具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的设计思路为采用单播多服务器协议处理机制实现。具体地：

依据IEEE 1588-2008（PTPv2）规定，PTP通信方式有两种：组播通信方式和单播通信方式。组播通信方式比单播通信方式在实现和配置上要简单，能节省主时钟的系统资源，但组播包容易形成组播风暴、带宽占用率高（交换机的复制和转发）；单播通信方式在效率、可靠性方面比组播通信方式高。NTP工作原理与PTP类似，通常采用C/S（客户端/服务器）工作模式，C/S模式是典型的单播通信方式。因此本发明采用单播通信方式，实现NTP/PTP接口的时间同步性能监测功能。

本发明采用NTP/PTP接口一体化监测方式，单个物理接口兼容NTP/PTP网络授时性能监测功能，可同时或分时进行NTP/PTP网络授时接口性能监测。

本发明所述的单播多服务器协议处理机制，采用单播通信方式，在标准网络时间同步协议（NTP/PTP）基础上，将单播工作模式与时分复用算法相结合，不改变标准单播协议，实现单个物理端口同时监测多个网络授时服务器性能，同时具备对NTP/PTP网络授时接口的协议符合性测试能力。

实施例1

基于本发明的设计原理，本实施例提出一种监测网络时间同步性能的方法，包括PTP接口单播多服务器监测流程和NTP接口单播多服务器监测流程；

（1）PTP接口单播多服务器监测流程

PTP单播模式下，PTP主从时钟之间首先需要通过单播信令协商机制建立连接，然后才能进行点对点单播通信。所述单播信令协商机制符合IEEE 1588（PTP）标准，PTP单播信令协商机制的基本流程如图1所示。依据IEEE 1588（PTP）标准，PTP主时钟（Master）与PTP从时钟（Slave）之间通过TLV（类型、长度、值）信令交换实现单播机制协商，用于单播协商的TLV信令类型包括单播请求传输信令（REQUEST_UNICAST_TRANSMISSION TLV）、同意单播请求传输信令（GRANT_UNICAST_TRANSMISSION TLV）、取消单播请求传输信令（CANCEL_UNICAST_TRANSMISSION TLV）、确认取消单播传输信令（ACKNOWLEDGE_CANCEL_UNICAST_TRANSMISSION TLV）、使能单播协商机制传输信令（UNICAST_NEGOTIATION_ENABLE TLV）等。其中，单播消息类型包括Sync（同步报文）、Announce（状态报文）、Delay_resp（时延响应报文）、Pdelay_resp（点到点时延响应报文）等。

本实施例中，所述PTP接口是指监测设备的单个物理端口，监测设备作为PTP从时钟，被监测PTP时间服务器作为PTP主时钟，监测设备与被监测PTP时间服务器采用单播点对多点通信方式；如图2所示，所述PTP接口单播多服务器监测流程包括如下步骤：

步骤101，初始化被监测PTP时间服务器列表，依据所述被监测PTP时间服务器列表确定监测对象；

所述PTP接口单播多服务器监测流程中的被监测PTP时间服务器列表由监测设备维护，监测设备中的每个物理接口对应一个被监测PTP时间服务器列表；所述被监测PTP时间服务器列表中的内容包括：有效性标记、被监测PTP时间服务器IP地址、单播信令报文接收标记、持续时间（老化时间）、被监测PTP时间服务器状态信息以及网络时间同步性能参数；其中，有效性标记用于控制是否向被监测PTP时间服务器发送监测报文；单播信令报文接收标记用于控制是否向被监测PTP时间服务器持续发送单播信令报文；被监测PTP时间服务器状态信息包括时钟等级（clockClass）、时钟精度（clockAccuracy）和告警状态；网络时间同步性能参数包括时间戳、时间偏差和平均线路时延。

步骤102，确定单播信令报文时隙分配和时延请求报文时隙分配；

其中，所述单播信令报文包括singal(Sync)、singal(Announce)、singal(Delay_resp)、singal(Pdelay_resp)，时延请求报文包括Delay-req、Pdelay-req，所述单播信令报文和时延请求报文的报文格式均符合标准PTP协议。

所述确定单播信令报文时隙分配和时延请求报文时隙分配的方法为：依据被监测PTP时间服务器列表中的被监测PTP时间服务器个数、单播信令报文个数以及时延请求报文发包周期，确定单播信令报文和时延请求报文的发送时间间隔，为每个单播信令报文和时延请求报文分配发送时隙；其中，每个被监测PTP时间服务器平均分配发送时隙，每个单播信令报文和时延请求报文独占一个发送时隙。

所述单播信令报文的发送时间间隔依据公式：N₁×t₁×m₁<T₁确定；其中，N₁为被监测PTP时间服务器列表中的被监测PTP时间服务器个数，取值小于等于整个监测系统中接入的被监测PTP时间服务器个数；m₁为单播信令报文个数，当监测PTP时间服务器时m₁一般取值为3；T₁为时延请求报文发包周期；t₁为单播信令报文的发送时间间隔；所述单播信令报文和时延请求报文采用相同的时隙分配方式。假设被监测PTP时间服务器个数N₁为10，监测设备的PTP接口时延请求报文发包周期为0.5s，单播信令报文个数m₁为3，依据公式，则单播信令报文的发送时间间隔t₁<16.7ms。

