CN101478358B - 一种优化时间同步校正的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种优化时间同步校正的方法及装置，用于数字通信网，其方法包括如下步骤：同步协议模块通过主侧和从侧发送同步报文得到本次时间偏移值；判定模块比较本次时间偏移值和前次同步的时间偏移值的符号是否同为正或者同为负；如果相同，则所述判定模块判断从时钟相对于主时钟是正偏移还是负偏移，对应确定跟踪校正为负校正还是正校正，即跟踪校正模块在进行跟踪校正时每次将同步校正步长减小或增加一预先设定的间隔调整步长值。本发明优化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采用不同的同步校正策略，在不改变同步次数、间隔时间的情况下有效地提高了同步精度，增加了抗干扰能力，具有通用性。

Description

一种优化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的方法和装置，尤其涉及一种通信网中时间同步的方法和装置。

背景技术

现有技术中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。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。

IEEE1588协议在进行时间同步时，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设备即从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，并对本地的时钟进行调整，以实现同步过程。

现有技术的同步计算方式如下：

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，也可以看作是时间偏移值。

为本次同步修改系统时钟前的PTP系统时间，

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。

现有技术基于IEEE1588协议的一种详细同步过程见图1所示，包括如下步骤：

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；

8.间隔预定的固定时间，重复步骤1，进行下一次同步操作。

上述传统的同步方法是每间隔一段时间进行一次同步，每一次同步的时间偏差是间隔的时间内时钟频率偏移的累计，在这段间隔时间内，时间偏移本身得不到任何校正，这就使得在某些对时间精度要求很高的场合必须依靠缩短时间间隔来达到提升同步精度的目的；而过短的时间间隔会严重加重网络负载，甚至会得不偿失。

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通信网时间同步校正的方法和装置，在不改变同步次数、间隔时间的情况下有效地提高同步精度。

本发明技术方案如下：

一种优化时间同步校正的方法，用于数字通信网，包括如下步骤：

A、同步协议模块通过主侧和从侧发送同步报文得到本次时间偏移值；

B、判定模块比较本次时间偏移值和前次同步的时间偏移值的符号是否同为正或者同为负，如果同为正或同为负则进入步骤C；

C、所述判定模块判断从时钟相对于主时钟是正偏移还是负偏移，对应确定跟踪校正为负校正还是正校正；若是正偏移则跟踪校正为负校正，若是负偏移则跟踪校正为正校正；跟踪校正模块在进行跟踪校正时，在所述判定模块确定跟踪校正为负校正时每次将同步校正步长减小一预先设定的间隔调整步长值，以及，在所述判定模块确定跟踪校正为正校正时每次将同步校正步长增加一预先设定的间隔调整步长值。

所述的方法，其中，还包括步骤：

D、在所述步骤B中所述判定模块比较本次时间偏移值和前次同步的时间偏移值的符号不同为正且不同为负时，停止本次时钟跟踪校正，并将同步校正步长设为初始状态。

所述的方法，其中，在步骤C或步骤D之后还包括步骤：

E、先进行一次正常的同步校正，再在两次时间同步的间隔时间内进行多次步长为间隔调整步长值的跟踪校正。

所述的方法，其中，所述步骤E中的正常同步校正过程包括：滤波模块对时间偏差值进行滤波，校正模块进行同步校正。

所述的方法，其中，所述步骤C具体包括：

所述判定模块在本次时间偏移值的绝对值大于前次时间偏移值的绝对值，则判定从时钟相对于主时钟是负偏移，对应确定跟踪校正为正校正；所述跟踪校正模块在进行跟踪校正时，在所述判定模块确定跟踪校正为正校正时每次将同步校正步长增加一预先设定的间隔调整步长值；

所述判定模块在本次时间偏移值的绝对值小于前次时间偏移值的绝对值，且本次时间偏移值和前次时间偏移值之差的绝对值大于本次时间偏移值的绝对值，则判定从时钟相对于主时钟是正偏移，对应确定跟踪校正为负校正；所述跟踪校正模块在进行跟踪校正时，在所述判定模块确定跟踪校正为负校正时每次将同步校正步长减小一预先设定的间隔调整步长值；

