CN119853837A - 时间同步方法及时间同步装置 - Google Patents

Abstract

一种时间同步方法，用于一时间同步装置，其中该时间同步装置运行复数个精确时间协定实例以通过复数个连接埠连接复数个时间同步网域。该时间同步方法包含有从该复数个时间同步网域中取得一主时钟；更新该主时钟的一时钟信息；根据该主时钟，决定该复数个连接埠的每一连接埠为一时间接收埠或一时间传送埠；根据对应连接埠为该时间接收埠或该时间传送埠修改该复数个精确时间协定实例的每一精确时间协定实例的时钟属性；以及该复数个精确时间协定实例根据该主时钟同步该复数个时间同步网域的时间。

Description

时间同步方法及时间同步装置

技术领域

本发明涉及一种时间同步方法以及装置，尤其涉及一种于多个时间同步网域中进行时间同步的时间同步方法以及装置。

背景技术

精确时间协定(PrecisionTime Protocol，PTP)是由IEEE 1588所制定的时间同步的基础标准，用于实现高精度的时间同步。然而，随着市场演变，在各种不同网络的应用皆有其各自的不同需求，因此，根据多种不同的应用，多种不同的PTP配置文件(Profile)应运而生，例如用于电力网路的PowerProfile(IEEE Std C37.238)、电信网路的TelecomProfile(ITU-T G.8265.1)以及广义精确时间同步协定(IEEE Std 802.1AS：GeneralizedPrecision Time Protocol，gPTP)配置文件等。PTP配置文件允许不同领域的应用可以设置不同的操作参数、属性以及预设值等设定以符合各自的需求，然而却因此导致使用各种不同配置文件的设备以及网络之间无法有效互通。一般而言，为了确保时间同步，同一环境下的装置或设备等皆要求使用相对应的配置文件，使得跨领域的时间整合相对困难。

现有技术通过时间闸道器整合多种不同类型的PTP配置文件，使得使用不同类型PTP配置文件的不同时间同步网域或设备，可以根据一指定的主(Grandmaster，GM)时钟进行时间的同步。据此，可以实现使用不同PTP配置文件的不同时间同步网域的时间同步。

然而，当进行时间同步时，各种PTP配置文件或机器采用的验证机制不尽相同。因此，在跨越使用不同类型的PTP配置文件的时间同步网域进行时间同步时，时间同步方法可能会因为验证机制的不同而无法顺利运作。

发明内容

因此，本发明的主要目的即在于提供一种可以在跨越使用不同类型的PTP配置文件的时间同步网域进行时间同步时顺利通过验证机制的时间同步方法与装置，借以改善习的技术的缺点。

本发明实施例公开一种时间同步方法，用于一时间同步装置，其中该时间同步装置运行复数个精确时间协定实例(Precision Time Protocol Instance，PTP Instance)以通过复数个连接埠连接复数个时间同步网域。该时间同步方法包含有从该复数个时间同步网域中取得一主时钟(Grandmaster，GM)；更新该主时钟的一时钟信息；根据该主时钟，决定该复数个连接埠的每一连接埠为一时间接收埠或一时间传送埠；根据对应连接埠为该时间接收埠或该时间传送埠修改该复数个精确时间协定实例的每一精确时间协定实例的时钟属性；以及该复数个精确时间协定实例根据该主时钟同步该复数个时间同步网域的时间。

本发明实施例另公开一种时间同步装置，用于运行复数个精确时间协定实例以通过复数个连接埠连接复数个时间同步网域。该时间同步装置包含有一处理单元以及一存储单元。该处理单元，用来执行一程序代码；该存储单元，耦接于该处理单元，用来存储该程序代码，以指示该处理单元执行一时间同步方法。该时间同步方法包含有从该复数个时间同步网域中取得一主时钟；更新该主时钟的一时钟信息；根据该主时钟，决定该复数个连接埠的每一连接埠为一时间接收埠或一时间传送埠；根据对应连接埠为该时间接收埠或该时间传送埠修改该复数个精确时间协定实例的每一精确时间协定实例的时钟属性；以及该复数个精确时间协定实例根据该主时钟同步该复数个时间同步网域的时间。

附图说明

图1为一网络系统的示意图。

图2为本发明实施例一时间同步网路系统的示意图。

图3为本发明实施例一时间同步网路系统的示意图。

图4为本发明实施例一时间同步流程的示意图。

图5A、图5B为本发明实施例包含一时间同步装置的一时间同步网路系统示意图。

图6A、图6B为本发明实施例包含两时间同步装置的一时间同步网路系统示意图。

图7为本发明实施例的一时间同步网路系统根据一时间同步装置的时间进行时间同步的示意图。

图8为本发明实施例一网络装置的示意图。

1:网络系统

12_1～12_3:时间同步网域

14_1～14_3:最佳时钟

A～C:精确时间协定配置文件

2:时间同步网路系统

10:时间同步装置

16_1～16_3:连接埠

18_1～18_3:精确时间协定实例

20:时钟信息

S:时间接收埠

M:时间传送埠

40:时间同步流程

400～418:步骤

5:时间同步网路系统

50:时间同步装置

56_1～56_2:连接埠

58_1～58_2:精确时间协定实例

6:时间同步网路系统

60:时间同步装置

66_2～66_3:连接埠

68_2～68_3:精确时间协定实例

7:时间同步网路系统

70:时间同步装置

74:主时钟

76_1～76_3:连接埠

78_1～78_3:精确时间协定实例

8:网络装置

80:处理单元

82:存储单元

820:程序代码

具体实施方式

在说明书及后续的申请专利范围当中使用了某些词汇来指称特定的元件。所属领域的普通技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同的名词来称呼同一个元件。本说明书及后续的申请专利范围并不以名称的差异来做为区分元件的方式，而是以元件在功能上的差异来做为区分的准则。在通篇说明书及后续的申请专利范围当中所提及的「包含」为一开放式的用语，故应解释成「包含但不限定于」。