再进一步的，所述单播信令报文发送时间间隔t取值应为系统定时器周期的整数倍。假设计算所得单播信令报文的发送时间间隔t₁<16.7ms，系统定时器周期为5ms，则t可以取值为5ms或10ms。如果t₁取值10ms，则每隔10ms时间间隔发送1个单播信令报文。

由于所述单播信令报文和时延请求报文采用相同的时隙分配方式，则时延请求报文的发送时间间隔与播信令报文的发送时间间隔取值相同。

步骤103，依据所述被监测PTP时间服务器列表和单播信令报文时隙分配，依次向被监测PTP时间服务器发送单播信令报文；

所述依次向被监测PTP时间服务器发送单播信令报文是指监测设备根据单播信令报文时隙分配，轮询向被监测PTP时间服务器列表中处于有效状态的被监测PTP时间服务器依次分别发送单播信令报文；如果被监测PTP时间服务器处于无效状态，则不向该被监测PTP时间服务器发送单播信令报文。

步骤104，依据单播信令报文回复情况，更新被监测PTP时间服务器列表；

所述更新被监测PTP时间服务器列表是指监测设备根据被监测PTP时间服务器发送的单播信令回复报文的接收情况，更新被监测PTP时间服务器列表中的单播信令报文接收标记；如果未收到被监测PTP时间服务器发送的单播信令回复报文，则在下一个轮询周期继续向该被监测PTP时间服务器发送单播信令报文；如果收到被监测PTP时间服务器发送的单播信令回复报文，则下一个轮询周期不需要向该被监测PTP时间服务器发送单播信令报文。

进一步的，所述单播信令报文接收标记依据持续时间（老化时间）自动清零，单播信令报文接收标记清零后，监测设备重新发送单播信令报文。

步骤105，依据被监测PTP时间服务器列表以及时延请求报文发包周期和时延请求报文时隙分配，依次向被监测PTP时间服务器发送时延请求报文；

所述依次向被监测PTP时间服务器发送时延请求报文是指监测设备根据时延请求报文时隙分配，轮询向被监测PTP时间服务器列表中处于有效状态的被监测PTP时间服务器依次分别发送PTP时延请求报文；如果被监测PTP时间服务器处于无效状态，则不向该被监测PTP时间服务器发送PTP时延请求报文。

步骤106，监测设备接收被监测PTP时间服务器同步报文，并依据同步报文获取被监测PTP时间服务器状态信息、计算网络时间同步性能参数，更新被监测PTP时间服务器列表；

所述被监测PTP时间服务器同步报文是指单播协商成功后被监测PTP时间服务器向监测设备发送的单播信令回复报文（Sync、Announce等）以及时延请求回复报文（Delay_resp或Pdelay_resp）。

所述获取被监测PTP时间服务器状态信息是指监测设备从同步报文中提取被监测PTP时间服务器的状态参数，包括时钟等级（clockClass）、时钟精度（Clockaccuracy）和告警状态等。

所述计算网络时间同步性能参数是指监测设备从同步报文中获取报文发送和接收的时间戳，并利用时间戳计算时间偏差和平均线路时延，由此得到网络时间同步性能参数。

进一步的，所述被监测PTP时间服务器状态信息和网络时间同步性能参数通过网管通道上报监测数据分析软件。

步骤107，重复执行步骤103～步骤106，由此实现实时在线监测PTP时间服务器状态和时间同步性能。

（2）NTP接口单播多服务器监测流程

本实施例中，所述NTP接口是指监测设备的单个物理端口，监测设备作为NTP客户端，监测设备与被监测NTP时间服务器采用单播点对多点通信方式。如图3所示，所述NTP接口单播多服务器监测流程包括如下步骤：

步骤201，初始化被监测NTP时间服务器列表，依据所述被监测NTP时间服务器列表确定监测对象；

所述NTP接口单播多服务器监测流程中的被监测NTP时间服务器列表由监测设备维护，监测设备中的每个物理接口对应一个被监测NTP时间服务器列表；所述被监测NTP时间服务器列表中的内容包括：有效性标记、被监测NTP时间服务器IP地址、被监测NTP时间服务器状态信息以及网络时间同步性能参数；其中，有效性标记用于控制是否向被监测NTP时间服务器发送监测报文；被监测NTP时间服务器状态信息包括时钟等级（Stratum）、时钟精度（Precision）和告警状态；网络时间同步性能参数包括时间戳、时间偏差、平均线路时延。

步骤202，确定时延请求报文时隙分配；

其中，所述时延请求报文为NTPrequest报文，报文格式符合标准NTP协议。

所述确定时延请求报文时隙分配的方法为：依据被监测NTP时间服务器个数、单播报文个数、时延请求报文发包周期，确定时延请求报文发送时间间隔，为每个时延请求报文分配发送时隙；其中，每个被监测NTP时间服务器平均分配发送时隙，每个时延请求报文独占一个发送时隙。

