CN103929294B - 一种时钟同步系统及同步方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种时钟同步系统及同步方法：一个主网络以及至少一个第一级子网络，所述主网络以及每个第一级子网络分别包括至少两个时钟设备，每个时钟设备包含多个本网络同步通信端口；主网络中的至少两个时钟设备之间通过本网络同步通信端口相连，第一级子网络中的至少两个时钟设备之间通过本网络同步通信端口相连；第一级子网络与其所级联的主网络进行时钟同步；所述本网络同步通信端口，用于通过预设的主时钟竞争机制从通过其所连接的至少两个时钟设备中竞争得到一个主时钟设备，其他的时钟设备为从时钟设备，控制通过其所连接的从时钟设备与主时钟设备进行时钟同步，可直接实现时钟同步系统中的各个时钟设备的时钟同步。

Description

一种时钟同步系统及同步方法

技术领域

本发明涉及工业通信技术领域，特别是涉及一种时钟同步系统及同步方法。

背景技术

随着通信技术的不断发展，以太网以其开放性好、应用广泛以及价格低廉等特点，逐步应用到工业领域。时钟同步技术作为以太网的核心技术之一，随着以太网应用的不断深入，受到越来越多的关注。

目前常用的时钟同步系统采用IEEE1588v2.0协议，图6为现有技术中时钟同步系统结构示意图。时钟同步系统第一级为一个主时钟设备601，第二级有一个边界时钟设备602。第二级的边界时钟设备602的从(Slave)端口与第一级的主时钟设备的主(Master)端口相连，实现第二级的边界时钟设备602与第一级的主时钟设备601同步。第二级的边界时钟设备602有三个主端口，其中一个主端口与第三级的两个从时钟设备603和604的从端口相连，从时钟设备603和604与边界时钟设备602进行时钟同步。边界时钟设备602还有一个主端口与第三级的边界时钟设备605的从端口相连，边界时钟设备605与边界时钟设备602进行时钟同步。第三级的边界时钟设备605的一个主端口与第四级的从时钟设备606的从端口相连，实现第四级的从时钟设备606与第三级的边界时钟设备605为主时钟同步。

其中，边界时钟设备602和边界时钟设备605不能作为系统终端中的时钟同步设备，而是作为主时钟设备和从时钟设备之间过渡用的时钟校准设备，为的是提高从时钟的同步精度，构建时钟同步网络拓扑结构。主时钟设备601以及从时钟设备603、604以及606才能作为终端的时钟同步设备。时钟同步设备603、604以及606只有一个从端口，没有主端口，不能级联别的时钟同步设备进行时钟同步。

本领域技术人员采用上述时钟同步系统进行时钟同步时，发现有如下缺点：

主时钟设备只有一个主端口，因此，一个主时钟设备只能跟一个从时钟设备级联进行时钟同步。各个从时钟设备只有从端口，只能与其所级联的主时钟设备或边界时钟设备进行同步。当有多个从时钟设备需要跟同一个主时钟设备进行时钟同步时，需要采用有多个主端口的边界时钟设备作为主时钟设备的过渡设备，边界时钟设备与主时钟设备进行时钟同步，从时钟设备与边界时钟设备进行时钟同步，进而组成时钟同步网络拓扑结构。采用上述方式所组成的时钟同步网络拓扑结构中，除了终端中的时钟同步设备以外，还需要至少一个边界时钟设备作为过渡设备组成时钟同步系统，所采用的边界时钟设备等额外设备造成系统成本高。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种时钟同步系统及同步方法，各个终端中的时钟同步设备之间直接进行时钟同步，无需采用边界时钟设备进行过渡，减少时钟同步系统网络拓扑结构中的设备个数。

为此，本发明解决技术问题的技术方案是：

一种时钟同步系统，所述系统包括：

一个主网络以及至少一个第一级子网络，所述主网络以及每个第一级子网络分别包括至少两个时钟设备，每个时钟设备包含多个本网络同步通信端口；

主网络中的至少两个时钟设备之间通过本网络同步通信端口相连，第一级子网络中的至少两个时钟设备之间通过本网络同步通信端口相连；

每个第一级子网络与所述主网络相连，每个第一级子网络与所述主网络进行时钟同步；

所述本网络同步通信端口，用于通过预设的主时钟竞争机制从通过其所连接的至少两个时钟设备中竞争得到一个主时钟设备，其他的时钟设备为从时钟设备，控制通过其所连接的从时钟设备与主时钟设备进行时钟同步。

可选的，所述每个第一级子网络与所述主网络相连，每个第一级子网络与所述主网络进行时钟同步包括：

第一级子网络中主时钟设备为主网络与第一级子网络共有的第一时钟设备，第一级子网络中的至少一个从时钟设备通过本网络同步通信端口与所述第一时钟设备相连；

本网络同步通信端口控制第一级子网络中的从时钟设备与所述第一时钟设备进行时钟同步。

可选的，所述每个第一级子网络与所述主网络相连，每个第一级子网络与所述主网络进行时钟同步包括：

每个时钟设备还包括多个级联同步通信端口，第一级子网络中主时钟设备不是主网络中任意一个时钟设备，第一级子网络中的主时钟设备通过级联同步通信端口与主网络中的任意一个时钟设备相连；

级联同步通信端口控制第一级子网络中的主时钟设备与其所级联的主网络中的任意一个时钟设备同步，本网络同步通信端口控制第一级子网络中的从时钟设备与第一级子网络中的主时钟设备同步。