其他情况则不变。

一种优化时间同步校正的装置，用于数字通信网，其中，包括：

一同步协议模块，用于收发同步报文；

一判定模块，连接所述同步协议模块，用于判断本次时间偏差值与上次时间偏差值是否是同为正或者同为负，并判断从时钟相对于主时钟是正偏移还是负偏移，对应确定跟踪校正为负校正还是正校正；若是正偏移则跟踪校正为负校正，若是负偏移则跟踪校正为正校正；

一跟踪校正模块，连接所述判定模块，用于在进行跟踪校正时，在所述判定模块确定跟踪校正为负校正时每次将同步校正步长减小一预先设定的间隔调整步长值，以及，在所述判定模块确定跟踪校正为正校正时每次将同步校正步长增加一预先设定的间隔调整步长值。

所述的装置，其中，还包括：

一滤波模块，连接所述同步协议模块，用于对时间偏差值数据进行平滑处理；

一校正模块，连接所述滤波模块，用于确定同步校正步长并进行时间的同步校正。

本发明所提供的一种优化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，在不改变同步次数、间隔时间的情况下有效地提高了同步精度，增加了抗干扰能力，并可以用于各种通信网络的时间同步，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协议的详细同步过程示意图；

图2是本发明所述一种优化的时间同步校正装置的示意图；

图3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。

本发明优化时间同步校正的方法和装置的核心在于，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性，可以用于各种同步协议和各种通信网络。

本发明用于通信网时间同步校正的方法，如图3所示，主要用于数字通信领域，包括如下步骤：

步骤1：比较本次同步的时间偏移值和前次同步的时间偏移值的符号是否同为正或者负，如果相同则进入步骤2，如果不同则进入步骤3；

步骤2：判断从时钟相对于主时钟是正偏移还是负偏移，确定跟踪校正为正校正还是负校正，设前次对间间隔跟踪校正步长即间隔调整步长为V，若本次时间偏移值的绝对值大于前次时间偏移值的绝对值，则加大校正步长；若本次时间偏移值的绝对值小于前次时间偏移值的绝对值，且本次时间偏移值和前次时间偏移值之差的绝对值大于本次时间偏移值的绝对值，则减小校正步长；其他情况则不变；

步骤3：停止本次时钟跟踪校正，并将同步校正步长设为初始状态；

步骤4：先进行一次正常的同步校正，再在两次时间同步的间隔时间内进行多次间隔调整步长为V的跟踪校正。

本发明时间同步校正装置，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；判定模块202，连接所述同步协议模块201：用于判断本次时间偏差值与上次时间偏差值是否是同为正或者同为负，并判断从时钟相对于主时钟是正偏移还是负偏移；跟踪校正模块203，连接所述判定模块202：用于确定跟踪校正步长，在两次时间同步的间隔内可进行多次校正步长的跟踪校正；一滤波模块204，连接所述同步协议模块201：用于对时间偏差值数据进行平滑处理；校正模块205，连接所述滤波模块204：用于确定同步校正步长并进行时间的同步校正。

具体参考图3所示，本发明所述的通信网络时间同步方法，包括如下具体步骤：

步骤301：所述同步协议模块201通过主侧和从侧发送同步报文得到时间偏移值；

步骤302：所述判定模块202比较本次同步的时间偏移值和前次同步的时间偏移值的符号是否同为正或者同为负，如果相同则进入步骤304，如果不同则进入步骤303；

步骤303：停止本次时钟跟踪校正，并将同步校正步长设为初始状态，即设置间隔调整步长V为0，进入步骤305；

步骤304：所述判定模块202判断从时钟相对于主时钟是正偏移还是负偏移，确定跟踪校正为正校正还是负校正；若是正偏移则跟踪校正为负校正，即跟踪校正模块203在进行跟踪校正到时候每次减去一个预先设定的步长值V；若是负偏移则跟踪校正为正校正，即跟踪校正模块203在进行跟踪校正到时候每次加上一个步长值V。

