CN105530065B - 用于prp/hsr的ieee1588对时系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于PRP/HSR的IEEE1588对时系统，包括对时模块、应用层模块、PRP/HSR模块、若干个MAC模块以及若干个IEEE1588模块；MAC模块完成对时报文的收、发以及对时报文标识的记录，IEEE1588模块用以提供对时报文时标和秒脉冲；PRP/HSR模块用以存储和传输对时报文；应用层模块用以完成对时报文的解析和计算；对时模块使用应用层模块解析对时报文获得的网络时间和IEEE1588模块输出的秒脉冲实现时间同步。同时也公开了该系统的对时方法。本发明充分利用智能变电站网络资源，提高了网络资源的利用率。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于PRP/HSR的IEEE1588对时系统及方法，属于工业测控领域。
背景技术
通信网络系统是智能变电站内电力二次设备之间、电力二次设备和其他系统之间信息交换的纽带，为各类电力二次设备提供高效、安全、可靠的信息交互通道。网络通信的可靠性对整个智能变电站系统的稳定有重要作用。构建高速、高可靠性的站内通信网络成为智能变电站建设的重要组成部分。网络冗余技术是提高通信网络可靠性的有效手段之一，并行冗余协议(PRP)和高可用无缝环网协议(HSR)是实现网络冗余的两种典型协议，具有网络故障恢复零延时、故障时不丢帧、网络可靠性高等特点，在智能变电站的通信网络系统中具有广阔的应用前景。IEEE1588网络对时是目前电力系统二次设备实现时间同步功能的发展趋势，IEEE1588网络对时的精度可以达到1us，能够满足绝大多数电力二次设备的时间同步需求。IEEE1588对时技术基于以太网通信技术构建，可以利用电力系统二次设备固有的通信网络实现，时间同步网络无需单独建设。相对于传统的对时技术，IEEE1588网络对时能够简化智能变电站内的时间同步网络，有效降低智能变电站建设成本。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于PRP/HSR的IEEE1588对时系统及方法。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
用于PRP/HSR的IEEE1588对时系统，包括对时模块、应用层模块、PRP/HSR模块、若干个MAC模块以及若干个IEEE1588模块；
所述MAC模块完成对时报文的收、发以及对时报文标识的记录，每一个MAC模块对应一个IEEE1588模块；
所述IEEE1588模块用以提供对时报文时标和秒脉冲；
所述PRP/HSR模块内设置有对时报文接收缓冲区和对时报文发送缓冲区，用以存储和传输对时报文；
所述应用层模块用以完成对时报文的解析和计算，配置管理MAC模块、IEEE1588模块和对时模块；
所述对时模块使用应用层模块解析对时报文获得的网络时间和IEEE1588模块输出的秒脉冲实现时间同步。
所述对时系统包括两个MAC模块和两个IEEE1588模块；两个MAC模块分别完成两路对时报文的收、发以及对时报文标识的记录。
一路对时报文为主对时源，另一路对时报文为备对时源；主、备对时源通过应用层模块计算两路对时报文的对时精度确定。
用于PRP/HSR的IEEE1588对时系统的对时方法，其特征在于：
步骤一，MAC模块从外部时钟源接收对时报文；
步骤二，MAC模块在检测到对时报文的起始时刻，记录IEEE1588模块的当前时标，将此时标作为对时报文的接收时标，贴在对时报文的尾部同对时报文一起保存到PRP/HSR模块的报文接收缓冲区；
步骤三，PRP/HSR模块标注对时报文的来源后发送给应用层模块；
步骤四，应用层模块对对时报文进行解析和计算，将需要返回外部时钟源的对时报文打包，并标明发送目的地后保存到PRP/HSR模块的报文发送缓冲区；
