CN103857029B - 一种确定上行链路和下行链路的延时差的方法、装置和设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于确定时钟同步系统中的主设备与从设备之间的上行链路和下行链路的延时差信息的方法、装置和设备。本发明获取第一事件消息两次从所述主设备发出时的第一时间差信息，所述从设备两次接收到来自所述主设备的所述第一事件消息时的第二时间差信息，第二事件消息两次从所述从设备发出时的第三时间差信息，以及，所述主设备两次接收到来自所述从设备的所述第二事件消息时的第四时间差信息；并根据所有的所述时间差信息，确定所述主设备与所述从设备之间的上行链路与下行链路的所述延时差信息。

Description

一种确定上行链路和下行链路的延时差的方法、装置和设备

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种用于确定时钟同步系统中的主设备与从设备之间的上行链路和下行链路的延时差信息的方法、装置和设备。

背景技术

在无线通信领域的时钟同步系统中，多采用GPS作为时钟源。然而，GPS较难安装、较为昂贵并且安全性较弱。因此，成本较低且更容易维护的精确时钟同步协议(PTP，Precision Time Protocol)技术，能够作为一种更好的时钟源。

然而，在PTP的实现中，网络延时的变化会达到几微秒，但时钟同步要求系统中的主设备和从设备之间的时钟相位差小于几百纳秒。因此，现有技术中需要在主设备和从设备之间进行同步调整，来提高主设备和从设备之间的同步程度。

然而，主设备和从设备之间的上行链路和下行链路发送消息的延时往往是不同的，这降低了主设备和从设备之间的同步调整的准确度。

发明内容

本发明能够提供一种用于计算及补偿时钟同步系统中的主设备与从设备之间的上行链路和下行链路的延时差信息的方法、装置和设备。

根据本发明的一个方面，提供一种用于确定时钟同步系统中的主设备与从设备之间的上行链路与下行链路的延时差信息的方法，其中，该方法包括以下步骤：

a获取第一事件消息两次从所述主设备发出时的第一时间差信息，所述从设备两次接收到来自所述主设备的所述第一事件消息时的第二时间差信息，第二事件消息两次从所述从设备发出时的第三时间差信息，以及，所述主设备两次接收到来自所述从设备的所述第二事件消息时的第四时间差信息；

b根据所有的所述时间差信息，确定所述主设备与所述从设备之间的上行链路与下行链路的所述延时差信息。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种用于确定时钟同步系统中的主设备与从设备之间的上行链路与下行链路的延时差信息的装置，其中，该装置包括：

第一获取装置，用于获取第一事件消息两次从所述主设备发出时的第一时间差信息，所述从设备两次接收到来自所述主设备的所述第一事件消息时的第二时间差信息，第二事件消息两次从所述从设备发出时的第三时间差信息，以及，所述主设备两次接收到来自所述从设备的所述第二事件消息时的第四时间差信息；

确定装置，用于根据所有的所述时间差信息，确定所述主设备与所述从设备之间的上行链路与下行链路的所述延时差信息。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：1)对于现有技术中无法获知的上行链路和下行链路的延时差信息，本实施例能够通过多次接收/发送第一事件消息和第二事件消息的时间差信息，来获得该延时差信息；2)通过采用累积延时差信息来补偿时间偏移量，使得主设备与从设备之间的时间更为同步。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明一个优选实施例的确定时钟同步系统中的主设备与从设备之间的上行链路和下行链路的延时差信息的方法流程图；

图2为本发明一个优选实施例的在主设备和从设备之间发送和接收第一事件消息和第二事件消息的示意图；

图3为本发明一个优选实施例的确定时钟同步系统中的主设备与从设备之间的上行链路和下行链路的延时差信息并用于时间偏移量补偿的方法流程图；

图4为未滤波的延时差信息随时间的变化示意图；

图5为滤波后的延时差信息随时间的变化示意图；

图6为本发明一个优选实施例的确定时钟同步系统中的主设备与从设备之间的上行链路和下行链路的延时差信息的装置的结构示意图；

图7为本发明一个优选实施例的确定时钟同步系统中的主设备与从设备之间的上行链路和下行链路的延时差信息并用于时间偏移量补偿的装置的结构示意图；

图8为本发明一个优选实施例的设备结构示意图。

附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

图1为本发明一个优选实施例的确定时钟同步系统中的主设备与从设备之间的上行链路和下行链路的延时差信息的方法流程图。本实施例中的主设备与从设备包括任何能够适用于时钟同步系统的设备；例如，采用了时钟同步方案的网络设备，如基站等；又例如，包含采用了时钟同步方案的芯片的设备等。优选地，所述时钟同步系统为PTP时钟同步系统。

根据本实施例的方法包括下述步骤S1和步骤S2。本实施例中的步骤S1和步骤S2可由时钟同步系统中的主设备或从设备执行，或者，由第三方设备执行，为简单起见，以下将上述主设备、从设备和第三方设备统称为设备。

在步骤S1中，设备获取第一事件消息两次从主设备发出时的第一时间差信息，从设备两次接收到来自主设备的所述第一事件消息时的第二时间差信息，第二事件消息两次从从设备发出时的第三时间差信息，以及，主设备两次接收到来自从设备的所述第二事件消息时的第四时间差信息。

其中，第一事件消息可为定时同步消息Sync，第二事件消息可为延时请求消息Delay_Req等。本领域技术人员应能理解，前述Sync与Delay_Req仅为举例，而非对第一事件消息和第二事件消息的限制，任何事件消息，均应包含在本发明的第一事件消息和第二事件消息的覆盖范围内。

以下将分别说明主设备、从设备或第三方设备执行所述步骤S1的情形：

1)主设备执行所述步骤S1。

主设备可向从设备发送两次或两次以上的第一事件消息，且从设备可向主设备发送两次或两次以上的第二事件消息；主设备根据其自身以及从设备发送或接收到第一事件消息和第二事件消息的时间信息，确定所述第一至第四时间差信息。例如：