可选的，所述系统还包括：

第二级子网络至第N级子网络，每级子网络都包含至少一个子网络，每个子网络包括至少两个时钟设备；

每个子网络中的至少两个时钟设备之间通过本网络同步通信端口相连；

每个子网络与其上一级子网络相连，每个子网络与其相连的上一级子网络进行时钟同步；

其中，N为大于2的整数。

可选的，所述每个子网络与其上一级子网络相连，每个子网络与其相连的上一级子网络进行时钟同步包括：

第i级子网络中主时钟设备为第i级子网络与其所级联的上一级子网络共有的第二时钟设备，第i级子网络中的至少一个从时钟设备通过本网络同步通信端口与所述第二时钟设备相连；

本网络同步通信端口控制第i级子网络中的至少一个从时钟设备与所述第二时钟设备同步；

其中，i为大于2并且不大于N的整数。

可选的，所述每个子网络与其上一级子网络相连，每个子网络与其相连的上一级子网络进行时钟同步包括：

每个时钟设备还包括多个级联同步通信端口，第j级子网络中主时钟设备不是其所级联的上一级子网络中任意一个时钟设备，第j级子网络中的主时钟设备通过级联同步通信端口与其所级联的上一级子网络中的任意一个时钟设备相连；

级联同步通信端口控制第j级子网络中的主时钟设备与其所级联的上一级子网络中的任意一个时钟设备同步，本网络同步通信端口控制第j级子网络中的从时钟设备与第j级子网络中的主时钟设备同步；

其中，j为不等于i的大于2并且不大于N的整数。

可选的，

每个子网络所包含的至少两个时钟设备可以连成星型拓扑结构、环型拓扑结构或线型拓扑结构。

一种时钟同步方法，时钟同步系统包括一个主网络以及至少一个第一级子网络，所在主网络以及每个第一级子网络分别包括至少两个时钟设备，时钟设备包含多个本网络同步通信端口，所述方法包括：

主网络通过本网络同步通信端口中预设的主时钟竞争机制竞争得到一个主时钟设备，其他的时钟设备为从时钟设备；

主网络中的从时钟设备通过本网络同步通信端口与主时钟设备进行时钟同步；

至少一个第一级子网络通过与其所级联的主网络进行时钟同步。

可选的，第一级子网络中主时钟设备为主网络与第一级子网络共有的第一时钟设备，所述第一级子网络与其所级联的主网络进行时钟同步为：

第一级子网络中的从时钟设备通过本网络同步通信端口与所述第一时钟设备同步。

可选的，每个时钟设备还包括多个级联同步通信端口，第一级子网络中主时钟设备不是主网络中任意一个时钟设备，所述第一级子网络与其所级联的主网络进行时钟同步为：

第一级子网络中的主时钟设备通过级联同步通信端口与其所级联的主网络中的任意一个时钟设备同步；

第一级子网络中的从时钟设备通过本网络同步通信端口与第一级子网络中的主时钟设备同步。

可选的，时钟同步系统还包括第二级子网络至第N级子网络，每级子网络都包含至少一个子网络，每个子网络包括至少两个时钟设备，每个时钟设备包含多个本网络同步通信端口，所述方法还包括：

每个子网络与其所级联的上一级子网络进行时钟同步；

其中，N为大于2的整数。

可选的，第i级子网络中主时钟设备为第i级子网络与其所级联的上一级子网络共有的第二时钟设备，所述第i级子网络与其所级联的上一级子网络进行时钟同步具体为：

第i级子网络中的至少一个从时钟设备通过本网络同步通信端口与所述第二时钟设备同步；

其中，i为大于2并且不大于N的整数。

可选的，第j级子网络中主时钟设备不是其所级联的上一级子网络中任意一个时钟设备，所述第j级子网络与其所级联的上一级子网络进行时钟同步具体为：

第j级子网络中的主时钟设备通过级联同步通信端口与其所级联的上一级子网络中的任意一个时钟设备同步；

第j级子网络中的从时钟设备通过本网络同步通信端口与第j级子网络中的主时钟设备同步；

其中，j为不等于i的大于2并且不大于N的整数。

可选的，所述方法还包括：

当子网络与上一级子网络断开连接时，所述子网络通过本网络同步通信端口中预设的主时钟竞争机制从所述子网络的至少两个时钟设备中竞争得到一个主时钟设备，其他的设备为从时钟设备，控制从时钟设备与主时钟设备进行时钟同步。

可选的，所述方法还包括：

当一个子网络与任意一级子网络或主网络重新连接时，所述子网络的主时钟设备通过级联同步通信端口与任意一级子网络或主网络中与其级联的时钟设备进行时钟同步；

所述子网络中的从时钟设备通过本网络同步通信端口与所述子网络中的主时钟设备进行时钟同步。由上述内容可知，本发明有如下有益效果：

本发明实施例提供了一种时钟同步系统及同步方法，所述系统包括：一个主网络以及至少一个第一级子网络，所述主网络以及每个第一级子网络分别包括至少两个时钟设备，每个时钟设备包含多个本网络同步通信端口；主网络中的至少两个时钟设备之间通过本网络同步通信端口相连，第一级子网络中的至少两个时钟设备之间通过本网络同步通信端口相连；第一级子网络与其所级联的主网络进行时钟同步；所述本网络同步通信端口，用于通过预设的主时钟竞争机制从通过其所连接的至少两个时钟设备中竞争得到一个主时钟设备，其他的时钟设备为从时钟设备，控制通过其所连接的从时钟设备与主时钟设备进行时钟同步。本发明所提供的时钟同步系统中，主网络中的至少两个时钟设备之间，至少一个第一级子网络中的至少两个时钟设备之间，以及主网络与至少一个第一级子网络之间，各个时钟设备之间直接相连，无需采用边界时钟进行过渡，即可直接实现时钟同步系统中的各个时钟设备的时钟同步，与现有技术相比，同步相同个数的时钟设备，减少了设备的个数，实现了系统中各个时钟设备的灵活组网，节省了系统成本，实现灵活构建时钟同步系统网络拓扑结构。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种时钟同步系统实施例一结构示意图；

