CN102594542A - 一种实现精确时间同步的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种实现精确时间同步的方法和装置：主设备通过下行端口或上行端口向从设备发送Sync报文和Followup报文，使得从设备得到T1_下和T2_下、或T1_上和T2_上，并通过上行端口或下行端口接收从设备在T3_下或T3_上发送的Delay_Req报文，将该报文的到达时间T4_下或T4_上携带在Delay_Resp报文中通过上行端口或下行端口发送给从设备，使得从设备根据T1_下、T2_下、T3_下和T4_下计算得到下行线路时延、或根据T1_上、T2_上、T3_上和T4_上计算得到上行线路时延；最后，通过IEEE1588协议和上、下行线路时延计算得到主设备与从设备之间的时间误差，使得从设备根据时间误差实现与主设备之间的精确时间同步。应用本发明所述的实现精确时间同步的方法和装置，能够避免上下行线路不对称对时间同步带来的影响，提高时间同步的精确性。

Description

一种实现精确时间同步的方法和装置

技术领域

本发明涉及网络通信技术领域，特别涉及一种实现精确时间同步的方法和装置。

背景技术

IEEE1588协议是目前唯一可以实现高精度时间同步的协议，如图1所示，从设备通过上行线路和下行线路与主设备进行报文传送以得到用于时间同步的四个时间点T1、T2、T3和T4，从而实现时间同步。具体报文传送过程可参见图2，如图2所示，该过程可包括：

主设备通过下行线路向从设备发送Sync报文，同时，通过下行线路向从设备发送带有Sync报文的发送时间T1的Followup报文；

从设备接收到Sync报文后，记录该Sync报文的到达时间T2，并从Followup报文中得到时间T1，同时，在时间点T3，从设备通过上行线路向主设备发送Delay_Req报文；

主设备接收到Delay_Req报文后，记录该Delay_Req报文的到达时间T4，并将T4携带在响应报文Delay_Resp报文中通过下行线路发送给从设备；

从设备从接收到的Delay_Resp报文中得到时间T4。

通过上述过程，从设备即可得到时间点T1、T2、T3和T4，并根据T1、T2、T3和T4得到主从设备之间的线路时延PathDelay＝((T2-T1)+(T4-T3))/2、以及主从设备之间的时差Offset＝((T2-T1)-(T4-T3))/2，其中，T2-T1＝PathDelay_下+Δms，T4-T3＝PathDelay_上+Δsm，其中PathDelay_下为下行线路时延，PathDelay_上为上行线路时延，Δms是从设备相对于主设备的绝对时差，Δsm是主设备相对于从设备的绝对时差，且Δms＝-Δsm，则有，Offset＝((T2-T1)-(T4-T3))/2＝((PathDelay_下-PathDelay_上)+(Δms-Δsm))/2＝(PathDelay_下-PathDelay_上)/2+(2Δsm)/2。

理想情况下，Offset理论值应等于Δsm，即需要PathDelay_下＝PathDelay_上，也即上行线路时延和下行线路时延相同。然而，在实际情况下，尤其是上下行线路不对称时，上下行线路时延并不能保证是相同的，由此Offset实际值并不为Δsm，从而导致1588时间同步精度明显降低。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种实现精确时间同步的方法，能够避免上下行线路不对称对时间同步带来的影响，提高时间同步的精确性。

本发明还提供了一种实现精确时间同步的装置，能够避免上下行线路不对称对时间同步带来的影响，提高时间同步的精确性。

为了达到上述目的，本发明提出的技术方案为：

一种实现精确时间同步的方法，该方法包括：

主设备通过下行端口、下行光纤将包含下行线路时延测量标志的Sync报文和Followup报文发送给从设备；从设备得到Sync报文发送时间和Sync报文到达时间后，通过上行端口、下行光纤向主设备发送Delay_Req报文、记录Delay_Req报文发送时间；主设备将Delay_Req报文到达时间携带在Delay_Resp报文中通过上行端口、上行光纤发送给从设备；从设备获取Delay_Req报文到达时间后，计算得到下行线路时延；

主设备通过上行端口、上行光纤将包含上行线路时延测量标志的Sync报文和Followup报文发送给从设备；从设备得到Sync报文发送时间和Sync报文到达时间后，通过下行端口、上行光纤向主设备发送Delay_Req报文、记录Delay_Req报文发送时间；主设备将Delay_Req报文到达时间携带在Delay_Resp报文中通过下行端口、下行光纤发送给从设备；从设备获取Delay_Req报文到达时间后，计算得到上行线路时延；