请参考图1，图1为本发明实施例一网络系统1的示意图。网络系统1包含时间同步网域(domain)12_1～12_3，其中，各时间同步网域可为有线网络、无线网络、或由两者组合而成的网域，可为由多个装置以及多个网络交换器等设备所组成的网域(包含多个时钟)，也可以是仅由单一装置所组成的网域(仅有一个时钟)。时间同步网域12_1～12_3可为分别根据不同类型的精确时间协定配置文件(PrecisionTimeProtocolProfile，PTPProfile)A～C的规范运作的时间同步网域，其中，精确时间协定配置文件A～C可以是电力网路精确时间协定配置文件(PowerProfile)、电信网路精确时间协定配置文件(TelecomProfile)或广义精确时间同步协定gPTP等，且不限于此。

需注意的是，时间同步网域12_1～12_3是根据不同的精确时间协定配置文件运行时间同步机制，因此，一般而言，无法进行跨网域的时间同步整合。在此情况下，各时间同步网域分别具有一最佳时钟(如图1中的最佳时钟14_1～14_3)作为各时间同步网域的主时钟，也就是说，属于同一时间同步网域的装置皆根据其所属网域的主时钟各自进行时间同步。其中，最佳时钟是指根据时间来源、时间精准度、振荡器稳定度等因素评估的适用特定时间同步网域的最理想时钟，亦可是由人为所决定的最适用于特定时间同步网域的时钟。在此情况下，当设备制造商企图在一网域中更换或添置新设备时，新设备必须兼容于该网域所使用的精确时间协定配置文件；当设备制造商开发设备时，需要针对各种不同类型的精确时间协定配置文件分别进行客制化和调整，以适用于不同的领域；当网域需要与其他特定时间同步网域进行整合时，可能需要对所有装置和网络设备进行更新以兼容于通用精确时间协定配置文件。

为解决上述问题，现有技术通过一时间同步装置整合多种类型的精确时间协定配置文件，使得使用不同类型的精确时间协定配置文件的不同时间同步网域或设备可以根据其中一主时钟同步时间，从而实现跨网域的时间同步。

请参考图2，图2为本发明实施例一时间同步网路系统2的示意图。时间同步网路系统2包含时间同步网域12_1～12_3以及一时间同步装置10。时间同步装置10可为运行于时间同步网域中的闸道器(gateway)、交换器(switch)、路由器(router)或桥接器(bridge)等网络装置，且不限于此，其通过多个连接埠16_1～16_3分别连接至时间同步网域12_1～12_3。在时间同步网路系统2中，时间同步网域12_1～12_3可通过时间同步装置10进行时间同步，借此可以达到时间同步网域12_1～12_3中所有设备、装置皆根据时间同步网域12_1～12_3中的一最佳时钟进行同步。需注意，在时间同步网路系统2中，时间同步网域12_1～12_3的数量为3，其仅为说明之用，本发明实施例的时间同步装置10可适用于任意数量的时间同步网域间的时间同步，且不限于此。

如图2所示，时间同步网域12_1～12_3中所有设备、装置皆根据使用精确时间协定配置文件A的时间同步网域12_1的最佳时钟14_1(做为一主时钟)进行时间同步，且不限于此。举例来说，如图3所示，时间同步网域12_1～12_3中所有设备、装置也可根据使用精确时间协定配置文件B的时间同步网域12_2的最佳时钟14_2或使用精确时间协定配置文件C的时间同步网域12_3的最佳时钟14_3(未绘示于图中)进行时间同步。需注意的是，时间同步网路系统2的主时钟可以手动指定，也可以由时间同步装置10通过比较从时间同步网域12_1～12_3的每一网域接收到的精确时间协定发布(Announce)讯息中每一时钟的能力信息来自动决定。举例来说，时钟的能力信息包含但不限于表示主时钟能力的时间属性数据集(TimePropertiesParameterDataSet，timePropertiesDS)、表示上游精确时间协定实例能力的父参数数据集(ParentParameterDataSet，parentDS)以及相应的优先权矢量(Time-synchronizationSpanningTreePriorityVector)等参数。在本实施例中，当主时钟14_1发生故障时，时间同步装置10可以立即从最佳时钟14_2、14_3或时间同步网域12_1的其他时钟中决定新的主时钟以维持时间同步。

