CN102742190A - 时间同步方法和设备及系统 - Google Patents

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CN102742190A
CN102742190A CN2012800001060A CN201280000106A CN102742190A CN 102742190 A CN102742190 A CN 102742190A CN 2012800001060 A CN2012800001060 A CN 2012800001060A CN 201280000106 A CN201280000106 A CN 201280000106A CN 102742190 A CN102742190 A CN 102742190A
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fiber transmission
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time
delay
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殷锦蓉
杨素林
刘守文
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Abstract

本发明公开了一种时间同步方法，包括：从设备获取主设备至从设备的第一光纤传输时延d1，和从设备至主设备的第二光纤传输时延d2；与主设备交互时间同步信号，计算初始时间偏差offset1；采用所述第一光纤传输时延d1和第二光纤传输时延d2调整所述初始时间偏差offset1，得到修正时间偏差offset2；根据所述修正时间偏差offset2调整本地时钟，完成时间同步。本发明实施例还提供相应的设备和系统。本发明实施例技术方案中，从设备可以在时间同步过程中实现在线时间同步补偿，不必由人工进行时间同步补偿操作。

Description

时间同步方法和设备及系统
技术领域
本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种时间同步方法和设备及系统。
背景技术
精密时钟协议IEEE 1588v2定义了一种基于数据包传送的时间同步技术，该技术采用时戳机制和主从时钟方案，对时间进行编码传送，同时利用网络链路的对称性和时延测量技术，实现主从时钟频率和时间的同步。
IEEE 1588v2要求收发光纤严格对称，即，从主设备至从设备的光纤传输时延d1，和从设备至主设备的光纤传输时延d2，需要相等。如果d1和d2不相等，将引入误差。
现有技术中，为了提高不对称网络的时间同步精度，通常采用的做法是，在开局、验收和网络结构发生变化时，人工进行时间同步补偿操作，包括：利用时延测量设备例如光时域反射仪(Optical Time Domain Reflectometer，OTDR)或光频域反射仪(Optical Frequency Domain Reflectometer，OFDR)，人工逐一测量每一对光纤的传输时延，然后，将测得的传输时延数据手工输入时间同步设备，实现时间同步补偿。
发明内容
本发明实施例提供一种时间同步方法和设备及系统，以解决现有的时间同步技术需要人工进行时间同步补偿的技术问题。
一种时间同步方法，包括：
从设备获取主设备至从设备的第一光纤传输时延d1，和从设备至主设备的第二光纤传输时延d2；
与主设备交互时间同步信号；
计算初始时间偏差offset1，采用所述第一光纤传输时延d1和第二光纤传输时延d2调整所述初始时间偏差offset1，得到修正时间偏差offset2；
根据所述修正时间偏差offset2调整本地时钟，完成时间同步。
一种时间同步设备，包括：
时延获取模块，用于获取主设备至从设备的第一光纤传输时延d1，和从设备至主设备的第二光纤传输时延d2；
收发模块，用于与主设备交互光信号，所述光信号包括时间同步信号；
时间同步模块，用于计算初始时间偏差offset1，采用所述第一光纤传输时延d1和第二光纤传输时延d2调整所述初始时间偏差offset1，得到修正时间偏差offset2；根据所述修正时间偏差offset2调整本地时钟，完成时间同步。
一种时间同步系统，包括：
通过光纤连接的主设备和从设备；
所述从设备，用于与主设备交互光纤传输时延测量信号和时间同步信号，获取主设备至从设备的第一光纤传输时延d1，和从设备至主设备的第二光纤传输时延d2；计算初始时间偏差offset1；采用所述第一光纤传输时延d1和第二光纤传输时延d2调整所述初始时间偏差offset1，得到修正时间偏差offset2；根据所述修正时间偏差offset2调整本地时钟，完成时间同步；
所述主设备，用于与从设备交互光纤传输时延测量信号和时间同步信号。
本发明实施例技术方案中，从设备可以自行获取主从设备间的第一光纤传输时延d1和第二光纤传输时延d2，进而修正时间偏差，调整本地时钟，完成时间同步，从而，可以在时间同步过程中实现在线时间同步补偿，不必再由人工进行时间同步补偿操作。
附图说明
图1是本发明实施例一提供的时间同步方法的流程图；
图2是从设备与主设备按照IEEE 1588v2交互时间同步信号的流程图；
图3是本发明实施例二提供的时间同步方法的流程示意图；
图4是本发明实施例三提供的一种时间同步方法的流程示意图；
图5是本发明实施例三提供的另一种时间同步方法的流程示意图；
图6是本发明实施例四提供的一种时间同步方法的流程示意图；
图7是本发明实施例四提供的另一种时间同步方法的流程示意图；
图8a-8d是本发明实施例提供的多种时间同步设备的逻辑结构图；
图9a-9i是本发明实施例提供的多种时间同步系统的逻辑结构图。
具体实施方式
本发明实施例提供一种时间同步方法，采用该方法，从设备可以自行获取主从设备间的第一光纤传输时延d1和第二光纤传输时延d2，进而修正时间偏差，调整本地时钟，完成时间同步，从而，可以在时间同步过程中实现时间同步补偿，后续，不必再由人工进行时间同步补偿操作。本发明实施例还提供相应的时间同步设备及系统。以下分别进行详细说明。