通过IEEE1588协议和所述上、下行线路时延计算得到主设备与从设备之间的时间误差，使得从设备根据计算得到的时间误差实现与主设备之间的精确时间同步。

所述计算得到下行线路时延包括：

主设备与从设备分别使能各自的下行端口、并去使能各自的上行端口；

主设备收到从设备发送的下行线路测量准备报文后进入切换准备状态，并向从设备发送切换准备确认报文，使得从设备进入下行线路测量准备状态；

主设备通过下行端口、下行光纤将包含下行线路时延测量标志的Sync报文和Followup报文发送给从设备后，在一定时间后同时去使能下行端口和使能上行端口；

从设备接收到包含下行线路时延测量标志的Sync报文和Followup报文后，从Followup报文中得到Sync报文发送时间T1_下、记录Sync报文到达时间T2_下；并在去使能下行端口和使能上行端口后，通过上行端口、下行光纤向主设备发送Delay_Req报文、记录Delay_Req报文发送时间T3_下；

主设备记录接收到的Delay_Req报文到达时间T4_下，并将Delay_Req报文到达时间T4_下携带在Delay_Resp报文中通过上行端口、上行光纤发送给从设备后，使能下行端口和去使能上行端口；

从设备从Delay_Resp报文中获取Delay_Req报文到达时间T4_下后，根据其中的四个时间T1_下、T2_下、T3_下和T4_下计算得到下行线路时延PathDelay_下后，使能下行端口和去使能上行端口。

所述下行线路时延通过对多个下行线路时延取均值得到的。

所述计算得到上行线路时延包括：

主设备与从设备分别使能各自的下行端口、并去使能各自的上行端口；

主设备收到从设备发送的上行线路测量准备报文进入切换准备状态，在一定时间后去使能下行端口和使能上行端口，并向从设备发送切换准备确认报文，使得从设备进入下行线路测量准备状态、并在一定时间后去使能下行端口和使能上行端口；

主设备通过上行端口、上行光纤将包含上行线路时延测量标志的Sync报文和Followup报文发送给从设备后，在一定时间后同时使能下行端口和去使能上行端口；

从设备接收到包含上行线路时延测量标志的Sync报文和Followup报文后，从Followup报文中得到Sync报文发送时间T1_上、记录Sync报文到达时间T2_上；并在使能下行端口和去使能上行端口后，通过下行端口、上行光纤向主设备发送Delay_Req报文、记录Delay_Req报文发送时间T3_上；

主设备记录接收到的Delay_Req报文到达时间T4_上，并将Delay_Req报文到达时间T4_上携带在Delay_Resp报文中通过下行端口、下行光纤发送给从设备；

从设备从Delay_Resp报文中获取Delay_Req报文到达时间T4_上后，根据其中的四个时间T1_上、T2_上、T3_上和T4_上计算得到上行线路时延PathDelay_上。

所述上行线路时延通过对多个下行线路时延取均值得到的。

一种实现精确时间同步的装置，该装置包括分别由时间同步单元、控制单元、Mac芯片和时间戳单元组成的主设备和从设备，4个1:2分光器，所述每个时间戳单元有上行端口和下行端口两个端口，其中，

从设备控制单元向从设备时间同步单元发送下行线路时延测试消息后，由时间同步单元通过Mac芯片，经过时间戳单元、下行端口、1:2分光器、上行光纤向主设备发送下行线路测量准备报文；

主设备收到来自上行光纤、1:2分光器的下行线路测量准备报文后，将下行线路测量准备报文经过Mac芯片送到时间同步单元，由时间同步单元解析识别报文后，向控制单元发送切换准备消息，以使主设备进行切换准备状态；同时，通过Mac芯片、时间戳单元、下行端口、1:2分光器、下行光纤向从设备发送切换确认报文；

从设备1:2光分器的下行端口接收到由主设备发送的切换确认报文后，经过时间戳单元、Mac芯片，将报文送到时间同步单元，由时间同步单元解析切换确认报文后，向控制单元发送下行线路时延测量消息，以使从设备进入下行线路测量准备状态；

主设备时间同步单元通过Mac芯片、时间戳单元、下行端口、1:2分光器，向从设备发送Sync报文和带有Sync报文的发送时间T1_下的Followup报文，其中，所述Sync报文和Followup报文中包含下行线路时延测量标志；同时，控制单元在一定时间后控制主设备去使能下行端口，使能上行端口；

从设备时间戳单元从Followup报文中获取Sync报文发送时间T1_下，通过Mac芯片将其发送给时间同步单元，并记录Sync报文到达时间T2_下，且当检测出接收到的Sync报文和Followup报文中包含下行线路时延测量标志时，由控制单元在一定时间后控制从设备去使能下行端口，使能上行端口；并向主设备发送Delay_Req报文的同时，时间同步单元记录Delay_Req报文发送时间T3_下；

主设备1:2分光器收到由从设备发送的Delay_Req报文后，由时间戳单元记录Delay_Req接收时间T4_下，并经过上行端口、时间戳单元、Mac芯片，将Delay_Req报文发送到时间同步单元，由时间同步单元从时间戳单元获取接收时间T4_下，将T4_下携带在到Delay_Resp报文中，通过Mac芯片、时间戳单元、上行端口，1:2分光器，发送给从设备；

