CN101515831A - 一种时间同步传递方法、系统及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种时间同步传递方法，包括以下步骤：主设备发送同步脉冲及所述主设备的发送时间信息；从设备接收同步脉冲并记录所述从设备的接收时间信息；获取同步脉冲的传输时延；所述从设备根据所述主设备的发送时间信息、从设备的接收时间信息和所述传输时延确定主设备与从设备之间的时间偏差；所述从设备根据所述时间偏差调整本地同步时钟。本发明公开了一种时间同步传递系统及设备。本发明获得设备间同步误差，然后根据该同步误差对时钟进行补偿，减少了PPS的传递时延带来的同步误差，保证多级设备级联的同步误差仍然小于微秒级别。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种时间同步传递方法、系统及装置。
背景技术
在向下一代网络转型的过程当中，移动网和固定网等网络、以及核心网、传送网、接入网等网络中的各个层面都对同步提出了新的要求。例如，在采用CDMA2000(Code Division Multiple Access 2000，码分多址接入2000)和TD-SCDMA(Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access，时分同步码分多址)两种标准的3G(3th Generation，第三代)网络中，基站系统之间需要高精度的时间同步，例如优于10μs(微妙)。因为在软切换中，如果RNC(Radio Network Control，无线网络控制器)和NodeB(基站)之间没有时间同步，可能导致在选择器中发生邮件指令不匹配，从而使通话连接不能建立起来。WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access，宽带码分多址接入)系统自身在正常工作时不需要时间同步，但当提供某些增值业务，例如基于基站的高精度位置定位服务时，则需要各基站设备间的高精度(μs量级)时间同步。
目前主要有两种同步方法：一种是无线同步，另一种是网络同步。无线同步主要基于GPS(Global Positioning System，全球卫星定位系统)，通过卫星广播的基准信号使得无线基站间和移动终端保持同步；网络同步一般采用主从同步方式，时钟参考来自GPS、MSC(Mobile Switching Center，移动交换中心)或PSTN(Public Switched Telephone Network，公共电话交换网)的同步基准信号，用于移动传输设备和交换机的同步。实际环境中一般无法在所有需要时间同步的设备处都安装GPS接收机，因此多数采用GPS和网络同步相结合的方法。
网络同步方式中每一级节点的时间误差会累积到下一节点，因此采用网络同步就必须实现在节点设备之间以及同一节点设备的不同网络端口之间准确的时间同步传递。
采用GPS时，GPS接收机通过计算取得同步时间后，一般能对外提供PPS(Pulse Per Second，秒脉冲)，同时通过RS-232串口或RS-485总线提供每个秒脉冲对应的Timestamp(时间值)。如图1所示，GPS接收机作为Master(主)设备，时间设备作为Slave(从)设备。Slave设备采样PPS脉冲沿，测量PPS脉冲沿跳变时的本地时间。通过接收Timestamp，得知对应PPS的Master设备时间。比较对应PPS到达时的本地时间和Master设备时间，Slave设备就可以调整本地时间与Master设备时间精确同步。Slave设备可以采用高速采样或其他相位识别技术对PPS的跳变沿进行判别，以便测量PPS脉冲沿跳变时的本地时间。
然而，在同步通信网络中，需要多级节点设备互连，设备的一个端口到另一个端口可能需要内部多级时间同步。现有同步技术中没有补偿PPS的传递时延带来的同步误差，这个误差会逐级单调累积，不能保证多级设备级联的情况下同步误差仍然小于微秒级别。
发明内容
本发明实施例提供了一种时间同步传递方法、系统及设备，对电缆或PCB线路没有固定长度要求，能实时测量传输时延的变化，实现在时间同步调整中补偿。
本发明实施例提供了一种时间同步传递方法，应用于包括时钟主设备和时钟从设备的系统中，包括以下步骤：
主设备发送同步脉冲及所述主设备的发送时间信息；
从设备接收同步脉冲并记录所述从设备的接收时间信息；
获取同步脉冲的传输时延；
所述从设备根据所述主设备的发送时间信息、从设备的接收时间信息和所述传输时延确定主设备与从设备之间的时间偏差；
所述从设备根据所述时间偏差调整本地同步时钟。
其中，所述获取同步脉冲的传输时延具体包括：
所述从设备给所述主设备发送同步脉冲并记录所述从设备的发送时间信息；
所述主设备接收来自所述从设备的同步脉冲并记录所述主设备的接收时间信息；
根据以下公式获得传输时延：[(从设备的接收时间信息-主设备的发送时间信息)+(主设备的接收时间信息-从设备的发送时间信息)]/2。