图2为本发明一种时钟同步系统第一实例结构示意图；

图3为本发明一种时钟同步系统第二实例结构示意图；

图4为本发明一种时钟同步方法实施例三流程图；

图5为本发明一种时钟同步方法实施例四流程图；

图6为现有技术中时钟同步系统结构示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种时钟同步网络及同步方法，各个终端中的时钟同步设备之间直接进行时钟同步，无需采用边界时钟设备进行过渡，节省了系统成本，实现灵活构建时钟同步系统网络拓扑结构。

下面结合附图对本发明实施例进行详细说明。

实施例一

图1为本发明一种时钟同步系统实施例一结构示意图，所述系统包括：

一个主网络101以及至少一个第一级子网络102，所述主网络101以及每个第一级子网络102分别包括至少两个时钟设备，每个时钟设备包含多个本网络同步通信端口。

主网络101中的至少两个时钟设备之间通过本网络同步通信端口相连，第一级子网络102中的至少两个时钟设备之间通过本网络同步通信端口相连。

每个第一级子网络102与所述主网络101相连，每个第一级子网络102与所述主网络进行时钟同步。

所述本网络同步通信端口，用于通过预设的主时钟竞争机制从通过其所连接的至少两个时钟设备中竞争得到一个主时钟设备，其他的时钟设备为从时钟设备，控制通过其所连接的从时钟设备与主时钟设备进行时钟同步。

本发明所提供的主时钟同步系统中的每个时钟设备都是终端中提供时钟信号的时钟设备。没有只用来调整时钟同步精度的过渡的边界时钟设备。

对主网络101的说明：

主网络101是给整个时钟同步系统提供主时钟同步信号的网络，整个时钟同步系统的时钟设备都跟主网络中的主时钟的时钟同步。主网络101中包括至少两个时钟设备，每个时钟设备包含多个本网络同步通信端口。

主网络101中的至少两个时钟设备之间可以通过本网络同步通信端口相连成星型拓扑结构、环型拓扑结构或者线型结构。主网络101中的至少两个时钟设备通过预设的主时钟机制竞争出一个主时钟设备，其他的作为从时钟设备，从时钟设备与所述主时钟设备进行时钟同步。

这里需要说明的是，主时钟竞争机制是预先制定好的协议，比如，可以设置IP地址最小的为主时钟设备。时钟同步系统启动后，主网络中的每个时钟设备都向其他的时钟设备发送主时钟竞争报文，各个时钟设备接收到主时钟竞争报文后，比较IP地址，将IP地址小的时钟设备作为主时钟设备。当然，主时钟竞争机制还可以采用设置IP地址最大的为主时钟设备等实现方式，这里不再赘述，只要可以唯一确定一个时钟设备作为主时钟设备即可。

主网络101中的至少两个时钟设备通过本网络同步通信端口相连，因此，主网络101中的各个时钟设备发送的报文由本网络同步通信端口进行处理。

对至少一个第一级子网络102的说明：

所述时钟同步系统包括至少一个第一级子网络102，所有第一级子网络102都与主网络101相连。每个第一级子网络102都与主网络101进行时钟同步。在实际应用中，各个第一级子网络102可以与主网络101中任意一个时钟设备相连，也就是说，不仅可以与主网络101中的主时钟设备相连，还可以跟主网络101中的从时钟设备相连。

每个第一级子网络102中也包括至少两个时钟设备，每个时钟设备包含多个本网络同步通信端口。一个第一级子网络102中的至少两个时钟设备通过本网络同步通信端口相连。在每个第一级子网络中，从至少两个时钟设备中竞争出一个主时钟设备，其他的时钟设备作为从时钟设备，从时钟设备与位于同一个第一级子网络中的主时钟设备进行时钟同步。

第一级子网络102中适用的主时钟竞争机制是，与主网络101共同拥有的时钟设备或者是与主网络101级联的时钟设备作为主时钟，其他的作为从时钟。第一级子网络102中的从时钟与主时钟进行同步。第一级子网络102中与主网络101共同拥有的时钟设备或者是与主网络级联的时钟设备向网络中其他时钟设备发送从时钟强制转换报文，其他时钟设备接收到强制转换报文后，作为从时钟进行时钟同步。

第一级子网络102中的至少两个时钟设备通过本网络同步通信端口相连，因此，接收到位于第一级子网络102中的各个时钟设备所发送的报文后，即发送到本网络同步通信端口进行处理。

对主网络101与至少一个第一级子网络102时钟同步的说明：

第一种情况：

第一级子网络102中主时钟设备为主网络101与第一级子网络102共有的第一时钟设备，第一级子网络中的至少一个从时钟设备通过本网络同步通信端口与所述第一时钟设备相连；本网络同步通信端口控制第一级子网络102中的从时钟设备与所述第一时钟设备同步。