实施例一、
请参考图1，本发明实施例提供一种时间同步方法，包括：
110、从设备获取主设备至从设备的第一光纤传输时延d1，和从设备至主设备的第二光纤传输时延d2。
本实施例中，可以在主设备或从设备中设置光纤传输时延测量模块，使主设备或从设备具备光纤传输时延测量功能。
一种方式中，可以在主、从设备中均集成光纤传输时延测量功能，由主设备测量主设备至从设备的第一光纤传输时延d1，从设备测量从设备至主设备的第二光纤传输时延d2，且主设备将测得的第一光纤传输时延d1发送给从设备。
另一种方式中，可以仅在主设备中集成光纤传输时延测量功能，由主设备测量主设备至从设备的第一光纤传输时延d1，并将测得的第一光纤传输时延d1发送给从设备。对于从设备至主设备的第二光纤传输时延d2：从设备可以利用环路时延(Round Trip Delay，RTD)测量功能，根据环路时延测量数据结合获得的第一光纤传输时延d1，计算获得；从设备也可以根据时间同步过程中主从设备间的交互信号例如时延响应消息的发送及到达时间，结合获得的第一光纤传输时延d1，计算获得。
又一种方式中，可以仅在从设备中集成光纤传输时延测量功能，由从设备测量从设备至主设备的第二光纤传输时延d2。对于主设备至从设备的第一光纤传输时延d1：从设备可以利用环路时延(Round Trip Delay，RTD)测量功能，根据环路时延测量数据结合获得的第二光纤传输时延d2，计算获得；从设备也可以根据时间同步过程中主从设备间的交互信号例如时延响应消息的发送及到达时间，结合获得的第二光纤传输时延d2，计算获得。
启动光纤传输时延测量功能，获取第一光纤传输时延d1和第二光纤传输时延d2的操作，可以在时间同步系统启动时同步启动，也可以根据输入的命令启动，或者根据事件触发启动，或者定期启动，或者周期性启动，本发明实施例对于光纤传输时延测量功能的启动时机不做限制。
120、与主设备交互时间同步信号。
从设备与主设备按照IEEE 1588v2定义的技术，交互时间同步信号，流程如图2所示，包括：
1201、主设备在t1时刻向从设备发送时间同步消息，该时间同步消息携带时间同步消息发送时刻t1；
1202、从设备接收主设备发送的时间同步消息，记录时间同步消息到达时刻t2，并从时间同步消息中提取同步消息发送时刻t1；
1203、从设备向主设备发送时延请求消息，记录时延请求消息发送时刻t3；
1204、主设备接收从设备发送的时延请求消息，记录时延请求消息到达时刻t4；
1205、主设备将时延请求消息到达时刻t4携带在时延响应消息中发送给从设备，从设备接收时延响应消息，提取时延请求消息到达时刻t4。
130、计算初始时间偏差offset1，采用所述第一光纤传输时延d1和第二光纤传输时延d2调整所述初始时间偏差offset1，得到修正时间偏差offset2。
现有的IEEE 1588v2要求收发光纤对称，计算时间偏差offset时不考虑光纤传输时延d的影响，即，假定第一光纤传输时延d1等于第二光纤传输时延d2。本文中，将假定d1＝d2情况下得到的时间偏差offset，称为初始时间偏差，记为offset1。从设备可以根据得到的时间同步消息发送时刻t1、时间同步消息到达时刻t2、时延请求消息发送时刻t3、时延请求消息到达时刻t4，计算得到初始时间偏差offset1。然后，可以采用第一光纤传输时延d1和第二光纤传输时延d2调整初始时间偏差offset1，得到修正时间偏差offset2。
具体的，计算时间偏差offset的公式如下：
t2-t1＝d1+offset.........................................(1)
t4-t3＝d2-offset..........................................(2)
将公式(1)减去公式(2)，可得：
(t2-t1)-(t4-t3)＝2*offset+(d1-d2)....................(3)
于是，可得：
offset＝[(t2-t1)-(t4-t3)-(d1-d2)]/2............(4)
假定d1＝d2，可以得到初始时间偏差offset1，有：
offset1＝[(t2-t1)-(t4-t3)]/2..............(5)
考虑d1和d2影响情况下得到的时间偏差offset，为修正时间偏差，记为offset2。根据公式(4)和(5)，可以得到：
offset2＝offset1-(d1-d2)/2..............(6)
140、根据所述修正时间偏差offset2调整本地时钟，完成时间同步。
在得到修正时间偏差offset2之后，就可以根据修正时间偏差offset2来调整本地时钟，完成时间同步，具体可以依照IEEE 1588v2进行。
上述110中的光纤传输时延测量功能的启动，可以先于120中主设备发送的时间同步消息，也可以晚于120中主设备发送的时延响应消息，即，光纤传输时延测量功能与时间同步信号的交互可以分别独立进行，先后顺序随意。
以上，本发明实施例公开了一种时间同步方法，采用该方法，从设备可以自行获取主从设备间的第一光纤传输时延d1和第二光纤传输时延d2，进而修正时间偏差，调整本地时钟，完成时间同步。从而：
可以有效消除网络不对称，具体是光纤收发不对称，带来的时间同步误差；
可以在时间同步过程中实现在线时间同步补偿，在开局、网络验收和网络结构发生变化时，不必再由人工对逐个站点进行时间同步补偿操作。
相对于现有技术中人工进行时间同步补偿操作，本实施例方法测量精度高，准确率稿，周期短，成本低，消耗人力物力少。解决了IEEE 1588V2部署的工程实施难题，实现了规模工程部署能力。
实施例二、
本实施例中，在主、从设备中均集成光纤传输时延测量功能，由主设备测量主设备至从设备的第一光纤传输时延d1，从设备测量从设备至主设备的第二光纤传输时延d2，且主设备将测得的第一光纤传输时延d1发送给从设备。
具体流程请参考图3，包括：
301、主设备启动自身集成的光纤传输时延测量模块进行测量，获得主设备至从设备的第一光纤传输时延d1。