其中，所述从设备根据所述主设备的发送时间信息、从设备的接收时间信息和所述传输时延确定主设备与从设备之间的时间偏差具体包括：
所述时间偏差根据所述从设备的接收时间信息、所述主设备的发送时间信息及所述传输时延获得。
其中，所述同步脉冲传输时延包括输出电路时延、线路时延、输入电路时延，所述输出电路时延和输入电路时延通过测量获得，所述线路时延通过所述主设备或从设备测试获得。
其中，所述主设备测试线路时延；所述从设备根据所述主设备的发送时间信息、从设备的接收时间信息和所述传输时延确定主设备与从设备之间的时间偏差具体包括：
所述主设备根据主设备的发送时间信息、所述线路时延、输出电路时延获得主设备的新发送时间信息，并发送给所述从设备；
所述从设备根据所述主设备的新发送时间信息、输入电路时延获得准确时间信息；
所述从设备根据所述从设备接收时间信息及所述准确时间信息获得时间偏差。
其中，所述从设备测试线路时延，所述从设备根据所述主设备的发送时间信息、从设备的接收时间信息和所述传输时延确定主设备与从设备之间的时间偏差具体包括：
所述主设备根据主设备的发送时间信息、输出电路时延获得主设备的新发送时间信息，并发送给所述从设备；
所述从设备根据所述主设备的新发送时间信息、所述线路时延和输入电路时延获得准确时间信息；
所述从设备根据所述从设备接收时间信息及所述准确时间信息获得时间偏差。
其中，所述线路时延获取方式为：
发送同步脉冲；
接收所述同步脉冲通过远端环回的信号；
根据所述远端环回信号的时间信息、发送所述同步脉冲的时间信息、输出电路时延和输入电路时延获得线路时延。
其中，所述线路时延获取方式为：
发送同步脉冲；
接收所述同步脉冲通过近端环回的信号和通过远端环回的信号；
根据所述远端环回信号的时间信息、所述近端环回信号的时间信息获得线路时延。
其中，所述根据远端环回信号的时间信息、所述近端环回信号的时间信息获得线路时延具体包括：
根据所述根据近端环回信号的时间信息及发送同步脉冲时间信息获得近端传输时延，所述近端传输时延包括输出电路时延和输入电路时延；
根据所述远端环回信号的时间信息及所述近端传输时延获得线路时延。
本发明提供了一种时间同步传递系统，包括时钟主设备和时钟从设备，
所述主设备，用于向所述从设备发送同步脉冲及所述主设备的发送时间信息，接收所述从设备发送的同步脉冲并记录所述主设备的接收时间信息，并将所述主设备的接收时间信息发送给所述从设备；
所述从设备，用于接收来自所述主设备的同步脉冲并记录所述从设备的接收时间信息，并获取同步脉冲的传输时延，根据所述主设备的发送时间信息、从设备的接收时间信息和所述传输时延确定主设备与从设备之间的时间偏差，并根据所述时间偏差调整本地同步时钟。
其中，所述主设备具体包括：
脉冲触发单元，用于向所述从设备发送同步脉冲，并记录主设备的发送时间信息；
脉冲捕获单元，用于接收所述从设备发送的同步脉冲，并记录主设备的接收时间信息；
接口单元，用于将所述主设备的发送时间信息和所述主设备的接收时间信息发送给所述从设备；
时间同步时钟单元，用于为所述脉冲触发单元和所述脉冲捕获单元提供打时间信息的本地同步时钟。
其中，所述从设备具体包括：
脉冲捕获单元，用于接收所述主设备发送的同步脉冲，并记录所述从设备的接收时间信息；
脉冲触发单元，用于向所述主设备发送同步脉冲，并记录所述从设备的发送时间信息；
接口单元，用于接收来自所述主设备的发送时间信息和所述主设备的接收时间信息；
控制单元，用于根据以下公式获得传输时延：[(从设备的接收时间信息-主设备的发送时间信息)+(主设备的接收时间信息-从设备的发送时间信息)]/2，并根据所述从设备的接收时间信息减去所述主设备的发送时间信息，再减去所述传输时延确定主设备与从设备之间的时间偏差；并根据所述时间偏差调整本地时间同步时钟单元的同步时钟；
时间同步时钟单元，用于为所述脉冲触发单元和所述脉冲捕获单元提供打时间信息的本地同步时钟，并由所述控制单元调节同步时钟。
本发明提供了一种时间同步传递系统，包括：
主设备，用于向从设备发送同步脉冲，并记录所述主设备的发送时间信息，获取线路时延后，根据所述主设备的发送时间信息、所述线路时延、输出电路时延获得主设备的新发送时间信息，发送给所述从设备；
从设备，用于接收来自主设备的同步脉冲并记录所述从设备的接收时间信息，然后接收主设备的新发送时间信息，根据所述主设备的新发送时间信息、输入电路时延获得准确时间信息；根据所述从设备接收时间信息及所述准确时间信息获得时间偏差，并根据所述时间偏差调整本地同步时钟。
其中，所述主设备具体包括：
脉冲触发单元，用于向从设备发送同步脉冲，并记录主设备的发送时间信息；
脉冲捕获单元，用于接收所述同步脉冲的环回信息，并记录达到时间；
控制单元，用于根据所述环回信息获取线路时延；并根据所述主设备的发送时间信息、所述线路时延、输出电路时延获得所述主设备的新发送时间信息；
接口单元，用于将所述主设备的新发送时间信息发送给所述从设备；
时间同步时钟单元，用于为所述脉冲触发单元和所述脉冲捕获单元提供打时间信息的本地同步时钟。