主设备向所述从设备发送所述第一事件消息，并结合所记录的上一次发送所述第一事件消息时的时间信息，计算本次以及上一次发送所述第一事件消息的时间差，作为所述第一时间差信息；其中，当本次为主设备第一次发送第一事件消息时，主设备仅记录本次发送第一事件消息时的时间信息，而不计算第一时间差信息。

接着，从设备接收主设备本次发送的第一事件消息，并记录其接收到该第一事件消息时的时间信息，并将该时间信息发送给主设备；并且，从设备还向主设备发送第二事件消息，并将其发送第二事件消息时的时间信息提供给主设备。

接着，主设备接收所述从设备提供的、其接收到所述第一事件消息时的时间信息，并结合已获得的、从设备提供的其上一次接收到所述第一事件消息时的时间信息，计算所述从设备本次以及上一次接收到所述第一事件消息的时间差，作为所述第二时间差信息；其中，当本次为从设备第一次接收到第一事件消息时，主设备仅记录从设备提供的、其本次接收到第一事件消息时的时间信息，而不计算第二时间差信息。

并且，主设备接收所述从设备发送的第二事件消息及其发送所述第二事件消息时的时间信息，并结合已获得的所述从设备上一次发送所述第二事件消息时的时间信息，计算所述从设备本次以及上一次发送所述第二事件消息的时间差，作为所述第三时间差信息；其中，当本次为从设备第一次发送第二事件消息时，主设备仅记录从设备发送第二事件消息时的时间信息，而不计算第三时间差信息。

接着，主设备根据本次接收到所述第二事件消息时的时间信息以及所记录的上一次接收到所述第二事件消息时的时间信息，计算本次以及上一次接收到所述第二事件消息的时间差，作为所述四时间差信息；其中，当本次为主设备第一次接收到从设备发送的第二事件消息时，其仅记录接收到该第二事件消息时的时间信息，而不计算第四时间差信息。

2)从设备执行所述步骤S1。

主设备可向从设备发送两次或两次以上的第一事件消息，且从设备可向主设备发送两次或两次以上的第二事件消息；从设备根据其自身以及主设备发送或接收到第一事件消息和第二事件消息的时间信息，确定所述第一至第四时间差信息。例如：

主设备向从设备发送第一事件消息，并将其发送第一事件消息时的时间信息提供给从设备；其中，主设备可在发送第一事件消息的同时将所预计的其发出第一事件消息时的时间信息一并提供给从设备，或者，主设备可在发送第一事件消息并提供所预计的时间信息后，再将该真实时间的时间信息，提供给从设备。例如，主设备在发送定时同步消息Sync并提供所预计的发出时间的时间信息后，再通过消息Follow_Up来将该真实时间的时间信息提供给从设备，以使从设备能够获得精确的该时间信息。

接着，从设备接收所述主设备发送的第一事件消息及其发送所述第一事件消息时的时间信息，并结合已获得的所述主设备上一次发送所述第一事件消息时的时间信息，计算所述主设备本次以及上一次发送所述第一事件消息的时间差，作为所述第一时间差信息，并结合已记录的上一次接收到所述第一事件消息时的时间信息，计算本次以及上一次接收到所述第一事件消息的时间差，作为所述第二时间差信息；其中，当本次为主设备第一次发送第一事件消息时，从设备仅记录主设备提供的其第一次发送第一事件消息时的时间信息以及从设备第一次接收到第一事件消息时的时间信息，而不计算第一时间差信息以及第二时间差信息。

并且，从设备向所述主设备发送第二事件消息，并结合所记录的上一次发送所述第二事件消息时的时间信息，计算本次以及上一次发送所述第二事件消息的时间差，作为所述第三时间差信息；其中，当本次为从设备第一次发送第二事件消息时，从设备仅记录其第一次发送第二事件消息时的时间信息，而不计算第三时间差信息。

接着，主设备接收从设备发送的第二事件消息，并将其本次接收到该第二事件消息时的时间信息发送给从设备。例如，若第二事件消息为Delay_Req，则主设备通过消息Delay_Resp，将其本次接收到该第二事件消息时的时间信息发送给从设备。

接着，从设备接收所述主设备提供的、其接收到本次发送的所述第二事件消息时的时间信息，并结合已获得的所述主设备上一次接收到所述第二事件消息时的时间信息，计算所述主设备本次以及上一次接收到第二事件消息的时间差，作为所述第四时间差信息；其中，当本次为主设备第一次接收到从设备发送的第二事件消息时，从设备仅记录主设备第一次接受到其发送的第二事件消息时的时间信息，而不计算第四时间差信息。

3)第三方设备执行所述步骤S1。

具体地，主设备多次向从设备发送第一事件消息，例如，主设备向从设备发送两次或两次以上的第一事件消息，且从设备多次向主设备发送第二事件消息，例如，从设备向主设备发送两次或两次以上的第二事件消息；并且，主设备将其每次发送第一事件消息时以及每次接收到第二事件消息时的时间信息提供给第三方设备，从设备将其每次接收到第一事件消息时以及每次发送第二事件消息时的时间信息提供给第三方设备，第三方设备根据主设备以及从设备提供的时间信息，计算前述第一时间差信息至第四时间差信息。

需要说明的是，上述举例仅为更好地说明本发明的技术方案，而非对本发明的限制，本领域技术人员应该理解，任何获取第一事件消息两次从主设备发出时的第一时间差信息，从设备两次接收到来自主设备的所述第一事件消息时的第二时间差信息，第二事件消息两次从从设备发出时的第三时间差信息，以及，主设备两次接收到来自从设备的所述第二事件消息时的第四时间差信息的实现方式，例如，不计算相邻两次发送/接收第一事件消息或第二事件消息的时间差信息，而计算第n次和第n+2次发送/接收第一事件消息或第二事件消息的时间差信息等，均应包含在本发明的范围内；其中，n≥1且n属于自然数。