302、主设备向从设备发送光纤传输时延消息，将第一光纤传输时延d1携带在光纤传输时延消息中发送给从设备。从设备接收主设备发送的光纤传输时延消息，提取消息中携带的第一光纤传输时延d1。
303、从设备启动自身集成的光纤传输时延模块进行测量，获得从设备至主设备的第二光纤传输时延d2。
304、主设备在t1时刻向从设备发送时间同步消息，该时间同步消息携带时间同步消息发送时刻t1。
305、从设备接收主设备发送的时间同步消息，记录时间同步消息到达时刻t2，并从时间同步消息中提取同步消息发送时刻t1。
306、从设备向主设备发送时延请求消息，记录时延请求消息发送时刻t3。
307、主设备接收从设备发送的时延请求消息，记录时延请求消息到达时刻t4。
308、主设备将时延请求消息到达时刻t4携带在时延响应消息中发送给从设备，从设备接收时延响应消息，提取时延请求消息到达时刻t4。
309、从设备可以根据得到的光纤传输时延d1和d2，以及时刻t1、t2、t3、t4，计算修正时间偏差offset2。
offset 2＝offset1-(d1-d2)/2
＝[t22-t1)-(t4-t3)-(d1-d2)]/2............(7)
可选的，主设备可以将测得的第一光纤传输时延d1携带在时间同步消息中，与时间同步消息发送时刻t1一起发送给从设备；主设备也可以将测得的第一光纤传输时延d1携带在时延响应消息中，与时延请求消息到达时刻t4一起发送给从设备。
上述流程中，主设备或从设备启动光纤传输时延测量功能的操作，可以在时间同步系统启动时同步启动，也可以根据输入的命令启动，或者根据事件触发启动，或者定期启动，或者周期性启动。
光纤传输时延测量功能的启动，可以先于时间同步消息进行，也可以时延响应消息进行，即，光纤传输时延测量功能与时间同步信号的交互可以分别独立进行，先后顺序随意。
主设备可以先于从设备启动光纤传输时延测量功能，也可以晚于从设备启动光纤传输时延测量功能，还可以与从设备同时启动光纤传输时延测量功能，即，主设备和从设备均可以独立启动光纤传输时延测量功能，两者互不影响。
实施例三、
本实施例中，仅在主设备中集成光纤传输时延测量功能，由主设备测量主设备至从设备的第一光纤传输时延d1，并将测得的第一光纤传输时延d1发送给从设备。从设备至主设备的第二光纤传输时延d2，由从设备通过其它方式获得。
一种方式中，从设备可以启动环路时延(RTD)测量功能，根据环路时延测量数据结合获得的第一光纤传输时延d1，计算获得第二光纤传输时延d2。具体流程请参考图4，包括：
401、主设备启动自身集成的光纤传输时延测量模块进行测量，获得主设备至从设备的第一光纤传输时延d1。
402、主设备向从设备发送光纤传输时延消息，将第一光纤传输时延d1携带在光纤传输时延消息中发送给从设备。从设备接收主设备发送的光纤传输时延消息，提取消息中携带的第一光纤传输时延d1。
403、从设备向主设备发送环路时延(RTD)测量请求消息，记录RTD测量请求消息发送时刻t-rtd-s；
404、主设备接收到RTD测量请求消息后，回复RTD测量响应消息给从设备；从设备接收主设备回复的RTD测量响应消息，记录RTD测量响应消息到达时刻t-rtd-r。
405、主设备在t1时刻向从设备发送时间同步消息，该时间同步消息携带时间同步消息发送时刻t1。
406、从设备接收主设备发送的时间同步消息，记录时间同步消息到达时刻t2，并从时间同步消息中提取同步消息发送时刻t1。
407、从设备向主设备发送时延请求消息，记录时延请求消息发送时刻t3。
408、主设备接收从设备发送的时延请求消息，记录时延请求消息到达时刻t4。
409、主设备将时延请求消息到达时刻t4携带在时延响应消息中发送给从设备，从设备接收时延响应消息，提取时延请求消息到达时刻t4。
410、从设备根据第一光纤传输时延d1，以及RTD测量请求消息发送时刻t-rtd-s，和RTD测量响应消息到达时刻t-rtd-r，计算第二光纤传输时延d2。
d2＝t_rtd_r-t_rtd_s-d1..................(8)
然后，根据得到的光纤传输时延d1、d2，以及时刻t1、t2、t3、t4，计算修正时间偏差offset2。
offset 2＝offset 1-(d1-d2)/2
＝[(t2-t1)-(t4-t3)-(d1-d2)]/2............(7)
可选的，主设备可以将测得的第一光纤传输时延d1携带在时间同步消息中，与时间同步消息发送时刻t1一起发送给从设备；主设备也可以将测得的第一光纤传输时延d1携带在时延响应消息中，与时延请求消息到达时刻t4一起发送给从设备。
上述流程中，主设备启动光纤传输时延测量功能的操作，可以在时间同步系统启动时同步启动，也可以根据输入的命令启动，或者根据事件触发启动，或者定期启动，或者周期性启动。
光纤传输时延测量功能的启动，可以先于时间同步消息进行，也可以时延响应消息进行，即，光纤传输时延测量功能与时间同步信号的交互可以分别独立进行，先后顺序随意。
主设备启动光纤传输时延测量功能可以先于从设备启动RTD测量功能进行，也可以晚于从设备启动RTD测量功能进行，还可以与从设备RTD延测量功能同时进行，即，主设备启动光纤传输时延测量功能和从设备启动RTD测量功能，可以独立运作，互不影响。
另一种方式中，从设备也可以根据时间同步过程中主从设备间的交互信号例如时延响应消息的发送及到达时间，结合获得的第一光纤传输时延d1，计算获得第二光纤传输时延d2。即，将RTD测量与时延测量合并进行。具体流程请参考图5，包括：
501、主设备启动自身集成的光纤传输时延测量模块进行测量，获得主设备至从设备的第一光纤传输时延d1。
502、主设备向从设备发送光纤传输时延消息，将第一光纤传输时延d1携带在光纤传输时延消息中发送给从设备。从设备接收主设备发送的光纤传输时延消息，提取消息中携带的第一光纤传输时延d1。
503、主设备在t1时刻向从设备发送时间同步消息，该时间同步消息携带时间同步消息发送时刻t1。
504、从设备接收主设备发送的时间同步消息，记录时间同步消息到达时刻t2，并从时间同步消息中提取同步消息发送时刻t1
505、从设备向主设备发送时延请求消息，记录时延请求消息发送时刻t3。