在本实施例中，时间同步装置10为连接埠16_1～16_3分别建立精确时间协定实例18_1～18_3以处理时间同步网域12_1～12_3的时间同步。精确时间协定实例18_1～18_3的每一精确时间协定实例(PrecisionTimeProtocolInstance，PTPInstance)皆需使用与由对应连接埠所连接的时间同步网域相同的精确时间协定配置文件。举例来说，对应于连接埠16_1的精确时间协定实例18_1使用精确时间协定配置文件A以与时间同步网域12_1通讯，对应于连接埠16_2的精确时间协定实例18_2使用精确时间协定配置文件B以与时间同步网域12_2通讯，对应于连接埠16_3的精确时间协定实例18_3使用精确时间协定配置文件C以与时间同步网域12_3通讯。据此，精确时间协定实例18_1～18_3分别根据精确时间协定配置文件A～C作为时间同步装置10与时间同步网域12_1～12_3之间的沟通媒介，时间同步装置10得以与连接的时间同步网域12_1～12_3交换精确时间协定讯息。也就是说，精确时间协定实例18_1～18_3根据所对应的时间同步网域所使用的精确时间协定配置文件运作并作为所对应的时间同步网域的一节点运行。

以图2中的时间同步网路系统2为例说明。具体来说，时间同步网路系统2中的所有装备或装置皆根据主时钟14_1同步时间。连接埠16_1为用于接收如时钟属性与时间等时钟信息的一时间接收埠(以S标示)，根据精确时间协定的规范，即连接埠状态(portState)设定为从埠(SlavePort)的连接埠；连接埠16_2及16_3为用于传送如时钟属性与时间等时钟信息的一时间传送埠(以M标示)，根据精确时间协定的规范，即连接埠状态设定为主埠(MasterPort)的连接埠。时间同步装置10通过连接埠16_1接收相关于主时钟14_1的精确时间协定讯息并通过精确时间协定实例18_1处理收到的精确时间协定讯息。当时间同步装置10从精确时间协定实例18_1取得主时钟14_1的时钟信息后，时间同步装置10根据精确时间协定配置文件B、C对时钟信息进行信息转换。接着，精确时间协定实例18_2、18_3分别依据精确时间协定配置文件B、C通过连接埠16_2、16_3向时间同步网域12_2、12_3传送时钟信息。据此，时间同步网域12_2、12_3的设备与装置可以接收主时钟14_1的时钟信息，从而实现时间同步网路系统2的时间同步。

在实务上，由不同厂商所生产的设备或使用不同类型精确时间协定配置文件的设备在进行时间同步时可能会有不同的验证机制。由于验证机制不同，携带时钟信息的精确时间协定讯息可能会被拒绝，导致时间同步无法顺利进行。因此，本发明实施例的时间同步装置10根据一时间同步方法作为一虚拟主时钟运行，借此使得时间同步网路系统2中的所有设备与装置都可以将时间同步装置10视为在同样的时间同步网域内运作的主时钟。该时间同步方法可归纳为一时间同步流程40，如图4所示，时间同步流程40包含以下步骤：

步骤400：开始。

步骤402：从复数个时间同步网域中取得一主时钟。

步骤404：更新该主时钟的一时钟信息。

步骤406：根据该主时钟，决定复数个连接埠的每一连接埠为一时间接收埠或一时间传送埠。若该连接埠为一时间传送埠，执行步骤408；否则，执行步骤410。

步骤408：以该主时钟的时钟属性更新对应于该连接埠的精确时间协定实例的时钟属性。

步骤410：保留对应于该连接埠的精确时间协定实例的原时钟属性。

步骤412：进行时间同步。

步骤414：判断与主时钟的连线是否中断？若是，执行步骤418；否则，执行步骤416。

步骤416：判断是否收到更佳的时钟信息？若是，执行步骤418；否则，执行步骤412。

步骤418：重置对应于其他连接埠的精确时间协定实例。

根据时间同步流程40，时间同步装置10首先从时间同步网域12_1～12_3中为时间同步网路系统2决定一新的主时钟(步骤402)，并更新主时钟的时钟信息，包含主时钟的时钟识别码(clockIdentity)(步骤404)。接着，时间同步装置10逐一检查连接埠16_1～16_3中的每一连接埠，以决定该连接埠是一时间接收埠或是一时间传送埠(步骤406)。若该连接埠为时间接收埠，则其对应的精确时间协定实例可保留原本的时钟属性；若该连接埠为时间传送埠，则时间同步装置10可以主时钟的时钟信息更新该连接埠对应的精确时间协定实例的时钟属性(步骤408)。最后，时间同步装置10进行时间同步(步骤412)并持续监控与主时钟的连接状况(步骤414)。当与主时钟的连线中断时，时间同步装置10重置精确时间协定实例(步骤418)并为时间同步网路系统2重新选择一新的主时钟(步骤402)。在此过程中，精确时间协定实例18_1～18_3持续监听精确时间协定讯息，当精确时间协定实例18_1～18_3之一接收到一精确时间协定发布(Announce)讯息，且此新时钟优于其所对应的最佳时钟时(步骤416)，时间同步装置10可重置其余的精确时间协定实例(步骤418)并为时间同步网路系统2重新选择一新的主时钟(步骤402)。据此，时间同步装置10可整合时间同步网路系统2中所有装置与设备的时间。

