CN108075851A - 用于同步时钟的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

这里公开了用于时钟同步的设备和方法。所述使用时钟同步设备的用于时钟同步的方法包括：存储当使用时间同步协议发送和接收消息时所生成的时间戳值；使用时间戳值来计算分组延迟变化；从时钟偏移估计值和分组延迟估计值中消除与使用时间戳值计算的分组延迟变化相关的误差；和使用从中消除了误差的最终时钟偏移估计值和最终分组延迟估计值，来执行时钟同步。

Description

用于同步时钟的设备和方法
相关申请的交叉引用
该申请要求2016年11月17日提交的美国专利申请第15/353,764号和2017年2月28日提交的韩国专利申请第10-2017-0026187号的权益，由此通过引用将它们全部合并在该申请中。
技术领域
本发明一般涉及用于在网络上同步系统时间的技术，并更具体地涉及用于估计时钟偏移和分组延迟的技术。
背景技术
IEEE 1588精确时间协议(PTP)是用于提供系统时间同步功能的协议。该协议能在网络测量和控制系统中广泛使用，因为其促进精确自动化、控制、测试和测量。
然而，该协议不适于在动态环境中使用。特别是，该协议具有的限制在于，其不考虑包括传播延迟变化和节点延迟变化的分组延迟变化(PDV)，这些可归于动态时间。
这里，因为在实际实现环境中不满足已设计协议时进行的假设，所以可引起该限制。
即，在假设分组延迟将恒定的情况下设计该协议，但是分组延迟可随着时间变化。例如，由于网络上的随时间变化的分组业务、分组行进的可变距离、或通过其传播微波的非均匀介质(即，传输线路或空气)，使得传播延迟可随时间变化。
其间，名为“Method for synchronizing time and time synchronizer”的韩国专利申请公开第10-2011-0056087号公开了用于通过基于透明时钟(TC)操作时间同步器来改进时间同步精度的设备和方法，所述透明时钟(TC)用于按照主、桥和从时钟之间执行的时间同步协议来记录分组的驻留时间。
然而，韩国专利申请公开第10-2011-0056087号具有的限制在于，其可以不处置关于除了节点延迟变化之外的、可归于动态时间的分组延迟变化(PDV)的误差，并且在于其需要单独兼容装置。
发明内容
本发明的目的是提供精确时钟偏移估计值和精确分组延迟估计值。
本发明的另一目的是提供精确时钟偏移估计值和精确分组延迟估计值，并由此改进网络系统中的同步性能。
本发明的进一步目的是无需特定兼容装置而容易地改进时钟同步性能。
为了实现以上目的，根据本发明实施例的一种使用时钟同步设备的用于时钟同步的方法包括：存储当使用时间同步协议发送和接收消息时所生成的时间戳值；使用时间戳值来计算分组延迟变化；从时钟偏移估计值和分组延迟估计值中消除与使用时间戳值计算的分组延迟变化相关的误差；和使用从中消除了误差的最终时钟偏移估计值和最终分组延迟估计值，来执行时钟同步。
这里，存储时间戳值可包括：发送同步(sync)消息，并接收延迟请求(delay-req)消息，并存储与发送和接收这些消息的时间对应的K-1个时间戳值，K是等于或大于2的自然数；发送同步消息，并接收延迟请求消息，并存储与发送和接收这些消息的时间对应的K个时间戳值；和存储通过从第K时间戳值减去第K-1时间戳值所获取的时间戳值的变化。
这里，计算分组延迟变化可被配置为，通过从与接收同步消息的时间对应的第二时间戳值的变化减去与发送同步消息的时间对应的第一时间戳值的变化、并向其添加第K-1同步消息的分组延迟，来计算第K同步消息的分组延迟。
这里，计算分组延迟变化可被配置为，通过从与接收延迟请求消息的时间对应的第四时间戳值的变化减去与发送延迟请求消息的时间对应的第三时间戳值的变化、并向其添加第K-1延迟请求消息的分组延迟，来计算第K延迟请求消息的分组延迟。
这里，计算分组延迟变化可被配置为，考虑到参考时钟和本地时钟之间的时钟比率，来计算分组延迟变化。