506、主设备接收从设备发送的时延请求消息，记录时延请求消息到达时刻t4。
507、主设备发送时延响应消息给从设备，该时延响应消息中携带时延请求消息到达时刻t4，还携带时延响应消息发送时刻t5。
508、从设备接收时延响应消息，记录时延响应消息到达时刻t6，并提取时延请求消息到达时刻t4和时延响应消息发送时刻t5。
509、从设备根据第一光纤传输时延d1，以及时刻t3、t4、t5、t6，计算第二光纤传输时延d2。
d2＝(t6-t3)-(t5-t4)-d1..................(9)
然后，根据得到的光纤传输时延d1、d2，以及时刻t1、t2、t3、t4，计算修正时间偏差offset2。
offset2＝offset1-(d1-d2)/2
＝[(t2-t1)-(t4-t3)-(d1-d2)]/2............(7)
可选的，主设备可以将测得的第一光纤传输时延d1携带在时间同步消息中，与时间同步消息发送时刻t1一起发送给从设备；主设备也可以将测得的第一光纤传输时延d1携带在时延响应消息中，与时延请求消息到达时刻t4、时延响应消息发送时刻t5一起发送给从设备。
上述流程中，主设备启动光纤传输时延测量功能的操作，可以在时间同步系统启动时同步启动，也可以根据输入的命令启动，或者根据事件触发启动，或者定期启动，或者周期性启动。
光纤传输时延测量功能的启动，可以先于时间同步消息进行，也可以时延响应消息进行，即，光纤传输时延测量功能与时间同步信号的交互可以分别独立进行，先后顺序随意。
实施例四、
本实施例中，仅在从设备中集成光纤传输时延测量功能，由从设备测量从设备至主设备的第二光纤传输时延d2。主设备至从设备的第一光纤传输时延d1，从设备通过其它方式获得。
一种方式中，从设备可以启动环路时延(RTD)测量功能，根据环路时延测量数据结合获得的第二光纤传输时延d2，计算获得第一光纤传输时延d1。具体流程请参考图6，包括：
601、从设备启动自身集成的光纤传输时延模块进行测量，获得从设备至主设备的第二光纤传输时延d2。
602、从设备向主设备发送环路时延(RTD)测量请求消息，记录RTD测量请求消息发送时刻t-rtd-s；
603、主设备接收到RTD测量请求消息后，回复RTD测量响应消息给从设备；从设备接收主设备回复的RTD测量响应消息，记录RTD测量响应消息到达时刻t-rtd-r。
604、主设备在t1时刻向从设备发送时间同步消息，该时间同步消息携带时间同步消息发送时刻t1。
605、从设备接收主设备发送的时间同步消息，记录时间同步消息到达时刻t2，并从时间同步消息中提取同步消息发送时刻t1。
606、从设备向主设备发送时延请求消息，记录时延请求消息发送时刻t3。
607、主设备接收从设备发送的时延请求消息，记录时延请求消息到达时刻t4。
608、从设备根据第二光纤传输时延d2，以及RTD测量请求消息发送时刻t-rtd-s，和RTD测量响应消息到达时刻t-rtd-r，计算第一光纤传输时延d1。
d1＝t_rtd_r-t_rtd_s-d2..................(10)
然后，根据得到的光纤传输时延d1、d2，以及时刻t1、t2、t3、t4，计算修正时间偏差offset2。
offset 2＝offset1-(d1-d2)/2
＝[(t2-t1)-(t4-t3)-(d1-d2)]/2............(7)
上述流程中，从设备启动光纤传输时延测量功能的操作，可以在时间同步系统启动时同步启动，也可以根据输入的命令启动，或者根据事件触发启动，或者定期启动，或者周期性启动。
光纤传输时延测量功能的启动，可以先于时间同步消息进行，也可以时延响应消息进行，即，光纤传输时延测量功能与时间同步信号的交互可以分别独立进行，先后顺序随意。启动光纤传输时延测量功能，可以先于启动RTD测量功能，也可以晚于启动RTD测量功能。
另一种方式中，从设备也可以根据时间同步过程中主从设备间的交互信号例如时延响应消息的发送及到达时间，结合获得的第二光纤传输时延d2，计算获得第一光纤传输时延d1。即，将RTD测量与时延测量合并进行。具体流程请参考图7，包括：
701、从设备启动自身集成的光纤传输时延模块进行测量，获得从设备至主设备的第二光纤传输时延d2。
702、主设备在t1时刻向从设备发送时间同步消息，该时间同步消息携带时间同步消息发送时刻t1。
703、从设备接收主设备发送的时间同步消息，记录时间同步消息到达时刻t2，并从时间同步消息中提取同步消息发送时刻t1
704、从设备向主设备发送时延请求消息，记录时延请求消息发送时刻t3。
705、主设备接收从设备发送的时延请求消息，记录时延请求消息到达时刻t4。
706、主设备发送时延响应消息给从设备，该时延响应消息中携带时延请求消息到达时刻t4，还携带时延响应消息发送时刻t5。
707、从设备接收时延响应消息，记录时延响应消息到达时刻t6，并提取时延请求消息到达时刻t4和时延响应消息发送时刻t5。
708、从设备根据第二光纤传输时延d2，以及时刻t3、t4、t5、t6，计算第一光纤传输时延d1。
d1＝(t6-t3)-(t5-t4)-d2..................(11)
然后，根据得到的光纤传输时延d1、d2，以及时刻t1、t2、t3、t4，计算修正时间偏差offset2。
offset2＝offset1-(d1-d2)/2
＝[(t2-t1)-(t4-t3)-(d1-d2)]/2............(7)
上述流程中，从设备启动光纤传输时延测量功能的操作，可以在时间同步系统启动时同步启动，也可以根据输入的命令启动，或者根据事件触发启动，或者定期启动，或者周期性启动。
光纤传输时延测量功能的启动，可以先于时间同步消息进行，也可以时延响应消息进行，即，光纤传输时延测量功能与时间同步信号的交互可以分别独立进行，先后顺序随意。
实施例五、
请参考图8a，本发明实施例提供一种时间同步设备，包括：
时延获取模块810，用于获取主设备至从设备的第一光纤传输时延d1，和从设备至主设备的第二光纤传输时延d2；
收发模块820，用于与主设备交互光信号，所述光信号包括时间同步信号；
