CN103905135A - 实现时间同步的方法、设备和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种实现时间同步的方法、设备和系统，通过使各个时间同步设备获取其与各个邻居时间同步设备之间的时间偏差值，利用获取到的时间偏差值确定本地时间偏差值，并根据本地时间偏差值调整自身的内部系统时间，能够使各个时间同步设备的内部系统时间逐渐相互趋近并最终达到同一网络平衡时间，从而实现了各个时间同步设备之间的时间同步。相对于现有技术逐级向下传递的主从式时间同步方式，能够实现各个时间同步设备的内部系统时间的快速同步，并能避免现有技术中采用主从式时间同步的方式造成的上游误差向下游传递的缺陷。

Description

实现时间同步的方法、设备和系统

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种实现时间同步的方法、设备和系统。

背景技术

随着移动通信技术的发展，TD-SCDMA（Time Division-SynchronousCode Division Multiple Access，时分同步码分多址）、CDMA2000（Code DivisionMultiple Access 2000，码分多址2000）、TD-LTE（Time Division Long TermEvolution，分时长期演进）等系统均具有高精度时间同步需求。基站之间需要准确的时间同步，否则会造成基站干扰，甚至通话连接不能建立。现有技术中可以通过在每个基站加装全球定位系统（GPS）模块来解决基站时间同步问题，但面临安装选址困难、安装和维护成本高的弊端。

为了降低安装难度和成本，也可以采用地面传输时间同步的方法，即对卫星时间源进行收敛集中，在上游设立接收卫星时间源的时间服务器，通过地面传输网络时间同步协议将时间信息传送给各基站，从而不需在每个基站安装GPS模块。地面传送时间同步协议方面，一般的同步协议如网络同步协议NTP，目前精度只能达到ms级，不适用于电信高精度时间同步领域。IEEE（Institute of Electrical and Electronics Engineers，电气和电子工程师协会）1588v2协议为目前业界主流的精确时间同步协议，精度达到亚微秒级，可用于移动通信系统同步。IEEE 1588协议首先由安捷伦实验室开发，IEEE 1588v1版本于2002年11月8日发布。IEEE在2008年3月27日通过了1588 v2草案，对v1进行了改进和提高，1588 v2版本于2008年7月24日发布。

1588协议采用主从式时间同步机制。在如图1所示，为现有技术中利用1588组建的时间同步系统的结构示意图，时间服务器1提供源时间，作为主时钟为作为从时钟的网络设备11同步，也就是为网络设备11提供参考，同时网络设备11又作为主时钟为作为从时钟的网络设备12提供参考。从时钟则通过与主时钟互通报文消息，根据主时钟提供的时间校正本地时间。其中，时间服务器作为一个区域的时间源头，通过卫星定位系统接收机获得标准时间。时间服务器将时间信息注入到传送网络，通过逐级的主从同步将时间信息传送到基站等时间客户端使用。

由于1588基于逐级主从式同步原理，上游的时间误差会传递到下游。随着传输跳数和距离的增加，每跳的时间误差不仅无法消除，且会累积。1588时间区域过大时，会造成远端传输距离过长，传输跳数过多，到达基站等客户端时时间误差有可能超出精度要求。因此，为了保证时间精度，1588时间区域的规模应有所限制。在应用在类似中国这样的面积较大的区域时，需要分为多个1588时间区域，分别设置时间服务器。为了保证各个1588时间区域之间的同步，各个时间服务器均跟踪统一的卫星授时源，如GPS。

综上所述，不仅每个基站安装GPS的传统方法需要依靠GPS卫星时间源，对于1588时间同步协议，也必须依赖GPS等卫星时间源。如果GPS等卫星时间源丢失或出现故障时，每一区域的时间服务器将基于各自内部的原子钟等时钟守时，由于内部原子钟存在频率准确度误差，在一段时间之后，各个时间服务器的时间之间将会出现偏差，那么下游的基站时间也相应的出现偏差，导致通信系统性能恶化甚至不可用。

发明内容

本发明实施例提供了一种实现时间同步的方法、设备和系统，能够避免上游时间同步设备的误差向下游时间同步设备传递的缺陷，进而避免误差的逐级累积。同时，本发明实施例中，实现时间同步时不再依赖于卫星时间源，避免卫星时间源的故障对网络造成的影响。

本发明实施例提供了一种实现时间同步的方法，包括：本地时间同步设备分别获取本地时间同步设备与各个邻居时间同步设备之间的时间偏差值；

所述本地时间同步设备利用所述时间偏差值确定本地时间偏差值；

所述本地时间同步设备利用所述时间偏差值确定本地时间偏差值。

优选的，所述本地时间同步设备分别获取本地时间同步设备与各个邻居时间同步设备之间的时间偏差值，包括：所述本地时间同步设备接收邻居时间同步设备发送的同步消息，所述同步消息中携带了所述邻居时间同步设备发送所述同步消息的时刻t1；所述本地时间同步设备获取所述时刻t1，并记录接收到所述同步消息的时刻t2；所述本地时间同步设备在时刻t3向所述邻居时间同步设备发送时延请求消息；所述本地时间同步设备接收所述邻居时间同步设备返回的时延响应消息；所述时延响应消息中携带了所述邻居时间同步设备接收到所述时延请求消息的时刻t4；所述本地时间同步设备获取所述时刻t4，并根据所述时刻t1，t2，t3，t4确定本地时间同步设备与所述邻居时间同步设备之间的时间偏差值。

优选的，所述本地时间同步设备接收邻居时间同步设备发送的同步消息，具体包括：所述本地时间同步设备接收所述邻居时间同步设备根据预设周期向所述本地时间同步设备发送的同步消息；或者，所述本地时间同步设备向所述邻居时间同步设备发送同步请求消息，所述同步请求消息用于请求所述邻居时间同步设备向所述本地时间同步设备发送同步消息，并接收所述邻居时间同步设备向所述本地时间同步设备发送的同步消息。