这里，计算分组延迟变化可被配置为，使用第二时间戳值的变化和第三时间戳值的变化，来计算分组延迟变化，其中考虑时钟比率。
这里，计算分组延迟变化可被配置为，通过从第K延迟请求消息的分组延迟减去第K同步消息的分组延迟，来计算分组延迟变化。
这里，消除误差可包括：使用时间戳值计算时钟偏移估计值和分组延迟估计值；使用时钟偏移估计值和分组延迟估计值，来计算与分组延迟变化相关的误差；和通过从时钟偏移估计值和分组延迟估计值消除与分组延迟变化相关的误差，来计算最终估计值。
这里，计算误差可被配置为，使用时间戳值、参考时钟、本地时钟、和分组延迟变化中的至少一个，来计算与时钟偏移估计值相关的第一误差和与分组延迟估计值相关的第二误差。
这里，计算最终估计值可被配置为，通过从时钟偏移估计值中消除第一误差并执行考虑时钟噪声值的操作，来计算最终时钟偏移估计值，该时钟噪声值对应于参考时钟和本地时钟之间的差值。
这里，计算最终估计值可被配置为，通过从分组延迟估计值中消除第二误差、执行考虑时钟噪声值的操作、并将结果与时钟比率相乘，来计算最终分组延迟估计值。
为了实现以上目的，根据本发明实施例的一种用于时钟同步的设备包括：消息传送单元，用于使用时间同步协议发送和接收消息；时间戳储存单元，用于存储当发送和接收消息时所生成的时间戳值；计算单元，用于使用时间戳值来计算分组延迟变化；误差过滤单元，用于从时钟偏移估计值和分组延迟估计值中消除与使用时间戳值计算的分组延迟变化相关的误差；和同步单元，用于使用从中消除了误差的最终时钟偏移估计值和最终分组延迟估计值，来执行时钟同步。
这里，该时间戳储存单元可被配置为：存储与该消息传送单元发送同步消息并接收延迟请求消息的时间对应的K-1个时间戳值，K是等于或大于2的自然数；存储与该消息传送单元发送同步消息并接收延迟请求消息的时间对应的K个时间戳值；和存储通过从第K时间戳值减去第K-1时间戳值所获取的时间戳值的变化。
这里，该计算单元可通过从与接收同步消息的时间对应的第二时间戳值的变化减去与发送同步消息的时间对应的第一时间戳值的变化、并向其添加第K-1同步消息的分组延迟，来计算第K同步消息的分组延迟。
这里，该计算单元可通过从与接收延迟请求消息的时间对应的第四时间戳值的变化减去与发送延迟请求消息的时间对应的第三时间戳值的变化、并向其添加第K-1延迟请求消息的分组延迟，来计算第K延迟请求消息的分组延迟。
这里，该计算单元可考虑到参考时钟和本地时钟之间的时钟比率，来计算分组延迟变化。
这里，该误差过滤单元可被配置为：使用时间戳值计算时钟偏移估计值和分组延迟估计值；使用时钟偏移估计值和分组延迟估计值，来计算与分组延迟变化相关的误差；和通过从时钟偏移估计值和分组延迟估计值消除与分组延迟变化相关的误差，来计算最终估计值。
这里，该误差过滤单元可使用时间戳值、参考时钟、本地时钟、和分组延迟变化中的至少一个，来计算与时钟偏移估计值相关的第一误差和与分组延迟估计值相关的第二误差。
这里，该误差过滤单元可通过从时钟偏移估计值中消除第一误差并执行考虑时钟噪声值的操作，来计算最终时钟偏移估计值，该时钟噪声值对应于参考时钟和本地时钟之间的差值。
这里，该误差过滤单元可通过从分组延迟估计值中消除第二误差、执行考虑时钟噪声值的操作、并将结果与时钟比率相乘，来计算最终分组延迟估计值。
附图说明
根据结合附图进行的以下详细描述，将更清楚地理解本发明的以上和其它目的、特征和优点，其中：
图1是示出了根据本发明实施例的时钟同步系统的框图；
图2是示出了根据本发明实施例的使用时间同步协议的时钟同步的图；
图3是示出了根据本发明实施例的用于时钟同步的设备的框图；
图4是示出了根据本发明实施例的用于时钟同步的方法的流程图；
图5是特别示出了图4中图示的发送和接收消息的步骤的示例的流程图；
图6是特别示出了图4中图示的消除与分组延迟变化相关的误差的步骤的示例的流程图；和
图7是示出了根据本发明实施例的计算机系统的框图。
具体实施方式
下面将参考附图来详细描述本发明。下面将省略已被认为使得本发明的要义不必要地模糊的重复描述以及已知功能和配置的描述。本发明的实施例意欲向具有本发明所属领域普通知识的技术人员全面描述本发明。因此，可放大图中的组件的形状、尺寸等，以便使得描述更清楚。