时间同步模块830，用于计算初始时间偏差offset1，采用所述第一光纤传输时延d1和第二光纤传输时延d2调整所述初始时间偏差offset1，得到修正时间偏差offset2；根据所述修正时间偏差offset2调整本地时钟，完成时间同步。
进一步的，
所述收发模块820，具体可以用于接收主设备发送的时间同步消息，所述时间同步消息携带时间同步消息发送时刻t1；向主设备发送时延请求消息；接收主设备返回的时延响应消息，所述时延响应消息携带时延请求消息到达时刻t4；
所述时间同步模块830，具体可以用于记录时间同步消息到达时刻t2，提取所述时间同步消息携带的时间同步消息发送时刻t1；记录时延请求消息发送时刻t3；提取所述时延响应消息携带时延请求消息到达时刻t4；根据所述时间同步消息发送时刻t1、时间同步消息到达时刻t2、时延请求消息发送时刻t3、时延请求消息到达时刻t4计算初始时间偏差offset1。
其中，所述收发模块820可以具体包括：
接收模块8201，用于接收主设备发送光信号，例如，接收时间同步消息和时延响应消息；
发送模块8202，用于向主设备发送光信号，例如，发送时延请求消息。
请参考图8b，一种实施方式中，
所述收发模块820，可以进一步用于接收主设备发送的光纤传输时延消息，所述光纤传输时延消息携带主设备利用自身的光纤传输时延测量功能测得的第一光纤传输时延d1；
所述时延获取模块810具体可以包括：光纤传输时延测量模块8101，用于测得从设备至主设备的第二光纤传输时延d2。
光纤传输时延测量模块可以是采用光时域反射仪(OTDR)或光频域反射仪(OFDR)原理实现光纤传输时延测量的模块，可以发射测试信号，监控反射信号，根据测试信号和反射信号的时间差获得主、从设备间的光纤传输时延。
请参考图8c，一种实施方式中，
所述收发模块820，可以进一步用于接收主设备发送的光纤传输时延消息，所述光纤传输时延消息携带主设备利用自身的光纤传输时延测量功能测得的所述第一光纤传输时延d1；
所述时延获取模块810具体可以包括：环路时延RTD测量模块8102，用于通过收发模块向主设备发送环路时延RTD测量请求消息，记录RTD测量请求消息发送时刻t-rtd-s；通过收发模块接收主设备回复的RTD测量响应消息，记录RTD测量响应消息到达时刻t-rtd-r；根据第一光纤传输时延d1，以及RTD测量请求消息发送时刻t-rtd-s和RTD测量响应消息到达时刻t-rtd-r，计算第二光纤传输时延d2。
请参考图8c，一种实施方式中，
所述收发模块820，可以进一步用于接收主设备发送的光纤传输时延消息，所述光纤传输时延消息携带主设备利用自身的光纤传输时延测量功能测得的所述第一光纤传输时延d1；
所述时延获取模块810具体可以包括：环路时延RTD测量模块8102，用于获取时延响应消息中携带的时延响应消息发送时刻t5，以及时延响应消息到达时刻t6；根据所述第一光纤传输时延d1、时延请求消息发送时刻t3、时延请求消息到达时刻t4、时延响应消息发送时刻t5、时延响应消息到达时刻t6计算第二光纤传输时延d2。
请参考图8d，一种实施方式中，所述时延获取模块810具体可以包括：
光纤传输时延测量模块8101，用于测得从设备至主设备的第二光纤传输时延d2；
环路时延RTD测量模块8102，用于通过收发模块向主设备发送环路时延RTD测量请求消息，记录RTD测量请求消息发送时刻t-rtd-s；通过收发模块接收主设备回复的RTD测量响应消息，记录RTD测量响应消息到达时刻t-rtd-r；根据所述第二光纤传输时延d2以及RTD测量请求消息发送时刻t-rtd-s和RTD测量响应消息到达时刻t-rtd-r计算第一光纤传输时延d1。
请参考图8d，一种实施方式中，所述时延获取模块810具体可以包括：
光纤传输时延测量模块8101，用于测得从设备至主设备的第二光纤传输时延d2；
环路时延RTD测量模块8102，用于获取时延响应消息中携带的时延响应消息发送时刻t5，以及时延响应消息到达时刻t6；根据所述第二光纤传输时延d2、时延请求消息发送时刻t3、时延请求消息到达时刻t4、时延响应消息发送时刻t5和时延响应消息到达时刻t6计算第一光纤传输时延d1。
以上，本发明实施例公开了一种时间同步设备，该设备可以自行获取主从设备间的第一光纤传输时延d1和第二光纤传输时延d2，进而修正时间偏差，调整本地时钟，完成时间同步。从而：
可以有效消除网络不对称，具体是光纤收发不对称，带来的时间同步误差；
可以在时间同步过程中实现在线时间同步补偿，在开局、网络验收和网络结构发生变化时，不必再由人工对逐个站点进行时间同步补偿操作。
相对于现有技术中人工进行时间同步补偿操作，本实施例技术方案测量精度高，准确率稿，周期短，成本低，消耗人力物力少。解决了IEEE 1588V2部署的工程实施难题，实现了规模工程部署能力。
实施例六、
请参考图9a，本发明实施例提供一种时间同步系统，包括：通过光纤连接的主设备910和从设备920。所述从设备920，用于与主设备910交互光纤传输时延测量信号和时间同步信号，获取主设备至从设备的第一光纤传输时延d1，和从设备至主设备的第二光纤传输时延d2；计算初始时间偏差offset1；采用所述第一光纤传输时延d1和第二光纤传输时延d2调整所述初始时间偏差offset1，得到修正时间偏差offset2；根据所述修正时间偏差offset2调整本地时钟，完成时间同步。所述主设备910，用于与从设备920交互光纤传输时延测量信号和时间同步信号。
所述主设备或从设备中设置有时延获取模块810，该时延获取模块810具体可以包括光纤传输时延测量模块8101和RTD测量模块8102中的一个或两个。
一种方式中，主、从设备中均设置光纤传输时延测量模块8101，如图9b所示：
主设备包括：第一光纤传输时延测量模块，第一收发模块，第一时间同步模块；从设备包括：第二光纤传输时延测量模块，第二收发模块，第二时间同步模块。第一收发模块和第二收发模块通过光纤连接。
如图9c或9d所示，具体实现中，第一收发模块可以包括第一接收模块和第一发送模块，第二收发模块可以包括第二接收模块和第二发送模块。第一接收模块和第二发送模块通过光纤连接，第一发送模块和第二接收模块通过光纤连接。