优选的，所述本地时间同步设备根据所述时刻t1，t2，t3，t4确定本地时间同步设备与所述邻居时间同步设备之间的时间偏差值，具体包括：所述本地时间同步设备利用如下公式确定所述本地时间同步设备与第i台邻居时间同步设备之间的时间偏差值offset_0-i；

offset_0-i=[（t2i-t1i）+（t3i-t4i）]/2；

其中，t1i为第i台邻居时间同步设备发送同步消息的时刻；t2i为本地时间同步设备接收到第i台邻居时间同步设备发送的同步消息的时刻；t3i为本地时间同步设备向第i台邻居时间同步设备发送时延请求消息的时刻；t4i为第i台邻居时间同步设备接收到时延请求消息的时刻。

优选的，所述本地时间同步设备分别获取本地时间同步设备与各个邻居时间同步设备之间的时间偏差值，具体包括：本地时间同步设备在时刻t1′向邻居时间同步设备发送同步请求消息；所述本地时间同步设备接收所述邻居时间同步设备发送的同步响应消息；所述同步响应消息中携带了所述邻居时间同步设备接收到所述同步请求消息的时刻t2′以及发送所述同步响应消息的时刻t3′；所述本地时间同步设备记录接收所述同步响应消息的时刻t4′，并获取所述同步响应消息中携带的时刻t2′，t3′；所述本地时间同步设备根据所述时刻t1′，t2′，t3′，t4′确定本地时间同步设备与所述邻居时间同步设备之间的时间偏差值。

优选的，所述本地时间同步设备根据所述时刻t1′，t2′，t3′，t4′确定本地时间同步设备与所述邻居时间同步设备之间的时间偏差值，具体包括：所述本地时间同步设备利用如下公式确定所述本地时间同步设备与第i台邻居时间同步设备之间的时间偏差值offset_0-i；

offset_0-i=[（t1i′-t2i′）+（t4i′-t3i′）]/2；

其中，t1i为本地时间同步设备发送同步请求消息的时刻；t2i为第i台邻居时间同步设备接收所述同步请求消息的时刻；t3i为第i台邻居时间同步设备发送所述同步响应消息的时刻；t4i为本地时间同步设备接收所述同步响应消息的时刻。

优选的，所述本地时间同步设备利用所述时间偏差值确定本地时间偏差值，具体包括：

所述本地时间同步设备根据如下公式计算本地时间偏差值offset₀，

${\mathrm{offset}}_0=\frac{{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^n{\mathrm{offset}}_{0-i}}{n+1};$

其中，i=1,2,3......n，offset_0-1，offset_0-2，...offset_0-n分别为所述本地时间同步设备与第一台邻居时间同步设备、第二台邻居时间同步设备，...第n台邻居时间同步设备之间的时间偏差值。

优选的，所述本地时间同步设备利用所述时间偏差值确定本地时间偏差值，具体包括：所述本地时间同步设备确定所述时间偏差值中的有效时间偏差值，并利用所述有效时间偏差值确定本地时间偏差值。

优选的，所述本地时间同步设备确定所述时间偏差值中的有效时间偏差值，具体包括：所述本地时间同步设备接收邻居时间同步设备发送的时间状态消息；所述时间状态消息中携带了所述邻居时间同步设备的状态为稳定状态、不稳定状态或故障态中的一种；所述本地时间同步设备判断自身的状态，如果自身的状态为稳定状态，则判断邻居时间同步设备的状态是否为稳定状态，如果是，则所述本地时间同步设备确定所述邻居时间同步设备对应的时间偏差值为有效时间偏差值；否则，确定所述邻居时间同步设备对应的时间偏差值不是有效时间偏差值；

如果自身的状态为不稳定状态，则判断邻居时间同步设备的状态是否为稳定状态或不稳定状态中的一种，如果是，则所述本地时间同步设备确定所述邻居时间同步设备对应的时间偏差值为有效时间偏差值；否则，确定所述邻居时间同步设备对应的时间偏差值不是有效时间偏差值。

优选的，所述本地时间同步设备利用所述时间偏差值确定本地时间偏差值，具体包括：所述本地时间同步设备获取本地时间同步设备与邻居时间同步设备之间的时间偏差值后，判断是否已经保存了同一邻居时间同步设备对应的时间偏差值；如果是，则利用当前获取到的本地时间同步设备与邻居时间同步设备之间的时间偏差值更新已保存的同一邻居时间同步设备对应的时间偏差值；如果否，则保存当前获取到的本地时间同步设备与邻居时间同步设备之间的时间偏差值；

当所述本地时间同步设备判断当前获取到的本地时间同步设备与邻居时间同步设备之间的时间偏差值与已保存的同一邻居时间同步设备对应的时间偏差值之间的差值大于预设阈值时，则在更新已保存的所述同一邻居时间同步设备对应的时间偏差值后，利用保存的时间偏差值确定本地时间偏差值。

本发明实施例还提供了一种时间同步设备，包括：

获取模块，用于获取本地时间同步设备与各个邻居时间同步设备之间的时间偏差值；

确定模块，用于利用所述时间偏差值确定本地时间偏差值；

调整模块，用于根据所述本地时间偏差值调整本地系统时间。

优选的，所述获取模块具体用于，接收邻居时间同步设备发送的同步消息，获取所述同步消息中携带的所述邻居时间同步设备发送所述同步消息的时刻t1，记录接收到所述同步消息的时刻t2，在时刻t3向所述邻居时间同步设备发送时延请求消息，并接收所述邻居时间同步设备返回的时延响应消息，获取所述时延响应消息中携带的所述邻居时间同步设备接收到所述时延请求消息的时刻t4，根据所述时刻t1，t2，t3，t4确定本地时间同步设备与所述邻居时间同步设备之间的时间偏差值。

优选的，所述时间同步设备还包括：

同步消息发送模块，用于根据预设周期向邻居时间同步设备发送的同步消息，或者，接收邻居时间同步设备发送同步请求消息，并根据所述同步请求消息向该邻居时间同步设备发送同步消息；

所述获取模块具体用于：

接收邻居时间同步设备根据预设周期向本地时间同步设备发送的同步消息；或者，向邻居时间同步设备发送同步请求消息，请求所述邻居时间同步设备向所述本地时间同步设备发送同步消息，并接收所述邻居时间同步设备向所述本地时间同步设备发送的同步消息。