其中，所述控制单元获得线路时延的方式为：接收同步脉冲通过远端环回的信号，并根据所述远端环回信号的时间信息、发送所述同步脉冲的时间信息、输出电路时延和输入电路时延获得线路时延。
其中，所述控制单元获得线路时延的方式为：接收同步脉冲近端环回的信号和远端环回的信号，并根据所述远端环回信号的时间信息、所述近端环回信号的时间信息获得线路时延。
其中，所述从设备具体包括：
脉冲捕获单元，用于接收同步脉冲并记录所述从设备的接收时间信息；
接口单元，用于接收主设备的新发送时间信息；
控制单元，用于根据所述主设备的新发送时间信息、输入电路时延获得准确时间信息，并根据所述从设备接收时间信息及所述准确时间信息获得时间偏差；并根据所述时间偏差调整本地时间同步时钟单元的同步时钟；
时间同步时钟单元，用于为所述脉冲捕获单元提供打时间信息的本地同步时钟，并由所述控制单元调节同步时钟。
本发明提供了一种时间同步传递系统，包括：
主设备，用于向从设备发送同步脉冲，并根据所述主设备的发送时间信息、输出电路时延获得新发送时间信息，发送给所述从设备；
从设备，用于接收所述主设备发送的同步脉冲，记录所述从设备的接收时间信息，并获取线路时延，根据所述主设备的新发送时间信息、所述线路时延和输入电路时延获得准确时间信息；根据所述从设备的接收时间信息及所述准确时间信息获得时间偏差，并根据所述时间偏差调整本地同步时钟。
其中，所述主设备具体包括：
脉冲触发单元，用于向从设备发送同步脉冲，并记录主设备的发送时间信息；
控制单元，用于根据所述主设备的发送时间信息、输出电路时延获得主设备的新发送时间信息；
接口单元，用于将所述主设备的新发送时间信息发送给所述从设备。
其中，所述从设备具体包括：
脉冲触发单元，用于发送同步脉冲，并记录从设备的发送时间信息；
脉冲捕获单元，用于接收所述主设备发送的同步脉冲，记录所述从设备的接收时间信息，并接收环回信息；
接口单元，用于接收主设备的新发送时间信息；
控制单元，用于根据所述环回信息获取线路时延，根据所述主设备的新发送时间信息、所述线路时延和输入电路时延获得准确时间信息，并根据所述从设备的接收时间信息及所述准确时间信息获得时间偏差，根据所述时间偏差调整本地时间同步单元的同步时钟；
时间同步时钟单元，用于为所述脉冲触发单元和所述脉冲捕获单元提供打时间信息的本地同步时钟，并由所述控制单元调节同步时钟。
其中，所述控制单元获得线路时延的方式为：接收所述同步脉冲通过远端环回的信号，并根据所述远端环回信号的时间信息、发送所述同步脉冲的时间信息、输出电路时延和输入电路时延获得线路时延。
其中，所述控制单元获得线路时延的方式为：接收所述同步脉冲近端环回的信号和远端环回的信号，根据所述远端环回信号的时间、所述近端环回信号的时间信息获得线路时延。
本发明提供了一种时间同步传递设备，包括：
时间同步时钟单元，用于维持时间同步时钟；
脉冲触发单元，用于发送同步脉冲，并记录发送时间信息；
脉冲捕获单元，用于捕获同步脉冲，并记录接收时间信息；
接口单元，用于作为从设备时取得时间同步，或作为主设备时将已经同步的时间通过同步脉冲发送给其他设备；
控制单元，用于计算主设备与从设备之间的时间偏差，并根据所述时间偏差调整本地时间同步时钟单元的同步时钟。
其中，还包括：
时钟变换单元，用于作为从设备时，将来自主设备的与同步脉冲对应的频率同步时钟信号变换为各种频率同步的时钟信号；或作为主设备时根据自身的时间同步时钟变换出各种频率同步的时钟信号，提供给其他设备使用。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明中，首先获得设备间同步误差，然后根据该同步误差对时钟进行补偿，减少了PPS的传递时延带来的同步误差，保证同步误差小于微秒级别。
附图说明
图1是现有技术中GPS接收机对外传递时间同步信息示意图；
图2是本发明中一种时间同步传递方法流程图；
图3是本发明中对称同步脉冲时延补偿方法示意图；
图4是本发明中同步脉冲传输时延的环回方法补偿方法示意图；
图5是本发明中线路时延测量方法示意图；
图6是本发明中具有同步脉冲传输时延补偿的通用时间同步装置。
具体实施方式
本发明的核心思想是：获取同步脉冲的传输时延，将同步脉冲的传输时延计算入主设备与从设备之间的时间偏差，根据所述时间偏差调整从设备同步时钟，减少了PPS的传递时延带来的同步误差，保证同步误差小于微秒级别。
本发明提供了一种时间同步传递方法，应用于包括时钟主设备和时钟从设备的系统中，该方法如图2所示，包括以下步骤：
步骤201，主设备发送同步脉冲及所述主设备的发送时间信息(例如时间戳)。
步骤202，从设备接收同步脉冲并记录所述从设备的接收时间信息。
步骤203，获取同步脉冲的传输时延。
步骤204，所述从设备根据所述主设备的发送时间信息、从设备的接收时间信息和所述传输时延确定主设备与从设备之间的时间偏差。
步骤205，所述从设备根据所述时间偏差调整本地同步时钟。