第一级子网络102与主网络101有一个共同的第一时钟设备。在主网络101中，第一时钟设备与主网络101中其他时钟设备通过本网络同步通信接口相连；在第一级子网络102中，第一时钟设备也通过本网络1同步通信接口与第一级子网络102中其他的时钟设备相连，则在第一级子网络102中，第一时钟设备作为主时钟设备。第一级子网络102与主网络101进行时钟同步即为：第一级子网络102中的从时钟设备与第一时钟设备进行时钟同步。

第二种情况：

每个时钟设备还包括多个级联同步通信端口。第一级子网络102中主时钟设备不是主网络101中任意一个时钟设备，第一级子网络102中的主时钟设备通过级联同步通信端口与主网络101中的任意一个时钟设备相连；级联同步通信端口控制第一级子网络102中的主时钟设备与其所级联的主网络101中的任意一个时钟设备同步，本网络同步通信端口控制第一级子网络102中的从时钟设备与第一级子网络102中的主时钟设备同步。

第一级子网络102与主网络101没有共同的时钟设备，第一级子网络102中的第二时钟设备与主网络101中的一个时钟设备相连，则第二时钟设备为第一级子网络102中的主时钟设备。第二时钟设备通过级联同步通信端口与主网络101中的一个时钟设备相连，并与通过级联同步通信端口所级联的时钟设备进行时钟同步。第一级子网络102中其他的从时钟设备通过本网络同步通信端口与第二时钟设备相连，并与第二时钟设备进行时钟同步。

在本发明所提供的时钟同步系统中，主时钟设备和从时钟设备是一个相对概念，在主网络或一个子网络中，作为基准的时钟设备为主时钟设备，其他的时钟设备作为从时钟设备，从时钟设备与其在同一个主网络或子网络中的主时钟设备进行时钟同步。主网络是各个第一级子网络的上一级网络，每个第一级子网络还可以级联第二级子网络。第二级子网络是第一级子网络的下一级子网络。上一级子网络与下一级子网络也是相对概念，对于第一级子网络来说，主网络是第一级子网络的上一级网络，第二级子网络是第一级子网络的下一级子网络。第一级子网络调整其子网络内的时钟设备与主网络保持一致，第二级子网络调整其子网络内的时钟设备与第一级子网络保持一致。

下面结合附图举例说明本发明所提供的一种时钟同步系统：

图2所示的时钟同步系统实例结构示意图，所述主时钟同步系统包括主网络201以及两个第一级子网络202和203。主网络201中包括三个时钟设备A1、A2以及A3，第一级子网络202中包括三个时钟设备A2、B1及B2，第二级子网络203中包括三个时钟设备C1，C2及C3。

主网络201中三个时钟设备A1、A2以及A3，任意一个时钟设备都可以与第一级子网络中的时钟设备相连。如图2所示，主网络201中的时钟设备A2与第一级子网络202中的时钟设备B1相连，由于时钟设备A2也是第一级子网络202中的一个时钟设备，则时钟设备A2通过本网络同步通信端口与时钟设备B1相连，时钟设备B1通过本网络同步通信端口与时钟设备B2相连，组成线型拓扑结构。主网络201中的时钟设备A3与第一级子网络203中的时钟设备C1相连，由于所述时钟设备A3与所述时钟设备C1分别位于主网络201和第一级子网络203，则时钟设备A3通过级联同步通信端口与时钟设备C1级联。

主网络201中三个时钟设备A1、A2以及A3，利用主时钟竞争机制竞争出一个主时钟设备，另外两个是从时钟设备。第一级子网络202中，时钟设备A2为主时钟设备。第一级子网络203中，时钟设备C1为主时钟设备。根据第一级子网络202和203的主时钟竞争机制规定，第一级子网络202和203与上一级主网络201相连的设备作为主时钟设备。

下面依次说明主网络中的三个时钟设备分别为主时钟设备时，所述时钟同步网络中的各个时钟设备进行时钟同步的过程：

当主网络201中时钟设备A1竞争为主时钟设备时，主网络201中的时钟设备A2和A3作为从时钟设备，从时钟设备A2和A3以主时钟设备A1的时钟为基准进行时钟同步。当主网络201中的时钟设备A2竞争为主时钟设备时，主网络201中的时钟设备A1和A3作为从时钟设备，从时钟设备A1和A3以主时钟设备A2的时钟为基准进行时钟同步。当主网络201中的时钟设备A3竞争为主时钟设备时，主网络201中的时钟设备A1和A2作为从时钟设备，从时钟设备A1和A2以主时钟设备A3的时钟为基准进行时钟同步。

第一级子网络202与主网络201进行时钟同步为：时钟设备A2既为主网络201中的时钟设备，也为第一级子网络202中的时钟设备。时钟设备A2为第一级子网络中的主时钟设备，第一级子网络中的从时钟设备B1和B2与主时钟设备A2进行时钟同步。

第一级子网络203与主网络201进行时钟同步为：第一级子网络203中的时钟设备C1与主网络中的时钟设备A3进行时钟同步。第一级子网络203中时钟设备C1为主时钟设备，从时钟设备C2和C3与主时钟设备C1进行时钟同步。