优选的，所述获取模块具体用于利用如下公式确定所述本地时间同步设备与第i台邻居时间同步设备之间的时间偏差值offset_0-i；

offset_0-i=[（t2i-t1i）+（t3i-t4i）]/2；

其中，t1i为第i台邻居时间同步设备发送同步消息的时刻；t2i为接收到第i台邻居时间同步设备发送的同步消息的时刻；t3i为向第i台邻居时间同步设备发送时延请求消息的时刻；t4i为第i台邻居时间同步设备接收到时延请求消息的时刻。

优选的，所述时间同步设备还包括：

同步响应模块，用于在接收到邻居时间同步设备发送的同步请求消息后，向所述邻居时间同步设备发送同步响应消息；所述同步响应消息中携带了自身接收到所述同步请求消息的时刻t2′以及发送所述同步响应消息的时刻t3′；

所述获取模块具体用于，在时刻t1′向邻居时间同步设备发送同步请求消息，接收所述邻居时间同步设备发送的同步响应消息，获取同步响应消息中携带的所述邻居时间同步设备接收到所述同步请求消息的时刻t2′以及发送所述同步响应消息的时刻t3′，并记录接收所述同步响应消息的时刻t4′，根据所述时刻t1′，t2′，t3′，t4′确定本地时间同步设备与所述邻居时间同步设备之间的时间偏差值。

优选的，所述获取模块具体用于利用如下公式确定所述本地时间同步设备与第i台邻居时间同步设备之间的时间偏差值offset_0-i；

offset_0-i=[（t1i′-t2i′）+（t4i′-t3i′）]/2；

其中，t1i′为本地时间同步设备发送同步请求消息的时刻；t2i′为第i台邻居时间同步设备接收所述同步请求消息的时刻；t3i′为第i台邻居时间同步设备发送所述同步响应消息的时刻；t4i′为本地时间同步设备接收所述同步响应消息的时刻。

优选的，所述确定模块具体用于根据如下公式计算本地时间偏差值offset₀，

${\mathrm{offset}}_0=\frac{{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^n{\mathrm{offset}}_{0-i}}{n+1};$

其中，i=1,2,3......n，offset_0-1，offset_0-2，...offset_0-n分别为所述本地时间同步设备与第一台邻居时间同步设备、第二台邻居时间同步设备，...第n台邻居时间同步设备之间的时间偏差值。

优选的，所述确定模块具体用于，确定所述时间偏差值中的有效时间偏差值，并利用所述有效时间偏差值确定本地时间偏差值。

优选的，所述本地时间同步设备还包括：

时间状态收发模块，用于向邻居时间同步设备发送时间状态消息，所述时间状态消息中携带的本地时间同步设备的状态为稳定状态、不稳定状态或故障态中的一种，并接收邻居时间同步设备发送的时间状态消息；

所述确定模块具体用于，判断本地时间同步设备的状态，如果本地时间同步设备的状态为稳定状态，则判断邻居时间同步设备的状态是否为稳定状态，如果是，则确定所述邻居时间同步设备对应的时间偏差值为有效时间偏差值；否则，确定所述邻居时间同步设备对应的时间偏差值不是有效时间偏差值；

如果本地时间同步设备的状态为不稳定状态，则判断邻居时间同步设备的状态是否为稳定状态或不稳定状态中的一种，如果是，则确定所述邻居时间同步设备对应的时间偏差值为有效时间偏差值；否则，确定所述邻居时间同步设备对应的时间偏差值不是有效时间偏差值。

优选的，所述本地时间同步设备还包括：

更新模块，用于获取本地时间同步设备与邻居时间同步设备之间的时间偏差值后，判断是否已经保存了同一邻居时间同步设备对应的时间偏差值；如果是，则利用当前获取到的本地时间同步设备与邻居时间同步设备之间的时间偏差值更新已保存的同一邻居时间同步设备对应的时间偏差值；如果否，则保存当前获取到的本地时间同步设备与邻居时间同步设备之间的时间偏差值；

所述确定模块具体用于，当所述本地时间同步设备判断当前获取到的本地时间同步设备与邻居时间同步设备之间的时间偏差值与已保存的同一邻居时间同步设备对应的时间偏差值之间的差值大于预设阈值时，在更新模块更新已保存的所述同一邻居时间同步设备对应的时间偏差值后，利用保存的时间偏差值确定本地时间偏差值。

本发明实施例还提供了一种实现时间同步的系统，其特征在于，包括多个时间同步设备，所述多个时间同步设备可以作为本地时间同步设备和邻居时间同步设备，所述时间同步设备作为本地时间同步设备时，包括：

获取模块，用于获取本地时间同步设备与各个邻居时间同步设备之间的时间偏差值；

确定模块，用于利用所述时间偏差值确定本地时间偏差值；

调整模块，用于根据所述本地时间偏差值调整本地系统时间

本发明实施例中，通过使各个时间同步设备获取其与邻居时间同步设备之间的时间偏差值，利用获取到的时间偏差值确定本地时间偏差值，并根据本地时间偏差值调整自身的内部系统时间，能够使各个时间同步设备的内部系统时间逐渐相互趋近并最终达到同一网络平衡时间，从而实现了各个时间同步设备之间的时间同步。相对于现有技术逐级向下传递的主从式时间同步方式，能够实现各个时间同步设备的内部系统时间的快速同步，并能避免现有技术中采用主从式时间同步的方式造成的上游误差向下游传递的缺陷。

附图说明

图1为现有技术中利用1588组建的时间同步系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种实现时间同步的系统的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的实现时间同步的方法的流程示意图；