本发明实施例一提供了一种时间同步传递方法，统一计算输出传输时延，即输出电路时延Δt1、电缆或PCB线路时延Δt3、输入电路时延Δt2的总和。适用于Master(主)设备和Slave(从)设备采用相同的电路结构，并且具有传递同步脉冲的双向等长的电缆或PCB线路，如两台交换机之间，或同一台交换机的不同单板之间，如图3所示。Master设备和Slave设备内部各自维持一个时间同步时钟Time Clock。其中，主设备用于向从设备发送同步脉冲，并将发送同步脉冲的时间戳及来自从设备的同步脉冲的接收时间戳通过串口或其他形式发送给从设备；从设备用于根据主设备的发送时间戳、接收时间戳、从设备的接收时间戳和发送时间戳，获取同步脉冲的传输时延，根据传输时延确定主设备与从设备之间的时间偏差，并根据该时间偏差调整从设备本地同步时钟。
其中，主设备和从设备分别包括脉冲触发单元、脉冲捕获单元和本地时钟Time Clock，脉冲触发单元能根据Time Clock和相关设置对外提供各种脉冲信号，包括PPS。脉冲捕获单元能捕获外部脉冲信号的跳变沿，并提供脉冲信号的跳变沿时的精确时间戳。脉冲触发单元和脉冲捕获单元均采用本地Time Clock的时间作为触发时间或捕获时间戳，主设备和从设备之间可以通过串口或其他通信方式传递时间戳。
其中，传输时延计算和同步的周期性循环步骤包括以下步骤：
步骤301，Master设备的脉冲触发单元在预先设定的时刻发送同步脉冲给Slave设备，该时刻记录一个Master设备的发送时间戳Tm1。
步骤302，Slave设备的脉冲捕获单元捕获该同步脉冲边沿，得到同步脉冲边沿到达时刻的Slave设备的本地接收时间戳Ts1。
步骤303，Slave设备的脉冲触发单元发送同步脉冲给Master设备，此时刻记录一个Slave设备的发送时间戳Ts2。
步骤304，Master设备的脉冲捕获单元捕获同步脉冲边沿，得到同步脉冲边沿到达时刻的Master设备的接收时间戳Tm2。
步骤305，Master设备通过串口、以太网口或其他通信方式将Master设备的发送时间戳Tm1和接收时间戳Tm2告知Slave设备。
步骤306，Slave设备计算得到同步脉冲的传输时延Δt＝[(Ts1-Tm1)+(Tm2-Ts2)]/2；Slave设备与Master设备的时间偏差为Ts1-Tm1-Δt。
步骤307，Slave设备根据计算得到的时间偏差加快或减缓本地时间同步时钟的运行，使Slave设备与Master设备时间同步。
本发明实施例二提供了一种时间同步传递方法，通过线路环回的方式实时测量出电缆或PCB线路时延Δt3，输出电路时延Δt1和输入电路时延Δt2采用固定值进行补偿，具体的数值由电路芯片厂家提供。适用于Master设备和Slave设备没有对称脉冲传输结构，如图4所示，如不同硬件电路设计的不同时间设备之间的对接，或一端设备固定只能输出或输入同步脉冲的，如GPS接收机只对外提供PPS同步脉冲和时间戳。可以由Master设备实时测量电缆或PCB线路时延Δt3，也可以由Slave设备测量。
当Master设备测量电缆或PCB线路时延Δt3时，Master设备向Slave设备传输同步脉冲和Timestamp，Slave设备将同步脉冲通过等长的电缆或PCB线路环回到Master设备，Master设备比较出发同步脉冲与环回同步脉冲的相位差，即可以得到同步脉冲在电缆或PCB线路上的传输时延的两倍。具体过程包括以下步骤：
步骤501，Master设备发送PPS同步脉冲信号，也可以采用其他周期(如10s或100ms)。
步骤502，Slave设备捕获PPS跳变沿，并生成到达时间戳。
步骤503，Master设备测试发送PPS信号和环回的PPS信号之间的相位差，电缆或PCB线路的时延Δt3为相位差的一半。
步骤504，Master设备根据已经计算的电缆或PCB线路，将发送时刻时间戳加上线路时延Δt3和输出电路时延Δt1作为Timestamp通过串口或其他方式发送给Slave设备。当然，Master也可以将发送时间戳及线路时延和输出电路时延分别发送到Slave设备，由Slave设备根据Master设备时间戳及线路时延和输出电路时延进行计算。
步骤505，Slave设备接收Timestamp，加上输入电路时延Δt2得到补偿后的准确时间戳。
步骤506，Slave设备比较PPS到达时间戳和准确时间戳的差值，根据这个差值加快或减缓本地时间同步时钟的运行，使Slave设备与Master设备时间同步。
当Slave设备测量电缆或PCB线路时延Δt3时，原理类似。
Slave设备发送一个同步脉冲，Master设备将同步脉冲通过等长的电缆或PCB线路环回到Slave设备。Slave设备比较出发同步脉冲与环回同步脉冲的相位差，即可以得到同步脉冲在电缆或PCB线路上的传输时延的两倍。具体过程包括以下步骤：
步骤601，Master设备发送PPS同步脉冲信号，可以采用其他周期(如10s或100ms)。
步骤602，Slave设备捕获PPS跳变沿，并生成到达时间戳。
