專利名稱：一種實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘同步的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及IEEE1588時(shí)鐘同步技術(shù)，尤指一種IEEE1588標(biāo)準(zhǔn)的P2P模式下的精密時(shí)鐘協(xié)議(PTP, Precision Timing Protocol)鏈路,實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘同步的方法及裝置。
背景技術(shù)：
1588IEEE的全稱是網(wǎng)絡(luò)測(cè)量和控制系統(tǒng)的精密時(shí)鐘同步協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，簡(jiǎn)稱為PTP。圖1(a)是現(xiàn)有IEEE1588的P2P模式下計(jì)算鏈路延遲的基本原理示意圖，圖中tl、t2、t3和t4為IEEE1588基本時(shí)間戳；圖1(b)是現(xiàn)有進(jìn)行時(shí)鐘同步的時(shí)間差的表示示意圖，其中Tl’為主時(shí)鐘端發(fā)送同步報(bào)文的時(shí)間，T2’為從時(shí)鐘端接收同步報(bào)文的時(shí)間。公式(Ia)是現(xiàn)有進(jìn)行時(shí)鐘同步時(shí)，獲取線路延遲Pdelay的計(jì)算方法；公式(Ib)是根據(jù)計(jì)算得到的線路延遲獲取用于進(jìn)行時(shí)鐘同步的時(shí)間差offset。Pdelay = ((t2_tl) + (t4_t3))/2(la)offset = T2' -Tl' -Pdelay(lb)從上述計(jì)算方法可見(jiàn)，按照公式(Ia)和公式(Ib)獲得的時(shí)間差offset，雖然計(jì)算簡(jiǎn)單，但是沒(méi)有考慮頻率偏移對(duì)時(shí)間同步的影響，利用計(jì)算得到的時(shí)間差offset進(jìn)行時(shí)鐘同步，必然影響時(shí)間同步的精度。因此，在P2P模式下，現(xiàn)有按照IEEE158標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行時(shí)鐘同步時(shí)，僅僅考慮了線路延遲，方法雖然簡(jiǎn)單，但是嚴(yán)重影響了時(shí)間同步的精度。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘同步的方法及裝置，能夠有效提IEEE1588標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間同步的精度。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的一種實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘同步的方法，包括根據(jù)報(bào)文傳遞的線路延遲及主從時(shí)鐘的頻率差，獲取總線路延遲；根據(jù)總線路延遲獲取時(shí)間差，并利用該時(shí)間差進(jìn)行時(shí)鐘同步。上述方案中，所述獲取總線路延遲Dk為
Dk =-tH-'-χ {[ak - t3k )-(tlk-t4,)-(H1)-(H)，
4(t2k-t2^)-2(tlk-tlk^)it2k其中，tl、t2、t3和t4為IEEE1588基本時(shí)間戳，k表示某一時(shí)刻，(k_l)表示k時(shí)刻的前一時(shí)刻。
t2 = tl + Dl + offset!所述IEEE1588基本時(shí)間戳tl、t2、t3和t4的關(guān)系為QJ
[t > = tA- D2 + offset3其中，Dl為線路延遲請(qǐng)求Pdelay_req報(bào)文傳遞給延遲響應(yīng)端Responder的線路延遲；D2為線路延遲響應(yīng)Pdelay_resp報(bào)文傳遞給延遲請(qǐng)求端Requestor的線路延遲；offset2為t2時(shí)刻點(diǎn)，延遲請(qǐng)求端Requestor和延遲響應(yīng)端Responder之間的時(shí)間差offset ；offset3為t3時(shí)刻點(diǎn)，延遲請(qǐng)求端Requestor和延遲響應(yīng)端Responder之間的時(shí)間差 offset。所述IEEE1588基本時(shí)間戳tl、t2、t3和t4的關(guān)系進(jìn)一步為J i2 = il + /)1 十 oJTsell + Drifl x Dl ·
\ 3 = 4 — D2 + offset I + Drift x (/4 — D2 —1\)，其中，offsetl為tl時(shí)刻點(diǎn)，延遲請(qǐng)求端Requestor和延遲響應(yīng)端Responder之間的時(shí)間差offset ；Drift為頻率差。