步骤五，PRP/HSR模块将待发送的对时报文放入相应的MAC模块进行发送；
步骤六，MAC模块在发送对时报文的起始时刻，记录IEEE1588模块的当前时标，将此时标作为对时报文的发送时标，贴在对时报文的尾部同对时报文一同发送；
步骤七，对时模块使用应用层模块解析对时报文获得的网络时间和IEEE1588模块输出的秒脉冲实现时间同步。
从外部时钟源接收对时报文的MAC模块有两个，两个MAC模块分别完成两路对时报文的收、发以及对时报文标识的记录。
一路对时报文为主对时源，另一路对时报文为备对时源；主、备对时源通过应用层模块计算两路对时报文的对时精度确定。
对时模块使用应用层模块解析主对时源获得的网络时间和IEEE1588模块输出的秒脉冲实现时间同步。
当主对时源出现抖动时，先对备对时源进行调整，使其与主对时源一致，然后再进行无缝切换。
本发明所达到的有益效果：1、本发明充分利用智能变电站网络资源，提高了网络资源的利用率；2、本发明采用采用主、备对时源，双网冗余的对时机制，可靠性高。
附图说明
图1为本发明系统的结构框图。
图2为对时报文的结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1所示，用于PRP/HSR的IEEE1588对时系统，包括对时模块、应用层模块、PRP/HSR模块、两个MAC模块以及两个IEEE1588模块。
两个MAC模块分别完成两路对时报文的收、发以及对时报文标识的记录，一路对时报文为主对时源，另一路对时报文为备对时源；每一个MAC模块对应一个IEEE1588模块。
IEEE1588模块用以提供对时报文时标和秒脉冲。
PRP/HSR模块内设置有对时报文接收缓冲区和对时报文发送缓冲区，用以存储和传输对时报文。
应用层模块用以完成对时报文的解析和计算，确定主、备对时源，配置管理MAC模块、IEEE1588模块和对时模块；
对时模块使用应用层模块解析对时报文获得的网络时间和IEEE1588模块输出的秒脉冲实现时间同步。
用于PRP/HSR的IEEE1588对时系统的对时方法，其特征在于：
步骤一，MAC模块从外部时钟源接收对时报文。
两个MAC模块分别从外部时钟源接收两路对时报文，即图1中的A网对时报文和B网对时报文。
步骤二，MAC模块在检测到对时报文的起始时刻，记录IEEE1588模块的当前时标，将此时标作为对时报文的接收时标，贴在对时报文的尾部同对时报文一起保存到PRP/HSR模块的报文接收缓冲区。
带有时标的对时报文如图2所示，这种接收时标可称为本地时标，将本地时标贴在对时报文的尾部形成新的对时报文，该对时报文便于应用层模块计算时钟偏移量和对时报文的传输时间，应用层模块使用这种报文与外部时钟源实现信息交换，得到当前时间以及秒与微秒级的时间偏移值，并使用这些信息对IEEE1588模块实现时间同步。
步骤三，PRP/HSR模块标注对时报文的来源后发送给应用层模块。
步骤四，应用层模块对对时报文进行解析和计算，将需要返回外部时钟源的对时报文打包，并标明发送目的地后保存到PRP/HSR模块的报文发送缓冲区。
步骤五，PRP/HSR模块将待发送的对时报文放入相应的MAC模块进行发送。
步骤六，MAC模块在发送对时报文的起始时刻，记录IEEE1588模块的当前时标，将此时标作为对时报文的发送时标，贴在对时报文的尾部同对时报文一同发送。
步骤七，应用层模块计算两路对时报文的对时精度确定主、备对时源，即确定哪一路对时报文为主对时源，哪一路对时报文为备对时源。
步骤八，对时模块使用应用层模块解析主对时源获得的网络时间和IEEE1588模块输出的秒脉冲实现时间同步。