接着，在步骤S2中，设备根据所有的所述时间差信息，即第一时间差信息至第四时间差信息，确定主设备与从设备之间的上行链路与下行链路的延时差信息。

其中，该主设备与从设备之间的上行链路与下行链路的延时差信息，表示主设备与从设备之间的上行链路的两次延时之间的上行链路延时差与下行链路的两次延时之间的下行链路延时差之间的延时差信息。例如，若Delay_up与Delay_up’分别表示上行链路的两次延时，Delay_down与Delay_down’分别表示下行链路的两次延时，则主设备与从设备之间的上行链路与下行链路的延时差信息ΔDelay_du＝ΔDelay_up-ΔDelay_down＝(Delay_up-Delay_up’)-(Delay_down-Delay_down’)。

具体地，设备根据各个时间差信息的差/和值，确定设备与从设备之间的上行链路与下行链路的延时差信息。优选地，该延时差信息可表示为正负值。例如，若延时差信息ΔDelay_du＝上行链路延时信息ΔDelay_up-下行链路延时信息ΔDelay_down，则若ΔDelay_du为正值，则表示上行链路的延时时间长于下行链路的延时时间，若ΔDelay_du为负值，则表示上行链路的延时时间短于下行链路的延时时间。

例如，请参见图2，第一事件消息为定时同步消息Sync，第二事件消息为Delay_Req，t1’和t1分别表示主设备第一次和第二次向从设备发送定时同步消息Sync时的时间信息，t2’和t2分别表示从设备第一次和第二次接收到主设备发送的定时同步消息Sync时的时间信息，t3’和t3分别表示从设备第一次和第二次向主设备发送Delay_Req时的时间信息，t4’和t4分别表示主设备第一次和第二次接收到从设备发送的Delay_Req时的时间信息。此外，为简明起见，图2中省略了可能在定时同步消息Sync之后发送的、用于向从设备提供主设备发送定时同步消息Sync时的时间信息的消息Follow_Up，以及，主设备在接收到Delay_Req后向从设备发送的、能够用于向从设备提供主设备接收到Delay_Req时的时间信息的消息Delay_Resp。

设备根据以下公式，计算延时差信息：

ΔDelay_du＝[(t4-t4’)-(t3-t3’)]-[(t2-t2’)-(t1-t1’)]；

其中，ΔDelay_du表示上行链路和下行链路之间的延时差信息，t4-t4’表示所述第四时间差信息，t3-t3’表示所述第三时间差信息，t2-t2’表示所述第二时间差信息，t1-t1’表示所述第一时间差信息。

需要说明的是，上述举例仅为更好地说明本发明的技术方案，而非对本发明的限制，本领域技术人员应该理解，任何根据所有的所述时间差信息，即第一时间差信息至第四时间差信息，确定主设备与从设备之间的上行链路与下行链路的延时差信息的实现方式，均应包含在本发明的范围内。

以下将说明第一时间差信息至第四时间差信息能够用于确定上行链路和下行链路之间的延时差信息的原理。

仍以图2所示情形为例：

Delay_up＝Delay_down+ΔDelay；

t2-t1＝Delay_down-Offset；

则：

t4-t3＝Delay_up+Offset＝Delay_down+ΔDelay+Offset。

其中，Delay_down表示在t1时刻发送的定时同步消息Sync从主设备发送至从设备的延时，Delay_up表示在t3时刻发送的消息Delay_Req从从设备发送至主设备的延时，Offset表示上行链路与下行链路之间的时间偏移量。

则：

(t2-t2’)-(t1-t1’)＝(t2-t1)-(t2’-t1’)＝(Delay_down-Offset)-(Delay_down’-Offset’)＝(Delay_down-Delay_down’)-(Offset-Offset’)＝ΔDelay_down-ΔOffset；(1)

(t4-t3)-(t4’-t3’)＝(t4-t4’)-(t3-t3’)＝(Delay_up+Offset)-(Delay_up’+Offset’)＝(Delay_up-Delay_up’)+(Offset-Offset’)＝ΔDelay_up+ΔOffset。(2)

将公式(2)减去公式(1)，可得：

ΔDelay_up＝[(t4-t4’)-(t3-t3’)]-[(t2-t2’)-(t1-t1’)]+ΔDelay_down-2*ΔOffset(3)

将公式(3)变形，可得：

ΔDelay_du＝ΔDelay_up-ΔDelay_down＝[(t4-t4’)-(t3-t3’)]-[(t2-t2’)-(t1-t1’)]-2*ΔOffset；(4)

由于时钟同步的频率同步阶段结束后，ΔOffset很小，可以忽略，故公式(4)可变形为：

ΔDelay_du≈[(t4-t4’)-(t3-t3’)]-[(t2-t2’)-(t1-t1’)](5)

由此可见，第一时间差信息至第四时间差信息能够确定上行链路和下行链路之间的延时差信息。

对于现有技术中无法获知的上行链路和下行链路的延时差信息，本实施例能够通过多次接收/发送第一事件消息和第二事件消息的时间差信息，来获得该延时差信息。

优选地，在本实施例中，当确定延时差信息后，可根据该延时差信息，对已确定的主设备与从设备之间的时间偏移量进行补偿。

图2为本发明一个优选实施例的确定时钟同步系统中的主设备与从设备之间的上行链路和下行链路的延时差信息并用于时间偏移量补偿的方法流程图。

本实施例的方法包括步骤S1、步骤S2、步骤S3以及步骤S4；其中，步骤S1和步骤S2已在参照图1所示实施例中予以详述，在此不再赘述。

在步骤S3中，设备根据本次在步骤S2中获得的延时差信息以及上行链路和下行链路之间的历史延时差信息，确定上行链路与下行链路之间的累积延时差信息。

优选地，当延时差信息表示为正负值时，设备可通过求取本次获得的延时差信息以及历史延时差信息之和，确定上行链路与下行链路之间的累积延时差信息。

其中，历史延时差信息表示在本次执行步骤S3之前，已在主设备与从设备的本轮时钟同步过程中通过前述步骤S1和S2确定的延时差信息。

例如，若n表示主设备第n次发送第一事件消息以及从设备第n次发送第二事件消息，则公式(5)可拓展为：

ΔDelay_du(n)＝[(t4_n-t4_n-1)-(t3_n-t3_n-1)]-[(t2_n-t2_n-1)-(t1_n-t1_n-1)](6)