第一发送模块和第二发送模块实现数据发送功能，分别从第一时间同步模块和第二时间同步模块或其他外围模块(图中未画出)接收电信号并转换成可在光纤上传输的光信号，其发送至与相连的光纤上。第一接收模块和第二接收模块实现数据接收功能，从与其相连的光纤上接收光信号并转换为电信号，分别输出至第一时间同步模块和第二时间同步模块或其他外围模块(图中未画出)。
第一光纤传输时延测量模块进行主设备至从设备的光纤传输时延测量，第二光纤传输时延测量模块进行从设备至主设备的光纤传输时延测量。光纤传输时延测量模块可采用光时域反射仪(OTDR)或光频域反射仪(OFDR)原理完成光纤传输时延测量，即，发射测试信号，监控反射信号，根据测试信号和反射信号的时间差获得主设备至从设备或者从设备至主设备的光纤传输时延。第一光纤传输时延测量模块将测量获得的第一光纤传输时延d1输出至第一时间同步模块，第二光纤传输时延测量模块将测量获得的第二光纤传输时延d2输出至第二时间同步模块。
进一步地，如图9e所示，光纤传输时延测量模块可以由时延测量发射模块、时延测量接收模块和时延测量处理模块组成。
其中时延测量发射模块在时延测量处理模块的触发下发送时延测量信号，所述时延测量信号可为单脉冲信号，也可为伪随机噪声(Pseudo-random Noise，PN)序列，还可为Goray码。由于光纤传输时延测量模块和发送模块共用一条光纤，两者可通过光信号波长进行区分，例如发送模块采用波长1490nm发射数据信号，时延测量发射模块可采用1625nm或1650nm发射时延测量信号。光纤传输时延测量模块和发送模块可通过波分复用器(如WDM)进行复用。
时延测量接收模块用于接收光纤对时延测量信号反射信号，对其进行光电转换(O/E转换)，并进行响应的滤波处理、模拟/数字转换(A/D转换)，生成数字信号，输出至时延测量处理模块。时延测量发射模块和接收模块可通过分光器件(如光分路器)进行复用。
时延测量处理模块对时延测量接收模块输出的信号进行处理分析，根据反射信号到达时间与发射信号的时间差确定光纤的传输时延，将分析获得的光纤传输时延输出至时间同步模块。
更进一步地，时延测量发射模块可与发送模块共用，即如9f所示。
此种情况下，可停止其它数据发送功能，数据发射模块(时延测量发射模块)只发送时延测量信号。也可以不停止其它数据发送功能，采用重调制方式将数据信号和时延测量信号叠加在一起发送至光纤。
再进一步地，时延测量接收模块可与接收模块共用，即如9g所示。
此种情况下，本端设备(如主设备)的时间同步模块可通过发送模块发射时延测量指示消息至对端设备(如从设备)，指示对端停止发射数据，然后，本端停止接收其它数据信号，只接收时延测量信号经光纤反射后的反射信号。时延测量完成后，时间同步模块通过发送模块发射时延测量指示消息至对端设备，指示对端可重新发射数据。
本方式提供的时间同步系统中，主、从设备中均设置有光纤传输时延测量模块，此时，系统工作原理如下：
主设备的第一时间同步模块将主设备至从设备的第一光纤传输时延d1通过第一发送模块发送至与其相连的光纤。从设备的第二时间同步模块通过第二接收模块接收来自主设备的第一光纤传输时延d1，进行存储。第一时间同步模块通过第一发送模块向从设备发送时间同步消息，将时间同步消息发送时刻发送至从设备。第二时间同步模块通过第二接收模块接收来自主设备的时间同步消息，记录时间同步消息到达时刻。第二时间同步模块通过第二发送模块向主设备发送时延请求消息，同时记录时延请求消息发送时刻。第一时间同步模块通过第一接收模块接收来自从设备的时延请求消息，记录时延请求消息到达时刻。第一时间同步模块将记录的时延请求消息到达时刻通过第一发送模块发送至与其相连的光纤。第二时间同步模块通过第二接收模块接收来自主设备的时延响应消息，提取时延时延请求消息到达时刻。第二光纤传输时延测量模块进行从设备至主设备的光纤传输时延测量，将测量获得的从设备至主设备的第二光纤传输时延d2输出至第二时间同步模块。二时间同步模块结合获得的主设备至从设备的第一光纤传输时延、从设备至主设备的第二光纤传输时延、时间同步消息发送时刻、时间同步消息到达时刻、时延请求消息发送时刻、时延请求消息接收时刻，计算从设备时间与主设备的时间偏差，并调整从设备时钟，完成时间同步。具体计算方法同前述实施例，在此不再赘述。
请参考图9h，本实施例提供另一种时间同步系统。
本实施例提供的时间同步系统，与图9b所示时间同步系统的不同之处在于，从设备中没有光纤传输时延测量模块，仅在主设备设置第一光纤传输时延测量模块，从设备中则设有第二RTD测量模块，主设备中相应的也设有第一RTD测量模块。
此时，所述从设备中的
第二收发模块820b，可以进一步用于接收主设备发送的光纤传输时延消息，所述光纤传输时延消息携带主设备利用自身的光纤传输时延测量功能测得的所述第一光纤传输时延d1；
第二RTD测量模块，或者可以用于通过第二发送模块向主设备发送环路时延RTD测量请求消息，记录RTD测量请求消息发送时刻t-rtd-s；通过第二接收模块模块接收主设备回复的RTD测量响应消息，记录RTD测量响应消息到达时刻t-rtd-r；根据第一光纤传输时延d1，以及RTD测量请求消息发送时刻t-rtd-s和RTD测量响应消息到达时刻t-rtd-r，计算第二光纤传输时延d2。
第二RTD测量模块，或者可以用于获取时延响应消息中携带的时延响应消息发送时刻t5，以及时延响应消息到达时刻t6；根据所述第一光纤传输时延d1、时延请求消息发送时刻t3、时延请求消息到达时刻t4、时延响应消息发送时刻t5、时延响应消息到达时刻t6计算第二光纤传输时延d2。
第二时间同步模块，可以用于计算初始时间偏差offset1，采用所述第一光纤传输时延d1和第二光纤传输时延d2调整所述初始时间偏差offset1，得到修正时间偏差offset2；根据所述修正时间偏差offset2调整本地时钟，完成时间同步。
所述主设备中用于与从设备交互光纤传输时延测量信号和时间同步信号，例如包括：第一时间同步模块测量主设备至从设备的第一光纤传输时延d1；第一收发模块发送携带第一光纤传输时延d1的光纤传输时延消息给从设备，接收从设备发送的环路时延RTD测量请求消息，并将第一RTD测量模块生成的RTD测量响应消息回复给从设备。
