路的对称性。
目前，移动运营商的一个布网思路是：由GPS作为最初的时钟源，承载网上运行IEEE 1588v2协议同步整网时间和时钟，在网络末端还可以转换出GPS供给基站等设备使用。GPS和IEEE 1588v2的时间同步(时间转换)一般通过一定的软硬件系统就可以实现，但是目前所采用的时间同步方案往往需要花费较长的处理时间并占用较多的系统资源，从而降低了时钟时间同步的效率，并且会出现时间同步不及时从而影响业务正常进行的问题，并且，在其他网络协议融合方式下，同样存在类似的问题。
针对相关技术中不同网络之间的时间同步处理时间长、系统资源占用多导致业务无法正常进行的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
【发明内容】
针对相关技术中的不同网络之间的时间同步处理时间长、系统资源占用多导致业务无法正常进行的问题，本发明提出一种时钟时间同步的方法、线卡单板和网络设备，能够有效提高时钟时间同步的效率，减少系统资源的占用，避免时间同步耗时过长导致时间同步对业务造成不良影响的问题。
本发明的技术方案是这样实现的：
根据本发明的一个方面，提供了一种时钟时间同步的方法。
根据本发明的时钟时间同步的方法包括：线卡单板接收预定格式的时间时钟信号，其中，时间时钟信号包括时钟信号和时间信号，并且预定格式是指符合第一网络协议的要求的格式；线卡单板根据时钟信号调整线卡单板的本地时钟，根据时间信号调整线卡单板的本地时间值，并转发时间时钟信号。
其中，线卡单板根据时钟信号调整线卡单板的本地时钟的处理具体包括：线卡单板根据时钟信号设置本地时钟，使设置后的本地时钟与时钟信号同步。
另外，线卡单板根据时间信号调整线卡单板的本地时间值的处理具体包括：线卡单板确定时间信号中的时间值与本地时间值之间的差值，并根据差值修正本地时间。
进一步地，时间时钟信号还包括心跳信号，在调整线卡单板的本地时间值之前，该方法还可包括：线卡单板根据心跳信号确定调整线卡单板的本地时间值的频率。
一方面，线卡单板接收预定格式的时间时钟信号的步骤具体为：线卡单板接收来自单板所在网络设备的主控单板发送的时间时钟信号；主控单板发送的时间时钟信号为：对主控单板接收的符合第二网络协议的要求的时间时钟信号转换后的符合第一网络协议的要求的时间时钟信号。此时，线卡单板转发时间时钟信号的处理具体包括：线卡单板将时间时钟信号发送给采用第一网络协议的下游设备。
另一方面，线卡单板接收预定格式的时间时钟信号的处理具体可以为：线卡单板接收来自采用第一网络协议的上游设备发送的时间时钟信号。此时，线卡单板转发时间时钟信号的处理具体包括：线卡单板将时间时钟信号转发给线卡所在网络设备的主控单板，并由主控单板将时间时钟信号转换为符合第二网络协议的要求的时间时钟信号，并将转换后的时间时钟信号发送给采用第二网络协议的下游设备。
并且，在线卡单板所在的网络设备中包括多个线卡单板的情况下，线卡单板进一步将时间时钟信号转发给网络设备中的其他线卡单板，以供其他线卡单板进行本地时钟调整和本地时间值调整。
根据本发明的另一方面，提供了一种线卡单板。
根据本发明的线卡单板包括：接收模块，用于接收预定格式的时间时钟信号，其中，预定格式是指符合第一网络协议的要求的格式；第一调整模块，用于根据时间时钟信号中的时钟信号调整线卡单板的本地时钟；第二调整模块，用于根据时间时钟信号中的时间信号调整线卡单板的本地时间值；转发模块，用于转发时间时钟信号。
根据本发明的在一方面，还提供了一种网络设备，该网络设备包括至少一个线卡单板和主控单板。
具体地，线卡单板包括：接收模块，用于接收预定格式的时间时钟信号，其中，预定格式是指符合第一网络协议的要求的格式；第一调整模块，用于根据时间时钟信号中的时钟信号调整线卡单板的本地时钟；第二调整模块，用于根据时间时钟信号中的时间信号调整线卡单板的本地时间值；转发模块，用于转发时间时钟信号。
主控单板包括：转换处理模块，用于将其接收的符合第二网络协议的要求的时间时钟信号转换为符合第一网络协议的要求的时间时钟信号，并将转换后的时间时钟信号发送给线卡单板；以及用于将线卡单板转发的符合第一网络协议的要求的时间时钟信号转换为符合第二网络协议的要求的时间时钟信号，并发送给采用第二网络协议的设备。