从设备1:2光分器接收到由主设备发送的Delay_Resp报文，经过上行端口、时间戳单元、Mac芯片，将Delay_Resp报文送到时间同步单元，由从设备时间同步单元对Delay_Resp解析，获取时间T4_下后，根据T1_下、T2_下、T3_下和T4_下计算得到下行线路时延PathDelay_下＝((T2_下-T1_下)+(T4_下-T3_下))/2；

从设备控制单元向从设备时间同步单元发送上行线路时延测试消息后，由时间同步单元通过Mac芯片，经过时间戳单元、下行端口、1:2分光器、上行光纤向主设备发送上行线路测量准备报文；

主设备收到来自上行光纤、1:2分光器的上行线路测量准备报文后，将上行线路测量准备报文经过Mac芯片送到时间同步单元，由时间同步单元解析识别报文后，向控制单元发送切换准备消息，使得控制单元在一定时间后去使能主设备的下行端口、使能主设备的上行端口；同时通过Mac芯片、时间戳单元、下行端口、1:2分光器、下行光纤向从设备发送切换确认报文；

从设备1:2光分器的下行端口接收到由主设备发送的切换确认报文后，经过时间戳单元、Mac芯片，将报文送到时间同步单元，由时间同步单元解析切换确认报文后，向控制单元发送下行线路时延测量消息，使得控制单元在一定时间后去使能从设备的下行端口、使能从设备的上行端口；

主设备时间同步单元通过Mac芯片、时间戳单元、上行端口、1:2分光器，向从设备发送Sync报文和带有Sync报文的发送时间T1_上的Followup报文，其中，所述Sync报文和Followup报文中包含上行线路时延测量标志；同时，控制单元在一定时间后去使能主设备的上行端口，使能主设备的下行端口；

从设备时间戳单元从Followup报文中获取Sync报文发送时间T1_上，通过Mac芯片将其发送给时间同步单元，并记录Sync报文到达时间T2_上，且当检测出接收到的Sync报文和Followup报文中包含上行线路时延测量标志时，由控制单元在一定时间后去使能上行端口，使能下行端口；并向主设备发送Delay_Req报文的同时，时间同步单元记录Delay_Req报文发送时间T3_上；

主设备1:2分光器收到由从设备发送的Delay_Req报文后，由时间戳单元记录Delay_Req接收时间T4_上，并经过下行端口、时间戳单元、Mac芯片，将Delay_Req报文发送到时间同步单元，由时间同步单元从时间戳单元获取接收时间T4_上，将T4_上携带在到Delay_Resp报文中，通过Mac芯片、时间戳单元、下行端口，1:2分光器，发送给从设备；

从设备1:2光分器接收到由主设备发送的Delay_Resp报文，经过下行端口、时间戳单元、Mac芯片，将Delay_Resp报文送到时间同步单元，由从设备时间同步单元对Delay_Resp解析，获取时间T4_上后，根据T1_上、T2_上下、T3_上和T4_上计算得到上行线路时延PathDelay_上＝((T2_上-T1_上)+(T4_上-T3_上))/2；

所述从设备的时间戳单元根据通过IEEE1588协议和所述上、下行线路时延计算得到主设备与从设备之间的时间误差，实现与主设备之间的精确时间同步。

所述下行线路时延或上行线路时延是分别通过对多个下行线路时延或上行线路时延取均值得到的。

综上所述，本发明所采用的实现精确时间同步的方法，是通过由下行端口和上行端口以及下行光纤和上行光纤结合1:2分光器，分别来实现对上行线路时延和下行线路时延的测量，进而将计算出的上下行线路时延代入根据现有通过IEEE1588协议计算出的时间误差公式中，得到精确的时间误差，使得从设备根据计算得到的时间误差实现与主设备之间的精确时间同步。由于本发明方法是通过将准确的上下行线路时延代入时间误差公式中得到时间误差，而并不是简单地认为上下行线路时延相同得到时间误差的，因此，也就避免了由于上下行线路时延不同对时间误差带来的影响，尤其是当上下行线路不对称时，避免了上下行线路不对称对时间同步带来的影响，提高了时间同步的精确性。

附图说明

图1为现有IEEE1588应用组网示意图；

图2为现有主从设备之间报文传送示意图；

图3为本发明实现精确时间同步方法的工作流程图；

图4为本发明下行线路时延计算方法的工作流程图；

图5为本发明实现精确时间同步装置的结构示意图；

图6为本发明上行线路时延计算方法的工作流程图。

具体实施方式

为了解决本发明提出的技术问题，本发明所述方案的具体实现包括：

主设备通过下行端口、下行光纤将包含下行线路时延测量标志的Sync报文和Followup报文发送给从设备；从设备得到Sync报文发送时间和Sync报文到达时间后，通过上行端口、下行光纤向主设备发送Delay_Req报文、记录Delay_Req报文发送时间；主设备将Delay_Req报文到达时间携带在Delay_Resp报文中通过上行端口、上行光纤发送给从设备；从设备获取Delay_Req报文到达时间后，计算得到下行线路时延；

