CN101217330B - 一种用于时间同步校正的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于时间同步校正的方法，用于数字通信网中，包括如下步骤：同步协议模块接收主侧和从侧同步通信完成后发送的时间偏差值，并将前次时间偏差值与本次时间偏差值相比较，若前次时间偏差值大于本次时间偏差值，且滤波结果小于预设的阈值时，则进行校正步长比所述阈值小的精同步校正。本发明用于时间同步校正的方法和装置由于采用对时间偏差值的处理，根据处理结果的不同以及不同的同步阶段采用不同的同步校正策略，有效地提高了同步精度，增加了抗干扰能力，可以用于各种通信网络的同步校正，适用于各种同步协议，具有通用性。

Description

一种用于时间同步校正的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种数字通讯领域中时间同步校正的方法和装置，尤其涉及的是一种在通信网中时间同步校正的方法和装置。

背景技术

现有技术的IEEE 1588协议，又称精确时间协议，即PTP(PrecisionTime Protocol)，是IEEE提出的一种网络时间同步协议，可以实现高精度的时间同步。该协议广泛地应用于以太网、通信系统、分布式系统测量和控制等等领域，提供高精度的时间校正与同步。

IEEE 1588协议在进行时间同步时，是先发时间同步报文，该报文由主设备发出，并采用多播形式发出，该网段上所有与主设备同在一个域中的PTP设备都将收到该同步报文。从设备收到同步报文后，根据同步报文中的时间戳和主时钟到从时钟的线路延时可计算出与主时钟的时间偏差值，对本地的时钟进行调整。

同步计算方式如下：

Offset_k＝Tm_k+Delay-Ts_k                (1)

${\mathrm{Ts}}_k^{\mathrm{\Δ}}={\mathrm{Ts}}_k^{\mathrm{\Γ}}+{\mathrm{Offset}}_k---\left(2\right)$

式中Tm_k和Ts_k分别为第k次同步时，主时钟和从时钟在底层记录的时间戳。Offset_k为第k次同步时从时钟计算出的与主时钟的时间偏差值。Ts_k ^Γ为本次同步修改系统时钟前的PTP系统时间，Ts_k ^Δ为本次同步后的PTP系统时间。Delay为主时钟到从时钟的线路延时，假设线路延时是对称的，则可由时间戳计算得到。Delay的计算方法如下：

Delay＝[(Ts_k-Tm_k)+(Tm_k+1-Ts_k+1)]×0.5            (3)

式中Ts_k表示从设备第k次记录的时间戳，Tm_k表示主设备第k次记录的时间戳。

基于IEEE 1588协议的一种详细的同步过程，如图1所示，其包括步骤：

1.主时钟侧101向从时钟侧102发出同步报文103，同时主时钟侧记录同步报文103发送的时间Tm_k；

2.从时钟侧102接收同步报文103，同时从时钟侧102记录同步报文103接收的时间Ts_k；

3.主时钟侧101发送跟进报文104，告知从时钟侧102同步报文103的发送时间Tm_k；

4.从时钟侧102向主时钟侧101发送延时请求报文105，同时从时钟侧102记录请求报文105的发送时间Ts_k+1；

5.主时钟侧101接收延时请求报文105，同时主时钟侧101记录延时请求报文105的接收时间Tm_k+1；

6.主时钟侧101向从时钟侧102发送延时回复106，告知从时钟侧102延时请求报文105到达主时钟侧101的时间Tm_k+1；

7.从时钟侧102根据式(1)、式(2)、式(3)计算并校正时钟进行同步。

这种传统的时间同步校正方法不足之处在于由于需要采集多个报文的接收和发送时间，其同步精度低，抗干扰能力差，同步校正时间长。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于时间同步校正的方法和装置，可以有效地提高同步精度，增加抗干扰能力，缩短同步校正时间。

本发明技术方案如下：

一种用于时间同步校正的方法，用于数字通信网中，包括如下步骤：

A、同步协议模块接收主侧和从侧同步通信完成后发送的时间偏差值，并由一比较模块将前次时间偏差值与本次时间偏差值相比较，同时由一滤波模块对时间偏差值进行平滑滤波处理；