所述頻率差Drift為Drift = (t2k KfW U ;其中，假設(shè) Dl 和 D2 都為 D。所述獲取時(shí)間差offset 的方法為offset = T2' -Tl' -Pdelay ；其中，Tl’為主時(shí)鐘端發(fā)送同步報(bào)文的時(shí)間，T2’為從時(shí)鐘端接收同步報(bào)文的時(shí)間；Pdelay為所述總線路延遲。一種實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘同步的裝置，包括總線路延遲獲取模塊、時(shí)間差獲取模塊以及同步模塊，其中，總線路延遲獲取模塊，用于根據(jù)報(bào)文傳遞的線路延遲及主從時(shí)鐘的頻率差，獲取總線路延遲，輸出給時(shí)間差獲取模塊；時(shí)間差獲取模塊，用于根據(jù)來(lái)自總線路延遲獲取模塊的總線路延遲獲取時(shí)間差，輸出給同步模塊；同步模塊，用于利用來(lái)自時(shí)間差獲取模塊的時(shí)間差進(jìn)行時(shí)鐘同步。從上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明充分考慮了報(bào)文傳遞的線路延遲，以及主從時(shí)鐘的頻率差，使得總線路延遲的獲得更加準(zhǔn)確，進(jìn)而保證了時(shí)間差的準(zhǔn)確性，最終有效提高了 IEEE1588時(shí)間同步的精度。


圖I (a)為現(xiàn)有IEEE1588的P2P模式下，計(jì)算鏈路延遲的基本原理示意圖；圖1(b)為現(xiàn)有進(jìn)行時(shí)鐘同步的時(shí)間差的表示示意圖；圖2為本發(fā)明實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘同步的方法的流程圖；圖3為本發(fā)明IEEE1588的P2P模式下，計(jì)算鏈路延遲的基本原理示意圖；圖4為本發(fā)明實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘同步的裝置的組成結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式圖2為本發(fā)明實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘同步的方法的流程圖，如圖2所示，包括以下步驟步驟200 :根據(jù)報(bào)文傳遞的線路延遲及主從時(shí)鐘的頻率差，獲取總線路延遲。本步驟中，如圖3所示，tl、t2、t3和t4為IEEE1588基本時(shí)間戳；D1為線路延遲請(qǐng)求Pdelay_req報(bào)文傳遞給延遲響應(yīng)端Responder的線路延遲；D2為線路延遲響應(yīng)Pdelay_resp報(bào)文傳遞給延遲請(qǐng)求端Requestor的線路延遲；offsetl為tl時(shí)刻點(diǎn)，延遲請(qǐng)求端Requestor和延遲響應(yīng)端Responder之間的時(shí)間差offset ；offset2為t2時(shí)刻點(diǎn)，延遲請(qǐng)求端Requestor和延遲響應(yīng)端Responder之間的時(shí)間差offset ；offset3為t3時(shí)刻點(diǎn)，延遲請(qǐng)求端Requestor和延遲響應(yīng)端Responder之間的時(shí)間差offset ；如圖3所示,存在三個(gè)時(shí)間差offset過(guò)程,而且，由于主時(shí)鐘slave端和從時(shí)鐘master端之間頻率不可能完全同步，因此，在IEEE1588報(bào)文交互的過(guò)程中，時(shí)間差offset是一個(gè)變化的過(guò)程，受頻率差的影響，假設(shè)其頻率差為Drift。本步驟中，如圖3所示，首先建立時(shí)間軸的變量對(duì)應(yīng)關(guān)系
i2 = rl + Dl + offsetl...彳(2) [t3 = t4-D2 + offset3'將頻率差Drift帶入公式(2)可得
f 2 = \ + Dl + offset] + Drift x Dl....<(I)
[ 3 = t4-D2 + offsetl + Drift χ (i4 -D2-tl)' '將公式(3)中量計(jì)算式相減t2-t3 = tl-t4+(Dl+D2)+DriftX (Dl+D2-t4+tl)(4)假設(shè)Dl和D2非常接近，都為D，可得公式(5)。這里，通過(guò)物理實(shí)現(xiàn)可以保證Dl和D2非常接近，比如使用相同的光纖等；也可以通過(guò)測(cè)量得到Dl和D2，具體測(cè)量方法屬于現(xiàn)有技術(shù)，這里不再贅述。(t2-t3)-(tl-t4) = 2XD+DriftX (2XD-t4+tl)(5)使用遞歸的Drift表達(dá)式如公式(6)所示
η .Λ (t2k — t2k_i) — (tlk — t\k_x)Drift = ~k-~~~k-^(6)公式中，k表不某一時(shí)刻，(k-1)表不k時(shí)刻的前一時(shí)刻。其中，遞歸的具體實(shí)現(xiàn)屬于本領(lǐng)域技術(shù)人員的慣用技術(shù)手段，具體實(shí)現(xiàn)方法不用于限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，這里不再贅述。接著，對(duì)公式(5)進(jìn)行線性化，同時(shí)帶入公式(6)可得其中，線性化的方法屬于本領(lǐng)域技術(shù)人員的慣用技術(shù)手段，具體實(shí)現(xiàn)方法不用于限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，這里不再贅述。最后，總結(jié)遞歸收斂公式獲得k時(shí)刻的總線路延遲Dk如公式(8)所示