主设备通过上行端口、上行光纤将包含上行线路时延测量标志的Sync报文和Followup报文发送给从设备；从设备得到Sync报文发送时间和Sync报文到达时间后，通过下行端口、上行光纤向主设备发送Delay_Req报文、记录Delay_Req报文发送时间；主设备将Delay_Req报文到达时间携带在Delay_Resp报文中通过下行端口、下行光纤发送给从设备；从设备获取Delay_Req报文到达时间后，计算得到上行线路时延；

通过IEEE1588协议和所述上、下行线路时延计算得到主设备与从设备之间的时间误差，使得从设备根据计算得到的时间误差实现与主设备之间的精确时间同步。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本发明作进一步地详细描述。

图3为本发明所采用的实现精确时间同步方法的工作流程图。如图3所示，该流程包括：

步骤301：主设备通过下行端口、下行光纤将包含下行线路时延测量标志的Sync报文和Followup报文发送给从设备；从设备得到Sync报文发送时间和Sync报文到达时间后，通过上行端口、下行光纤向主设备发送Delay_Req报文、记录Delay_Req报文发送时间；主设备将Delay_Req报文到达时间携带在Delay_Resp报文中通过上行端口、上行光纤发送给从设备；从设备获取Delay_Req报文到达时间后，计算得到下行线路时延。

本步骤的具体操作可参见图4，如图4所示，下行线路时延的计算方法具体为：

步骤401：主设备与从设备分别使能各自的下行端口、并去使能各自的上行端口。

步骤402：主设备收到从设备发送的下行线路测量准备报文后进入切换准备状态，并向从设备发送切换准备确认报文，使得从设备进入下行线路测量准备状态。

步骤403：主设备通过下行端口、下行光纤将包含下行线路时延测量标志的Sync报文和Followup报文发送给从设备后，在一定时间后同时去使能下行端口和使能上行端口。

步骤404：从设备接收到包含下行线路时延测量标志的Sync报文和Followup报文后，从Followup报文中得到Sync报文发送时间T1_下、记录Sync报文到达时间T2_下；并在去使能下行端口和使能上行端口后，通过上行端口、下行光纤向主设备发送Delay_Req报文、记录Delay_Req报文发送时间T3_下。

步骤405：主设备记录接收到的Delay_Req报文到达时间T4_下，并将Delay_Req报文到达时间T4_下携带在Delay_Resp报文中通过上行端口、上行光纤发送给从设备后，使能下行端口和去使能上行端口。

步骤406：从设备从Delay_Resp报文中获取Delay_Req报文到达时间T4_下后，根据其中的四个时间T1_下、T2_下、T3_下和T4_下计算得到下行线路时延PathDelay_下后，使能下行端口和去使能上行端口。

其中，所述下行线路时延PathDelay_下＝((T2_下-T1_下)+(T4_下-T3_下))/2。

需要说明的是，为了能够获取比较精确的下行线路时延，可以重复执行步骤401-406的操作，计算得到多个PathDelay_下，并对其取均值后，将均值作为最终的下行线路时延。

更进一步地，结合图5给出的本发明实现精确时间同步装置的结构示意图，本步骤下行线路时延的计算方法为：

从设备控制单元向从设备时间同步单元发送下行线路时延测试消息后，由时间同步单元通过报文转发芯片(Mac芯片)，经过时间戳单元、下行端口、1:2分光器04、上行光纤向主设备发送下行线路测量准备报文；

主设备收到来自上行光纤、1:2分光器03的下行线路测量准备报文后，将下行线路测量准备报文经过Mac芯片送到时间同步单元，由时间同步单元解析识别报文后，向控制单元发送切换准备消息，以使主设备进行切换准备状态；同时，通过Mac芯片、时间戳单元、下行端口、1:2分光器01、下行光纤向从设备发送切换确认报文；

从设备1:2光分器02的下行端口接收到由主设备发送的切换确认报文后，经过时间戳单元、Mac芯片，将报文送到时间同步单元，由时间同步单元解析切换确认报文后，向控制单元发送下行线路时延测量消息，以使从设备进入下行线路测量准备状态；

主设备时间同步单元通过Mac芯片、时间戳单元、下行端口、1:2分光器01，向从设备发送Sync报文和带有Sync报文的发送时间T1_下的Followup报文，其中，所述Sync报文和Followup报文中包含下行线路时延测量标志；同时，控制单元在200ms后去使能下行端口，使能上行端口；