B、若前次时间偏差值大于本次时间偏差值，且滤波结果小于预设的阈值时，则进行校正步长比所述阈值小的精同步校正，同步完成后进入所述步骤A。

所述的方法，其中，还包括步骤：

C、如果所述比较模块判断所述前次时间偏差值小于本次时间偏差值，则进行校正步长比所述阈值大的粗同步校正，同步完成后进入所述步骤A。

所述的方法，其中，所述步骤B中精同步校正的校正步长为所述阈值的一半。

所述的方法，其中，所述步骤C中粗同步校正的校正步长为所述阈值的两倍。

所述的方法，其中，所述主侧与从侧之间按照1588协议规定通信。

一种用于时间同步校正的装置，用于对从侧时钟的校正，其中，包括一同步协议模块，用于收发同步报文；

一比较模块，连接所述同步协议模块，用于比较前次时间偏差值与本次时间偏差值的大小；

一滤波模块，连接所述同步协议模块，用于对所述时间偏差值进行平滑滤波处理；以及

一校正模块，用于根据所述比较模块和所述滤波模块的处理结果对从侧时钟进行时间校正。

所述的装置，其中，所述校正模块在所述比较模块比较前次时间偏差值大于本次时间偏差值时，且所述滤波模块的滤波结果小于预设的阈值时，进行校正步长小于预设的阈值的精同步校正，同步完成后继续下次时间偏差值的获取。

所述的装置，其中，所述校正模块在所述比较模块比较前次时间偏差值小于本次时间偏差值时，进行校正步长较预先设定的阈值大的粗同步校正，同步完成后继续下次时间偏差值的获取。

本发明所提供的一种用于时间同步校正的方法和装置，与现有技术相比，由于采用对时间偏差值的处理，根据处理结果的不同以及不同的同步阶段采用不同的同步校正策略，有效地提高了同步精度，增加了抗干扰能力，可以用于各种通信网络的同步校正，适用于各种同步协议，具有通用性。

附图说明

图1是现有技术的基于IEEE1588协议的一种详细同步过程示意图；

图2是本发明所述一种用于时间同步校正的装置的示意图；

图3是本发明同步校正方法的状态示意图；

图4是本发明方法的时间同步流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图，将对本发明的各较佳实施例进行更为详细的说明。

本发明用于时间同步校正的方法和装置，其核心构思在于对时间偏差值的处理，根据处理结果的不同以及不同的同步阶段，采用了不同的同步校正策略。本发明该时间同步装置有很强的通用型，可以用于各种同步协议和各种通信网络。

本发明的用于通信网时间同步的方法，如图2和图3所示，用于数字通信领域，其包括如下步骤：

步骤1：接收主侧和从侧按照1588协议或者其改进协议规定同步通信完成后发送的时间偏差值，将前次时间偏差值与本次时间偏差值相比较，并对时间偏差值进行平滑处理；

步骤2：若前次时间偏差值大于本次时间偏差值，且滤波结果小于预设的阈值V时，则进入步骤3；如果前次时间偏差值小于本次时间偏差值，无论滤波结果如何，都进入步骤4；

步骤3：进行校正步长为L2的精同步校正，步长L2的值较小，同步完成后进入步骤1；L2应为小于V的一个值，例如，可以取为V/2，并可根据实际情况调整；

步骤4：进行校正步长为L1的粗同步校正，步长L1的值较大，同步完成后进入步骤1；L1应为大于V的一个值，例如，可以取为2V，并可根据实际情况调整。

本发明用于时间同步校正的装置如图2所示，包括以下模块：

同步协议模块201：用于收发同步报文；比较模块202：用于比较前次时间偏差值和本次时间偏差值大小关系；滤波模块203：用于对时间偏差值数据进行平滑滤波处理；所述比较模块202和所述滤波模块203处理后，都连接一校正模块204：用于根据所述比较模块202和所述滤波模块203的平滑滤波处理比较结果，确定校正步长并进行时间校正。

所述平滑滤波处理可采用的过程包括“加权递推平均滤波”，即不同时刻的数据加以不同的权，通常是，越接近现时刻的数据，权取得越大。给予新采样值的权系数越大，则灵敏度越高，但信号平滑度越低。而在实现中，往往会采用比这种方式更为复杂的算法来实现滤波，一般会基于大量的统计值或者经验值进行筛选。