步骤603，Master设备将发送时刻时间戳加上输出电路时延Δt1作为Timestamp通过串口或其他方式发送给Slave设备。当然，Master设备也可以将发送时间戳及输出电路时延分别发送到Slave设备，由Slave设备根据Master设备时间戳及线路时延和输出电路时延进行计算。
步骤604，Slave设备通过串口或其他方式接收Timestamp。
步骤605，Slave设备发送PPS信号并测试其与环回的PPS信号之间的相位差，电缆或PCB线路的时延Δt3为相位差的一半。
步骤606，Slave设备将接收的Timestamp加上输入电路时延Δt2和电缆或PCB线路的时延Δt3得到补偿后的准确时间戳。
步骤607，Slave设备比较PPS到达时间戳和准确时间戳的差值，根据这个差值加快或减缓本地时间同步时钟的运行，使Slave设备与Master设备时间同步。
本发明实施例二中同步脉冲与其环回脉冲的相位差可以采用两个或三个时间戳计算获得。如图5所示，设备内部维持一个时间同步时钟Time Clock，进一步包括脉冲触发单元和脉冲捕获单元。脉冲触发单元能根据Time Clock和相关设置对外提供各种脉冲信号，包括PPS。脉冲捕获单元能捕获外部脉冲信号的跳变沿，并提供脉冲信号的跳变沿时的精确时间戳。脉冲触发单元和脉冲捕获单元均采用Time Clock的时间作为触发时间或捕获时间戳。其输出电路时延为Δt1，输入电路时延为Δt2。
如图5所示，设定脉冲触发单元每个整秒时间(Ta)发送一个PPS脉冲。在对端将通过电缆或PCB环回，作为信号B到达脉冲捕获单元，脉冲捕获单元可以得到捕获时间戳Tb。因为脉冲触发单元和脉冲捕获单元都基于相同的时钟标准，因此可以计算得PPS传输时延为(Tb-Ta-Δt1-Δt2)/2。
为了得到更精确得补偿，如图5所示，在本端就近直接环回，获得近端环回信息，根据所述根据近端环回信号的时间信息及发送同步脉冲时间信息获得近端传输时延，所述近端传输时延包括输出电路时延和输入电路时延；根据所述远端环回信号的时间信息及所述近端传输时延获得线路时延，即实际电缆或PCB线路时延＝(Tb-Tc)/2。其与输出电路时延Δt1和输入电路时延Δt2无关。
本发明提供了本发明提供了一种时间同步传递系统，包括时钟主设备和时钟从设备，所述主设备，用于向所述从设备发送同步脉冲及所述主设备的发送时间信息，接收所述从设备发送的同步脉冲并记录所述主设备的接收时间信息，并将所述主设备的接收时间信息发送给所述从设备；所述从设备，用于接收来自所述主设备的同步脉冲并记录所述从设备的接收时间信息，并获取同步脉冲的传输时延，根据所述主设备的发送时间信息、从设备的接收时间信息和所述传输时延确定主设备与从设备之间的时间偏差，并根据所述时间偏差调整本地同步时钟。
其中，所述主设备具体包括：脉冲触发单元，用于向所述从设备发送同步脉冲，并记录主设备的发送时间信息；脉冲捕获单元，用于接收所述从设备发送的同步脉冲，并记录主设备的接收时间信息；接口单元，用于将所述主设备的发送时间信息和所述主设备的接收时间信息发送给所述从设备；时间同步时钟单元，用于为所述脉冲触发单元和所述脉冲捕获单元提供打时间信息的本地同步时钟。
其中，所述从设备具体包括：脉冲捕获单元，用于接收所述主设备发送的同步脉冲，并记录所述从设备的接收时间信息；脉冲触发单元，用于向所述主设备发送同步脉冲，并记录所述从设备的发送时间信息；接口单元，用于接收来自所述主设备的发送时间信息和所述主设备的接收时间信息；控制单元，用于根据以下公式获得传输时延：[(从设备的接收时间信息-主设备的发送时间信息)+(主设备的接收时间信息-从设备的发送时间信息)]/2，并根据所述从设备的接收时间信息减去所述主设备的发送时间信息，再减去所述传输时延确定主设备与从设备之间的时间偏差；并根据所述时间偏差调整本地时间同步时钟单元的同步时钟；时间同步时钟单元，用于为所述脉冲触发单元和所述脉冲捕获单元提供打时间信息的本地同步时钟，并由所述控制单元调节同步时钟。
本发明提供了一种时间同步传递系统，包括：主设备，用于向从设备发送同步脉冲，并记录所述主设备的发送时间信息，获取线路时延后，根据所述主设备的发送时间信息、所述线路时延、输出电路时延获得主设备的新发送时间信息，发送给所述从设备；从设备，用于接收来自主设备的同步脉冲并记录所述从设备的接收时间信息，然后接收主设备的新发送时间信息，根据所述主设备的新发送时间信息、输入电路时延获得准确时间信息；根据所述从设备接收时间信息及所述准确时间信息获得时间偏差，并根据所述时间偏差调整本地同步时钟。
其中，所述主设备具体包括：脉冲触发单元，用于向从设备发送同步脉冲，并记录主设备的发送时间信息；脉冲捕获单元，用于接收所述同步脉冲的环回信息，并记录达到时间；控制单元，用于根据所述环回信息获取线路时延；并根据所述主设备的发送时间信息、所述线路时延、输出电路时延获得所述主设备的新发送时间信息；接口单元，用于将所述主设备的新发送时间信息发送给所述从设备；时间同步时钟单元，用于为所述脉冲触发单元和所述脉冲捕获单元提供打时间信息的本地同步时钟。