图4a为本发明实施例提供的一种本地时间同步设备获取本地时间同步设备与邻居时间同步设备之间的时间偏差值的流程示意图；

图4b本发明实施例提供的一种本地时间同步设备获取本地时间同步设备与邻居时间同步设备之间的时间偏差值的流程示意图；

图5为本发明实施例提供的一种本地时间同步设备的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。

如图2所示，为本发明实施例提供的一种实现时间同步的系统，不同于现有技术中利用1588组建的时间同步系统，本发明提供的实现时间同步的系统中，可以不依靠GPS等卫星授时系统，而是完全依靠地面的时间同步设备组建时间同步网，时间同步设备(A、B、C、D、E)之间不设置主从关系，并通过网络连接（例如通过物理链路直连或者通过虚链路连接）形成一个实现时间同步的网络，各个时间同步设备作为网络中的一个节点与其他节点之间的形成邻居关系。当有新的邻居时间同步设备加入或者已有邻居时间同步设备退出时，可以通过手工配置或通过链路管理协议（LMP）自动更新当前的邻居关系，各个时间同步设备都利用与邻居时间同步设备之间的时间偏差值计算本地时间偏差值并调整自身的内部系统时间。为了方便说明，以下以时间同步设备E为本地时间同步设备，时间同步设备A、B、C、D为本地时间同步设备E的邻居时间同步设备进行说明。

如图3所示，本发明实施例提供的实现时间同步的方法可以包括以下步骤：

步骤301，本地时间同步设备分别获取本地时间同步设备与各个邻居时间同步设备之间的时间偏差值。

本地时间同步设备E获取其与各个邻居时间同步设备之间的时间偏差值的方法相同，下面仅以获取其与邻居时间同步设备A之间的时间偏差值offet_E-A的过程加以说明，具体步骤可如图4a所示：

步骤3011a，本地时间同步设备E接收邻居时间同步设备A发送的同步消息；该同步消息中携带了邻居时间同步设备A发送该同步消息的时刻t1以及邻居时间同步设备A的ID信息。

具体的，可以使邻居时间同步设备A根据预设周期向本地时间同步设备E发送同步消息，或者本地时间同步设备E在触发进行时间同步时向包括邻居时间同步设备A在内的邻居时间同步设备发送同步请求消息，并在同步请求消息中携带自身的ID信息，使邻居时间同步设备A在接收到同步请求消息后，根据其中携带的ID信息向本地时间同步设备E发送同步消息。

需要说明的是，时刻t1是邻居时间同步设备A在发送该同步消息时根据邻居时间同步设备A自身的内部系统时间添加到同步消息中的。

步骤3012a，本地时间同步设备E获取时刻t1，并记录接收该同步消息的时刻t2。

具体的，本地时间同步设备E可以解析该同步消息，得到邻居时间同步设备A发送该同步消息的时刻t1，此过程与现有技术中获取消息的发送时刻的过程一致，在此不再赘述。

其中，本地时间同步设备E接收该同步消息的时刻t2是指本地时间同步设备E接收该同步消息时自身的内部系统时刻。

步骤3013a，本地时间同步设备E在t3时刻向邻居时间同步设备A发送时延请求消息，请求邻居时间同步设备A在接收到该时延请求消息后向本地时间同步设备E返回邻居时间同步设备A接收该时延请求消息时刻t4。

步骤3014a，邻居时间同步设备A接收到时延请求消息后向本地时间同步设备E返回时延响应消息，该时延响应消息中携带了邻居时间同步设备A接收该时延请求消息的时刻t4。

步骤3015a，本地时间同步设备E接收邻居时间同步设备A发送的时延响应消息，获取该时刻t4。

步骤3016a，本地时间同步设备E根据上述时刻t1，t2，t3，t4，确定与邻居时间同步设备A之间的时间偏差值。

具体的，假设本地时间同步设备E与邻居时间同步设备A之间的链路延迟是对称的，值为Delay_{E_A}；并假设本地时间同步设备E的内部系统时间超前邻居时间同步设备A的内部系统时间的值即时间偏差值为Offset_{E_A}，则有：

t2-t1-Offset_{E_A}=Delay_E-A      （1）

t4-(t3-Offset_{E_A})=Delay_E-A    （2）

可计算出，本地时间同步设备E与邻居时间同步设备A之间的时间偏差值为：

Offset_E-A=[(t2-t1)+(t3-t4)]/2。

本发明实施例还提供了另外一种本地时间同步设备获取其与邻居时间同步设备的时间偏差值的方法，下面仍以本地时间同步设备E获取其与邻居时间同步设备A之间的时间偏差值offet_E-A加以说明，具体流程可如图4b所示：

步骤3011b，本地时间同步设备E在时刻t1′向邻居时间同步设备A发送同步请求消息，请求邻居时间同步设备A向本地时间同步设备E返回同步响应消息；该同步请求消息中携带了本地时间同步设备E的ID信息；

步骤3012b，邻居时间同步设备A接收到同步请求消息后，记录接收该同步请求消息的时刻t2′，并根据其中携带的ID信息在时刻t3′向本地时间同步设备E返回同步响应消息；该同步响应消息携带了邻居时间同步设备A接收同步请求消息的时刻t2′，以及发送同步响应消息的时刻t3′。

步骤3013b，本地时间同步设备E接收该同步响应消息，记录接收该同步响应消息的时刻t4′，并获取时刻t2′、t3′。

步骤3014b，本地时间同步设备E根据上述时刻t1′，t2′，t3′，t4′，确定与邻居时间同步设备A之间的时间偏差值。

假设本地时间同步设备E和A之间的链路延迟是对称的，值为Delay_E-A；假设本地时间同步设备E的内部系统时间超前邻居时间同步设备A的内部系统时间的值即时间偏差值为Offset_E-A，则有：

t2′-t1′+Offset_E-A=Delay_E-A    （3）

t4′-t3′-Offset_E-A=Delay_E-A    （4）

可计算出，本地时间同步设备E与邻居时间同步设备A之间的时间偏差值为：

Offset_E-A=[(t1′-t2′)+(t4′-t3′)]/2。

另外，本地时间同步设备E获取其与邻居时间同步设备A的时间偏差值的过程也可以与现有技术中从时钟获取从时钟与主时钟之间的时间偏差值的方式一致，在此不再赘述。

步骤302，本地时间同步设备利用获取到的本地时间同步设备与各个邻居时间同步设备的时间偏差值，确定本地时间偏差值。

优选的，可以采用以下方式确定本地时间偏差值。假设本地时间同步设备与第一台邻居时间同步设备、第二台邻居时间同步设备，...第n台邻居时间同步设备之间的时间偏差值分别为offset_0-1，offset_0-2，...offset_0-n，本地时间同步设备通过以下公式确定本地时间偏差值offset₀：