其中，时间时钟信号还包括心跳信号，心跳信号用于确定调整本地时间值的频率，并且第二调整模块用于根据确定的频率调整本地时间值。
本发明通过根据时钟信号进行本地时钟的调整，并且根据时间信号调整本地时间值，所涉及的代码实现较少，能够简化处理过程，有效减小同步的时延，避免占用大量系统资源，提高时钟时间同步的效率；并且通过直接调整本地时钟以及本地时间值，能够使时间同步具有较高的准确性。
【附图说明】
图1是根据本发明方法实施例的时钟时间同步的方法的流程图；
图2是根据本发明方法实施例的时钟时间同步的方法中从GPS网络到1588V2网络传输时间时钟信号的处理示意图；
图3是根据本发明方法实施例的时钟时间同步的方法中从GPS网络到1588V2网络传输时间时钟信号过程中进行时钟时间同步的处理流程图；
图4是根据本发明方法实施例的时钟时间同步的方法中从1588V2网络到GPS网络传输时间时钟信号的处理示意图；
图5是根据本发明方法实施例的时钟时间同步的方法中从1588V2网络到GPS网络传输时间时钟信号过程中进行时钟时间同步的处理流程图。
【具体实施方式】
针对相关技术中不同网络之间的时间同步处理时间长、系统资源占用多导致业务无法正常进行的问题，本发明提出，在机架式、盒式等网络设备中，线卡单板根据时钟信号进行本地时钟调整，并根据时间信号调整本地时间值，能够以简单的处理方式实现不同网络之间的时间同步，提高了时钟时间同步的效率，减少系统资源的占用，避免时间同步耗时过长导致时间同步对业务造成不良影响的问题。
下面将结合附图，详细描述本发明的实施例。
方法实施例
在本实施例中，提供了一种时钟时间同步的方法。
如图1所示，根据本实施例的时钟时间同步的方法包括：
步骤S101，线卡单板接收预定格式的时间时钟信号，其中，时间时钟信号包括时钟信号(bitclock)和时间信号(timecode)(时间信号可以理解为时钟行进的步长)，并且预定格式是指符合第一网络协议的要求的格式；
步骤S103，线卡单板根据时钟信号调整线卡单板的本地时钟，根据时间信号调整线卡单板的本地时间值，并转发时间时钟信号。
通过上述处理，由于仅需要根据时钟信号进行本地时钟的调整，并且根据时间信号调整本地时间值，所以处理过程较为简单，所涉及的代码数量较少，能够有效减小时延，避免占用大量系统资源，提高时钟时间同步的效率；并且通过直接调整本地时钟以及本地时间值，能够使时间同步具有较高的准确性。
其中，时间时钟信号中还可以进一步包括心跳信号(heartbeat)，在本文中，将时钟信号、时间信号、以及心跳信号统称为bsc总线信号，该bsc总线信号由bsc总线传输。
具体地，在步骤S103中，在线卡单板根据时钟信号调整本地时钟时，线卡单板可以根据时钟信号直接设置本地时钟，使设置后的本地时钟与时钟信号同步。在线卡单板根据时间信号调整本地时间值时，线卡单板可以确定时间信号中的时间值与本地时间值之间的差值，并根据差值修正本地时间。在实际应用中，线卡单板可以直接使用时钟信号(bitclock)作为本地时钟，并且高频率地快速读取时间信号(timecode)中的时间值，将读取的时间值与本地的时间值作比较从而修正本地时间值，通过使用该修正后的时间，线卡单板就能够完成与下游设备的时间同步。其中，线卡单板读取bsc总线信号中的时间信号(timecode)并调整本地时间值的频率可以根据bsc总线信号中的心跳信号(heartbeat)确定。因此，根据不同的时间同步需求，可以灵活调整心跳信号，从而调整本地时间同步的执行频率，在对时间同步实时性很高的情况下，线卡单板能够快速、高频率地从bsc总线信号中读取时间信号进行本地时间调整，保证时间同步的实时性。
另外，在本发明中，线卡单板接收的时间时钟信号可能来自采用第一网络协议的网络，也可能来自采用第二网络协议的网络。
在时间时钟信号来自采用第二网络协议的网络的情况下，该线卡单板所在网络设备的主控单板会首先接收到该时间时钟信号，之后，主控单板需要将接收的符合第二网络协议的要求的时间时钟信号转换为符合第一网络协议的要求的时间时钟信号，并将转换后的时间时钟信号经由背板发送给线卡单板。并且，线卡单板需要将该时间时钟信号发送给采用第一网络协议的下游设备。