其中，所述控制单元获得线路时延的方式为：接收同步脉冲通过远端环回的信号，并根据所述远端环回信号的时间信息、发送所述同步脉冲的时间信息、输出电路时延和输入电路时延获得线路时延。
其中，所述控制单元获得线路时延的方式为：接收同步脉冲近端环回的信号和远端环回的信号，并根据所述远端环回信号的时间信息、所述近端环回信号的时间信息获得线路时延。
其中，所述从设备具体包括：脉冲捕获单元，用于接收同步脉冲并记录所述从设备的接收时间信息；接口单元，用于接收主设备的新发送时间信息；控制单元，用于根据所述主设备的新发送时间信息、输入电路时延获得准确时间信息，并根据所述从设备接收时间信息及所述准确时间信息获得时间偏差；并根据所述时间偏差调整本地时间同步时钟单元的同步时钟；时间同步时钟单元，用于为所述脉冲捕获单元提供打时间信息的本地同步时钟，并由所述控制单元调节同步时钟。
本发明提供了一种时间同步传递系统，包括：主设备，用于向从设备发送同步脉冲，并根据所述主设备的发送时间信息、输出电路时延获得新发送时间信息，发送给所述从设备；从设备，用于接收所述主设备发送的同步脉冲，记录所述从设备的接收时间信息，并获取线路时延，根据所述主设备的新发送时间信息、所述线路时延和输入电路时延获得准确时间信息；根据所述从设备的接收时间信息及所述准确时间信息获得时间偏差，并根据所述时间偏差调整本地同步时钟。
其中，所述主设备具体包括：脉冲触发单元，用于向从设备发送同步脉冲，并记录主设备的发送时间信息；控制单元，用于根据所述主设备的发送时间信息、输出电路时延获得主设备的新发送时间信息；接口单元，用于将所述主设备的新发送时间信息发送给所述从设备。
其中，所述从设备具体包括：脉冲触发单元，用于发送同步脉冲，并记录从设备的发送时间信息；脉冲捕获单元，用于接收所述主设备发送的同步脉冲，记录所述从设备的接收时间信息，并接收环回信息；接口单元，用于接收主设备的新发送时间信息；控制单元，用于根据所述环回信息获取线路时延，根据所述主设备的新发送时间信息、所述线路时延和输入电路时延获得准确时间信息，并根据所述从设备的接收时间信息及所述准确时间信息获得时间偏差，根据所述时间偏差调整本地时间同步单元的同步时钟；时间同步时钟单元，用于为所述脉冲触发单元和所述脉冲捕获单元提供打时间信息的本地同步时钟，并由所述控制单元调节同步时钟。
其中，所述控制单元获得线路时延的方式为：接收所述同步脉冲通过远端环回的信号，并根据所述远端环回信号的时间信息、发送所述同步脉冲的时间信息、输出电路时延和输入电路时延获得线路时延。
其中，所述控制单元获得线路时延的方式为：接收所述同步脉冲近端环回的信号和远端环回的信号，根据所述远端环回信号的时间、所述近端环回信号的时间信息获得线路时延。
本发明提出一种具有同步脉冲传输时延补偿的通用时间同步装置，如图6所示：包括：时间同步时钟单元，用于维持时间同步时钟；脉冲触发单元，用于发送同步脉冲，并记录发送时间信息(例如时间戳)；脉冲捕获单元，用于捕获同步脉冲，并记录接收时间信息；接口单元(例如串口单元/以太网口单元)，用于作为从设备时取得时间同步，或作为主设备时将已经同步的时间通过同步脉冲发送给其他设备；控制单元，用于计算主设备与从设备之间的时间偏差，并根据所述时间偏差调整本地时间同步时钟单元的同步时钟；时钟变换单元，用于作为从设备时，将来自主设备的与同步脉冲对应的频率同步时钟信号变换为各种频率同步的时钟信号；或作为主设备时根据自身的时间同步时钟变换出各种频率同步的时钟信号，提供给其他设备使用。
此装置既可作为Slave，运用脉冲传输时延补偿方法从同步脉冲以及串口/以太网口取得时间同步，维持一个时间同步时钟Time Clock；也可作为Master将已经同步的时间通过同步脉冲以及串口/以太网口传递给其他设备。
可选的，作为Slave，利用时钟变换单元将来自Master的与同步脉冲对应的频率同步时钟信号变换为各种频率同步的时钟信号，这些频率同步既可以作为时间同步时钟的工作参考时钟，也可以与同步脉冲信号一起提供给其他设备使用。这种方法有利于降低时间同步过程的抖动，提高同步精度。
可选的，作为Master，利用时钟变换单元根据自身的时间同步时钟变换出各种频率同步的时钟信号，这些频率同步的时钟信号与同步脉冲信号一起提供给其他设备使用。这种方法有利于降低时间同步过程的抖动，提高同步精度。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。
Claims (24)
1、一种时间同步传递方法，应用于包括时钟主设备和时钟从设备的系统中，其特征在于，包括以下步骤：
主设备发送同步脉冲及所述主设备的发送时间信息；
从设备接收同步脉冲并记录所述从设备的接收时间信息；
获取同步脉冲的传输时延；
所述从设备根据所述主设备的发送时间信息、从设备的接收时间信息和所述传输时延确定主设备与从设备之间的时间偏差；
所述从设备根据所述时间偏差调整本地同步时钟。
2、如权利要求1所述时间同步传递方法，其特征在于，所述获取同步脉冲的传输时延具体包括：