若本次步骤S3执行时，n＝4，则历史延时差信息包括ΔDelay_du(3)以及ΔDelay_du(2)。

需要说明的是，ΔDelay_du(n)可为正值或负值，累积延时差信息可表示为ΔDelay_sum ^N＝∑ΔDelay_du(n)。

需要说明的是，上述举例仅为更好地说明本发明的技术方案，而非对本发明的限制，本领域技术人员应该理解，任何根据延时差信息以及上行链路和下行链路之间的历史延时差信息，确定上行链路与下行链路之间的累积延时差信息的实现方式，均应包含在本发明的范围内。

接着，在步骤S4中，设备根据累积延时差信息，对主设备与从设备之间的时间偏移量进行补偿。

例如，前述内容已推导得到公式：t2-t1＝Delay_down-Offset；以及

t4-t3＝Delay_up+Offset＝Delay_down+ΔDelay+Offset。

则可知：

Offset＝[(t4-t3)-(t2-t1)-ΔDelay]/2；(7)

而由于延时差信息ΔDelay_du具有累积效果，即若n＝4，则ΔDelay_du(4)、ΔDelay_du(3)以及ΔDelay_du(2)均会对当前的时间偏移量产生影响，因此，上述公式(7)可拓展为：

Offset(N)＝[(t4_n-t3_n)-(t2_n-t1_n)-ΔDelay_sum ^N]/2。(8)

则设备可基于上述公式(8)执行对时间偏移量Offset(N)的补偿操作。

需要说明的是，上述举例仅为更好地说明本发明的技术方案，而非对本发明的限制，本领域技术人员应该理解，任何根据累积延时差信息，对主设备与从设备之间的时间偏移量进行补偿的实现方式，均应包含在本发明的范围内。

优选地，若高频部分并不需要，可先对ΔDelay_du(n)进行高频滤波，再根据滤波后的ΔDelay_du(n)来获得ΔDelay_sum ^N并补偿时间偏移量，以此减少补偿时间偏移量时需要消耗的功率。例如，图4示出了一个优选实施例的ΔDelay_du(n)随时间的变化示意图，其随时间变化分布在-2us至2us之间，其经过高频滤波后如图5所示。

本实施例中，通过采用累积延时差信息来补偿时间偏移量，使得主设备与从设备之间的时间更为同步。

作为本实施例的优选方案之一，本实施例的方法还包括以下步骤：设备将本次在步骤S2中确定的延时差信息作为所述历史延时差信息之一，重复执行所述步骤S1、S2、S3和S4，直至满足预定条件。

其中，所述预定条件包括但不限于主设备与从设备的时钟同步过程结束等。

优选地，步骤S1、步骤S2、步骤S3和步骤S4在主设备与从设备的时钟同步过程中执行。也即，在主设备与从设备的时钟同步过程启动时，开始执行步骤S1至步骤S4，当主设备与从设备的时钟同步过程结束时，终止执行步骤S1至步骤S4。

通过重复执行步骤S1至步骤S4，能够在主设备与从设备的时钟同步过程中不断对时间偏移量进行补偿，使得主设备与从设备之间的时间更为同步。

图6为本发明一个优选实施例的确定时钟同步系统中的主设备与从设备之间的上行链路和下行链路的延时差信息的装置的结构示意图。本实施例的装置可属于时钟同步系统中的主设备、从设备或第三方设备中；其中，该装置包括第一获取装置1以及确定装置2。

第一获取装置1获取第一事件消息两次从主设备发出时的第一时间差信息，从设备两次接收到来自主设备的所述第一事件消息时的第二时间差信息，第二事件消息两次从从设备发出时的第三时间差信息，以及，主设备两次接收到来自从设备的所述第二事件消息时的第四时间差信息。

其中，第一事件消息可为定时同步消息Sync，第二事件消息可为延时请求消息Delay_Req等。本领域技术人员应能理解，前述Sync与Delay_Req仅为举例，而非对第一事件消息和第二事件消息的限制，任何事件消息，均应包含在本发明的第一事件消息和第二事件消息的覆盖范围内。

以下将分别说明本发明的装置属于主设备、从设备或第三方设备时，第一获取装置1执行其操作的情形：

1)本发明的装置属于主设备。第一获取装置1包括第四计算装置(图未示)、第五计算装置(图未示)、第六计算装置(图未示)以及第七计算装置(图未示)。

主设备可向从设备发送两次或两次以上的第一事件消息，且从设备可向主设备发送两次或两次以上的第二事件消息；第一获取装置1根据主设备以及从设备发送或接收到第一事件消息和第二事件消息的时间信息，确定所述第一至第四时间差信息。例如：

第四计算装置向所述从设备发送所述第一事件消息，结合所记录的上一次发送所述第一事件消息时的时间信息，计算本次以及上一次发送所述第一事件消息的时间差，作为所述第一时间差信息；其中，当本次为第四计算装置第一次发送第一事件消息时，第四计算装置仅记录本次发送第一事件消息时的时间信息，而不计算第一时间差信息。

接着，从设备接收主设备本次发送的第一事件消息，并记录其接收到该第一事件消息时的时间信息，并将该时间信息发送给主设备；并且，从设备还向主设备发送第二事件消息，并将其发送第二事件消息时的时间信息提供给主设备。

接着，第五计算装置接收所述从设备提供的、其接收到所述第一事件消息时的时间信息，并结合已获得的、从设备提供的其上一次接收到所述第一事件消息时的时间信息，计算所述从设备本次以及上一次接收到所述第一事件消息的时间差，作为所述第二时间差信息；其中，当本次为第五计算装置第一次接收到第一事件消息时，第五计算装置仅记录从设备提供的、其本次接收到第一事件消息时的时间信息，而不计算第二时间差信息。