${\mathrm{offset}}_0=\frac{{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^n{\mathrm{offset}}_{0-i}}{n+1};$

当然，本领域技术人员在利用本地时间同步设备与邻居时间同步设备之间的时间偏差值计算本地时间偏差值的过程中，也可以采用其他方法或者算法，比如计算本地时间同步设备与各个邻居时间同步设备之间的时间偏差值的均方根平均值等，本领域技术人员在不付出创造性的劳动的前提下，对本发明所做的任何改进都应落入本发明的保护范围之内。

优选的，本地时间同步设备在利用本地时间同步设备与邻居时间同步设备的时间偏差值计算本地时间偏差值时，还会判断本地时间同步设备与邻居时间同步设备之间的时间偏差值是否有效，筛选出有效的时间偏差值，然后仅根据本地时间同步设备与各个邻居时间同步设备的时间偏差值中的有效的时间偏差值，确定本地时间偏差值。

具体的，本地时间同步设备判断本地时间同步设备与邻居时间同步设备之间的时间偏差值是否有效可以采用多种方式。比如，可以设置邻居时间同步设备A周期性地向包括本地时间同步设备E在内的时间同步设备广播邻居时间同步设备A的时间状态消息，该时间状态可以包括稳定态，不稳定态或故障态中的一种；本地时间同步设备E判断自身的状态，如果自身的状态为稳定状态，则进一步判断邻居时间同步设备A的状态是否为稳定状态，如果是，则本地时间同步设备E确定邻居时间同步设备A对应的时间偏差值为有效时间偏差值；否则，确定邻居时间同步设备A对应的时间偏差值不是有效时间偏差值；

如果本地时间同步设备E判断自身处于不稳定状态，则进一步判断邻居时间同步设备A的状态是否为稳定状态或不稳定状态中的一种，如果是，则本地时间同步设备E确定邻居时间同步设备A对应的时间偏差值为有效时间偏差值；否则，确定邻居时间同步设备A对应的时间偏差值不是有效时间偏差值。

具体应用中，可以将新加入的时间同步设备的时间状态设置为不稳定态，使该时间同步设备以周围所有邻居时间同步设备中除故障的邻居时间同步设备以外的，即所有的处于稳定状态或不稳定状态的邻居时间同步设备对应的时间偏差值为有效时间偏差值；而仅将处于故障状态的邻居时间同步设备对应的时间偏差值为无效时间偏差值；

当新加入的时间同步设备经过一段时间后达到稳定状态时，此时不再考虑处于不稳定状态的邻居时间同步设备对应的时间偏差值，而仅将判断为处于稳定状态的邻居时间同步设备对应的时间偏差值确定为有效时间偏差值；将处于故障状态或者不稳定状态的邻居时间同步设备对应的时间偏差值确定为无效时间偏差值。

另外，本地时间同步设备E还可以将接收到的与各个邻居时间同步设备的时间偏差值中的最大值判断为无效时间偏差值；其余时间偏差值默认为有效时间偏差值；或者，如果本地时间同步设备E第一次获取到与邻居时间同步设备A之间的时间偏差值，则判断该时间偏差值为无效时间偏差值，并保存该时间偏差值；否则，判断该时间偏差值为有效时间偏差值。

优选的，可以在各个时间同步设备设置一个存储器，本地时间同步设备E在获取到本地时间同步设备E与邻居时间同步设备A的时间偏差值后，判断是否已经在存储器中保存了邻居时间同步设备A对应的时间偏差值；如果是，则利用当前获取到的本地时间同步设备E与邻居时间同步设备A之间的时间偏差值更新已保存的邻居时间同步设备A对应的时间偏差值；如果否，则保存当前获取到的本地时间同步设备E与邻居时间同步设备A之间的时间偏差值；本地时间同步设备E可以根据预设周期从存储器中提取本地时间同步设备与邻居时间同步设备的时间偏差值，并利用提取的时间偏差值计算本地时间偏差值；或者，当本地时间同步设备E判断当前获取到的其与邻居时间同步设备A对应的时间偏差值与已保存的邻居时间同步设备A对应的时间偏差值之间的差值大于预设阈值时，则在更新已保存的邻居时间同步设备E对应时间偏差值后，利用保存的时间偏差值确定本地时间偏差值。

步骤303，本地时间同步设备根据本地时间偏差值调整本地系统时间。

本地时间同步设备根据本地时间偏差值调整本地系统时间与现有技术中从时钟设备根据与主时钟的时间偏差值调整自身的内部系统时间的过程一致，在此不再赘述。

本发明实施例中，通过各个时间同步设备获取自身与邻居时间同步设备的时间偏差值，并根据获取到的时间偏差值调整自身的内部系统时间，能够使各个时间同步设备的内部系统时间逐渐相互趋近并最终达到同一网络平衡时间，从而实现了各个时间同步设备之间的时间同步。相对于现有技术逐级向下传递的主从式时间同步方式，能够快速实现各个时间同步设备之间的内部系统时间的快速收敛，并能避免现有技术中主从式时间同步造成的上游误差向下游传递的缺陷。

本发明实施例提供了一种用于通过上述实现时间同步的方法实现时间同步的时间同步设备，如图5所示，该时间同步设备可以包括：

获取模块501，用于获取本地时间同步设备与各个邻居时间同步设备之间的时间偏差值；

确定模块502，用于利用获取到的时间偏差值确定本地时间偏差值；

调整模块503，用于根据本地时间偏差值调整本地系统时间。

优选的，获取模块501具体用于，接收邻居时间同步设备发送的同步消息，获取同步消息中携带的该邻居时间同步设备发送该同步消息的时刻t1，记录接收到该同步消息的时刻t2，在时刻t3向该邻居时间同步设备发送时延请求消息，并接收该邻居时间同步设备返回的时延响应消息，获取时延响应消息中携带的该邻居时间同步设备接收到该时延请求消息的时刻t4，根据该时刻t1，t2，t3，t4确定本地时间同步设备与该邻居时间同步设备之间的时间偏差值。