所述从设备给所述主设备发送同步脉冲并记录所述从设备的发送时间信息；
所述主设备接收来自所述从设备的同步脉冲并记录所述主设备的接收时间信息；
根据以下公式获得传输时延：[(从设备的接收时间信息-主设备的发送时间信息)+(主设备的接收时间信息-从设备的发送时间信息)]/2。
3、如权利要求2所述时间同步传递方法，其特征在于，所述从设备根据所述主设备的发送时间信息、从设备的接收时间信息和所述传输时延确定主设备与从设备之间的时间偏差具体包括：
所述时间偏差根据所述从设备的接收时间信息、所述主设备的发送时间信息及所述传输时延获得。
4、如权利要求1所述时间同步传递方法，其特征在于，所述同步脉冲传输时延包括输出电路时延、线路时延、输入电路时延，所述输出电路时延和输入电路时延通过测量获得，所述线路时延通过所述主设备或从设备测试获得。
5、如权利要求4所述时间同步传递方法，其特征在于，所述主设备测试线路时延；所述从设备根据所述主设备的发送时间信息、从设备的接收时间信息和所述传输时延确定主设备与从设备之间的时间偏差具体包括：
所述主设备根据主设备的发送时间信息、所述线路时延、输出电路时延获得主设备的新发送时间信息，并发送给所述从设备；
所述从设备根据所述主设备的新发送时间信息、输入电路时延获得准确时间信息；
所述从设备根据所述从设备接收时间信息及所述准确时间信息获得时间偏差。
6、如权利要求4所述时间同步传递方法，其特征在于，所述从设备测试线路时延，所述从设备根据所述主设备的发送时间信息、从设备的接收时间信息和所述传输时延确定主设备与从设备之间的时间偏差具体包括：
所述主设备根据主设备的发送时间信息、输出电路时延获得主设备的新发送时间信息，并发送给所述从设备；
所述从设备根据所述主设备的新发送时间信息、所述线路时延和输入电路时延获得准确时间信息；
所述从设备根据所述从设备接收时间信息及所述准确时间信息获得时间偏差。
7、如权利要求5或6所述时间同步传递方法，其特征在于，所述线路时延获取方式为：
发送同步脉冲；
接收所述同步脉冲通过远端环回的信号；
根据所述远端环回信号的时间信息、发送所述同步脉冲的时间信息、、输出电路时延和输入电路时延获得线路时延。
8、如权利要求5或6所述时间同步传递方法，其特征在于，所述线路时延获取方式为：
发送同步脉冲；
接收所述同步脉冲通过近端环回的信号和通过远端环回的信号；
根据所述远端环回信号的时间信息、所述近端环回信号的时间信息获得线路时延。
9、如权利要求8所述时间同步传递方法，其特征在于，所述根据远端环回信号的时间信息、所述近端环回信号的时间信息获得线路时延具体包括：
根据所述根据近端环回信号的时间信息及发送同步脉冲时间信息获得近端传输时延，所述近端传输时延包括输出电路时延和输入电路时延；
根据所述远端环回信号的时间信息及所述近端传输时延获得线路时延。
10、一种时间同步传递系统，包括时钟主设备和时钟从设备，其特征在于，
所述主设备，用于向所述从设备发送同步脉冲及所述主设备的发送时间信息，接收所述从设备发送的同步脉冲并记录所述主设备的接收时间信息，并将所述主设备的接收时间信息发送给所述从设备；
所述从设备，用于接收来自所述主设备的同步脉冲并记录所述从设备的接收时间信息，并获取同步脉冲的传输时延，根据所述主设备的发送时间信息、从设备的接收时间信息和所述传输时延确定主设备与从设备之间的时间偏差，并根据所述时间偏差调整本地同步时钟。
11、如权利要求10所述时间同步传递系统，其特征在于，所述主设备具体包括：
脉冲触发单元，用于向所述从设备发送同步脉冲，并记录主设备的发送时间信息；
脉冲捕获单元，用于接收所述从设备发送的同步脉冲，并记录主设备的接收时间信息；
接口单元，用于将所述主设备的发送时间信息和所述主设备的接收时间信息发送给所述从设备；
时间同步时钟单元，用于为所述脉冲触发单元和所述脉冲捕获单元提供打时间信息的本地同步时钟。
12、如权利要求10所述时间同步传递系统，其特征在于，所述从设备具体包括：
脉冲捕获单元，用于接收所述主设备发送的同步脉冲，并记录所述从设备的接收时间信息；
脉冲触发单元，用于向所述主设备发送同步脉冲，并记录所述从设备的发送时间信息；
接口单元，用于接收来自所述主设备的发送时间信息和所述主设备的接收时间信息；
控制单元，用于根据以下公式获得传输时延：[(从设备的接收时间信息-主设备的发送时间信息)+(主设备的接收时间信息-从设备的发送时间信息)]/2，并根据所述从设备的接收时间信息减去所述主设备的发送时间信息，再减去所述传输时延确定主设备与从设备之间的时间偏差；并根据所述时间偏差调整本地时间同步时钟单元的同步时钟；
时间同步时钟单元，用于为所述脉冲触发单元和所述脉冲捕获单元提供打时间信息的本地同步时钟，并由所述控制单元调节同步时钟。
13、一种时间同步传递系统，其特征在于，包括：
主设备，用于向从设备发送同步脉冲，并记录所述主设备的发送时间信息，获取线路时延后，根据所述主设备的发送时间信息、所述线路时延、输出电路时延获得主设备的新发送时间信息，发送给所述从设备；