并且，第六计算装置接收所述从设备发送的第二事件消息及其发送所述第二事件消息时的时间信息，并结合已获得的所述从设备上一次发送所述第二事件消息时的时间信息，计算所述从设备本次以及上一次发送所述第二事件消息的时间差，作为所述第三时间差信息；其中，当本次为从设备第一次发送第二事件消息时，第六计算装置仅记录从设备发送第二事件消息时的时间信息，而不计算第三时间差信息。

接着，第七计算装置根据本次接收到所述第二事件消息时的时间信息以及所记录的上一次接收到所述第二事件消息时的时间信息，计算本次以及上一次接收到所述第二事件消息的时间差，作为所述四时间差信息；其中，当本次为第七计算装置第一次接收到从设备发送的第二事件消息时，其仅记录接收到该第二事件消息时的时间信息，而不计算第四时间差信息。

2)本发明的装置属于从设备。第一获取装置1包括第一计算装置(图未示)、第二计算装置(图未示)以及第三计算装置(图未示)。

主设备可向从设备发送两次或两次以上的第一事件消息，且从设备可向主设备发送两次或两次以上的第二事件消息；第一获取装置1根据其自身以及主设备发送或接收到第一事件消息和第二事件消息的时间信息，确定所述第一至第四时间差信息。例如：

主设备向从设备发送第一事件消息，并将其发送第一事件消息时的时间信息提供给从设备；其中，主设备可在发送第一事件消息的同时将所预计的其发出第一事件消息时的时间信息一并提供给从设备，或者，主设备可在发送第一事件消息并提供所预计的时间信息后，再将该真实时间的时间信息，提供给从设备。例如，主设备在发送定时同步消息Sync并提供所预计的发出时间的时间信息后，再通过消息Follow_Up来将该真实时间的时间信息提供给从设备，以使从设备能够获得精确的该时间信息。

接着，第一计算装置接收所述主设备发送的第一事件消息及其发送所述第一事件消息时的时间信息，并结合已获得的所述主设备上一次发送所述第一事件消息时的时间信息，计算所述主设备本次以及上一次发送所述第一事件消息的时间差，作为所述第一时间差信息，并结合已记录的上一次接收到所述第一事件消息时的时间信息，计算本次以及上一次接收到所述第一事件消息的时间差，作为所述第二时间差信息；其中，当本次为主设备第一次发送第一事件消息时，第一计算装置仅记录主设备提供的其第一次发送第一事件消息时的时间信息以及从设备第一次接收到第一事件消息时的时间信息，而不计算第一时间差信息以及第二时间差信息。

并且，第二计算装置向所述主设备发送第二事件消息，并结合所记录的上一次发送所述第二事件消息时的时间信息，计算本次以及上一次发送所述第二事件消息的时间差，作为所述第三时间差信息；其中，当本次为第二计算装置第一次发送第二事件消息时，第二计算装置仅记录其第一次发送第二事件消息时的时间信息，而不计算第三时间差信息。

接着，主设备接收从设备发送的第二事件消息，并将其本次接收到该第二事件消息时的时间信息发送给从设备。例如，若第二事件消息为Delay_Req，则主设备通过消息Delay_Resp，将其本次接收到该第二事件消息时的时间信息发送给从设备。

接着，第三计算装置接收所述主设备提供的、其接收到本次发送的所述第二事件消息时的时间信息，并结合已获得的所述主设备上一次接收到所述第二事件消息时的时间信息，计算所述主设备本次以及上一次接收到第二事件消息的时间差，作为所述第四时间差信息；其中，当本次为第三计算装置第一次接收到从设备发送的第二事件消息时，第三计算装置仅记录主设备第一次接受到其发送的第二事件消息时的时间信息，而不计算第四时间差信息。

3)本发明的装置属于第三方设备。

具体地，主设备多次向从设备发送第一事件消息，例如，主设备向从设备发送两次或两次以上的第一事件消息，且从设备多次向主设备发送第二事件消息，例如，从设备向主设备发送两次或两次以上的第二事件消息；并且，主设备将其每次发送第一事件消息时以及每次接收到第二事件消息时的时间信息提供给第三方设备，从设备将其每次接收到第一事件消息时以及每次发送第二事件消息时的时间信息提供给第三方设备，第一获取装置1根据主设备以及从设备提供的时间信息，计算前述第一时间差信息至第四时间差信息。

需要说明的是，上述举例仅为更好地说明本发明的技术方案，而非对本发明的限制，本领域技术人员应该理解，任何获取第一事件消息两次从主设备发出时的第一时间差信息，从设备两次接收到来自主设备的所述第一事件消息时的第二时间差信息，第二事件消息两次从从设备发出时的第三时间差信息，以及，主设备两次接收到来自从设备的所述第二事件消息时的第四时间差信息的实现方式，例如，不计算相邻两次发送/接收第一事件消息或第二事件消息的时间差信息，而计算第n次和第n+2次发送/接收第一事件消息或第二事件消息的时间差信息等，均应包含在本发明的范围内；其中，n≥1且n属于自然数。

接着，确定装置2根据所有的所述时间差信息，即第一时间差信息至第四时间差信息，确定主设备与从设备之间的上行链路与下行链路的延时差信息。

其中，该主设备与从设备之间的上行链路与下行链路的延时差信息，表示主设备与从设备之间的上行链路的两次延时之间的上行链路延时差与下行链路的两次延时之间的下行链路延时差之间的延时差信息。例如，若Delay_up与Delay_up’分别表示上行链路的两次延时，Delay_down与Delay_down’分别表示下行链路的两次延时，则主设备与从设备之间的上行链路与下行链路的延时差信息ΔDelay_du＝ΔDelay_up-ΔDelay_down＝(Delay_up-Delay_up’)-(Delay_down-Delay_down’)。