优选的，该时间同步设备还包括：

同步消息发送模块504，用于根据预设周期向邻居时间同步设备发送的同步消息，或者，接收邻居时间同步设备发送同步请求消息，并根据该同步请求消息向该邻居时间同步设备发送同步消息；

获取模块501具体用于，接收邻居时间同步设备根据预设周期向本地时间同步设备发送的同步消息；或者，向邻居时间同步设备发送同步请求消息，请求邻居时间同步设备向本地时间同步设备发送同步消息，并接收该邻居时间同步设备向本地时间同步设备发送的同步消息。

优选的，获取模块501具体用于利用如下公式确定本地时间同步设备与第i台邻居时间同步设备之间的时间偏差值offset_0-i；

offset_0-i=[（t2i-t1i）+（t3i-t4i）]/2；

其中，t1i为第i台邻居时间同步设备发送同步消息的时刻；t2i为接收到第i台邻居时间同步设备发送的同步消息的时刻；t3i为向第i台邻居时间同步设备发送时延请求消息的时刻；t4i为第i台邻居时间同步设备接收到时延请求消息的时刻。

优选的，该时间同步设备，还包括：

同步响应模块505，用于在接收到邻居时间同步设备发送的同步请求消息后，向该邻居时间同步设备发送同步响应消息；该同步响应消息中携带了自身接收到该同步请求消息的时刻t2′以及发送该同步响应消息的时刻t3′；

获取模块501具体用于，在时刻t1′向邻居时间同步设备发送同步请求消息，接收邻居时间同步设备发送的同步响应消息，获取同步响应消息中携带的该邻居时间同步设备接收到该同步请求消息的时刻t2′以及发送同步响应消息的时刻t3′，并记录接收该同步响应消息的时刻t4′，根据时刻t1′，t2′，t3′，t4′确定本地时间同步设备与该邻居时间同步设备之间的时间偏差值。

优选的，获取模块501具体用于利用如下公式确定本地时间同步设备与第i台邻居时间同步设备之间的时间偏差值offset_0-i；

offset_0-i=[（t1i′-t2i′）+（t4i′-t3i′）]/2；

其中，t1i′为本地时间同步设备发送同步请求消息的时刻；t2i′为第i台邻居时间同步设备接收该同步请求消息的时刻；t3i′为第i台邻居时间同步设备发送同步响应消息的时刻；t4i′为本地时间同步设备接收该同步响应消息的时刻。

优选的，确定模块502具体用于根据如下公式计算本地时间偏差值offset₀，

${\mathrm{offset}}_0=\frac{{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^n{\mathrm{offset}}_{0-i}}{n+1};$

其中，i=1,2,3......n，offset_0-1，offset_0-2，...offset_0-n分别为本地时间同步设备与第一台邻居时间同步设备、第二台邻居时间同步设备，...第n台邻居时间同步设备之间的时间偏差值。

优选的，确定模块502具体用于，确定时间偏差值中的有效时间偏差值，并利用有效时间偏差值确定本地时间偏差值。

优选的，本地时间同步设备，还包括：

时间状态收发模块506，用于向邻居时间同步设备发送时间状态消息，所述时间状态消息中携带的本地时间同步设备的状态为稳定状态、不稳定状态或故障态中的一种，并接收邻居时间同步设备发送的时间状态消息；

确定模块502具体用于，判断本地时间同步设备的状态，如果本地时间同步设备的状态为稳定状态，则判断邻居时间同步设备的状态是否为稳定状态，如果是，则确定该邻居时间同步设备对应的时间偏差值为有效时间偏差值；否则，确定该邻居时间同步设备对应的时间偏差值不是有效时间偏差值；

如果本地时间同步设备的为不稳定状态，则判断邻居时间同步设备的状态是否为稳定状态或不稳定状态中的一种，如果是，则确定该邻居时间同步设备对应的时间偏差值为有效时间偏差值；否则，确定该邻居时间同步设备对应的时间偏差值不是有效时间偏差值。

优选的，本地时间同步设备，还包括：

更新模块507，用于获取本地时间同步设备与邻居时间同步设备之间的时间偏差值后，判断是否已经保存了同一邻居时间同步设备对应的时间偏差值；如果是，则利用当前获取到的本地时间同步设备与邻居时间同步设备之间的时间偏差值更新已保存的同一邻居时间同步设备对应的时间偏差值；如果否，则保存当前获取到的本地时间同步设备与邻居时间同步设备的时间偏差值；

确定模块502具体用于，当本地时间同步设备判断当前获取到的本地时间同步设备与邻居时间同步设备之间的时间偏差值与已保存的同一邻居时间同步设备对应的时间偏差值之间的差值大于预设阈值时，在更新模块更新已保存的同一邻居时间同步设备对应的时间偏差值后，利用保存的时间偏差值确定本地时间偏差值。

本发明实施例还提供了一种实现时间同步的方法的系统，其特征在于，包括多个时间同步设备，多个时间同步设备可以作为本地时间同步设备和邻

居时间同步设备，时间同步设备作为本地时间同步设备时，包括：

获取模块，用于获取本地时间同步设备与各个邻居时间同步设备之间的时间偏差值；

确定模块，用于利用时间偏差值确定本地时间偏差值；

调整模块，用于根据本地时间偏差值调整本地系统时间。

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。

本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

本领域技术人员可以理解实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述进行分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

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 (21)

1.一种实现时间同步的方法，其特征在于，包括：

本地时间同步设备分别获取本地时间同步设备与各个邻居时间同步设备之间的时间偏差值；

所述本地时间同步设备利用所述时间偏差值确定本地时间偏差值；

所述本地时间同步设备利用所述时间偏差值确定本地时间偏差值。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述本地时间同步设备分别获取本地时间同步设备与各个邻居时间同步设备之间的时间偏差值，包括：

