一种基于光纤授时的远程升级方法及系统

1.本发明属于光纤授时领域，具体涉及一种基于光纤授时的远程升级方 法及系统。


背景技术：

2.高精度时间频率在基础物理、地球科学、空间科学、导航定位、航空航天及军 事安全等领域具有重要的应用价值，当前主流的远距离精密时间频率传递技术有卫 星时频传递、光纤时频传递及激光时间传递，光纤授时以其授时精度高、传输稳定、 带宽大、抗干扰能力强、低损耗传输等优势越来越广泛地被应用到高精度时间传递 方面，且光纤授时技术可以较好地兼容于光纤通信系统。
3.然而，光纤传输系统中需要通过本地端和远程端的通信实现时间传递， 在系统运作过程中，授时系统版本也需要不断的更新，以满足安全要求和 系统运行要求。然而，目前的授时系统设备一般安装在机房，机房站点多， 如果频繁更新，多次进入机房会带来不便。另外，一些用户在使用时，需 要更新程序，需要技术人员将板卡取出，通过专有设备将版本程序更新下 载到板卡上。由于需要进行插拔卡操作，更新时也会带来较大的安全风险， 也存在更新失败导致系统瘫痪的风险。


技术实现要素：

4.为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种基于光纤授 时的远程升级方法及系统。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实 现：
5.一种基于光纤授时的远程升级系统，包括本地端设备和若干远程端设 备，所述本地端设备和远程端设备通过光纤链路进行通信，所述光纤链路 包括授时通道、数据传输通道，所述授时通道用于传递授时信息，所述数 据传输通道用于传递升级数据包；
6.所述本地端设备包括：
7.第一控制器，用于发送升级请求消息至每个所述远程端设备，其 中，所述升级请求消息包括当前版本号、预升级版本号、升级时长；
8.响应于接收到升级确认消息时，判断mac地址是否有升级权限， 若是，则发送升级数据包至对应的通信端口；
9.所述远程端设备包括：
10.主控制器，用于接收升级请求消息；
11.判断当前版本号、预升级版本号、升级时长均满足升级要求时， 向备用控制器发送开启命令以获取备用控制器的mac地址和通信端口号； 响应于接收到所述mac地址和所述通信端口号，向所述第一控制 器反馈升级确认消息，其中所述升级确认消息包括备用控制器的mac地址 和通信端口号；
12.备用控制器，用于在升级完成时，向所述第一控制器和守时模块 发送切换信息，以使所述第一控制器在切换期间，停止向主控制器发送授 时数据，并且在切换完成后向备用控制器发送授时数据；
13.所述守时模块用于在切换期间采用高稳压控晶振和锁相环进行本 地守时，并且在切换完成后停止本地守时，并对本地端的第一控制器进行 时间同步跟踪。
14.在一个具体实施方式中，所述升级请求消息还包括升级内容标识；相 应的，
15.主控制器用于判断所述升级内容标识为秘钥权限升级时，检测解密模 块数量以确定硬件条件满足要求后进行升级。
16.在一个具体实施方式中，所述主控制器还用于在切换完成后，向备用 控制器获取升级数据包进行升级，并在升级完成后关闭与第一控制器的授 时通道。
17.在一个具体实施方式中，所述第一控制器通过授时信号帧发送升级请 求消息，其中，所述授时信号帧包括授时字段和升级请求字段，所述升级 请求字段包括升级请求消息；
18.相应的，所述主控制器接收到所述授时信号帧时，判断所述升级请求 字段为空时，进行授时操作，判断所述升级请求字段包括升级请求消息时， 进行升级操作。
19.本发明同时提供一种基于光纤授时的远程升级方法，应用于本地端， 包括：
20.发送升级请求消息至每个所述远程端设备，其中，所述升级请求消息 包括当前版本号、预升级版本号、升级时长，所述远程端设备包括主控制 器和备用控制器；
21.响应于接收到远程端设备发送的升级确认消息时，判断远程端设备的 mac地址是否有升级权限，若是，则发送升级数据包至对应的通信端口。
22.以及，响应于接收到切换信息时，停止向主控制器发送授时数据，并 且在超过升级时长后，向备用控制器发送授时数据。
23.本发明同时提供一种基于光纤授时的远程升级方法，应用于远程端， 所述远程端包括主控制器、备用控制器和守时模块；该方法包括：
24.主控制器接收升级请求消息；
25.判断当前版本号、预升级版本号、升级时长均满足升级要求时，向备 用控制器发送开启命令以获取备用控制器的mac地址和通信端口号；
26.响应于接收到所述mac地址和所述通信端口号，向本地端设备升级确 认消息，其中所述升级确认消息包括备用控制器的mac地址和通信端口号；
27.备用控制器在升级完成时，向本地端设备和守时模块发送切换信息， 以使本地端设备在切换期间，停止向主控制器发送授时数据，并且在切换 完成后向备用控制器发送授时数据；
28.在切换期间，采用高稳压控晶振和锁相环构成的守时模块进行本地守 时，并且在切换完成后停止本地守时，并对本地端的第一控制器进行时间 同步跟踪。
29.在一个具体实施方式中，所述升级请求消息还包括升级内容标识；相 应的，
30.主控制器判断所述升级内容标识为秘钥权限升级时，检测解密模块数 量以确定硬件条件满足要求后进行升级。
31.在一个具体实施方式中，在切换完成后，主控制器向备用控制器获取 升级数据包进行升级，并在升级完成后关闭与本地端的授时通道。
32.本发明的有益效果：