从设备时间戳单元从Followup报文中获取Sync报文发送时间T1_下，通过Mac芯片将其发送给时间同步单元，并记录Sync报文到达时间T2_下，且当检测出接收到的Sync报文和Followup报文中包含下行线路时延测量标志时，由控制单元在200ms后去使能下行端口，使能上行端口；并向主设备发送Delay_Req报文的同时，时间同步单元记录Delay_Req报文发送时间T3_下；

主设备1:2分光器01收到由从设备发送的Delay_Req报文后，由时间戳单元记录Delay_Req接收时间T4_下，并经过上行端口、时间戳单元、Mac芯片，将Delay_Req报文发送到时间同步单元，由时间同步单元从时间戳单元获取接收时间T4_下，将T4_下携带在到Delay_Resp报文中，通过Mac芯片、时间戳单元、上行端口，1:2分光器03，发送给从设备；

从设备1:2光分器04接收到由主设备发送的Delay_Resp报文，经过上行端口、时间戳单元、Mac芯片，将Delay_Resp报文送到时间同步单元，由从设备时间同步单元对Delay_Resp解析，获取时间T4_下后，根据T1_下、T2_下、T3_下和T4_下计算得到下行线路时延PathDelay_下＝((T2_下-T1_下)+(T4_下-T3_下))/2。

在计算得到了下行线路时延PathDelay_下后，主设备和从设备各延时200ms后，都将去使能各自的上行端口，使能各自的下行端口，以恢复为正常工作模式。

进一步地，为了获取更加精确的下行线路时延，去除突变较大的无效值，还可以重复多次进行上述操作，并对计算得到的多个PathDelay_下求均值，将均值作为最终的下行线路时延PathDelay_下。

步骤302：主设备通过上行端口、上行光纤将包含上行线路时延测量标志的Sync报文和Followup报文发送给从设备；从设备得到Sync报文发送时间和Sync报文到达时间后，通过下行端口、上行光纤向主设备发送Delay_Req报文、记录Delay_Req报文发送时间；主设备将Delay_Req报文到达时间携带在Delay_Resp报文中通过下行端口、下行光纤发送给从设备；从设备获取Delay_Req报文到达时间后，计算得到上行线路时延。

在本步骤中，上行线路时延的具体计算方法可参见图6，如图6所示，该方法包括：

步骤601：主设备与从设备分别使能各自的下行端口、并去使能各自的上行端口。

步骤602：主设备收到从设备发送的上行线路测量准备报文进入切换准备状态，在一定时间后去使能下行端口和使能上行端口，并向从设备发送切换准备确认报文，使得从设备进入下行线路测量准备状态、并在一定时间后去使能下行端口和使能上行端口。

步骤603：主设备通过上行端口、上行光纤将包含上行线路时延测量标志的Sync报文和Followup报文发送给从设备后，在一定时间后同时使能下行端口和去使能上行端口。

步骤604：从设备接收到包含上行线路时延测量标志的Sync报文和Followup报文后，从Followup报文中得到Sync报文发送时间T1_上、记录Sync报文到达时间T2_上；并在使能下行端口和去使能上行端口后，通过下行端口、上行光纤向主设备发送Delay_Req报文、记录Delay_Req报文发送时间T3_上。

步骤605：主设备记录接收到的Delay_Req报文到达时间T4_上，并将Delay_Req报文到达时间T4_上携带在Delay_Resp报文中通过下行端口、下行光纤发送给从设备。

步骤606：从设备从Delay_Resp报文中获取Delay_Req报文到达时间T4_上后，根据其中的四个时间T1_上、T2_上、T3_上和T4_上计算得到上行线路时延PathDelay_上。

需要说明的是，同步骤301一样，在本步骤中，为了能够获取比较精确的上行线路时延，可以重复执行步骤601-606的操作，计算得到多个PathDelay_上，并对其取均值后，将均值作为最终的下行线路时延。

更进一步地，结合图5给出的本发明实现精确时间同步装置的结构示意图，本步骤上行线路时延的计算方法为：

从设备控制单元向从设备时间同步单元发送上行线路时延测试消息后，由时间同步单元通过Mac芯片，经过时间戳单元、下行端口、1:2分光器04、上行光纤向主设备发送上行线路测量准备报文；

主设备收到来自上行光纤、1:2分光器03的上行线路测量准备报文后，将上行线路测量准备报文经过Mac芯片送到时间同步单元，由时间同步单元解析识别报文后，向控制单元发送切换准备消息，使得控制单元在300ms后去使能主设备的下行端口、使能主设备的上行端口；同时通过Mac芯片、时间戳单元、下行端口、1:2分光器01、下行光纤向从设备发送切换确认报文；