具体地，确定装置2根据各个时间差信息的差/和值，确定设备与从设备之间的上行链路与下行链路的延时差信息。优选地，该延时差信息可表示为正负值。例如，若延时差信息ΔDelay_du＝上行链路延时信息ΔDelay_up-下行链路延时信息ΔDelay_down，则若ΔDelay_du为正值，则表示上行链路的延时时间长于下行链路的延时时间，若ΔDelay_du为负值，则表示上行链路的延时时间短于下行链路的延时时间。

例如，请参见图2，第一事件消息为定时同步消息Sync，第二事件消息为Delay_Req，t1’和t1分别表示主设备第一次和第二次向从设备发送定时同步消息Sync时的时间信息，t2’和t2分别表示从设备第一次和第二次接收到主设备发送的定时同步消息Sync时的时间信息，t3’和t3分别表示从设备第一次和第二次向主设备发送Delay_Req时的时间信息，t4’和t4分别表示主设备第一次和第二次接收到从设备发送的Delay_Req时的时间信息。此外，为简明起见，图2中省略了可能在定时同步消息Sync之后发送的、用于向从设备提供主设备发送定时同步消息Sync时的时间信息的消息Follow_Up，以及，主设备在接收到Delay_Req后向从设备发送的、能够用于向从设备提供主设备接收到Delay_Req时的时间信息的消息Delay_Resp。

确定装置2中的子确定装置(图未示)根据以下公式，计算延时差信息：

ΔDelay_du＝[(t4-t4’)-(t3-t3’)]-[(t2-t2’)-(t1-t1’)]；

其中，ΔDelay_du表示上行链路和下行链路之间的延时差信息，t4-t4’表示所述第四时间差信息，t3-t3’表示所述第三时间差信息，t2-t2’表示所述第二时间差信息，t1-t1’表示所述第一时间差信息。

需要说明的是，上述举例仅为更好地说明本发明的技术方案，而非对本发明的限制，本领域技术人员应该理解，任何根据所有的所述时间差信息，即第一时间差信息至第四时间差信息，确定主设备与从设备之间的上行链路与下行链路的延时差信息的实现方式，均应包含在本发明的范围内。

以下将说明第一时间差信息至第四时间差信息能够用于确定上行链路和下行链路之间的延时差信息的原理。

仍以图2所示情形为例：

Delay_up＝Delay_down+ΔDelay；

t2-t1＝Delay_down-Offset；

则：

t4-t3＝Delay_up+Offset＝Delay_down+ΔDelay+Offset。

其中，Delay_down表示在t1时刻发送的定时同步消息Sync从主设备发送至从设备的延时，Delay_up表示在t3时刻发送的消息Delay_Req从从设备发送至主设备的延时，Offset表示上行链路与下行链路之间的时间偏移量。

则：

(t2-t2’)-(t1-t1’)＝(t2-t1)-(t2’-t1’)＝(Delay_down-Offset)-(Delay_down’-Offset’)＝(Delay_down-Delay_down’)-(Offset-Offset’)＝ΔDelay_down-ΔOffset；(1)

(t4-t3)-(t4’-t3’)＝(t4-t4’)-(t3-t3’)＝(Delay_up+Offset)-(Delay_up’+Offset’)＝(Delay_up-Delay_up’)+(Offset-Offset’)＝ΔDelay_up+ΔOffset。(2)

将公式(2)减去公式(1)，可得：

ΔDelay_up＝[(t4-t4’)-(t3-t3’)]-[(t2-t2’)-(t1-t1’)]+ΔDelay_down-2*ΔOffset(3)

将公式(3)变形，可得：

ΔDelay_du＝ΔDelay_up-ΔDelay_down＝[(t4-t4’)-(t3-t3’)]-[(t2-t2’)-(t1-t1’)]-2*ΔOffset；(4)

由于时钟同步的频率同步阶段结束后，ΔOffset很小，可以忽略，故公式(4)可变形为：

ΔDelay_du≈[(t4-t4’)-(t3-t3’)]-[(t2-t2’)-(t1-t1’)](5)

由此可见，第一时间差信息至第四时间差信息能够确定上行链路和下行链路之间的延时差信息。

对于现有技术中无法获知的上行链路和下行链路的延时差信息，本实施例能够通过多次接收/发送第一事件消息和第二事件消息的时间差信息，来获得该延时差信息。

优选地，在本实施例中，当确定延时差信息后，可根据该延时差信息，对已确定的主设备与从设备之间的时间偏移量进行补偿。

图7为本发明一个优选实施例的确定时钟同步系统中的主设备与从设备之间的上行链路和下行链路的延时差信息并用于时间偏移量补偿的装置的结构示意图。本实施例的装置可属于主设备、从设备或第三方设备中；其中，该装置包括第一获取装置1、确定装置2、第二获取装置3以及补偿装置4。

其中，第一获取装置1以及确定装置2已在参照图6所示实施例中予以详述，在此不再赘述。

第二获取装置3根据确定装置2中获得的延时差信息以及上行链路和下行链路之间的历史延时差信息，确定上行链路与下行链路之间的累积延时差信息。

优选地，当延时差信息表示为正负值时，第二获取装置3可通过求取本次获得的延时差信息以及历史延时差信息之和，确定上行链路与下行链路之间的累积延时差信息。

其中，历史延时差信息表示在第二获取装置3本次执行操作之前，已在主设备与从设备的本轮时钟同步过程中由确定装置2确定的延时差信息。

例如，若n表示主设备第n次发送第一事件消息以及从设备第n次发送第二事件消息，则公式(5)可拓展为：

ΔDelay_du(n)＝[(t4_n-t4_n-1)-(t3_n-t3_n-1)]-[(t2_n-t2_n-1)-(t1_n-t1_n-1)](6)