33.本发明的基于光纤授时的远程升级系统通过光纤链路实现授时设备的 远程升级，避免了技术人员进入机房更换板卡设备，提高了版本更新安全 性和更新效率，同时避
免了授时中断产生不必要的风险；此外，本发明远 程端设备通过主控制器和备用控制器协同进行版本升级操作，进一步的提 高了版本更新的效率和安全性。
34.以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。
附图说明
35.图1是本发明实施例提供的一种基于光纤授时的远程升级系统模块示 意图；
36.图2是发明实施例提供的一种基于光纤授时的远程升级系统升级时本 地端传输数据的帧结构；
37.图3是本发明实施例提供的一种基于光纤授时的远程升级方法本地端 流程示意图；
38.图4是本发明实施例提供的一种基于光纤授时的远程升级方法远程端 端流程示意图。
具体实施方式
39.下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施 方式不限于此。
40.实施例一
41.请参见图1，图1是本发明实施例提供的一种基于光纤授时的远程升级 系统模块示意图，包括本地端设备和若干远程端设备，所述本地端设备和 远程端设备通过光纤链路进行通信，所述光纤链路包括授时通道、数据传 输通道，所述授时通道用于传递授时信息，所述数据传输通道用于传递升 级数据包；
42.本实施例的本地端设备为提供授时数据的服务端，本地端通过授时通 道将10mhz信号、1pps信号、utc时码以及双向比对结果数据等信息传 输至远程端设备，远程端据此进行时间更新后即可正常使用，一般的，通 过光纤链路进行数据传输，由于现有授时技术一般只通过光纤进行授时信 息的传输，因此没有数据传输通道，本实施例为了安全高效的传输版本数 据，通过光纤链路同时传递用于版本更新的升级数据包；由于使用原有的 光纤链路执行了额外数据传输，因此可以通过时分复用的方式进行传输。 需要说明的是，在正常授时时，其帧结构包括，远程端的设备地址，1pps 信号，比对数据，utc时码信息，10mhz载波信号，每帧信号的长度为10ms， 其中前100μs包含设备地址、1pps信号、比对数据及时码信息，剩余9.9ms 是10mhz载波信号。每个站点的远程端设备都可以连续接收到本地端设备 发送的帧信号，通过内部解码器进行解析。其中10mhz载波信号用于内部 守时模块，使远程端设备具有良好的守时能力。本实施例在进行升级数据 包传输时，请参见图2，其帧结构包括，远程端的设备地址，1pps信号， 比对数据，utc时码信息，10mhz载波信号和升级数据包信号，为了给安 装数据包留下更多空间，每帧信号的长度变为1s，其中前1ms包含设备地 址、1pps信号、比对数据、时码信息和10mhz载波信号，并且，通过时 分复用的形式将升级数据包进行拆包传输。
43.所述本地端设备包括：
44.第一控制器，用于发送升级请求消息至每个所述远程端设备，其 中，所述升级请求消息包括当前版本号、预升级版本号、升级时长；
45.由于本地端一般需要向不同的远程端进行授时，不同远程端的要求不 同，其对应的版本也会有区别，因此当本地端存在新版本时，需要发送给 各个远程端，由远程端判断是否进行版本更新，对应的，升级请求消息中 需要携带当前版本号、预升级版本号，以便远程端进行判断，此外，不同 的版本再进行升级切换时，花费的时间有所区别，从数十分钟到数小时之 间。而进行版本更新时，远程端设备在升级切换过程中无法进行准确的授 时，只能通过守时模块提供精度稍低的时钟信号，如果远程端设备此时正 处在高精度场景下工作或者即将处于高精度场景，导致升级切换时无法满 足授时需求，因此需要通过发送升级时长数据，方便远程端进行判别当前 是否适合进行升级。例如升级时长为1小时，而远程端在5分钟后进行引力 波测试等实验，需要高精度的时间，则此时不合适进行升级。
46.响应于接收到升级确认消息时，判断mac地址是否有升级权限， 若是，则发送升级数据包至对应的通信端口；
47.当第一控制器收到升级确认消息时，表明远程端具备升级条件，并且 链路处于开启状态，此时需要进一步判断远程端提供的mac地址是否有升 级权限。由于远程端为主备两个设备进行切换工作，而提供的mac地址为 备用设备地址，与第一控制器未有直接交互，因此需要进行识别后才能进 行数据发送，需要说明的是，远程端的主备设备在启用时，其mac地址就 记录在第一控制器的列表中，该列表记录了每个mac对应的升级权限，方 便进行判断。
48.所述远程端设备包括：
49.主控制器，用于接收升级请求消息；
50.判断当前版本号、预升级版本号、升级时长均满足升级要求时， 向备用控制器发送开启命令以获取备用控制器的mac地址和通信端口号；
51.在主控制器进行授时时，备用控制器暂时不需要进行操作，此时备用 控制器处于关闭或休眠的状态直到被唤醒。由于满足升级条件，主控制器 向备用控制器发送开启命令以进行唤醒，通过获取备用控制器的mac地址 和通信端口号便于后续接收升级数据包。
52.如果当前版本号、预升级版本号满足要求，但升级时长不满足升级要 求时，向第一控制器发送延迟升级消息，第一控制器接收到延迟升级消息 时，记录该主控制器的地址，每隔2小时间隔继续向该设备发送升级请求消 息，直到升级完成，或者主控制器在具备升级条件时，向第一控制器发送 预升级升级请求，以使第一控制器发送升级请求消息至该主控制器。