从设备1:2光分器02的下行端口接收到由主设备发送的切换确认报文后，经过时间戳单元、Mac芯片，将报文送到时间同步单元，由时间同步单元解析切换确认报文后，向控制单元发送下行线路时延测量消息，使得控制单元200ms后去使能从设备的下行端口、使能从设备的上行端口；

主设备时间同步单元通过Mac芯片、时间戳单元、上行端口、1:2分光器03，向从设备发送Sync报文和带有Sync报文的发送时间T1_上的Followup报文，其中，所述Sync报文和Followup报文中包含上行线路时延测量标志；同时，控制单元在200ms后去使能主设备的上行端口，使能主设备的下行端口；

从设备时间戳单元从Followup报文中获取Sync报文发送时间T1_上，通过Mac芯片将其发送给时间同步单元，并记录Sync报文到达时间T2_上，且当检测出接收到的Sync报文和Followup报文中包含上行线路时延测量标志时，由控制单元在200ms后去使能上行端口，使能下行端口；并向主设备发送Delay_Req报文的同时，时间同步单元记录Delay_Req报文发送时间T3_上；

主设备1:2分光器03收到由从设备发送的Delay_Req报文后，由时间戳单元记录Delay_Req接收时间T4_上，并经过下行端口、时间戳单元、Mac芯片，将Delay_Req报文发送到时间同步单元，由时间同步单元从时间戳单元获取接收时间T4_上，将T4_上携带在到Delay_Resp报文中，通过Mac芯片、时间戳单元、下行端口，1:2分光器01，发送给从设备；

从设备1:2光分器02接收到由主设备发送的Delay_Resp报文，经过下行端口、时间戳单元、Mac芯片，将Delay_Resp报文送到时间同步单元，由从设备时间同步单元对Delay_Resp解析，获取时间T4_上后，根据T1_上、T2_上下、T3_上和T4_上计算得到上行线路时延PathDelay_上＝((T2_上-T1_上)+(T4_上-T3_上))/2。

同计算下行线路时延一样，为了获取更加精确的上行线路时延，去除突变较大的无效值，还可以重复多次进行上述操作，并对计算得到的多个PathDelay_上求均值，将均值作为最终的上行线路时延PathDelay_上。

步骤303：通过IEEE1588协议和所述上、下行线路时延计算得到主设备与从设备之间的时间误差，使得从设备根据计算得到的时间误差实现与主设备之间的精确时间同步。

所述通过IEEE1588协议和所述上、下行线路时延计算得到主设备与从设备之间的时间误差包括：根据IEEE1588协议计算得到Offset＝(PathDelay_下-PathDelay_上)/2+(2Δsm)/2，将PathDelay_下和PathDelay_上代入Offset，即可得到主设备与从设备之间的时间误差，从而使得从设备根据计算得到的时间误差实现与主设备之间的精确时间同步。

需要说明的是，如何根据IEEE1588协议计算得到Offset在背景技术中已经介绍过，不再赘述。

至此，即完成了本发明实现精确时间同步方法的整个工作流程。

基于上述方法，下面对图5给出的本发明时间同步装置作进一步描述，从图5中可以看出，该装置包括分别由时间同步单元、控制单元、Mac芯片、和时间戳单元组成的主设备和从设备，1:2分光器01、1:2分光器02、1:2分光器03和1:2分光器04这4个1:2分光器，所述时间戳单元有上行端口和下行端口两个端口。该装置上行线路时延和下行线路时延的具体工作流程可参见方法描述，这里不再赘述。

在得到了上行线路时延和下行线路时延后，从设备的时间戳单元根据通过IEEE1588协议和所述上、下行线路时延计算得到主设备与从设备之间的时间误差，实现与主设备之间的精确时间同步。

总之，本发明所采用的实现精确时间同步的方法，通过由下行端口和上行端口以及下行光纤和上行光纤结合1:2分光器，分别来实现对上行线路时延和下行线路时延的测量，进而将计算出的上下行线路时延代入根据现有通过IEEE1588协议计算出的时间误差公式中，得到精确的时间误差，使得从设备根据计算得到的时间误差实现与主设备之间的精确时间同步。由于本发明方法是通过将准确的上下行线路时延代入时间误差公式中得到时间误差，而并不是简单地认为上下行线路时延相同得到时间误差的，因此，也就避免了由于上下行线路时延不同对时间误差带来的影响，尤其是当上下行线路不对称时，避免了上下行线路不对称对时间同步带来的影响，提高了时间同步的精确性。

进一步地，本发明实现精确时间同步的方法，还能够分别多次对上行线路时延和下行线路时延进行测量，将计算得到的均值作为最终的上行线路时延和下行线路时延，也就使得上下行线路时延值更加精确，从而得到的时间误差更加精确。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (7)