这里需要说明的是，图2所述的实例是为了更好的说明本发明所提供的时钟同步系统的结构，并不仅限于图2所公开的一种结构。其中，主网络以及各个子网络所包含的时钟设备的个数可以相同也可以不同。主网络中所包含的时钟设备的个数并不仅限于3个，可以为2个或者更多。各个第一级子网络所包含的时钟设备的个数也不仅限于3个，也可以为2个或者更多。在图2中，主网络中各个时钟设备组成星型拓扑结构，也可以采用环型拓扑结构或者线型拓扑结构；第一级子网络202中各个时钟设备组成线型拓扑结构，也可以采用星型拓扑结构或者环形拓扑结构；第一级子网络203中各个时钟设备组成环形拓扑结构，也可以采用线型拓扑结构或者星型拓扑结构。第一级子网络的个数也可以根据实际情况进行设定，并不仅限于2个。也就是说，本发明所提供的时钟同步系统中的主网络以及各个子网络中时钟设备的个数以及位于同一网络中各个时钟设备做组成的拓扑结构，都可以根据实际情况进行设定。

由上述内容可知，本发明有如下有益效果：

一个主网络以及至少一个第一级子网络，所述主网络以及每个第一级子网络分别包括至少两个时钟设备，每个时钟设备包含多个本网络同步通信端口；主网络中的至少两个时钟设备之间通过本网络同步通信端口相连，第一级子网络中的至少两个时钟设备之间通过本网络同步通信端口相连；第一级子网络与其所级联的主网络进行时钟同步；所述本网络同步通信端口，用于通过预设的主时钟竞争机制从通过其所连接的至少两个时钟设备中竞争得到一个主时钟设备，其他的时钟设备为从时钟设备，控制通过其所连接的从时钟设备与主时钟设备进行时钟同步。本发明所提供的时钟同步系统中，主网络中的至少两个时钟设备之间，至少一个第一级子网络中的至少两个时钟设备之间，以及主网络与至少一个第一级子网络之间，各个时钟设备之间直接相连，无需采用边界时钟进行过渡，即可直接实现时钟同步系统中的各个时钟设备的时钟同步，与现有技术相比，同步相同个数的时钟设备，减少了设备的个数，实现了系统中各个时钟设备的灵活组网，节省了系统成本，实现灵活构建时钟同步系统网络拓扑结构。

实施例二

本发明一种时钟同步系统实施例二，与实施例一相比，实施例二所提供的时钟同步系统还包括第二级子网络至第N级子网络，所述系统包括：

一个主网络以及至少一个第一级子网络，所述主网络以及每个第一级子网络分别包括至少两个时钟设备，每个时钟设备包含多个本网络同步通信端口；

主网络中的至少两个时钟设备之间通过本网络同步通信端口相连，第一级子网络中的至少两个时钟设备之间通过本网络同步通信端口相连；

每个第一级子网络与所述主网络相连，每个第一级子网络与所述主网络进行时钟同步；

第二级子网络至第N级子网络，每级子网络都包含至少一个子网络，每个子网络包括至少两个时钟设备；

每个子网络中的少两个时钟设备之间通过本网络同步通信端口相连；

每个子网络与其上一级子网络相连，每个子网络与其相连的上一级子网络进行时钟同步；

所述本网络同步通信端口，用于通过预设的主时钟竞争机制从通过其所连接的至少两个时钟设备中竞争得到一个主时钟设备，其他的时钟设备为从时钟设备，控制通过其所连接的从时钟设备与主时钟设备进行时钟同步。

其中，N为大于2的整数。

为了更好的进行说明，图3给出多级子网络所组成的时钟同步系统的实例示意图。图3中所示的时钟同步系统包括：主网络，第一级子网络，第二级子网络，第三级子网络以及第四级子网络。为了说明简便，这里只介绍包括四级子网络的时钟同步系统，还可以根据实际情况自行设定包括更多级子网络的系统结构，这里不再赘述。

图3所示的时钟同步系统中，第一级子网络302和303以主网络301为基准进行时钟同步；第二级子网络304以与其相连的第一级子网络302为基准进行时钟同步；第三级子网络305和306分别以与其相连的第二级子网络304为基准进行时钟同步；第四级子网络307与其相连的第三级子网络306进行时钟同步，第四级子网络308以与其相连的第三级子网络306进行时钟同步。

在主网络301中，通过本网络同步通信接口相连的主网络301中的三个时钟设备，通过预设的主时钟竞争机制竞争出一个主时钟设备G1以及两个从时钟设备，两个从时钟设备以主时钟设备G1为基准进行时钟同步。

第一级子网络302中，与主网络301共有的时钟设备G2作为主时钟设备，其他的作为从时钟设备，从时钟设备以第一子网络302中的主时钟设备G2为基准进行时钟同步。从而实现第一级子网络302与主网络301的时钟同步。

第一级子网络303中，时钟设备G3与主网络301中的一个时钟设备通过级联同步通信接口级联，时钟设备G3以主网络301中与其级联的时钟设备为基准进行时钟同步。与主网络301级联的所述时钟设备G3作为第一级子网络303的主时钟设备，其他的作为从时钟设备，从时钟设备以主时钟设备G3为基准进行时钟同步。从而实现第一级子网络303与主网络301的时钟同步。