请参考图2，时间同步装置10于步骤402中决定时间同步网域12_1的最佳时钟14_1为主时钟，并于步骤404中以主时钟14_1的时钟信息更新主时钟的时钟信息20。接着，于步骤406中，时间同步装置10可逐一检查连接埠16_1～16_3中的每一连接埠，并决定连接埠16_1为时间接收埠，连接埠16_2、16_3为时间传送埠。根据步骤408及410，时间同步装置10以主时钟14_1的时钟属性更新精确时间协定实例18_2和18_3的时钟属性，并保留精确时间协定实例18_1的原始时钟属性。最后，精确时间协定实例18_1～18_3根据主时钟14_1进行时间同步网域12_1～12_3的时间同步。需注意的是，当与主时钟14_1之间的连线中断时，时间同步装置10可于步骤418中重置精确时间协定实例18_1～18_3的信息，并于步骤402中重新选择新的主时钟，例如图3中所示的最佳时钟14_2。此外，如果精确时间协定实例18_1～18_3之一接收到具有比其对应的最佳时钟14_1～14_3更好的时钟的精确时间协定发布(Announce)讯息，则时间同步装置10可于步骤418中重置其他精确时间协定实例并再次重新选择新的主时钟。

根据时间同步流程40，于步骤402中，时间同步装置10从时间同步网域12_1～12_3中取得一主时钟。具体来说，时间同步装置10可通过比较时钟的优先权矢量从最佳时钟14_1～14_3中选择主时钟，其中，最佳时钟14_1～14_3可根据最佳主时钟算法(BestMasterClockAlgorithm，BMCA)决定或人为指定。时钟的优先权矢量包含于时钟信息中，由精确时间协定实例18_1～18_3通过精确时间协定讯息接收。时间同步装置10从最佳时钟14_1～14_3中选择最好的时钟作为主时钟。

于步骤404中，时间同步装置10以主时钟14_1的时钟信息更新主时钟的时钟信息20。时钟信息包括如前述的能力信息、时间以及时钟识别码(ID)，且不限于此。时间同步装置10可根据不同的精确时间协定配置文件对主时钟14_1的时钟信息进行信息转换。举例来说，主时钟14_1的时钟信息可以被转换为符合精确时间协定配置文件B和C的格式，并且分别被传递给精确时间协定实例18_2和18_3。

于步骤406中，时间同步装置10根据接收到的精确时间协定讯息决定复数个连接埠的每一连接埠为一时间接收埠或一时间传送埠。具体来说，精确时间协定标准支援两种操作模式：单步模式(one-step)以及双步模式(two-step)。在单步模式中，传输讯息的时间戳可被及时更新并直接携带于同步(Sync)讯息中，是一种基于硬件的方法并且使用较少的讯息。在双步模式中，除了同步讯息之外，还需发送携带先前讯息的传输时间的额外的跟进(Follow_up)讯息，是一种基于软件处理的方法。在本实施例中，单步模式以及双步模式皆可适用。本实施例中，当运行单步模式时，接收到精确时间协定Sync讯息的连接埠被决定为时间接收埠；否则，被决定为时间传送埠。另一方面，当运行两步模式时，接收精确时间协定同步(Sync)讯息或跟进(Follow_Up)讯息的连接埠被决定为时间接收埠；否则，被决定为时间传送埠。因此，连接埠16_1为时间接收埠，因其在单步模式中接收到来自时间同步网域12_1的Sync讯息，或在双步模式中接收到同步(Sync)讯息或跟进(Follow_Up)讯息，而连接埠16_2和16_3则为时间传送埠。

于步骤408、410中，时间同步装置10根据对应的连接埠是时间接收埠或是时间传送埠来修改精确时间协定实例18_1～18_3中每一精确时间协定实例的时钟属性。时间同步装置10将时间传送埠16_2和16_3对应的精确时间协定实例18_2和18_3的时钟识别码等时钟属性更新为主时钟14_1的时钟属性，借此精确时间协定实例18_2和18_3可以通过时间传送埠16_2和16_3以主时钟属性(例如主时钟14_1的时钟识别码)发送精确时间协定讯息。换句话说，由精确时间协定实例18_2和18_3所发送的精确时间协定讯息将如同由主时钟14_1所发送的精确时间协定讯息，时间同步装置10可以被时间同步网域12_2和12_3中的设备级装置视为主时钟。此外，精确时间协定实例18_1的原时钟属性可以被保留，因其对应的连接埠16_1负责接收主时钟14_1的时钟信息的时间接收埠。

于步骤412中，时间同步装置进行时间同步。具体来说，对应于时间传送埠16_2及16_3的精确时间协定实例18_2及18_3可将从对应于时间接收埠16_1的精确时间协定实例18_1所取得的主时钟14_1的时钟信息通过精确时间协定讯息传送。时钟信息经由时间同步装置10分别根据精确时间协定配置文件B及C进行转换，因此，可使用于时间同步网域12_2及12_3。

如前述，时间同步装置10使用不同的精确时间协定配置文件连接3个时间同步网域12_1～12_3，其中时间同步装置10从时间同步网域12_1的主时钟14_1接收讯息，并在时间同步网域12_2及12_3中扮演主时钟的角色。作为时间同步网域12_2及12_3的虚拟主时钟，时间同步装置10可以使用主时钟14_1的时钟识别码等信息发送精确时间协定讯息，使得时间同步网域12_2及12_3中的设备可将时间同步装置10视为主时钟14_1并与其进行时间同步。此外，时间同步装置10还可修改精确时间协定讯息中的一些特定栏位，以克服不同制造商设计的主时钟的各种验证机制。举例来说，精确时间协定同步(Sync)讯息以及跟进(Follow_Up)讯息中的校正值栏位“correctionField”以及频率比估计值栏位“cumulativeRateRatio”的内容可设为0；精确时间协定发布(Announce)讯息中的本地传递跳数栏位“localStepsRemoved”可设为0；精确时间协定发布(Announce)讯息中TLV的路径追踪阵列“pathTrace”可只保留主时钟14_1的时钟识别码。根据验证机制的不同，可能需要修改精确时间协定讯息中的不同栏位，但不限于此。需要注意的是，虽然时间同步装置10通过修改精确时间协定讯息内容达到了如虚拟主时钟一样运行的效果，然而有一些特定的讯息栏位需要用于与连接的设备进行通讯，因此不需要修改，例如“sourcePortIdentity”、“sequenceId”、“twoStepFlag”以及“logMessageInterval”。据此，时间同步网域12_2及12_3中的设备可以根据从时间同步装置10接收到的精确时间协定讯息的内容与主时钟14_1同步时间。