其中，当所述比较模块202比较前次时间偏差值大于本次时间偏差值，且所述滤波模块203的滤波结果小于预设的阈值V时，则进行校正步长小于预设的阈值V的精同步校正，同步完成后继续下次时间偏差值的获取。

如果所述比较模块202比较前次时间偏差值小于本次时间偏差值，则无论所述滤波模块203的滤波结果如何，都进行校正步长较预先设定的阈值大的粗同步校正，同步完成后继续下次时间偏差值的获取。

本发明方法和装置的具体实施例参考图4所示，用于通信网络时间的同步处理过程包括以下步骤：

步骤401：所述同步协议模块201等待并接收主侧和从侧按照1588协议或者其改进协议规定同步通信完成后得到的时间，并计算时间偏差值；所述时间偏差值的计算为现有技术所熟知，因此不再赘述。

步骤402：所述比较模块202比较前次时间偏差值与本次时间偏差值，所述滤波模块203对时间偏差值做滤波处理，滤波算法如下：将本次得到的时间偏差值与系数0.5的积，前次同步处理后的时间偏差值与系数1-0.5的积，相加后作为滤波处理的结果；

步骤403：所述校正模块204判断前次时间偏差值是否大于本次时间偏差值，并且滤波处理结果是否大于阈值V，若是则进入步骤404，否则进入步骤405；

步骤404：所述校正模块204确定精同步校正步长L2为V/2，L2远远小于L1，进入步骤406；

步骤405：所述校正模块204确定粗同步校正步长L1为2V，L1远远大于L2，进入步骤406；

步骤406：校正模块204根据校正步长校正时钟偏差，进入步骤401，继续进行下次时间偏差值的获取。

本发明用于时间同步校正的方法和装置，在不改变同步次数、间隔时间的情况下可以通过对时间偏差值的不同阶段采用不用的同步校正步长进行时钟偏差校正，并且进行粗校正后可以进行精校正，有效地提高了同步精度，增加了抗干扰能力，可以用于各种通信网络的同步，适用于各种同步协议，具有很强的通用性。

应当理解的是，上述针对具体实施例的描述较为详细，并不能因此而认为是对本发明专利保护范围的限制，本发明的专利保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种用于时间同步校正的方法，用于数字通信网中，包括如下步骤：

A、同步协议模块接收主侧和从侧同步通信完成后得到的时间，计算时间偏差值，并由一比较模块将前次时间偏差值与本次时间偏差值相比较，同时由一滤波模块对所述前次时间偏差值和所述本次时间偏差值进行平滑滤波处理；

B、若前次时间偏差值大于本次时间偏差值，且滤波结果小于预设的阈值时，则进行校正步长比所述阈值小的精同步校正，同步完成后进入所述步骤A。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括步骤：

C、如果所述比较模块判断所述前次时间偏差值小于本次时间偏差值，则进行校正步长比所述阈值大的粗同步校正，同步完成后进入所述步骤A。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤B中精同步校正的校正步长为所述阈值的一半。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤C中粗同步校正的校正步长为所述阈值的两倍。

5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述主侧与从侧之间按照1588协议规定通信。

6.一种用于时间同步校正的装置，用于对从侧时钟的校正，其特征在于，包括一同步协议模块，用于收发同步报文，接收主侧和从侧同步通信完成后得到的时间，计算时间偏差值；

一比较模块，连接所述同步协议模块，用于比较前次时间偏差值与本次时间偏差值的大小；

一滤波模块，连接所述同步协议模块，用于对所述前次时间偏差值和所述本次时间偏差值进行平滑滤波处理；以及

一校正模块，用于根据所述比较模块和所述滤波模块的处理结果对从侧时钟进行时间校正。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述校正模块在所述比较模块比较前次时间偏差值大于本次时间偏差值时，且所述滤波模块的滤波结果小于预设的阈值时，进行校正步长小于预设的阈值的精同步校正，同步完成后继续下次时间偏差值的获取。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述校正模块在所述比较模块比较前次时间偏差值小于本次时间偏差值时，进行校正步长较预先设定的阈值大的粗同步校正，同步完成后继续下次时间偏差值的获取。

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