所述本地时间同步设备接收邻居时间同步设备发送的同步消息，所述同步消息中携带了所述邻居时间同步设备发送所述同步消息的时刻t1；

所述本地时间同步设备获取所述时刻t1，并记录接收到所述同步消息的时刻t2；

所述本地时间同步设备在时刻t3向所述邻居时间同步设备发送时延请求消息；

所述本地时间同步设备接收所述邻居时间同步设备返回的时延响应消息；所述时延响应消息中携带了所述邻居时间同步设备接收到所述时延请求消息的时刻t4；

所述本地时间同步设备获取所述时刻t4，并根据所述时刻t1，t2，t3，t4确定本地时间同步设备与所述邻居时间同步设备之间的时间偏差值。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述本地时间同步设备接收邻居时间同步设备发送的同步消息，具体包括：

所述本地时间同步设备接收所述邻居时间同步设备根据预设周期向所述本地时间同步设备发送的同步消息；或者，

所述本地时间同步设备向所述邻居时间同步设备发送同步请求消息，所述同步请求消息用于请求所述邻居时间同步设备向所述本地时间同步设备发送同步消息，并接收所述邻居时间同步设备向所述本地时间同步设备发送的同步消息。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述本地时间同步设备根据所述时刻t1，t2，t3，t4确定本地时间同步设备与所述邻居时间同步设备之间的时间偏差值，具体包括：

所述本地时间同步设备利用如下公式确定所述本地时间同步设备与第i台邻居时间同步设备之间的时间偏差值offset_0-i；

offset_0-i=[（t2i-t1i）+（t3i-t4i）]/2；

其中，t1i为第i台邻居时间同步设备发送同步消息的时刻；t2i为本地时间同步设备接收到第i台邻居时间同步设备发送的同步消息的时刻；t3i为本地时间同步设备向第i台邻居时间同步设备发送时延请求消息的时刻；t4i为第i台邻居时间同步设备接收到时延请求消息的时刻。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述本地时间同步设备分别获取本地时间同步设备与各个邻居时间同步设备之间的时间偏差值，具体包括：

本地时间同步设备在时刻t1′向邻居时间同步设备发送同步请求消息；

所述本地时间同步设备接收所述邻居时间同步设备发送的同步响应消息；所述同步响应消息中携带了所述邻居时间同步设备接收到所述同步请求消息的时刻t2′以及发送所述同步响应消息的时刻t3′；

所述本地时间同步设备记录接收所述同步响应消息的时刻t4′，并获取所述同步响应消息中携带的时刻t2′，t3′；

所述本地时间同步设备根据所述时刻t1′，t2′，t3′，t4′确定本地时间同步设备与所述邻居时间同步设备之间的时间偏差值。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述本地时间同步设备根据所述时刻t1′，t2′，t3′，t4′确定本地时间同步设备与所述邻居时间同步设备之间的时间偏差值，具体包括：

所述本地时间同步设备利用如下公式确定所述本地时间同步设备与第i台邻居时间同步设备之间的时间偏差值offset_0-i；

offset_0-i=[（t1i′-t2i′）+（t4i′-t3i′）]/2；

其中，t1i为本地时间同步设备发送同步请求消息的时刻；t2i为第i台邻居时间同步设备接收所述同步请求消息的时刻；t3i为第i台邻居时间同步设备发送所述同步响应消息的时刻；t4i为本地时间同步设备接收所述同步响应消息的时刻。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述本地时间同步设备利用所述时间偏差值确定本地时间偏差值，具体包括：

所述本地时间同步设备根据如下公式计算本地时间偏差值offset₀，

${\mathrm{offset}}_0=\frac{{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^n{\mathrm{offset}}_{0-i}}{n+1};$

其中，i=1,2,3......n，offset_0-1，offset_0-2，...offset_0-n分别为所述本地时间同步设备与第一台邻居时间同步设备、第二台邻居时间同步设备，...第n台邻居时间同步设备之间的时间偏差值。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述本地时间同步设备利用所述时间偏差值确定本地时间偏差值，具体包括：

所述本地时间同步设备确定所述时间偏差值中的有效时间偏差值，并利用所述有效时间偏差值确定本地时间偏差值。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述本地时间同步设备确定所述时间偏差值中的有效时间偏差值，具体包括：

所述本地时间同步设备接收邻居时间同步设备发送的时间状态消息；所述时间状态消息中携带了所述邻居时间同步设备的状态为稳定状态、不稳定状态或故障态中的一种；

所述本地时间同步设备判断自身的状态，如果自身的状态为稳定状态，则判断邻居时间同步设备的状态是否为稳定状态，如果是，则所述本地时间同步设备确定所述邻居时间同步设备对应的时间偏差值为有效时间偏差值；否则，确定所述邻居时间同步设备对应的时间偏差值不是有效时间偏差值；

如果自身的状态为不稳定状态，则判断邻居时间同步设备的状态是否为稳定状态或不稳定状态中的一种，如果是，则所述本地时间同步设备确定所述邻居时间同步设备对应的时间偏差值为有效时间偏差值；否则，确定所述邻居时间同步设备对应的时间偏差值不是有效时间偏差值。

10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述本地时间同步设备利用所述时间偏差值确定本地时间偏差值，具体包括：

所述本地时间同步设备获取本地时间同步设备与邻居时间同步设备之间的时间偏差值后，判断是否已经保存了同一邻居时间同步设备对应的时间偏差值；如果是，则利用当前获取到的本地时间同步设备与邻居时间同步设备之间的时间偏差值更新已保存的同一邻居时间同步设备对应的时间偏差值；如果否，则保存当前获取到的本地时间同步设备与邻居时间同步设备之间的时间偏差值；

当所述本地时间同步设备判断当前获取到的本地时间同步设备与邻居时间同步设备之间的时间偏差值与已保存的同一邻居时间同步设备对应的时间偏差值之间的差值大于预设阈值时，则在更新已保存的所述同一邻居时间同步设备对应的时间偏差值后，利用保存的时间偏差值确定本地时间偏差值。

11.一种时间同步设备，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取本地时间同步设备与各个邻居时间同步设备之间的时间偏差值；