于步骤414到步骤418中，时间同步装置10持续监听来自时间同步网域12_1～12_3的精确时间协定讯息。在进行时间同步流程40期间，可能会发生主时钟14_1故障或出现比主时钟14_1更好的时钟的情况，在这些情况下，时间同步装置10可以重置精确时间协定实例并为时间同步网路系统2重新选择新的主时钟。于步骤414中，如果与主时钟14_1的连线发生中断，时间同步装置10可以重置精确时间协定实例18_1～18_3，并于步骤402重新选择新的主时钟。于步骤416中，如果精确时间协定实例18_1～18_3之一接收到比其对应的最佳时钟更好的时钟的精确时间协定发布(Announce)讯息，时间同步装置10可在步骤402中重置其他精确时间协定实例并选择新的主时钟。举例来说，如果精确时间协定实例18_3接收到比最佳时钟14_3更好的时钟的精确时间协定发布(Announce)讯息，则时间同步装置10可以根据步骤402重置PTP实例18_1和18_2并重新选择主时钟。

据此，时间同步装置10作为虚拟主时钟运作，使时间同步网域12_2及12_3中的设备可以将时间同步装置10视为主时钟14_1并与其同步时间。

请参考图5A，图5A为本发明实施例一时间同步网路系统5的示意图。时间同步网路系统5包含时间同步网域12_1～12_2以及一时间同步装置50。如图5A所示，时间同步装置50建立精确时间协定实例58_1～58_2以根据精确时间协定配置文件A、B通过连接埠56_1～56_2分别连接时间同步网域12_1～12_2。时间同步装置50根据精确时间协定配置文件A通过时间接收埠56_1(即连接埠状态被设为SlavePort的连接埠，标记为S)接收主时钟14_1的时钟信息。时间同步装置50将时钟信息进行信息转换后，根据精确时间协定配置文件B将时钟信息通过时间传送埠56_2(即连接埠状态被设为MasterPort的连接埠，标记为M)传送至时间同步网域12_2。

对于时间同步网域12_2中的装置或设备来说，时间同步装置50与时间同步网域12_2形成一精确时间协定网域B，如图5B所示。时间同步装置50作为一虚拟主时钟运行，并且对时间同步网域12_2来说，时间同步装置50可被视为存在同一网域中的主时钟。因此，时间同步网域12_2中的装置可能无法感知到主时钟14_1实际上来自于使用不同精确时间协定配置文件的相异网域(时间同步网域12_1)。换句话说，如图5A中虚线所示，主时钟14_1的时间从时间同步网域12_1开始传送，经过时间同步装置50到达时间同步网域12_2。然而，对于时间同步网域12_2来说，接收到的时间是虚拟主时钟50的时间，如图5B中虚线所示。因此，避免了验证机制导致的时间同步失败的问题。

在图5A、图5B中，时间同步网路系统5利用单一时间同步装置50，根据时间同步流程40使得与时间同步装置50连接的所有时间同步网域皆可根据同一主时钟的时间运作，实现了时间同步。本领域具通常知识者可根据系统的实际需求进行适当的修改，但不限于此。举例来说，请参考图6A，图6A为本发明实施例一时间同步网路系统6的示意图。在此实施例中，时间同步网路系统6通过两台时间同步装置50、60进行时间同步网域12_1～12_3的时间同步。

如图6A所示，时间同步装置60建立精确时间协定实例68_2～68_3以根据精确时间协定配置文件B、C通过连接埠66_2～66_3分别连接至时间同步网域12_2～12_3。时间同步装置60根据精确时间协定配置文件B通过时间接收埠66_2(标记为S)接收主时钟14_1的时钟信息。时间同步装置60将时钟信息进行信息转换后，根据精确时间协定配置文件C将时钟信息通过时间传送埠66_3(标记为M)传送至时间同步网域12_3。

对于时间同步网域12_3中的装置或设备来说，时间同步装置60与时间同步网域12_3形成一精确时间协定网域C，如图6A所示。时间同步装置60作为一虚拟主时钟运行，并且对时间同步网域12_3来说，时间同步装置60可被视为存在同一网域中的主时钟。因此，时间同步网域12_3中的装置可能无法感知到主时钟14_1实际上来自于使用不同精确时间协定配置文件的相异网域(时间同步网域12_1)。请参考图6B，图6B为图6A中的时间同步网路系统6的另一示意图。如图6A中虚线所示，主时钟14_1的时间从时间同步网域12_1开始传送，经过时间同步装置50、时间同步网域12_2以及时间同步装置60，最后到达时间同步网域12_3。然而，对于时间同步网域12_3来说，接收到的时间是虚拟主时钟60的时间，如图6B中虚线所示。