53.响应于接收到所述mac地址和所述通信端口号，向所述第一控制 器反馈升级确认消息，其中所述升级确认消息包括备用控制器的mac地址 和通信端口号；
54.主控制器接收到mac地址和通信端口号后向第一控制器反馈升级确认 消息，表明准备工作已经就绪，可以进行升级。
55.备用控制器，用于在升级完成时，向所述第一控制器和守时模块 发送切换信息，以使所述第一控制器在切换期间，停止向主控制器发送授 时数据，并且在切换完成后向备用控制器发送授时数据；
56.备用控制器在接收到升级数据包后，即可自行进行升级操作，此时， 主控制器依旧和本地端进行授时数据交互，保证授时不中断，待备用控制 器升级完成后，表明备用控制器具备与本地端交互的条件，此时升级后的 备用控制器采用更新的版本与本地端进行
交互，初始交互完成后，备用控 制器即可替代主控制器作为新的主控制器进行工作，此后授时继续正常进 行。在进行主备切换期间，由于无法进行标准时间的授时操作，因此通过 守时模块进行授时，在切换期间采用高稳压晶振和锁相环进行本地守时， 并且在切换完成后停止本地守时，进行本地端过来的标准时间的同步跟踪， 本实施例中，可以认为，如果高稳压晶振和锁相环构成的守时模块的稳定 度指标优于3e-10@1day指标时，即可认为是该晶振为高稳压晶振。具体的， 利用晶振和锁相环构成的守时模块，将最后接收到的授时信号作为基准进 行本地守时。需要说明的是，由于本地守时过程中，随着时间持续越久， 守时的精度越低，因此在高精度的场景下，如果判断升级时长过长，则可 以发送延迟升级消息。备用控制器向第一控制器发送切换信息后，第一控 制器停止向主控制器发送授时数据，备用控制器向守时模块发送切换信息 后，守时模块临时进行保持，进行授时任务。
57.在一个具体实施方式中，所述升级请求消息还包括升级内容标识；相 应的，
58.主控制器用于判断所述升级内容标识为秘钥权限升级时，检测解密模 块数量以确定硬件条件满足要求后进行升级。
59.为了进一步优化升级过程，本实施例增加了升级内容标识，升级内容 表示用于表征升级版本的内容，需要说明的是，由于部分授时数据有加密 的要求，对于升级加密版本的情况，需要优先判断解密模块是否安装到位， 如果未安装解密模块，或者解密模块不符合升级版本要求，强行升级后可 能导致数据无法解析或者升级后无法达到相应效果的情况。
60.由于比对数据的精度决定了远程端能够获得的时间的精度，因此根据 授时精度要求对比对数据进行加密，使远程端只能解密到相应的字段，从 而确保数据的安全性。一般的，民用设备精度要求为us级别，更高级的要求 可以到ns，ps级别，通过对比对数据进行加密，使得远程端只能解密到对应 精度的数据位。而对于ns，ps级别的解密，一需要增加相应的解密模块才能 实现，例如升级前只支持us级别，如果升级的版本需要的权限为ns级别，这 时，应该具备ns级别相应数量的解密模块才可解密，如果不满足，则不进行 升级，直到检测到满足条件。优选的，升级内容标识为秘钥权限升级时， 升级内容标识还包括解密模块的型号，以使所述主控制器判断解密模块的 型号是否与升级内容标识中的型号一致。
61.在一个具体实施方式中，所述主控制器还用于在切换完成后，向备用 控制器获取升级数据包进行升级，并在升级完成后关闭与第一控制器的授 时通道。在备用控制器升级完成后，主控制器版本还是旧版本，因此需要 向备用控制器获取升级数据包进行升级，使得两者版本相同，以便下次升 级时，该主控制器版本满足升级要求。同时，两个主备控制器互为主备， 在一个芯片出现故障时，可以进行切换，不会导致授时设备无法正常工作。
62.在一个具体实施方式中，所述第一控制器通过授时信号帧发送升级请 求消息，其中，所述授时信号帧包括授时字段和升级请求字段，所述升级 请求字段包括升级请求消息；
63.相应的，所述主控制器接收到所述授时信号帧时，判断所述升级请求 字段为空时，进行授时操作，判断所述升级请求字段包括升级请求消息时， 进行升级操作。
64.请参见图3，本发明同时提供一种基于光纤授时的远程升级方法，应用 于本地端，包括：
65.s21、发送升级请求消息至每个所述远程端设备，其中，所述升级请求 消息包括当
前版本号、预升级版本号、升级时长，所述远程端设备包括主 控制器和备用控制器；
66.s22、响应于接收到远程端设备发送的升级确认消息时，判断远程端设 备的mac地址是否有升级权限，若是，则发送升级数据包至对应的通信端 口。
67.s23、响应于接收到切换信息时，停止向主控制器发送授时数据，并且 在切换完成后，向备用控制器发送授时数据。
68.请参见图4，本发明同时提供一种基于光纤授时的远程升级方法，应用 于远程端，所述远程端包括主控制器、备用控制器和守时模块；该方法包 括：
69.主控制器接收升级请求消息；
70.判断当前版本号、预升级版本号、升级时长均满足升级要求时，向备 用控制器发送开启命令以获取备用控制器的mac地址和通信端口号；
71.响应于接收到所述mac地址和所述通信端口号，向本地端设备升级确 认消息，其中所述升级确认消息包括备用控制器的mac地址和通信端口号；
72.备用控制器在升级完成时，向本地端设备和守时模块发送切换信息， 以使本地端设备在切换期间，停止向主控制器发送授时数据，并且在切换 完成后向备用控制器发送授时数据；