设前次时间间隔跟踪校正步长为V，若本次时间偏移值的绝对值大于前次时间偏移值的绝对值，则跟踪校正模块203加大校正步长V；若本次时间偏移值的绝对值小于前次时间偏移值的绝对值，且本次时间偏移值和前次时间偏移值之差的绝对值大于本次时间偏移值的绝对值，则跟踪校正模块203减小校正步长V；其他情况则不变；

步骤305：所述滤波模块204对时间偏差值进行滤波，所述校正模块205进行一次正常的同步校正；

步骤306：所述跟踪校正模块203在两次时间同步的间隔内进行多次间隔调整步长为V的跟踪校正。

本发明用于通信网络时间同步的方法和装置，通过设定的上述跟踪同步方式，在不改变同步次数、间隔时间的情况下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)

1.一种优化时间同步校正的方法，用于数字通信网，包括如下步骤：

A、同步协议模块通过主侧和从侧发送同步报文得到本次时间偏移值；

B、判定模块比较本次时间偏移值和前次同步的时间偏移值的符号是否同为正或者同为负，如果同为正或同为负则进入步骤C；

C、所述判定模块判断从时钟相对于主时钟是正偏移还是负偏移，对应确定跟踪校正为负校正还是正校正；若是正偏移则跟踪校正为负校正，若是负偏移则跟踪校正为正校正；跟踪校正模块在进行跟踪校正时，在所述判定模块确定跟踪校正为负校正时每次将同步校正步长减小一预先设定的间隔调整步长值，以及，在所述判定模块确定跟踪校正为正校正时每次将同步校正步长增加一预先设定的间隔调整步长值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括步骤：

D、在所述步骤B中所述判定模块比较本次时间偏移值和前次同步的时间偏移值的符号不同为正且不同为负时，停止本次时钟跟踪校正，并将同步校正步长设为初始状态。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在步骤C或步骤D之后还包括步骤：

E、先进行一次正常的同步校正，再在两次时间同步的间隔时间内进行多次步长为间隔调整步长值的跟踪校正。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤E中的正常同步校正过程包括：滤波模块对时间偏差值进行滤波，校正模块进行同步校正。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤C具体包括：

所述判定模块在本次时间偏移值的绝对值大于前次时间偏移值的绝对值，则判定从时钟相对于主时钟是负偏移，对应确定跟踪校正为正校正；所述跟踪校正模块在进行跟踪校正时，在所述判定模块确定跟踪校正为正校正时每次将同步校正步长增加一预先设定的间隔调整步长值；

所述判定模块在本次时间偏移值的绝对值小于前次时间偏移值的绝对值，且本次时间偏移值和前次时间偏移值之差的绝对值大于本次时间偏移值的绝对值，则判定从时钟相对于主时钟是正偏移，对应确定跟踪校正为负校正；所述跟踪校正模块在进行跟踪校正时，在所述判定模块确定跟踪校正为负校正时每次将同步校正步长减小一预先设定的间隔调整步长值；

其他情况则不变。

6.一种优化时间同步校正的装置，用于数字通信网，其特征在于，包括：

一同步协议模块，用于收发同步报文：

一判定模块，连接所述同步协议模块，用于判断本次时间偏差值与上次时间偏差值是否是同为正或者同为负，并判断从时钟相对于主时钟是正偏移还是负偏移，对应确定跟踪校正为负校正还是正校正；若是正偏移则跟踪校正为负校正，若是负偏移则跟踪校正为正校正；

一跟踪校正模块，连接所述判定模块，用于在进行跟踪校正时，在所述判定模块确定跟踪校正为负校正时每次将同步校正步长减小一预先设定的间隔调整步长值，以及，在所述判定模块确定跟踪校正为正校正时每次将同步校正步长增加一预先设定的间隔调整步长值。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述跟踪校正模块还进一步用于：先进行一次正常的同步校正，再在两次时间同步的间隔内进行多次校正步长的跟踪校正。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，还包括：

一滤波模块，连接所述同步协议模块，用于对时间偏差值数据进行平滑处理；

一校正模块，连接所述滤波模块，用于确定同步校正步长并进行时间的同步校正。

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