另一方面，在时间时钟信号来自采用第一网络协议的网络的情况下，在进行时间时钟信号转发时，线卡单板需要将时间时钟信号经由背板转发给线卡单板所在网络设备中的主控单板，由主控单板将该时间时钟信号转换为符合第二网络协议要求的信号后发送给采用第二网络协议的下游设备。
在网络设备中包括多个线卡单板的情况下，此时，接收到来自采用第一网络协议的网络的时间时钟信号的线卡单板需要进一步将该时间时钟信号转发给网络设备中的其他线卡单板，以供其他线卡单板进行本地时钟调整和本地时间值调整，其调整的过程与之前结合步骤S103所描述的调整过程类似，这里不再重复。
本发明的上述处理过程可以实现多种网络之间的时间同步。
下面将以采用1588V2协议的网络与采用全球卫星定位系统协议的网络之间的时间同步为例进行描述。
此时，上述第一网络协议是指1588V2协议，第二网络协议是指全球卫星定位系统协议。
如图2所示，在信号从GPS网络到1588V2网络的传输过程中，来自GPS网络的GPS输入信号首先从由主控单板接收，主控单板通过其上配置的GPS转换模块将GPS信号转换成1588V2协议可以使用的hearbeat、bitclock、timecode三个信号(对应于上文中提到的符合第一网络协议要求的时间时钟信号，即，bsc总线信号)，bsc总线信号会通过背板输出给线卡单板，在线卡单板上可以直接使用bitclock作为本地时钟，并从bsc总线信号中快速读取timecode值并和本地的时间值作比较从而修正本地时间值，最后，线卡单板可以进行1588V2信号(报文)的输出，其中，线卡单板向下游设备同步时间即可使用这个修正后的时间。其中，线卡单板上的时间调整以及时钟调整可以由线卡单板上专门配置的1588V2模块执行。
如图3所示，信号从GPS网络到1588V2网络的传输过程中时钟时间同步的处理具体包括以下步骤：
步骤31，主控单板接收GPS信号；
步骤32，主控单板的GPS转换模块将GPS信号转换为bsc总线信号；
步骤33，主控单板通过背板将bsc总线信号输出给线卡单板；
步骤34，线卡单板使用bsc总线信号中的时钟信号做为本地时钟；
步骤35，线卡单板高频率快速读取bsc总线信号中的时间值；
步骤36，线卡单板计算从bsc总线信号中读取的时间值和本地时间值的偏差；
步骤37，线卡单板软件使用算出的时间偏差校验本地时间；
步骤38，线卡单板软件使用校验后的时间作为1588协议的时间发1588协议报文给下游设备，即，用校验过的时间同步给下游1588设备，其中，需要由主控单板将1588V2获取的时间时钟转换成GPS协议所要求的时钟。
在相反方向上，即，在1588网络到GPS网络的方向上，如图4所示，线卡单板会接收到符合1588V2协议要求的时间时钟信号(即，1588V2信号(报文输入))，通过bsc总线将同步的时间时钟信号输出给所在设备主控单板的GPS转换模块和，如果该设备中包括多个线卡单板(即，在机架式设备中)，该线卡单板还需要将该时间时钟信号(bsc总线信号)输出给其它线卡单板，其它线卡单板即可使用bsc传输过来的时间和时钟，并进行1588V2信号(报文)输出。接收到来自该线卡单板的时间时钟信号后，主控单板的GPS转换模块需要将bsc总线信号转换成GPS信号，输出给下游需要使用GPS的设备。
如图5所示，信号从1588V2网络到GPS网络的传输过程中时钟时间同步的处理具体包括以下步骤：
步骤51，线卡单板通过1588V2协议同步上游设备的时间时钟；
步骤52，线卡单板通过bsc总线将同步后的时间时钟信号输出给主控单板以及其它线卡；
步骤53，其它线卡单板进行时间和时钟的同步；
步骤54，主控单板的GPS转换模块将bsc总线信号转换成GPS信号输出给下游需要使用GPS信号的设备。