若本次第二获取装置3执行操作时，n＝4，则历史延时差信息包括ΔDelay_du(3)以及ΔDelay_du(2)。

需要说明的是，ΔDelay_du(n)可为正值或负值，累积延时差信息可表示为ΔDelay_sum ^N＝∑ΔDelay_du(n)。

需要说明的是，上述举例仅为更好地说明本发明的技术方案，而非对本发明的限制，本领域技术人员应该理解，任何根据延时差信息以及上行链路和下行链路之间的历史延时差信息，确定上行链路与下行链路之间的累积延时差信息的实现方式，均应包含在本发明的范围内。

接着，补偿装置4根据累积延时差信息，对主设备与从设备之间的时间偏移量进行补偿。

前述内容已推导得到公式：t2-t1＝Delay_down-Offset；以及

t4-t3＝Delay_up+Offset＝Delay_down+ΔDelay+Offset。

则可知：

Offset＝[(t4-t3)-(t2-t1)-ΔDelay]/2；(7)

而由于延时差信息ΔDelay_du具有累积效果，即若n＝4，则ΔDelay_du(4)、ΔDelay_du(3)以及ΔDelay_du(2)均会对当前的时间偏移量产生影响，因此，上述公式(7)可拓展为：

Offset(N)＝[(t4_n-t3_n)-(t2_n-t1_n)-ΔDelay_sum ^N]/2。

则补偿装置4可基于上述公式(8)执行对时间偏移量Offset(N)的补偿操作。

需要说明的是，上述举例仅为更好地说明本发明的技术方案，而非对本发明的限制，本领域技术人员应该理解，任何根据累积延时差信息，对主设备与从设备之间的时间偏移量进行补偿的实现方式，均应包含在本发明的范围内。

本实施例中，通过采用累积延时差信息来补偿时间偏移量，使得主设备与从设备之间的时间更为同步。

作为本实施例的优选方案之一，本实施例的装置还包括重复装置(图未示)，重复装置将确定装置2确定的延时差信息作为所述历史延时差信息之一，触发第一获取装置1、确定装置2、第二获取装置3以及补偿装置4重复执行操作，直至满足预定条件。

其中，所述预定条件包括但不限于主设备与从设备的时钟同步过程结束等。

优选地，第一获取装置1、确定装置2、第二获取装置3以及补偿装置4在主设备与从设备的时钟同步过程中执行操作。也即，在主设备与从设备的时钟同步过程启动时，第一获取装置1、确定装置2、第二获取装置3以及补偿装置4开始执行操作，当主设备与从设备的时钟同步过程结束时，第一获取装置1、确定装置2、第二获取装置3以及补偿装置4的操作终止。

通过第一获取装置1、确定装置2、第二获取装置3以及补偿装置4的重复操作，能够在主设备与从设备的时钟同步过程中不断对时间偏移量进行补偿，使得主设备与从设备之间的时间更为同步。

图8为本发明一个优选实施例的设备结构示意图。图8中所示的硬件部分，如PHY、FPGA等，可用于记录并计算时间戳，也即，记录接收/发送第一事件消息和/或第二事件消息时的时间信息，并计算第一至第四时间差信息等；其中的处理器可用于实现PTP算法、延时滤波、时间偏移量补偿以及PLL等。

前述参照图1和图3所示的方法步骤可由该设备中的相应部分实现；参照图6和图7所示的实施例中的各个装置可位于该设备的相应部分中，且图6和图7所示的实施例中的一个装置可分布式地分布于该设备的多个部分中，以实现相应功能。

需要说明的是，上述设备结构仅为一种优选示例，本领域技术人员应能理解，本发明的主设备和从设备，不局限于上述结构。

需要注意的是，本发明可在软件和/或软件与硬件的组合体中被实施，例如，本发明的装置可采用专用集成电路(ASIC)或任何其他类似硬件设备来实现。在一个实施例中，本发明的软件程序可以通过处理器执行以实现上文所述步骤或功能。同样地，本发明的软件程序(包括相关的数据结构)可以被存储到可读记录介质中。另外，本发明的一些步骤或功能可采用硬件来实现，例如，作为与处理器配合从而执行各个步骤或功能的电路。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。系统权利要求中陈述的多个单元或装置也可以由一个单元或装置通过软件或者硬件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。

Claims (13)

1.一种用于确定时钟同步系统中的主设备与从设备之间的上行链路与下行链路的延时差信息的方法，其中，该方法包括以下步骤：

a获取第一事件消息两次从所述主设备发出时的第一时间差信息，所述从设备两次接收到来自所述主设备的所述第一事件消息时的第二时间差信息，第二事件消息两次从所述从设备发出时的第三时间差信息，以及，所述主设备两次接收到来自所述从设备的所述第二事件消息时的第四时间差信息；

b根据所有的所述时间差信息，确定所述主设备与所述从设备之间的上行链路与下行链路的所述延时差信息；

c根据所述延时差信息以及所述上行链路和下行链路之间的历史延时差信息，确定所述上行链路与下行链路之间的累积延时差信息；

d根据所述累积延时差信息，对所述主设备与所述从设备之间的时间偏移量进行补偿。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，该方法还包括以下步骤：

-将所述延时差信息作为所述历史延时差信息之一，重复执行所述步骤a、b、c和d，直至满足预定条件。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述步骤a、b、c和d在所述主设备与从设备的时钟同步过程中执行。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述从设备执行所述步骤a和b，所述步骤a包括以下步骤：

-接收所述主设备发送的第一事件消息及其发送所述第一事件消息时的时间信息，并结合已获得的所述主设备上一次发送所述第一事件消息时的时间信息，计算所述主设备本次以及上一次发送所述第一事件消息的时间差，作为所述第一时间差信息，并结合已记录的上一次接收到所述第一事件消息时的时间信息，计算本次以及上一次接收到所述第一事件消息的时间差，作为所述第二时间差信息；