所述时延请求报文发送时间间隔依据公式：N₂×t₂×m₂<T₂确定；其中，N₂为被监测NTP时间服务器列表中的被监测NTP时间服务器个数，取值应小于等于整个监测系统中接入的被监测NTP时间服务器个数；m₂为单播报文个数，当监测NTP时间服务器时m₂一般取值为1；T₂为时延请求报文发包周期；t₂为时延请求报文的发送时间间隔。假设被监测NTP时间服务器个数N₂为10个，监测设备否认NTP接口时延请求报文发包周期为0.5s，单播报文个数m₂为1，依据公式，则时延请求报文的发送时间间隔t₂<50ms。

进一步的，所述时延请求报文发送时间间隔t₂取值应为系统定时器周期的整数倍。假设计算所得时延请求报文的发送时间间隔t₂<50ms，系统定时器周期为10ms，则t₂可以取值为10ms、20ms、30ms、40ms。如果t₂取值10ms，则每隔10ms时间间隔发送1个时延请求报文。

步骤203，依据被监测NTP时间服务器列表以及时延请求报文发包周期和时延请求报文时隙分配，依次向被监测NTP时间服务器发送时延请求报文；

所述依次向被监测NTP时间服务器发送时延请求报文是指监测设备根据时延请求报文时隙分配，轮询向被监测NTP时间服务器列表中处于有效状态的被监测NTP时间服务器依次分别发送NTP时延请求报文；如果被监测NTP时间服务器处于无效状态，则不向该被监测NTP时间服务器发送NTP时延请求报文。

步骤204，监测设备接收被监测NTP时间服务器同步报文，并依据同步报文获取被监测NTP时间服务器状态信息、计算网络时间同步性能参数，更新被监测NTP时间服务器列表；

所述被监测NTP时间服务器同步报文是指被监测NTP时间服务器向监测设备发送的时延请求回复报文。

所述获取被监测NTP时间服务器状态信息是指监测设备从同步报文中提取被监测NTP时间服务器的状态参数，包括时钟等级（Stratum）、时钟精度（Precision）和告警状态。

所述计算网络时间同步性能参数是指监测设备从同步报文中获取报文发送和接收的时间戳，并利用时间戳计算时间偏差和平均线路时延，由此得到网络时间同步性能参数。

进一步的，所述被监测NTP时间服务器状态信息和网络时间同步性能参数通过网管通道上报监测数据分析软件。

步骤205，重复执行步骤203～步骤204，由此实现实时在线监测NTP时间服务器状态和时间同步性能。

实施例2

基于本发明的设计原理，为了实现上述监测网络时间同步性能的方法，本实施例提出一种监测网络时间同步性能的系统，如图4所示，所述系统包括通过网管通道相连的监测设备和监测数据分析软件；所述监测设备上采用插卡式设计并配置多张一体化设计的NTP/PTP接口监测卡；所述NTP/PTP接口监测卡用于实现PTP接口和NTP接口，并连接多个被监测PTP时间服务器和/或被监测NTP时间服务器；所述NTP/PTP接口监测卡中内置有用于实现实施例1所述的监测网络时间同步性能的方法中PTP接口单播多服务器监测流程和NTP接口单播多服务器监测流程的嵌入式软件；当通过实施例1所述的监测网络时间同步性能的方法对被监测PTP时间服务器和/或被监测NTP时间服务器采集监测数据（被监测PTP时间服务器状态信息和/或被监测NTP时间服务器状态信息、计算网络时间同步性能参数等）时，所述监测数据分析软件用于对采集的监测数据进行比对、分析和展示。本实施例中，所述监测设备上采用插卡式设计并配置多张一体化设计的NTP/PTP接口监测卡是指：监测设备采用插卡式设计的监控主机（工控机等）实现，该监控主机上具有多个卡槽，用于配置多张NTP/PTP接口监测卡，还可以配置其他功能卡，如主控卡、时钟卡、频率接口监测卡等；主控卡可以实现网管通信；时钟卡内置内置铷原子钟，用于提供时间频率基准信号；频率接口监测卡用于采集频率信号；进一步，所述NTP/PTP接口监测卡采用硬件时间戳，能够提高监测精度。

监测数据分析软件为采用Java语言实现的应用程序，用于实现对监测数据（被监测PTP时间服务器状态信息和/或被监测NTP时间服务器采集的状态信息和性能参数）的分析、比对和展示功能，通过采用Java语言实现的应用程序来实现数据的分析、比对和展示功能为现有技术，在此不再赘述。此外，监测数据分析软件具备北向数据管理接口（该北向数据管理接口为现有技术中的数据接口，可直接调用），可向上级网络管理系统等提供监测数据。

所述监测网络时间同步性能的系统支持远程集中部署和本地随站部署两种部署方式。所述监测网络时间同步性能的系统远程集中部署时，监测设备与被监测时间服务器部署于不同物理地点，通过网络相连，适用于对分布式系统中的网络时间服务器性能进行远程集中比对监测和性能评估的应用场景。所述监测网络时间同步性能的系统本地随站部署时，监测设备与被监测服务器部署于同一物理地点，类似于仪表测试方式。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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。