第二级子网络304中，时钟设备G4与第一级子网络302中的一个时钟设备通过级联同步通信端口级联，时钟设备G4以第一级子网络302中与其级联的时钟设备为基准进行时钟同步。与第一级子网络302级联的所述时钟设备G4作为第二级子网络304的主时钟设备，其他的作为从时钟设备，从时钟设备以主时钟设备G4为基准进行时钟同步。从而实现第二级子网络304与第一级子网络302的时钟同步。

第三级子网络305中，与第二级子网络304共有的时钟设备G4作为主时钟设备，其他的作为从时钟设备，从时钟设备以第三级子网络305中的主时钟设备G4为基准进行时钟同步。从而实现第三级子网络305与第二级子网络304的时钟同步。

第三级子网络306中，时钟设备G5与第二级子网络304中的一个时钟设备通过级联同步通信端口级联，时钟设备G5以第二级子网络304中与其级联的时钟设备为基准进行时钟同步。与第二级子网络304级联的所述时钟设备G5作为第三级子网络306的主时钟设备，其他的作为从时钟设备，从时钟设备以主时钟设备G5为基准进行时钟同步。从而实现第三级子网络306与第二级子网络304的时钟同步。

第四级子网络307中，时钟设备G6与第三级子网络306中的一个时钟设备通过级联同步通信端口级联，时钟设备G6以第三级子网络306中与其级联的时钟设备为基准进行时钟同步。与第三级子网络305级联的所述时钟设备G6作为第四级子网络307的主时钟设备，其他的作为从时钟设备，从时钟设备以主时钟设备G6为基准进行时钟同步。从而实现第四级子网络307与第三级子网络305的时钟同步。

第四级子网络308中，与第三级子网络306共有的时钟设备G7作为主时钟设备，其他的作为从时钟设备，从时钟设备以第四级子网络308中的主时钟设备G7为基准进行时钟同步。从而实现第四级子网络308与第三级子网络306的时钟同步。

上述实例中，对于任意一个子网络来说，将子网络中与上一级相连的时钟设备作为此子网络的主时钟设备，主时钟设备与上一级与其相连的时钟设备为基准进行时钟同步；位于此子网络中的其他时钟设备作为从时钟设备。位于同一个子网络中的从时钟设备以其所在的子网络中的主时钟设备为基准进行时钟同步；从而实现整个时钟同步系统中各个时钟设备的同步。

有上述内容可知，本发明还有如下有益效果：

本发明所提供的时钟同步系统，还可以包含多级子网络，每级子网络包括至少一个子网络，每个子网络包括至少一个时钟设备，可以构成多级子网络时钟同步拓扑结构，进而实现更多的终端的时钟信号同步。

实施例三

图4为本发明一种时钟同步方法实施例三流程图，实施例三是与实施例一所述的系统所对应的方法，所述方法包括：

步骤401：主网络通过本网络同步通信端口中预设的主时钟竞争机制竞争得到一个主时钟设备，其他的时钟设备为从时钟设备。

时钟同步系统包括一个主网络以及至少一个第一级子网络，所在主网络以及每个第一级子网络分别包括至少两个时钟设备，时钟设备包含多个本网络同步通信端口

根据预设的主时钟竞争机制从主网络中包含的至少两个时钟设备竞争得到一个主时钟设备，其他的为从时钟设备。此处与实施例一中所述主时钟竞争机制类似，参考实施例一的描述，这里不再赘述。

步骤402：主网络中的从时钟设备通过本网络同步通信端口与主时钟设备进行时钟同步。

步骤403：至少一个第一级子网络通过与其所级联的主网络进行时钟同步。

步骤403分为两种不同的实施情况：

第一种实施情况，第一级子网络中主时钟设备为主网络与第一级子网络共有的第一时钟设备：

第一级子网络中的从时钟设备通过本网络同步通信端口与所述第一时钟设备同步。

当第一级子网络与主网络有一个共同的时钟设备——第一时钟设备时，第一时钟设备作为第一级子网络的主时钟设备。其中，第一时钟设备为主网络的主时钟设备时，第一级子网络中的从时钟设备通过本网络同步通信端口与所述第一时钟设备同步；第一时钟设备为主网络的从时钟设备时，第一时钟设备先以主网络的主时钟设备为基准进行时钟同步，然后第一级子网络中的从时钟设备通过本网络同步通信端口与所述第一时钟设备同步。

第二种实施情况，每个时钟设备还包括多个级联同步通信端口，第一级子网络中主时钟设备不是主网络中任意一个时钟设备：

第一级子网络中的主时钟设备通过级联同步通信端口与其所级联的主网络中的任意一个时钟设备同步；

第一级子网络中的从时钟设备通过本网络同步通信端口与第一级子网络中的主时钟设备同步。

可选的，所述方法还包括：

当任意一个第一级子网络与主网络断开连接时，所述断开连接的第一级子网络所包含的至少两个时钟设备根据主时钟竞争机制竞争出一个主时钟设备，其他的为从时钟设备，所述断开连接的第一级子网络中的从时钟设备以其主时钟设备为基准进行时钟同步。

若第一级子网络与主网络有一个共有的时钟设备M，并且时钟设备M为主网络中的主时钟设备。则第一级子网络与主网络断开时，若时钟设备M与主网络断开连接，则主网络需要在剩余的时钟设备中利用主时钟竞争机制竞争出一个主时钟设备，其他的为从时钟设备，主网络中的从时钟设备以新的主时钟设备为基准进行时钟同步。第一级子网络以时钟设备M为主时钟设备，其他的从时钟设备以时钟设备M为基准进行时钟同步。