确定模块，用于利用所述时间偏差值确定本地时间偏差值；

调整模块，用于根据所述本地时间偏差值调整本地系统时间。

12.如权利要求11所述的设备，其特征在于，

所述获取模块具体用于，接收邻居时间同步设备发送的同步消息，获取所述同步消息中携带的所述邻居时间同步设备发送所述同步消息的时刻t1，记录接收到所述同步消息的时刻t2，在时刻t3向所述邻居时间同步设备发送时延请求消息，并接收所述邻居时间同步设备返回的时延响应消息，获取所述时延响应消息中携带的所述邻居时间同步设备接收到所述时延请求消息的时刻t4，根据所述时刻t1，t2，t3，t4确定本地时间同步设备与所述邻居时间同步设备之间的时间偏差值。

13.如权利要求12所述的设备，其特征在于，还包括：

同步消息发送模块，用于根据预设周期向邻居时间同步设备发送的同步消息，或者，接收邻居时间同步设备发送同步请求消息，并根据所述同步请求消息向该邻居时间同步设备发送同步消息；

所述获取模块具体用于，接收邻居时间同步设备根据预设周期向所述本地时间同步设备发送的同步消息；或者，向邻居时间同步设备发送同步请求消息，请求所述邻居时间同步设备向所述本地时间同步设备发送同步消息，并接收所述邻居时间同步设备向所述本地时间同步设备发送的同步消息。

14.如权利要求12所述的设备，其特征在于，

所述获取模块具体用于利用如下公式确定所述本地时间同步设备与第i台邻居时间同步设备之间的时间偏差值offset_0-i；

offset_0-i=[（t2i-t1i）+（t3i-t4i）]/2；

其中，t1i为第i台邻居时间同步设备发送同步消息的时刻；t2i为接收到第i台邻居时间同步设备发送的同步消息的时刻；t3i为向第i台邻居时间同步设备发送时延请求消息的时刻；t4i为第i台邻居时间同步设备接收到时延请求消息的时刻。

15.如权利要求11所述的设备，其特征在于，还包括：

同步响应模块，用于在接收到邻居时间同步设备发送的同步请求消息后，向所述邻居时间同步设备发送同步响应消息；所述同步响应消息中携带了自身接收到所述同步请求消息的时刻t2′以及发送所述同步响应消息的时刻t3′；

所述获取模块具体用于，在时刻t1′向邻居时间同步设备发送同步请求消息，接收所述邻居时间同步设备发送的同步响应消息，获取同步响应消息中携带的所述邻居时间同步设备接收到所述同步请求消息的时刻t2′以及发送所述同步响应消息的时刻t3′，并记录接收所述同步响应消息的时刻t4′，根据所述时刻t1′，t2′，t3′，t4′确定本地时间同步设备与所述邻居时间同步设备之间的时间偏差值。

16.如权利要求15所述的设备，其特征在于，

所述获取模块具体用于利用如下公式确定所述本地时间同步设备与第i台邻居时间同步设备之间的时间偏差值offset_0-i；

offset_0-i=[（t1i′-t2i′）+（t4i′-t3i′）]/2；

其中，t1i′为本地时间同步设备发送同步请求消息的时刻；t2i′为第i台邻居时间同步设备接收所述同步请求消息的时刻；t3i′为第i台邻居时间同步设备发送所述同步响应消息的时刻；t4i′为本地时间同步设备接收所述同步响应消息的时刻。

17.如权利要求11所述的设备，其特征在于，

所述确定模块具体用于根据如下公式计算本地时间偏差值offset₀，

${\mathrm{offset}}_0=\frac{{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^n{\mathrm{offset}}_{0-i}}{n+1};$

其中，i=1,2,3......n，offset_0-1，offset_0-2，...offset_0-n分别为所述本地时间同步设备与第一台邻居时间同步设备、第二台邻居时间同步设备，...第n台邻居时间同步设备之间的时间偏差值。

18.如权利要求11所述的设备，其特征在于，

所述确定模块具体用于，确定所述时间偏差值中的有效时间偏差值，并利用所述有效时间偏差值确定本地时间偏差值。

19.如权利要求18所述的设备，其特征在于，还包括：

时间状态收发模块，用于向邻居时间同步设备发送时间状态消息，所述时间状态消息中携带的本地时间同步设备的状态为稳定状态、不稳定状态或故障态中的一种，并接收邻居时间同步设备发送的时间状态消息；

所述确定模块具体用于，判断本地时间同步设备的状态，如果本地时间同步设备的状态为稳定状态，则判断邻居时间同步设备的状态是否为稳定状态，如果是，则确定所述邻居时间同步设备对应的时间偏差值为有效时间偏差值；否则，确定所述邻居时间同步设备对应的时间偏差值不是有效时间偏差值；

如果本地时间同步设备的状态为不稳定状态，则判断邻居时间同步设备的状态是否为稳定状态或不稳定状态中的一种，如果是，则确定所述邻居时间同步设备对应的时间偏差值为有效时间偏差值；否则，确定所述邻居时间同步设备对应的时间偏差值不是有效时间偏差值。

20.如权利要求11所述的设备，其特征在于，

更新模块，用于获取本地时间同步设备与邻居时间同步设备之间的时间偏差值后，判断是否已经保存了同一邻居时间同步设备对应的时间偏差值；如果是，则利用当前获取到的本地时间同步设备与邻居时间同步设备之间的时间偏差值更新已保存的同一邻居时间同步设备对应的时间偏差值；如果否，则保存当前获取到的本地时间同步设备与邻居时间同步设备之间的时间偏差值；

所述确定模块具体用于，当所述本地时间同步设备判断当前获取到的本地时间同步设备与邻居时间同步设备之间的时间偏差值与已保存的同一邻居时间同步设备对应的时间偏差值之间的差值大于预设阈值时，在更新模块更新已保存的所述同一邻居时间同步设备对应的时间偏差值后，利用保存的时间偏差值确定本地时间偏差值。

21.一种实现时间同步的系统，其特征在于，包括多个时间同步设备，所述时间同步设备包括：

获取模块，用于获取本地时间同步设备与各个邻居时间同步设备之间的时间偏差值；

确定模块，用于利用所述时间偏差值确定本地时间偏差值；

调整模块，用于根据所述本地时间偏差值调整本地系统时间。

Images