在上述的实施例中，主时钟由时间同步装置通过BMCA决定，根据是否接收到相关于主时钟的精确时间协定讯息(例如Sync或Follow_Up)来决定时间同步装置的各个连接埠是时间传送埠抑或是时间接收埠。然而，在一实施例中，时间同步网路系统2可进一步包含可以决定主时钟的一管理装置。该管理装置可决定时间同步网路系统2的主时钟，还可根据精确时间协定标准所定义的一外部连接埠配置(externalportconfiguration)方法决定并配置时间同步装置的每一连接埠为时间传送埠或时间接收埠。在此实施例中，时间同步装置可直接跳过时间同步流程40的步骤402以及步骤406，并可以检查每个连接埠以决定是否修改该连接埠对应的时钟属性。如果该连接埠是时间接收埠，则对应的精确时间协定实例可以保留原有的时钟属性(步骤410)；如果该连接埠是时间传送埠，则时间同步装置可以主时钟的时钟信息更新对应精确时间协定实例的时钟属性(步骤408)。最后，可如步骤412所述进行时间同步。

在以上实施例中，主时钟是时间同步网域12_1～12_3中的一时钟，而时间同步装置根据精确时间协定实例18_1～18_3对应的各连接埠为时间接收埠或时间传送埠来决定是否修改其时钟信息。在另一实施例中，时间同步装置的一时钟可能即为主时钟，换言之，时间同步装置可能从最佳时钟14_1～14_3以及时间同步装置的时钟中选择主时钟。在此情况下，主时钟可能不属于连接于时间同步装置的任一时间同步网域，但仍可根据时间同步流程40进行时间同步。

请参考图7，图7为本发明实施例一时间同步网路系统7的示意图。时间同步网路系统7包含时间同步网域12_1～12_3以及一时间同步装置70。如图7所示，时间同步装置7建立精确时间协定实例78_1～78_3以分别根据精确时间协定配置文件A～C通过连接埠76_1～76_3连接至时间同步网域12_1～12_3。在此实施例中，时间同步网路系统7以时间同步装置70的一时钟74作为主时钟并据此同步时间同步网域12_1～12_3的时间。根据时间同步流程40，时间同步装置70于步骤402中选择时钟74作为主时钟，然后于步骤404中更新主时钟的时钟信息。需注意的是，主时钟74不属于时间同步网域12_1～12_3中的任何一个时间同步网域，且主时钟74的时间信息需被传送至所有时间同步网域12_1～12_3。因此，在此实施例中，时间同步装置70应将连接埠76_1～76_3全部决定为时间传送埠(标记为M)。此外，由于主时钟74位于时间同步装置70中，因此精确时间协定实例78_1～78_3可以使用原始的时钟属性来传送精确时间协定讯息而无需修改。换句话说，时间同步装置70可以跳过步骤406到步骤410以将连接埠76_1～76_3全部决定为时间传送埠，并直接执行步骤412以进行时间同步。类似于上述实施例，在步骤412中，时间同步装置70可以根据不同的精确时间协定配置文件A～C对主时钟74的时钟信息进行信息转换，并将时钟信息分别传送至时间同步网域12_1～12_3。

进一步地，请参考图8，其为本发明实施例的一网络装置8的示意图。网络装置8可以是且不限于运行于时间同步网域中的闸道器(gateway)、交换器(switch)、路由器(router)以及桥接器(bridge)等网络装置，用于实现时间同步装置10、50、60及70。如图8所示，网络装置8可包含一处理单元80以及一存储单元82。处理单元80可为一微处理器或特定应用集成电路(Application SpecificIntegratedCircuit，ASIC)。存储单元82可为任一类型的数据存储装置，用来存储一程序代码820，并通过处理单元80读取及执行程序代码820。举例来说，存储单元82可为唯读式存储器(ROM)、快闪存储器(flashmemory)、随机存取存储器(RAM)、硬盘及光学数据存储装置(opticaldatastoragedevice)及非挥发性存储单元等，但不限于此。

网络装置8用以表示实现本发明实施例所需的必要元件，本领域的普通技术人员当可据以做不同的修饰、调整，而不限于此。举例来说，当以网络装置8实现时间同步装置时，可将时间同步流程40编译为程序代码820，并存储于存储单元82中由处理单元80执行。此外，存储单元82亦用于存储时钟信息20以及时间同步方法运行时所需的数据，且不限于此。

在现有工业自动化场域中，倾向于使所有装置或设备都能根据一个预先设定或厂商所期望的主时钟来进行时间同步，即便是在同时使用多个不同的精确时间协定配置文件的环境下，仍希望能将使用不同精确时间协定配置文件的所有装置或设备在应用层面上都能根据同一主时钟进行时间同步。然而，不同精确时间协定配置文件内部的时间同步机制的运作方式不尽相同，为了确保所有装置或设备都能正确选择指定的主时钟进行时间同步，厂商采用了各种不同的验证机制，使得跨越不同时间同步网域的时间同步窒碍难行。因此，本发明提供的虚拟主时钟的目的即在于使时间同步装置能够将使用不同精确时间协定配置文件的装置与设备在与主时钟同步时，如同在同一时间同步网域中使用相同的精确时间协定配置文件进行同步一样。换句话说，装置或设备可能会认为自己是在根据使用相同精确时间协定配置文件的同一时间同步网域中的主时钟进行时间同步。因此，不会有因为跨越不同精确时间协定配置文件而产生的信息谬误，也不会有因为跨越不同精确时间协定配置文件而可能造成的验证失败的情形。据此，所有装置或设备皆可在应用层面上同步于同一主时钟。