第一级子网络与主网络断开时，若时钟设备M与第一级子网络断开连接，则主网络的从时钟设备仍以主时钟设备M为基准进行时钟同步。第一级子网络根据预设的主时钟竞争机制竞争出一个主时钟设备，其他的作为从时钟设备，第一级子网络中的从时钟设备以新的主时钟设备为基准进行时钟同步。

第一级子网络与主网络没有共有的时钟设备，时钟设备X为主网络中的主时钟设备，第一级子网络中的时钟设备Y与主网络通过级联同步通信接口相连，是第一级子网络中的主时钟设备。当时钟设备Y与主网络断开时，主网络中的从时钟设备仍以时钟设备X为主时钟设备进行时钟同步；第一级子网络中的从时钟设备仍以时钟设备Y进行时钟同步。第一级子网络中的时钟设备Y不再与主网络进行时钟同步，而是自身给第一级子网络中的从时钟设备提供时钟同步信号。

可选的，所述方法还包括：

当所述断开的第一级子网络重新与主网络连接时，所述第一级子网络中与主网络连接的时钟设备作为主时钟设备，其他的作为从时钟设备，所述重新连接第一级子网络中的从时钟设备以其主时钟设备作为基准进行时钟同步。

这里需要说明的是，所述断开的第一级子网络重新与主网络建立连接，有两种可能的方式：

第一种可能的方式：

第一级子网络通过与主网络共同拥有的时钟设备与主网络建立连接，则第一级子网络通过本网络同步通信端口与主网络建立连接。

第二种可能的方式：

第一级子网络中的时钟设备通过级联同步通信端口与主网络中的一个时钟设备建立连接。

上述第一级子网络与主网络进行时钟同步与实施例一类似，参考实施例一的描述，这里不再赘述。

实施例四

图5为本发明一种时钟同步方法实施例四流程图，实施例四是与实施例二所述的系统所对应的方法，所述方法包括：

步骤501：主网络通过本网络同步通信端口中预设的主时钟竞争机制竞争得到一个主时钟设备，其他的时钟设备为从时钟设备。

步骤502：主网络中的从时钟设备通过本网络同步通信端口与主时钟设备进行时钟同步。

步骤503：至少一个第一级子网络通过与其所级联的主网络进行时钟同步。

步骤501至步骤503与实施例三类似，参考实施例三的描述，这里不再赘述。

步骤504：每个子网络与其所级联的上一级子网络进行时钟同步。

第二级子网络与其级联的第一级子网络进行时钟同步，第三级子网络与其级联的第二级子网络进行时钟同步，以此类推。时钟同步系统中的任意一个子网络与其级联的上一级子网络进行时钟同步，作为其下一级级联的子网络提供时钟同步基准。

步骤504有两种可能的实施情况：

第一种可能的实施情况，第i级子网络中主时钟设备为第i级子网络与其所级联的上一级子网络共有的第二时钟设备：

第i级子网络中的至少一个从时钟设备通过本网络同步通信端口与所述第二时钟设备同步；

其中，i为大于2并且不大于N的整数。

第二种可能的实施情况，第j级子网络中主时钟设备不是其所级联的上一级子网络中任意一个时钟设备：

第j级子网络中的主时钟设备通过级联同步通信端口与其所级联的上一级子网络中的任意一个时钟设备同步；

第j级子网络中的从时钟设备通过本网络同步通信端口与上一级子网络中的主时钟设备同步；

其中，j为不等于i的大于2并且不大于N的整数。

步骤505：当一个子网络与上一级子网络断开连接时，所述子网络通过本网络同步通信端口中预设的主时钟竞争机制从所述子网络的至少两个时钟设备中竞争得到一个主时钟设备，其他的设备为从时钟设备，控制从时钟设备与主时钟设备进行时钟同步。

步骤506：当一个子网络与上一级子网络重新连接时，所述子网络的主时钟设备通过级联同步通信端口与上一级子网络中与其级联的时钟设备进行时钟同步；所述子网络中的从时钟设备通过本网络同步通信端口与所连接的主时钟设备进行时钟同步。

一个子网络与上一级子网络重新建立连接时，可以与上一级子网络中的主时钟设备建立连接，也可以与上一级子网络中的从时钟设备建立连接，这里不进行具体限定。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种时钟同步系统，其特征在于，所述系统包括：

一个主网络以及至少一个第一级子网络，所述主网络以及每个第一级子网络分别包括至少两个时钟设备，每个时钟设备包含多个本网络同步通信端口；

主网络中的至少两个时钟设备之间通过本网络同步通信端口相连，第一级子网络中的至少两个时钟设备之间通过本网络同步通信端口相连；

每个第一级子网络与所述主网络相连，每个第一级子网络与所述主网络进行时钟同步；

所述本网络同步通信端口，用于通过预设的主时钟竞争机制从通过其所连接的至少两个时钟设备中竞争得到一个主时钟设备，其他的时钟设备为从时钟设备，控制通过其所连接的从时钟设备与主时钟设备进行时钟同步；