Dk=-t2k —/2*-1-x{(t2k-t飛)-(tlk —t4k、_、t2k — f2n) —(A — fl(-1)] (8)
A(t2k-a^)-2(tlk-Ak^)*t2k_a 卜'步驟201 :根據(jù)總線路延遲獲取時(shí)間差，并利用該時(shí)間差進(jìn)行時(shí)鐘同步。將公式(8)所得總線路延遲帶入公式(Ib)獲取時(shí)間差，并根據(jù)按照本發(fā)明方法獲得的時(shí)間差對(duì)從時(shí)鐘端進(jìn)行時(shí)鐘同步，其中，對(duì)從時(shí)鐘端進(jìn)行時(shí)鐘同步的具體實(shí)現(xiàn)方法屬于現(xiàn)有技術(shù)，不屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍，這里不再贅述。從本發(fā)明方法可見(jiàn)，充分考慮了報(bào)文傳遞的線路延遲，以及主從時(shí)鐘的頻率差，使得總線路延遲的獲得更加準(zhǔn)確，進(jìn)而保證了時(shí)間差的準(zhǔn)確性，最終有效提高了 IEEE1588時(shí)間同步的精度。
圖4為本發(fā)明實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘同步的裝置的組成結(jié)構(gòu)示意圖，如圖4所示，主要包括總線路延遲獲取模塊、時(shí)間差獲取模塊以及同步模塊，其中，總線路延遲獲取模塊，用于根據(jù)報(bào)文傳遞的線路延遲及主從時(shí)鐘的頻率差，獲取總線路延遲，輸出給時(shí)間差獲取模塊。時(shí)間差獲取模塊，用于根據(jù)來(lái)自總線路延遲獲取模塊的總線路延遲獲取時(shí)間差，輸出給同步模塊。同步模塊，用于利用來(lái)自時(shí)間差獲取模塊的時(shí)間差進(jìn)行時(shí)鐘同步。
以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘同步的方法，其特征在于，包括 根據(jù)報(bào)文傳遞的線路延遲及主從時(shí)鐘的頻率差，獲取總線路延遲； 根據(jù)總線路延遲獲取時(shí)間差，并利用該時(shí)間差進(jìn)行時(shí)鐘同步。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述獲取總線路延遲Dk為
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述IEEE1588基本時(shí)間戳tl、t2、t3和 t4的關(guān)系為
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述IEEE1588基本時(shí)間戳tl、t2、t3和t4的關(guān)系進(jìn)一步為
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述頻率差Drift為
6.根據(jù)權(quán)利要求1 5任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述獲取時(shí)間差offset的方法為offset = T2' -Tl' -Pdelay ； 其中，Tl’為主時(shí)鐘端發(fā)送同步報(bào)文的時(shí)間，T2’為從時(shí)鐘端接收同步報(bào)文的時(shí)間；Pdelay為所述總線路延遲。
7.一種實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘同步的裝置，其特征在于，包括總線路延遲獲取模塊、時(shí)間差獲取模塊以及同步模塊，其中， 總線路延遲獲取模塊，用于根據(jù)報(bào)文傳遞的線路延遲及主從時(shí)鐘的頻率差，獲取總線路延遲，輸出給時(shí)間差獲取模塊； 時(shí)間差獲取模塊，用于根據(jù)來(lái)自總線路延遲獲取模塊的總線路延遲獲取時(shí)間差，輸出給同步模塊； 同步模塊，用于利用來(lái)自時(shí)間差獲取模塊的時(shí)間差進(jìn)行時(shí)鐘同步。
全文摘要
一種實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘同步的方法及裝置，包括根據(jù)報(bào)文傳遞的線路延遲及主從時(shí)鐘的頻率差，獲取總線路延遲；根據(jù)總線路延遲獲取時(shí)間差，并利用該時(shí)間差進(jìn)行時(shí)鐘同步。本發(fā)明充分考慮了報(bào)文傳遞的線路延遲，以及主從時(shí)鐘的頻率差，使得總線路延遲的獲得更加準(zhǔn)確，進(jìn)而保證了時(shí)間差的準(zhǔn)確性，最終有效提高了IEEE1588時(shí)間同步的精度。
文檔編號(hào)H04L29/08GK102769505SQ201210250529
公開(kāi)日2012年11月7日 申請(qǐng)日期2012年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月19日
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