综上所述，本发明提供了一种时间同步方法及装置，其中，时间同步装置可以作为虚拟主时钟运行，使得跨网域进行时间同步时可以克服各种验证机制所带来的问题。

以上所述仅为本发明的优选实施例，凡依本发明权利要求书所做的同等变化与修饰，皆应属于本发明的保护范围。

Claims (28)

1.一种时间同步方法，其特征在于，用于一时间同步装置，其中该时间同步装置运行复数个精确时间协定实例以通过复数个连接埠连接复数个时间同步网域，该时间同步方法包含有：

从该复数个时间同步网域中取得一主时钟；

更新该主时钟的一时钟信息；

根据该主时钟，决定该复数个连接埠的每一连接埠为一时间接收埠或一时间传送埠；

根据对应连接埠为该时间接收埠或该时间传送埠修改该复数个精确时间协定实例的每一精确时间协定实例的时钟属性；以及

该复数个精确时间协定实例根据该主时钟同步该复数个时间同步网域的时间。

2.如权利要求1所述的时间同步方法，其特征在于，该复数个时间同步网域使用不同类型的精确时间协定配置文件。

3.如权利要求2所述的时间同步方法，其特征在于，该复数个精确时间协定实例的每一精确时间协定实例皆使用与所对应的时间同步网域相同类型的精确时间协定配置文件。

4.如权利要求1所述的时间同步方法，其特征在于，从该复数个时间同步网域中取得该主时钟的步骤是由该复数个时间同步网域的每一时间同步网域的一最佳时钟中选择该主时钟，且该复数个时间同步网域的每一时间同步网域的该最佳时钟是根据一最佳主时钟算法所决定。

5.如权利要求4所述的时间同步方法，其特征在于，该主时钟是通过比较该复数个时间同步网域的每一时间同步网域的该最佳时钟的优先权矢量选择。

6.如权利要求1所述的时间同步方法，其特征在于，该时钟属性至少包含一时钟识别码。

7.如权利要求1所述的时间同步方法，其特征在于，根据该主时钟，决定该复数个连接埠的每一连接埠为该时间接收埠或该时间传送埠的步骤，包含：

当该时间同步装置的一时钟为该主时钟时，决定该复数个连接埠的每一连接埠皆为该时间传送埠。

8.如权利要求7所述的时间同步方法，其特征在于，根据对应连接埠为该时间接收埠或该时间传送埠修改该复数个精确时间协定实例的每一精确时间协定实例的该时钟属性的步骤，包含：

保留该复数个精确时间协定实例中对应于该时间传送埠的每一精确时间协定实例的原属性。

9.如权利要求1所述的时间同步方法，其特征在于，根据该主时钟，决定该复数个连接埠的每一连接埠为该时间接收埠或该时间传送埠的步骤，包含：

当运行单步模式时，响应于该复数个连接埠的一第一连接埠接收到相关于该主时钟的一精确时间协定同步讯息，决定该第一连接埠为该时间接收埠，以及决定该复数个连接埠的其余连接埠为该时间传送埠；以及

当运行双步模式时，响应于该复数个连接埠的一第一连接埠接收到相关于该主时钟的一精确时间协定同步讯息及一精确时间协定跟进讯息决定该第一连接埠为该时间接收埠，以及决定该复数个连接埠的其余连接埠为该时间传送埠。

10.如权利要求9所述的时间同步方法，其特征在于，根据对应连接埠为该时间接收埠或该时间传送埠修改该复数个精确时间协定实例的每一精确时间协定实例的该时钟属性的步骤，包含：

以该主时钟的时钟属性更新该复数个精确时间协定实例中对应于该时间传送埠的每一精确时间协定实例的该时钟属性；以及

保留该复数个精确时间协定实例中对应于该时间接收埠的每一精确时间协定实例的原属性。

11.如权利要求1所述的时间同步方法，其特征在于，该主时钟由外部决定，且根据该主时钟，决定该复数个连接埠的每一连接埠为该时间接收埠或该时间传送埠的步骤是通过一外部连接埠配置方法决定。

12.如权利要求11所述的时间同步方法，其特征在于，根据对应连接埠为该时间接收埠或该时间传送埠修改该复数个精确时间协定实例的每一精确时间协定实例的该时钟属性的步骤，包含：