所述每个第一级子网络与所述主网络相连，每个第一级子网络与所述主网络进行时钟同步包括：

第一级子网络中主时钟设备为主网络与第一级子网络共有的第一时钟设备，第一级子网络中的至少一个从时钟设备通过本网络同步通信端口与所述第一时钟设备相连；

本网络同步通信端口控制第一级子网络中的从时钟设备与所述第一时钟设备进行时钟同步；

或者，所述每个第一级子网络与所述主网络相连，每个第一级子网络与所述主网络进行时钟同步包括：

每个时钟设备还包括多个级联同步通信端口，第一级子网络中主时钟设备不是主网络中任意一个时钟设备，第一级子网络中的主时钟设备通过级联同步通信端口与主网络中的任意一个时钟设备相连；

级联同步通信端口控制第一级子网络中的主时钟设备与其所级联的主网络中的任意一个时钟设备同步，本网络同步通信端口控制第一级子网络中的从时钟设备与第一级子网络中的主时钟设备同步。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

第二级子网络至第N级子网络，每级子网络都包含至少一个子网络，每个子网络包括至少两个时钟设备；

每个子网络中的至少两个时钟设备之间通过本网络同步通信端口相连；

每个子网络与其上一级子网络相连，每个子网络与其相连的上一级子网络进行时钟同步；

其中，N为大于2的整数。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述每个子网络与其上一级子网络相连，每个子网络与其相连的上一级子网络进行时钟同步包括：

第i级子网络中主时钟设备为第i级子网络与其所级联的上一级子网络共有的第二时钟设备，第i级子网络中的至少一个从时钟设备通过本网络同步通信端口与所述第二时钟设备相连；

本网络同步通信端口控制第i级子网络中的至少一个从时钟设备与所述第二时钟设备同步；

其中，i为大于2并且不大于N的整数。

4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述每个子网络与其上一级子网络相连，每个子网络与其相连的上一级子网络进行时钟同步包括：

每个时钟设备还包括多个级联同步通信端口，第j级子网络中主时钟设备不是其所级联的上一级子网络中任意一个时钟设备，第j级子网络中的主时钟设备通过级联同步通信端口与其所级联的上一级子网络中的任意一个时钟设备相连；

级联同步通信端口控制第j级子网络中的主时钟设备与其所级联的上一级子网络中的任意一个时钟设备同步，本网络同步通信端口控制第j级子网络中的从时钟设备与第j级子网络中的主时钟设备同步；

其中，j为不等于i的大于2并且不大于N的整数。

5.根据权利要求2-3任意一项所述的系统，其特征在于，

每个子网络所包含的至少两个时钟设备可以连成星型拓扑结构、环型拓扑结构或线型拓扑结构。

6.一种时钟同步方法，其特征在于，时钟同步系统包括一个主网络以及至少一个第一级子网络，所在主网络以及每个第一级子网络分别包括至少两个时钟设备，时钟设备包含多个本网络同步通信端口，所述方法包括：

主网络通过本网络同步通信端口中预设的主时钟竞争机制竞争得到一个主时钟设备，其他的时钟设备为从时钟设备；

主网络中的从时钟设备通过本网络同步通信端口与主时钟设备进行时钟同步；

至少一个第一级子网络通过与其所级联的主网络进行时钟同步；

第一级子网络中主时钟设备为主网络与第一级子网络共有的第一时钟设备，所述第一级子网络与其所级联的主网络进行时钟同步为：

第一级子网络中的从时钟设备通过本网络同步通信端口与所述第一时钟设备同步；

或者，每个时钟设备还包括多个级联同步通信端口，第一级子网络中主时钟设备不是主网络中任意一个时钟设备，所述第一级子网络与其所级联的主网络进行时钟同步为：

第一级子网络中的主时钟设备通过级联同步通信端口与其所级联的主网络中的任意一个时钟设备同步；

第一级子网络中的从时钟设备通过本网络同步通信端口与第一级子网络中的主时钟设备同步。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，时钟同步系统还包括第二级子网络至第N级子网络，每级子网络都包含至少一个子网络，每个子网络包括至少两个时钟设备，每个时钟设备包含多个本网络同步通信端口，所述方法还包括：

每个子网络与其所级联的上一级子网络进行时钟同步；

其中，N为大于2的整数。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，第i级子网络中主时钟设备为第i级子网络与其所级联的上一级子网络共有的第二时钟设备，所述第i级子网络与其所级联的上一级子网络进行时钟同步具体为：

第i级子网络中的至少一个从时钟设备通过本网络同步通信端口与所述第二时钟设备同步；

其中，i为大于2并且不大于N的整数。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，第j级子网络中主时钟设备不是其所级联的上一级子网络中任意一个时钟设备，所述第j级子网络与其所级联的上一级子网络进行时钟同步具体为：

第j级子网络中的主时钟设备通过级联同步通信端口与其所级联的上一级子网络中的任意一个时钟设备同步；

第j级子网络中的从时钟设备通过本网络同步通信端口与第j级子网络中的主时钟设备同步；

其中，j为不等于i的大于2并且不大于N的整数。

10.根据权利要求7-9任意一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

当子网络与上一级子网络断开连接时，所述子网络通过本网络同步通信端口中预设的主时钟竞争机制从所述子网络的至少两个时钟设备中竞争得到一个主时钟设备，其他的设备为从时钟设备，控制从时钟设备与主时钟设备进行时钟同步。

11.根据权利要求7-9任意一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

当一个子网络与任意一级子网络或主网络重新连接时，所述子网络的主时钟设备通过级联同步通信端口与任意一级子网络或主网络中与其级联的时钟设备进行时钟同步；

所述子网络中的从时钟设备通过本网络同步通信端口与所述子网络中的主时钟设备进行时钟同步。