从设备，用于接收来自主设备的同步脉冲并记录所述从设备的接收时间信息，然后接收主设备的新发送时间信息，根据所述主设备的新发送时间信息、输入电路时延获得准确时间信息；根据所述从设备接收时间信息及所述准确时间信息获得时间偏差，并根据所述时间偏差调整本地同步时钟。
14、如权利要求13所述时间同步传递系统，其特征在于，所述主设备具体包括：
脉冲触发单元，用于向从设备发送同步脉冲，并记录主设备的发送时间信息；
脉冲捕获单元，用于接收所述同步脉冲的环回信息，并记录达到时间；
控制单元，用于根据所述环回信息获取线路时延；并根据所述主设备的发送时间信息、所述线路时延、输出电路时延获得所述主设备的新发送时间信息；
接口单元，用于将所述主设备的新发送时间信息发送给所述从设备；
时间同步时钟单元，用于为所述脉冲触发单元和所述脉冲捕获单元提供打时间信息的本地同步时钟。
15、如权利要求14所述时间同步传递系统，其特征在于，所述控制单元获得线路时延的方式为：接收同步脉冲通过远端环回的信号，并根据所述远端环回信号的时间信息、发送所述同步脉冲的时间信息、、输出电路时延和输入电路时延获得线路时延。
16、如权利要求14所述时间同步传递系统，其特征在于，所述控制单元获得线路时延的方式为：接收同步脉冲近端环回的信号和远端环回的信号，并根据所述远端环回信号的时间信息、所述近端环回信号的时间信息获得线路时延。
17、如权利要求13所述时间同步传递系统，其特征在于，所述从设备具体包括：
脉冲捕获单元，用于接收同步脉冲并记录所述从设备的接收时间信息；
接口单元，用于接收主设备的新发送时间信息；
控制单元，用于根据所述主设备的新发送时间信息、输入电路时延获得准确时间信息，并根据所述从设备接收时间信息及所述准确时间信息获得时间偏差；并根据所述时间偏差调整本地时间同步时钟单元的同步时钟；
时间同步时钟单元，用于为所述脉冲捕获单元提供打时间信息的本地同步时钟，并由所述控制单元调节同步时钟。
18、一种时间同步传递系统，其特征在于，包括：
主设备，用于向从设备发送同步脉冲，并根据所述主设备的发送时间信息、输出电路时延获得新发送时间信息，发送给所述从设备；
从设备，用于接收所述主设备发送的同步脉冲，记录所述从设备的接收时间信息，并获取线路时延，根据所述主设备的新发送时间信息、所述线路时延和输入电路时延获得准确时间信息；根据所述从设备的接收时间信息及所述准确时间信息获得时间偏差，并根据所述时间偏差调整本地同步时钟。
19、如权利要求18所述时间同步传递系统，其特征在于，所述主设备具体包括：
脉冲触发单元，用于向从设备发送同步脉冲，并记录主设备的发送时间信息；
控制单元，用于根据所述主设备的发送时间信息、输出电路时延获得主设备的新发送时间信息；
接口单元，用于将所述主设备的新发送时间信息发送给所述从设备。
20、如权利要求18所述时间同步传递系统，其特征在于，所述从设备具体包括：
脉冲触发单元，用于发送同步脉冲，并记录从设备的发送时间信息；
脉冲捕获单元，用于接收所述主设备发送的同步脉冲，记录所述从设备的接收时间信息，并接收环回信息；
接口单元，用于接收主设备的新发送时间信息；
控制单元，用于根据所述环回信息获取线路时延，根据所述主设备的新发送时间信息、所述线路时延和输入电路时延获得准确时间信息，并根据所述从设备的接收时间信息及所述准确时间信息获得时间偏差，根据所述时间偏差调整本地时间同步单元的同步时钟；
时间同步时钟单元，用于为所述脉冲触发单元和所述脉冲捕获单元提供打时间信息的本地同步时钟，并由所述控制单元调节同步时钟。
21、如权利要求20所述时间同步传递系统，其特征在于，所述控制单元获得线路时延的方式为：接收所述同步脉冲通过远端环回的信号，并根据所述远端环回信号的时间信息、发送所述同步脉冲的时间信息、输出电路时延和输入电路时延获得线路时延。
22、如权利要求20所述时间同步传递系统，其特征在于，所述控制单元获得线路时延的方式为：接收所述同步脉冲近端环回的信号和远端环回的信号，根据所述远端环回信号的时间、所述近端环回信号的时间信息获得线路时延。
23、一种时间同步传递设备，其特征在于，包括：
时间同步时钟单元，用于维持时间同步时钟；
脉冲触发单元，用于发送同步脉冲，并记录发送时间信息；
脉冲捕获单元，用于捕获同步脉冲，并记录接收时间信息；
接口单元，用于作为从设备时取得时间同步，或作为主设备时将已经同步的时间通过同步脉冲发送给其他设备；
控制单元，用于计算主设备与从设备之间的时间偏差，并根据所述时间偏差调整本地时间同步时钟单元的同步时钟。
24、如权利要求23所述时间同步传递设备，其特征在于，还包括：
时钟变换单元，用于作为从设备时，将来自主设备的与同步脉冲对应的频率同步时钟信号变换为各种频率同步的时钟信号；或作为主设备时根据自身的时间同步时钟变换出各种频率同步的时钟信号，提供给其他设备使用。
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