以该主时钟的时钟属性更新该复数个精确时间协定实例中对应于该时间传送埠的每一精确时间协定实例的该时钟属性；以及

保留该复数个精确时间协定实例中对应于该时间接收埠的每一精确时间协定实例的原属性。

13.如权利要求1所述的时间同步方法，其特征在于，该复数个精确时间协定实例根据该主时钟同步该复数个时间同步网域的时间的步骤，包含：

该复数个精确时间协定实例中对应于该时间传送埠的每一精确时间协定实例传送具有该主时钟的时钟信息的精确时间协定讯息至对应的时间同步网域。

14.如权利要求13所述的时间同步方法，其特征在于，另包含：

修改以下精确时间协定讯息栏位的至少一者：

精确时间协定同步讯息及精确时间协定跟进讯息中的一校正值栏位；

精确时间协定同步讯息及精确时间协定跟进讯息中的一频率比估计值栏位栏位；

精确时间协定发布讯息中的一本地传递跳数栏位；以及

精确时间协定发布讯息中的一路径追踪阵列栏位。

15.一种时间同步装置，其特征在于，用于运行复数个精确时间协定实例以通过复数个连接埠连接复数个时间同步网域，包含有：

一处理单元，用来执行一程序代码；以及

一存储单元，耦接于该处理单元，用来存储该程序代码，以指示该处理单元执行一时间同步方法，该时间同步方法包含有：

从该复数个时间同步网域中取得一主时钟；

更新该主时钟的一时钟信息；

根据该主时钟，决定该复数个连接埠的每一连接埠为一时间接收埠或一时间传送埠；

根据对应连接埠为该时间接收埠或该时间传送埠修改该复数个精确时间协定实例的每一精确时间协定实例的时钟属性；以及

该复数个精确时间协定实例根据该主时钟同步该复数个时间同步网域的时间。

16.如权利要求15所述的时间同步装置，其特征在于，该复数个时间同步网域使用不同类型的精确时间协定配置文件。

17.如权利要求16所述的时间同步装置，其特征在于，该复数个精确时间协定实例的每一精确时间协定实例皆使用与所对应的时间同步网域相同类型的精确时间协定配置文件。

18.如权利要求15所述的时间同步装置，其特征在于，从该复数个时间同步网域中取得该主时钟的步骤是由该复数个时间同步网域的每一时间同步网域的一最佳时钟中选择该主时钟，且该复数个时间同步网域的每一时间同步网域的该最佳时钟是根据一最佳主时钟算法所决定。

19.如权利要求18所述的时间同步装置，其特征在于，该主时钟是通过比较该复数个时间同步网域的每一时间同步网域的该最佳时钟的优先权矢量选择。

20.如权利要求15所述的时间同步装置，其特征在于，该时钟属性至少包含一时钟识别码。

21.如权利要求15所述的时间同步装置，其特征在于，根据该主时钟，决定该复数个连接埠的每一连接埠为该时间接收埠或该时间传送埠的步骤，包含：

当该时间同步装置的一时钟为该主时钟时，决定该复数个连接埠的每一连接埠皆为该时间传送埠。

22.如权利要求21所述的时间同步装置，其特征在于，根据对应连接埠为该时间接收埠或该时间传送埠修改该复数个精确时间协定实例的每一精确时间协定实例的该时钟属性的步骤，包含：

保留该复数个精确时间协定实例中对应于该时间传送埠的每一精确时间协定实例的原属性。

23.如权利要求15所述的时间同步装置，其特征在于，根据该主时钟，决定该复数个连接埠的每一连接埠为该时间接收埠或该时间传送埠的步骤，包含：

当运行单步模式时，响应于该复数个连接埠的一第一连接埠接收到相关于该主时钟的一精确时间协定同步讯息，决定该第一连接埠为该时间接收埠，以及决定该复数个连接埠的其余连接埠为该时间传送埠；以及

当运行双步模式时，响应于该复数个连接埠的一第一连接埠接收到相关于该主时钟的一精确时间协定同步讯息及一精确时间协定跟进讯息决定该第一连接埠为该时间接收埠，以及决定该复数个连接埠的其余连接埠为该时间传送埠。

24.如权利要求23所述的时间同步装置，其特征在于，根据对应连接埠为该时间接收埠或该时间传送埠修改该复数个精确时间协定实例的每一精确时间协定实例的该时钟属性的步骤，包含：

以该主时钟的时钟属性更新该复数个精确时间协定实例中对应于该时间传送埠的每一精确时间协定实例的该时钟属性；以及

保留该复数个精确时间协定实例中对应于该时间接收埠的每一精确时间协定实例的原属性。

25.如权利要求15所述的时间同步装置，其特征在于，该主时钟由外部决定，且根据该主时钟，决定该复数个连接埠的每一连接埠为该时间接收埠或该时间传送埠的步骤是通过一外部连接埠配置方法决定。

26.如权利要求25所述的时间同步装置，其特征在于，根据对应连接埠为该时间接收埠或该时间传送埠修改该复数个精确时间协定实例的每一精确时间协定实例的该时钟属性的步骤，包含：

以该主时钟的时钟属性更新该复数个精确时间协定实例中对应于该时间传送埠的每一精确时间协定实例的该时钟属性；以及

保留该复数个精确时间协定实例中对应于该时间接收埠的每一精确时间协定实例的原属性。

27.如权利要求15所述的时间同步装置，其特征在于，该复数个精确时间协定实例根据该主时钟同步该复数个时间同步网域的时间的步骤，包含：

该复数个精确时间协定实例中对应于该时间传送埠的每一精确时间协定实例传送具有该主时钟的时钟信息的精确时间协定讯息至对应的时间同步网域。

28.如权利要求27所述的时间同步装置，其特征在于，该时间同步方法另包含修改以下精确时间协定讯息栏位的至少一者：

精确时间协定同步讯息及精确时间协定跟进讯息中的一校正值栏位；

精确时间协定同步讯息及精确时间协定跟进讯息中的一频率比估计值栏位栏位；

精确时间协定发布讯息中的一本地传递跳数栏位；以及

精确时间协定发布讯息中的一路径追踪阵列栏位。