当主对时源出现抖动时，先对备对时源进行调整，使其与主对时源一致，然后再进行无缝切换。例：假设A网对时报文为主对时源，以A网切换到B网为例，当应用层模块计算A网本地时钟频率偏移值大于1us时，认为A网时钟源无效，需切换到B网。切换前不能对A网时钟源的秒脉冲进行调整，首先将B网时钟源的秒脉冲调整与A网时钟源的秒脉冲一致，然后进行切换操作，切换完成后再对A网时钟源的秒脉冲进行调整，B网切换到A网同理。
综上所述，本发明充分利用智能变电站网络资源，提高了网络资源的利用率；采用主、备对时源，双网冗余的对时机制，可靠性高。
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，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.用于PRP/HSR的IEEE1588对时系统，其特征在于：包括对时模块、应用层模块、PRP/HSR模块、若干个MAC模块以及若干个IEEE1588模块；
所述MAC模块完成对时报文的收、发以及对时报文标识的记录，每一个MAC模块对应一个IEEE1588模块；
所述IEEE1588模块用以提供对时报文时标和秒脉冲；
所述PRP/HSR模块内设置有对时报文接收缓冲区和对时报文发送缓冲区，用以存储和传输对时报文；
所述应用层模块用以完成对时报文的解析和计算，配置管理MAC模块、IEEE1588模块和对时模块；
所述对时模块使用应用层模块解析对时报文获得的网络时间和IEEE1588模块输出的秒脉冲实现时间同步。
2.根据权利要求1所述的用于PRP/HSR的IEEE1588对时系统，其特征在于：所述对时系统包括两个MAC模块和两个IEEE1588模块；两个MAC模块分别完成两路对时报文的收、发以及对时报文标识的记录。
3.根据权利要求2所述的用于PRP/HSR的IEEE1588对时系统，其特征在于：一路对时报文为主对时源，另一路对时报文为备对时源；主、备对时源通过应用层模块计算两路对时报文的对时精度确定。
4.基于权利要求1所述的用于PRP/HSR的IEEE1588对时系统的对时方法，其特征在于：
步骤一，MAC模块从外部时钟源接收对时报文；
步骤二，MAC模块在检测到对时报文的起始时刻，记录IEEE1588模块的当前时标，将此时标作为对时报文的接收时标，贴在对时报文的尾部同对时报文一起保存到PRP/HSR模块的报文接收缓冲区；
步骤三，PRP/HSR模块标注对时报文的来源后发送给应用层模块；
步骤四，应用层模块对对时报文进行解析和计算，将需要返回外部时钟源的对时报文打包，并标明发送目的地后保存到PRP/HSR模块的报文发送缓冲区；
步骤五，PRP/HSR模块将待发送的对时报文放入相应的MAC模块进行发送；
步骤六，MAC模块在发送对时报文的起始时刻，记录IEEE1588模块的当前时标，将此时标作为对时报文的发送时标，贴在对时报文的尾部同对时报文一同发送；
步骤七，对时模块使用应用层模块解析对时报文获得的网络时间和IEEE1588模块输出的秒脉冲实现时间同步。
5.根据权利要求4所述的用于PRP/HSR的IEEE1588对时系统的对时方法，其特征在于：从外部时钟源接收对时报文的MAC模块有两个，两个MAC模块分别完成两路对时报文的收、发以及对时报文标识的记录。
6.根据权利要求5所述的用于PRP/HSR的IEEE1588对时系统的对时方法，其特征在于：一路对时报文为主对时源，另一路对时报文为备对时源；主、备对时源通过应用层模块计算两路对时报文的对时精度确定。
7.根据权利要求6所述的用于PRP/HSR的IEEE1588对时系统的对时方法，其特征在于：对时模块使用应用层模块解析主对时源获得的网络时间和IEEE1588模块输出的秒脉冲实现时间同步。
8.根据权利要求7所述的用于PRP/HSR的IEEE1588对时系统的对时方法，其特征在于：当主对时源出现抖动时，先对备对时源进行调整，使其与主对时源一致，然后再进行无缝切换。
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