1.一种实现精确时间同步的方法，其特征在于，该方法包括：

主设备通过下行端口、下行光纤将包含下行线路时延测量标志的Sync报文和Followup报文发送给从设备；从设备得到Sync报文发送时间和Sync报文到达时间后，通过上行端口、下行光纤向主设备发送Delay_Req报文、记录Delay_Req报文发送时间；主设备将Delay_Req报文到达时间携带在Delay_Resp报文中通过上行端口、上行光纤发送给从设备；从设备获取Delay_Req报文到达时间后，计算得到下行线路时延；

主设备通过上行端口、上行光纤将包含上行线路时延测量标志的Sync报文和Followup报文发送给从设备；从设备得到Sync报文发送时间和Sync报文到达时间后，通过下行端口、上行光纤向主设备发送Delay_Req报文、记录Delay_Req报文发送时间；主设备将Delay_Req报文到达时间携带在Delay_Resp报文中通过下行端口、下行光纤发送给从设备；从设备获取Delay_Req报文到达时间后，计算得到上行线路时延；

通过IEEE1588协议和所述上、下行线路时延计算得到主设备与从设备之间的时间误差，使得从设备根据计算得到的时间误差实现与主设备之间的精确时间同步。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算得到下行线路时延包括：

主设备与从设备分别使能各自的下行端口、并去使能各自的上行端口；

主设备收到从设备发送的下行线路测量准备报文后进入切换准备状态，并向从设备发送切换准备确认报文，使得从设备进入下行线路测量准备状态；

主设备通过下行端口、下行光纤将包含下行线路时延测量标志的Sync报文和Followup报文发送给从设备后，在一定时间后同时去使能下行端口和使能上行端口；

从设备接收到包含下行线路时延测量标志的Sync报文和Followup报文后，从Followup报文中得到Sync报文发送时间T1_下、记录Sync报文到达时间T2_下；并在去使能下行端口和使能上行端口后，通过上行端口、下行光纤向主设备发送Delay_Req报文、记录Delay_Req报文发送时间T3_下；

主设备记录接收到的Delay_Req报文到达时间T4_下，并将Delay_Req报文到达时间T4_下携带在Delay_Resp报文中通过上行端口、上行光纤发送给从设备后，使能下行端口和去使能上行端口；

从设备从Delay_Resp报文中获取Delay_Req报文到达时间T4_下后，根据其中的四个时间T1_下、T2_下、T3_下和T4_下计算得到下行线路时延PathDelay_下后，使能下行端口和去使能上行端口。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述下行线路时延通过对多个下行线路时延取均值得到的。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算得到上行线路时延包括：

主设备与从设备分别使能各自的下行端口、并去使能各自的上行端口；

主设备收到从设备发送的上行线路测量准备报文进入切换准备状态，在一定时间后去使能下行端口和使能上行端口，并向从设备发送切换准备确认报文，使得从设备进入下行线路测量准备状态、并在一定时间后去使能下行端口和使能上行端口；

主设备通过上行端口、上行光纤将包含上行线路时延测量标志的Sync报文和Followup报文发送给从设备后，在一定时间后同时使能下行端口和去使能上行端口；

从设备接收到包含上行线路时延测量标志的Sync报文和Followup报文后，从Followup报文中得到Sync报文发送时间T1_上、记录Sync报文到达时间T2_上；并在使能下行端口和去使能上行端口后，通过下行端口、上行光纤向主设备发送Delay_Req报文、记录Delay_Req报文发送时间T3_上；

主设备记录接收到的Delay_Req报文到达时间T4_上，并将Delay_Req报文到达时间T4_上携带在Delay_Resp报文中通过下行端口、下行光纤发送给从设备；

从设备从Delay_Resp报文中获取Delay_Req报文到达时间T4_上后，根据其中的四个时间T1_上、T2_上、T3_上和T4_上计算得到上行线路时延PathDelay_上。

5.根据权利要求4中任一项所述的方法，其特征在于，所述上行线路时延通过对多个下行线路时延取均值得到的。

6.一种实现精确时间同步的装置，其特征在于，该装置包括分别由时间同步单元、控制单元、Mac芯片和时间戳单元组成的主设备和从设备，4个1:2分光器，所述每个时间戳单元有上行端口和下行端口两个端口，其中，

从设备控制单元向从设备时间同步单元发送下行线路时延测试消息后，由时间同步单元通过Mac芯片，经过时间戳单元、下行端口、1:2分光器、上行光纤向主设备发送下行线路测量准备报文；

主设备收到来自上行光纤、1:2分光器的下行线路测量准备报文后，将下行线路测量准备报文经过Mac芯片送到时间同步单元，由时间同步单元解析识别报文后，向控制单元发送切换准备消息，以使主设备进行切换准备状态；同时，通过Mac芯片、时间戳单元、下行端口、1:2分光器、下行光纤向从设备发送切换确认报文；