73.守时模块在切换期间进行本地守时，并且在切换完成后停止本地守时， 进行本地端标准时间的同步跟踪。
74.在一个具体实施方式中，所述升级请求消息还包括升级内容标识；相 应的，
75.主控制器判断所述升级内容标识为秘钥权限升级时，检测解密模块数 量以确定硬件条件满足要求后进行升级。
76.在一个具体实施方式中，在切换完成后，主控制器向备用控制器获取 升级数据包进行升级，并在升级完成后关闭与本地端的授时通道。
77.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、
ꢀ“
示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或 示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施 例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相 同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在 任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技 术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。
78.尽管在此结合各实施例对本技术进行了描述，然而，在实施所要求保 护的本技术过程中，本领域技术人员通过查看所述附图、公开内容、以及 所附权利要求书，可理解并实现所述公开实施例的其他变化。在权利要求 中，“包括”(comprising)一词不排除其他组成部分或步骤，“一”或“一 个”不排除多个的情况。单个处理器或其他单元可以实现权利要求中列举 的若干项功能。相互不同的从属权利要求中记载了某些措施，但这并不表 示这些措施不能组合起来产生良好的效果。
79.本领域技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、装置(设备)、 或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施 例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式，这里将它们都统称为“模块
”ꢀ
或“系统”。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代 码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储 器等)上实施的计算机程序产品的形式。计算机程序存储/分布在合适的
介质 中，与其它硬件一起提供或作为硬件的一部分，也可以采用其他分布形式， 如通过internet或其它有线或无线电信系统。
80.本技术是参照本技术实施例的方法、装置(设备)和计算机程序产品的流 程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方 框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的 结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处 理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算 机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图 一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
81.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理 设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存 储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个 流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
82.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上， 使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现 的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流 程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的 步骤。
83.以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明， 不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域 的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简 单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。