-向所述主设备发送第二事件消息，并结合所记录的上一次发送所述第二事件消息时的时间信息，计算本次以及上一次发送所述第二事件消息的时间差，作为所述第三时间差信息；

-接收所述主设备提供的、其接收到本次发送的所述第二事件消息时的时间信息，并结合已获得的所述主设备上一次接收到所述第二事件消息时的时间信息，计算所述主设备本次以及上一次接收到第二事件消息的时间差，作为所述第四时间差信息。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述主设备执行所述步骤a和b，所述步骤a包括以下步骤：

-向所述从设备发送所述第一事件消息，并结合所记录的上一次发送所述第一事件消息时的时间信息，计算本次以及上一次发送所述第一事件消息的时间差，作为所述第一时间差信息；

-接收所述从设备提供的、其接收到所述第一事件消息时的时间信息，并结合已获得的所述从设备上一次接收到所述第一事件消息时的时间信息，计算所述从设备本次以及上一次接收到所述第一事件消息的时间差，作为所述第二时间差信息；

-接收所述从设备发送的第二事件消息及其发送所述第二事件消息时的时间信息，并结合已获得的所述从设备上一次发送所述第二事件消息时的时间信息，计算所述从设备本次以及上一次发送所述第二事件消息的时间差，作为所述第三时间差信息；

-根据本次接收到所述第二事件消息时的时间信息以及所记录的上一次接收到所述第二事件消息时的时间信息，计算本次以及上一次接收到所述第二事件消息的时间差，作为所述四时间差信息。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述步骤b包括以下步骤：

-根据以下公式，计算所述延时差信息：

ΔDelay_du＝[(t4-t4’)-(t3-t3’)]-[(t2-t2’)-(t1-t1’)]；

其中，所述ΔDelay_du表示所述延时差信息，t4-t4’表示所述第四时间差信息，t3-t3’表示所述第三时间差信息，t2-t2’表示所述第二时间差信息，t1-t1’表示所述第一时间差信息。

7.一种用于确定时钟同步系统中的主设备与从设备之间的上行链路与下行链路的延时差信息的装置，其中，该装置包括：

第一获取装置，用于获取第一事件消息两次从所述主设备发出时的第一时间差信息，所述从设备两次接收到来自所述主设备的所述第一事件消息时的第二时间差信息，第二事件消息两次从所述从设备发出时的第三时间差信息，以及，所述主设备两次接收到来自所述从设备的所述第二事件消息时的第四时间差信息；

确定装置，用于根据所有的所述时间差信息，确定所述主设备与所述从设备之间的上行链路与下行链路的所述延时差信息；

第二获取装置，用于根据所述延时差信息以及所述上行链路和下行链路之间的历史延时差信息，确定所述上行链路与下行链路之间的累积延时差信息；

补偿装置，用于根据所述累积延时差信息，对所述主设备与所述从设备之间的时间偏移量进行补偿。

8.根据权利要求7所述的装置，其中，该装置还包括：

重复装置，用于将所述延时差信息作为所述历史延时差信息之一，触发所述第一获取装置，所述确定装置、所述第二获取装置以及所述补偿装置重复执行操作，直至满足预定条件。

9.根据权利要求7或8所述的装置，其中，所述第一获取装置，所述确定装置、所述第二获取装置以及所述补偿装置在所述主设备与从设备的时钟同步过程中执行操作。

10.根据权利要求7或8所述的装置，其中，所述从设备包括所述第一获取装置和所述确定装置，所述第一获取装置包括：

第一计算装置，用于接收所述主设备发送的第一事件消息及其发送所述第一事件消息时的时间信息，并结合已获得的所述主设备上一次发送所述第一事件消息时的时间信息，计算所述主设备本次以及上一次发送所述第一事件消息的时间差，作为所述第一时间差信息，并结合已记录的上一次接收到所述第一事件消息时的时间信息，计算本次以及上一次接收到所述第一事件消息的时间差，作为所述第二时间差信息；

第二计算装置，用于向所述主设备发送第二事件消息，并结合所记录的上一次发送所述第二事件消息时的时间信息，计算本次以及上一次发送所述第二事件消息的时间差，作为所述第三时间差信息；

第三计算装置，用于接收所述主设备提供的、其接收到本次发送的所述第二事件消息时的时间信息，并结合已获得的所述主设备上一次接收到所述第二事件消息时的时间信息，计算所述主设备本次以及上一次接收到第二事件消息的时间差，作为所述第四时间差信息。

11.根据权利要求7或8所述的装置，其中，所述主设备包括所述第一获取装置和所述确定装置，所述第一获取装置包括：

第四计算装置，用于向所述从设备发送所述第一事件消息，并结合所记录的上一次发送所述第一事件消息时的时间信息，计算本次以及上一次发送所述第一事件消息的时间差，作为所述第一时间差信息；

第五计算装置，用于接收所述从设备提供的、其接收到所述第一事件消息时的时间信息，并结合已获得的所述从设备上一次接收到所述第一事件消息时的时间信息，计算所述从设备本次以及上一次接收到所述第一事件消息的时间差，作为所述第二时间差信息；

第六计算装置，用于接收所述从设备发送的第二事件消息及其发送所述第二事件消息时的时间信息，并结合已获得的所述从设备上一次发送所述第二事件消息时的时间信息，计算所述从设备本次以及上一次发送所述第二事件消息的时间差，作为所述第三时间差信息；

第七计算装置，用于根据本次接收到所述第二事件消息时的时间信息以及所记录的上一次接收到所述第二事件消息时的时间信息，计算本次以及上一次接收到所述第二事件消息的时间差，作为所述四时间差信息。

12.根据权利要求7或8所述的装置，其中，所述确定装置包括：

子确定装置，用于根据以下公式，计算所述延时差信息：

ΔDelay_du＝[(t4-t4’)-(t3-t3’)]-[(t2-t2’)-(t1-t1’)]；

其中，所述ΔDelay_du表示所述延时差信息，t4-t4’表示所述第四时间差信息，t3-t3’表示所述第三时间差信息，t2-t2’表示所述第二时间差信息，t1-t1’表示所述第一时间差信息。

13.一种时钟同步系统中的设备，包括如权利要求7至12中至少一项所述的装置。