请参考图9i，本发明实施例提供又一种时间同步系统。
本实施例提供的时间同步系统，与图9b所示时间同步系统的不同之处在于，在从设备中设置第二光纤传输时延测量模块，和第二RTD测量模块，主设备中设有相应的设有第一RTD测量模块，而没有光纤传输时延测量模块。
此时，所述从设备中的
第二光纤传输时延测量模块，用于测得从设备至主设备的第二光纤传输时延d2；
第二RTD测量模块，或者用于通过收发模块向主设备发送环路时延RTD测量请求消息，记录RTD测量请求消息发送时刻t-rtd-s；通过收发模块接收主设备回复的RTD测量响应消息，记录RTD测量响应消息到达时刻t-rtd-r；根据所述第二光纤传输时延d2以及RTD测量请求消息发送时刻t-rtd-s和RTD测量响应消息到达时刻t-rtd-r计算第一光纤传输时延d1。
第二RTD测量模块，或者用于获取时延响应消息中携带的时延响应消息发送时刻t5，以及时延响应消息到达时刻t6；根据所述第二光纤传输时延d2、时延请求消息发送时刻t3、时延请求消息到达时刻t4、时延响应消息发送时刻t5和时延响应消息到达时刻t6计算第一光纤传输时延d1。
第二时间同步模块，用于计算初始时间偏差offset1，采用所述第一光纤传输时延d1和第二光纤传输时延d2调整所述初始时间偏差offset1，得到修正时间偏差offset2；根据所述修正时间偏差offset2调整本地时钟，完成时间同步。
所述主设备中用于与从设备交互光纤传输时延测量信号和时间同步信号，例如包括：第一收发模块接收从设备发送的环路时延RTD测量请求消息，并将第一RTD测量模块生成的RTD测量响应消息回复给从设备。
以上，本发明实施例公开了一种时间同步系统，系统中的从设备可以自行获取主从设备间的第一光纤传输时延d1和第二光纤传输时延d2，进而修正时间偏差，调整本地时钟，完成时间同步。从而：
可以有效消除网络不对称，具体是光纤收发不对称，带来的时间同步误差；
可以在时间同步过程中实现在线时间同步补偿，在开局、网络验收和网络结构发生变化时，不必再由人工对逐个站点进行时间同步补偿操作。
相对于现有技术中人工进行时间同步补偿操作，本实施例技术方案测量精度高，准确率稿，周期短，成本低，消耗人力物力少。解决了IEEE 1588V2部署的工程实施难题，实现了规模工程部署能力。
本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器、随机读取存储器、磁盘或光盘等。
以上对本发明实施例所提供的时间同步方法以及设备及系统进行了详细介绍，但以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，不应理解为对本发明的限制。本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (17)

1.一种时间同步方法，其特征在于，包括：
从设备获取主设备至从设备的第一光纤传输时延d1，和从设备至主设备的第二光纤传输时延d2；
与主设备交互时间同步信号；
计算初始时间偏差offset1，采用所述第一光纤传输时延d1和第二光纤传输时延d2调整所述初始时间偏差offset1，得到修正时间偏差offset2；
根据所述修正时间偏差offset2调整本地时钟，完成时间同步。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述与主设备交互时间同步信号包括：
接收主设备发送的时间同步消息，记录时间同步消息到达时刻t2，所述时间同步消息携带时间同步消息发送时刻t1；
向主设备发送时延请求消息，记录时延请求消息发送时刻t3；
接收主设备返回的时延响应消息，所述时延响应消息携带时延请求消息到达时刻t4；
所述计算初始时间偏差offset1包括：
根据所述时间同步消息发送时刻t1、时间同步消息到达时刻t2、时延请求消息发送时刻t3、时延请求消息到达时刻t4计算初始时间偏差offset1。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述从设备获取主设备至从设备的第一光纤传输时延d1，和从设备至主设备的第二光纤传输时延d2包括：
从设备接收主设备发送的光纤传输时延消息，所述光纤传输时延消息携带主设备利用自身的光纤传输时延测量功能测得的所述第一光纤传输时延d1；
从设备启动自身的光纤传输时延测量功能，测得从设备至主设备的第二光纤传输时延d2。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述从设备获取主设备至从设备的第一光纤传输时延d1，和从设备至主设备的第二光纤传输时延d2包括：
从设备接收主设备发送的光纤传输时延消息，所述光纤传输时延消息携带主设备利用自身的光纤传输时延测量功能测得的所述第一光纤传输时延d1；
从设备向主设备发送环路时延RTD测量请求消息，记录RTD测量请求消息发送时刻t-rtd-s；接收主设备回复的RTD测量响应消息，记录RTD测量响应消息到达时刻t-rtd-r；
从设备根据第一光纤传输时延d1，以及RTD测量请求消息发送时刻t-rtd-s和RTD测量响应消息到达时刻t-rtd-r，计算第二光纤传输时延d2。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述从设备获取主设备至从设备的第一光纤传输时延d1，和从设备至主设备的第二光纤传输时延d2包括：
从设备接收主设备发送的光纤传输时延消息，所述光纤传输时延消息携带主设备利用自身的光纤传输时延测量功能测得的所述第一光纤传输时延d1；
从设备获取所述时延响应消息中携带的时延响应消息发送时刻t5，记录所述时延响应消息到达时刻t6；
根据所述第一光纤传输时延d1、时延请求消息发送时刻t3、时延请求消息到达时刻t4、时延响应消息发送时刻t5、时延响应消息到达时刻t6计算第二光纤传输时延d2。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述从设备获取主设备至从设备的第一光纤传输时延d1，和从设备至主设备的第二光纤传输时延d2包括：