从设备1:2光分器的下行端口接收到由主设备发送的切换确认报文后，经过时间戳单元、Mac芯片，将报文送到时间同步单元，由时间同步单元解析切换确认报文后，向控制单元发送下行线路时延测量消息，以使从设备进入下行线路测量准备状态；

主设备时间同步单元通过Mac芯片、时间戳单元、下行端口、1:2分光器，向从设备发送Sync报文和带有Sync报文的发送时间T1_下的Followup报文，其中，所述Sync报文和Followup报文中包含下行线路时延测量标志；同时，控制单元在一定时间后控制主设备去使能下行端口，使能上行端口；

从设备时间戳单元从Followup报文中获取Sync报文发送时间T1_下，通过Mac芯片将其发送给时间同步单元，并记录Sync报文到达时间T2_下，且当检测出接收到的Sync报文和Followup报文中包含下行线路时延测量标志时，由控制单元在一定时间后控制从设备去使能下行端口，使能上行端口；并向主设备发送Delay_Req报文的同时，时间同步单元记录Delay_Req报文发送时间T3_下；

主设备1:2分光器收到由从设备发送的Delay_Req报文后，由时间戳单元记录Delay_Req接收时间T4_下，并经过上行端口、时间戳单元、Mac芯片，将Delay_Req报文发送到时间同步单元，由时间同步单元从时间戳单元获取接收时间T4_下，将T4_下携带在到Delay_Resp报文中，通过Mac芯片、时间戳单元、上行端口，1:2分光器，发送给从设备；

从设备1:2光分器接收到由主设备发送的Delay_Resp报文，经过上行端口、时间戳单元、Mac芯片，将Delay_Resp报文送到时间同步单元，由从设备时间同步单元对Delay_Resp解析，获取时间T4_下后，根据T1_下、T2_下、T3_下和T4_下计算得到下行线路时延PathDelay_下＝((T2_下-T1_下)+(T4_下-T3_下))/2；

从设备控制单元向从设备时间同步单元发送上行线路时延测试消息后，由时间同步单元通过Mac芯片，经过时间戳单元、下行端口、1:2分光器、上行光纤向主设备发送上行线路测量准备报文；

主设备收到来自上行光纤、1:2分光器的上行线路测量准备报文后，将上行线路测量准备报文经过Mac芯片送到时间同步单元，由时间同步单元解析识别报文后，向控制单元发送切换准备消息，使得控制单元在一定时间后去使能主设备的下行端口、使能主设备的上行端口；同时通过Mac芯片、时间戳单元、下行端口、1:2分光器、下行光纤向从设备发送切换确认报文；

从设备1:2光分器的下行端口接收到由主设备发送的切换确认报文后，经过时间戳单元、Mac芯片，将报文送到时间同步单元，由时间同步单元解析切换确认报文后，向控制单元发送下行线路时延测量消息，使得控制单元在一定时间后去使能从设备的下行端口、使能从设备的上行端口；

主设备时间同步单元通过Mac芯片、时间戳单元、上行端口、1:2分光器，向从设备发送Sync报文和带有Sync报文的发送时间T1_上的Followup报文，其中，所述Sync报文和Followup报文中包含上行线路时延测量标志；同时，控制单元在一定时间后去使能主设备的上行端口，使能主设备的下行端口；

从设备时间戳单元从Followup报文中获取Sync报文发送时间T1_上，通过Mac芯片将其发送给时间同步单元，并记录Sync报文到达时间T2_上，且当检测出接收到的Sync报文和Followup报文中包含上行线路时延测量标志时，由控制单元在一定时间后去使能上行端口，使能下行端口；并向主设备发送Delay_Req报文的同时，时间同步单元记录Delay_Req报文发送时间T3_上；

主设备1:2分光器收到由从设备发送的Delay_Req报文后，由时间戳单元记录Delay_Req接收时间T4_上，并经过下行端口、时间戳单元、Mac芯片，将Delay_Req报文发送到时间同步单元，由时间同步单元从时间戳单元获取接收时间T4_上，将T4_上携带在到Delay_Resp报文中，通过Mac芯片、时间戳单元、下行端口，1:2分光器，发送给从设备；

从设备1:2光分器接收到由主设备发送的Delay_Resp报文，经过下行端口、时间戳单元、Mac芯片，将Delay_Resp报文送到时间同步单元，由从设备时间同步单元对Delay_Resp解析，获取时间T4_上后，根据T1_上、T2_上下、T3_上和T4_上计算得到上行线路时延PathDelay_上＝((T2_上-T1_上)+(T4_上-T3_上))/2；

所述从设备的时间戳单元根据通过IEEE1588协议和所述上、下行线路时延计算得到主设备与从设备之间的时间误差，实现与主设备之间的精确时间同步。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述下行线路时延或上行线路时延是分别通过对多个下行线路时延或上行线路时延取均值得到的。

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