通过上述处理，由于仅需要根据时钟信号进行本地时钟的调整，并且根据时间信号调整本地时间值，所以处理过程较为简单，代码的实现很少，能够有效减小时延，避免占用大量系统资源，提高时钟时间同步的效率；并且通过直接调整本地时钟以及本地时间值，能够使时间同步具有较高的准确性；通过根据心跳信号确定时间值获取和修改的频率，能够使时间同步过程具有更好的实时性和灵活型，从适应各种业务的需求；此外，GPS和1588V2通过bsc总线连接，bsc总线信号和GPS信号可通过FPGA硬件实现转换，因此实现成本较低。
装置实施例
在本实施例中，提供了一种线卡单板。
具体地，根据本发明实施例的线卡单板可以包括：接收模块，用于接收预定格式的时间时钟信号，其中，预定格式是指符合第一网络协议的要求的格式；第一调整模块，连接至接收模块，用于根据时间时钟信号中的时钟信号调整线卡单板的本地时钟；第二调整模块，连接至接收模块，用于根据时间时钟信号中的时间信号调整线卡单板的本地时间值；转发模块，连接至接收模块，用于转发时间时钟信号。
并且，由接收模块接收的时间时钟信号还可以包括心跳信号，心跳信号用于确定调整本地时间值的频率，并且第二调整模块用于根据确定的频率调整本地时间值。
此外，本发明还提供了一种网络设备，根据本发明的网络设备包括至少一个上述线卡单板以及主控单板，其中，线卡单板的结构已经描述，这里不再重复。
根据本发明的主控单板包括：转换处理模块，用于将主控单板接收的符合第二网络协议的要求的时间时钟信号转换为符合第一网络协议的要求的时间时钟信号，并将转换后的时间时钟信号发送给线卡单板；以及用于将线卡单板转发的符合第一网络协议的要求的时间时钟信号转换为符合第二网络协议的要求的时间时钟信号，并发送给采用第二网络协议的设备。
线卡单板在接收的时间时钟信号来自采用第一网络协议的上游设备的情况下，将时间时钟信号转发给主控单板。
通过上述设备和线卡单板，由于仅需要根据时钟信号进行本地时钟的调整，并且根据时间信号调整本地时间值，所以处理过程较为简单，所涉及的代码数量较少，能够有效减小时延，避免占用大量系统资源，提高时钟时间同步的效率；并且通过直接调整本地时钟以及本地时间值，能够使时间同步具有较高的准确性。
具体地，在上述线卡单板以及网络设备中，在根据时钟信号调整本地时钟时，线卡单板中的第一调整模块可以根据时钟信号直接设置本地时钟，使设置后的本地时钟与时钟信号同步。在根据时间信号调整本地时间值时，线卡单板的第二调整模块可以确定时间信号中的时间值与本地时间值之间的差值，并根据差值修正本地时间。在实际应用中，线卡单板可以直接使用时钟信号(bitclock)作为本地时钟，并且高频率地快速读取时间信号(timecode)中的时间值，将读取的时间值与本地的时间值作比较从而修正本地时间值，通过使用该修正后的时间，线卡单板就能够完成与下游设备的时间同步。其中，线卡单板读取bsc总线信号中的时间信号(timecode)并调整本地时间值的频率可以根据bsc总线信号中的心跳信号(heartbeat)确定。因此，根据不同的时间同步需求，可以灵活调整心跳信号，从而调整本地时间同步的执行频率，在对时间同步实时性很高的情况下，线卡单板能够快速、高频率地从bsc总线信号中读取时间信号进行本地时间调整，保证时间同步的实时性。
本发明的上述网络设备和线卡单板同样可以实现多种网络之间的时间同步，例如，第一网络协议可以为1588V2协议，第二网络协议可以为全球卫星定位系统协议。
并且，根据本实施例的网络设备和线卡单板同样可以实现图1至图5所示的时间同步处理以及数据的协议转换和转发，其具体过程之前已经描述，这里不再重复。
综上所述，借助于本发明的上述技术方案，通过根据时钟信号进行本地时钟的调整，并且根据时间信号调整本地时间值，所以处理过程较为简单，代码的实现很少，能够有效减小时延，避免占用大量系统资源，提高时钟时间同步的效率；并且通过直接调整本地时钟以及本地时间值，能够使时间同步具有较高的准确性；通过根据心跳信号确定时间值获取和修改的频率，能够使时间同步过程具有更好的实时性和灵活型，从适应各种业务的需求；此外，GPS和1588V2通过bsc总线连接，bsc总线信号和GPS信号可通过FPGA硬件实现转换，因此实现成本较低。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。