从设备启动自身的光纤传输时延测量功能，测得从设备至主设备的第二光纤传输时延d2；
从设备向主设备发送环路时延RTD测量请求消息，记录RTD测量请求消息发送时刻t-rtd-s；接收主设备回复的RTD测量响应消息，记录RTD测量响应消息到达时刻t-rtd-r；
从设备根据所述第二光纤传输时延d2以及RTD测量请求消息发送时刻t-rtd-s和RTD测量响应消息到达时刻t-rtd-r计算第一光纤传输时延d1。
7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述从设备获取主设备至从设备的第一光纤传输时延d1，和从设备至主设备的第二光纤传输时延d2包括：
从设备启动自身的光纤传输时延测量功能，测得从设备至主设备的第二光纤传输时延d2；
从设备获取所述时延响应消息中携带的时延响应消息发送时刻t5，记录所述时延响应消息到达时刻t6；
从设备根据所述第二光纤传输时延d2、时延请求消息发送时刻t3、时延请求消息到达时刻t4、时延响应消息发送时刻t5和时延响应消息到达时刻t6计算第一光纤传输时延d1。
8.根据权利要求2至7中任一项所述的方法，其特征在于：
offset2＝offset1-(d1-d2)/2。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：
offset1＝[(t2-t1)-(t4-t3)]/2。
10.一种时间同步设备，其特征在于，包括：
时延获取模块，用于获取主设备至从设备的第一光纤传输时延d1，和从设备至主设备的第二光纤传输时延d2；
收发模块，用于与主设备交互光信号，所述光信号包括时间同步信号；
时间同步模块，用于计算初始时间偏差offset1，采用所述第一光纤传输时延d1和第二光纤传输时延d2调整所述初始时间偏差offset1，得到修正时间偏差offset2；根据所述修正时间偏差offset2调整本地时钟，完成时间同步。
11.根据权利要求10所述的设备，其特征在于：
所述收发模块，具体用于接收主设备发送的时间同步消息，所述时间同步消息携带时间同步消息发送时刻t1；向主设备发送时延请求消息；接收主设备返回的时延响应消息，所述时延响应消息携带时延请求消息到达时刻t4；
所述时间同步模块，具体用于记录时间同步消息到达时刻t2，提取所述时间同步消息携带的时间同步消息发送时刻t1；记录时延请求消息发送时刻t3；提取所述时延响应消息携带时延请求消息到达时刻t4；根据所述时间同步消息发送时刻t1、时间同步消息到达时刻t2、时延请求消息发送时刻t3、时延请求消息到达时刻t4计算初始时间偏差offset1。
12.根据权利要求11所述的设备，其特征在于：
所述收发模块，进一步用于接收主设备发送的光纤传输时延消息，所述光纤传输时延消息携带主设备利用自身的光纤传输时延测量功能测得的第一光纤传输时延d1；
所述时延获取模块包括：光纤传输时延测量模块，用于测得从设备至主设备的第二光纤传输时延d2。
13.根据权利要求11所述的设备，其特征在于：
所述收发模块，进一步用于接收主设备发送的光纤传输时延消息，所述光纤传输时延消息携带主设备利用自身的光纤传输时延测量功能测得的所述第一光纤传输时延d1；
所述时延获取模块包括：环路时延RTD测量模块，用于通过收发模块向主设备发送环路时延RTD测量请求消息，记录RTD测量请求消息发送时刻t-rtd-s；通过收发模块接收主设备回复的RTD测量响应消息，记录RTD测量响应消息到达时刻t-rtd-r；根据第一光纤传输时延d1，以及RTD测量请求消息发送时刻t-rtd-s和RTD测量响应消息到达时刻t-rtd-r，计算第二光纤传输时延d2。
14.根据权利要求11所述的设备，其特征在于：
所述收发模块，进一步用于接收主设备发送的光纤传输时延消息，所述光纤传输时延消息携带主设备利用自身的光纤传输时延测量功能测得的所述第一光纤传输时延d1；
所述时延获取模块包括：环路时延RTD测量模块，用于获取时延响应消息中携带的时延响应消息发送时刻t5，以及时延响应消息到达时刻t6；根据所述第一光纤传输时延d1、时延请求消息发送时刻t3、时延请求消息到达时刻t4、时延响应消息发送时刻t5、时延响应消息到达时刻t6计算第二光纤传输时延d2。
15.根据权利要求11所述的设备，其特征在于，所述时延获取模块包括：
光纤传输时延测量模块，用于测得从设备至主设备的第二光纤传输时延d2；
环路时延RTD测量模块，用于通过收发模块向主设备发送环路时延RTD测量请求消息，记录RTD测量请求消息发送时刻t-rtd-s；通过收发模块接收主设备回复的RTD测量响应消息，记录RTD测量响应消息到达时刻t-rtd-r；根据所述第二光纤传输时延d2以及RTD测量请求消息发送时刻t-rtd-s和RTD测量响应消息到达时刻t-rtd-r计算第一光纤传输时延d1。
16.根据权利要求11所述的设备，其特征在于，所述时延获取模块包括：
光纤传输时延测量模块，用于测得从设备至主设备的第二光纤传输时延d2；
环路时延RTD测量模块，用于获取时延响应消息中携带的时延响应消息发送时刻t5，以及时延响应消息到达时刻t6；根据所述第二光纤传输时延d2、时延请求消息发送时刻t3、时延请求消息到达时刻t4、时延响应消息发送时刻t5和时延响应消息到达时刻t6计算第一光纤传输时延d1。
17.一种时间同步系统，其特征在于，包括：
通过光纤连接的主设备和从设备；
所述从设备，用于与主设备交互光纤传输时延测量信号和时间同步信号，获取主设备至从设备的第一光纤传输时延d1，和从设备至主设备的第二光纤传输时延d2；计算初始时间偏差offset1；采用所述第一光纤传输时延d1和第二光纤传输时延d2调整所述初始时间偏差offset1，得到修正时间偏差offset2；根据所述修正时间偏差offset2调整本地时钟，完成时间同步；
所述主设备，用于与从设备交互光纤传输时延测量信号和时间同步信号。
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