贯穿该说明书，术语“包括”和/或“包括”以及“包含”和/或“包含”指定所阐明的元件的存在，但是不排除一个或多个其它元件的存在或添加，除非按照别的方式指定。
其后，将参考附图来详细描述本发明的优选实施例。
图1是示出了根据本发明实施例的时钟同步系统的框图。
参考图1，根据本发明实施例的时钟同步系统被配置为，使得两个时钟同步设备发送和接收消息，并使用时间同步协议来执行时钟同步。
这里，根据本发明实施例的第一时钟同步设备可以是主装置10，并且根据本发明实施例的第二时钟同步设备可以是从装置20。
第一时钟同步设备和第二时钟同步设备可以是根据本发明实施例的时钟同步设备，并且时钟同步设备可取决于配置充当主装置10或从装置20。
这里，主装置10和从装置20可以分别是IEEE 1588标准中规定的主时钟和从时钟。
图2是示出了根据本发明实施例的使用时间同步协议的时钟同步的图。
参考图2，根据本发明实施例的使用时间同步协议的时钟同步可以是使用IEEE1588标准中规定的时间同步协议的时钟同步。
如图2中图示的，T和C[T]分别代表参考(或主)时钟和本地(或从)时钟。
这里，时钟偏移δk可以对应于T1,k处的时钟的差别，如等式(1)中示出的：
这里，初始时钟偏移可以表示为δ0。
这里，如等式(2)中示出的，下标k(k是自然数)可用来表示已执行时间同步的次数，并且上标可用来表示先前时钟同步的应用。
其中可以是通过第k同步所估计的时钟偏移。
这里，当执行时钟同步时，主节点可向从节点发送作为同步消息和跟随(follow-up)消息的两个分组。这里，主节点在跟随消息中包括通过测量发送同步消息的时间所获取的参考时钟时间戳值T1,k，并且可然后向从节点发送该跟随消息。
这里，跟随消息可包括时间戳值以及关于参考时钟和本地时钟的信息中的至少一个。
从节点生成通过测量同步消息到达的时间所获取的本地时间戳值并存储它，并且可计算差值σk，如等式(3)中所示：
这里，差值σk等于时钟偏移和分组延迟之和，如等式(4)中所示：
σk＝δk+μs,k(4)
这里，从节点可向主节点连续发送作为延迟请求消息和跟随消息的两个分组。这里，从节点生成通过测量发送延迟请求消息的时间所获取的本地时间戳值并存储它，并且可在跟随消息中包括等式(5)的值，并向主节点发送跟随消息。
这里，主节点生成通过测量延迟请求消息到达的时间所获取的时间戳值T4,k，并存储它，并且在延迟应答(delay-resp)消息中包括使用等式(6)所计算的时钟偏移估计值，并向从节点发送该延迟应答消息。
这里，从节点接收延迟应答消息，并且可使用延迟应答消息中包括的时钟偏移估计值，来执行时钟同步，通过该时钟同步，更新从节点的时钟。
这里，为了获取时钟偏移估计值，可使用从等式(4)修改的等式(7)。
这里，可将分组延迟估计值计算为同步消息的分组延迟和延迟请求消息的分组延迟的平均值，如等式(8)中所示：
然而，因为在不考虑分组延迟变化以及参考时钟和本地时钟之间的差值的情况下、计算时钟偏移估计值和分组延迟估计值，所以本发明可在考虑分组延迟变化的情况下计算更精确的时钟偏移估计值和更精确的分组延迟估计值。
即，作为同步消息的分组延迟μs,k和延迟请求消息的分组延迟μd,k之间的差值的分组延迟变化λk可表示为等式(9)：
μd,k＝μs,k+λk (9)
因此，本发明生成其中考虑分组延迟变化λk的动态线性模型(DLM)，并且可基于DLM执行时钟同步。
这里，DLM可表示随着时间的分组延迟变化。
因此，分组延迟估计值的误差εu,k和时钟偏移估计值的误差εδ,k可计算为等式(10)，通过将等式(9)代入等式(7)和等式(8)中获取等式(10)。
这里，本发明可通过主节点和从节点之间重复的分组的交换(消息传送)，来计算分组延迟变化。
这里，将在根据本发明实施例的用于时钟同步的设备和方法的描述中，详细描述计算分组延迟变化的处理。
图3是示出了根据本发明实施例的用于时钟同步的设备的框图。
参考图3，根据本发明实施例的时钟同步设备包括消息传送单元110、时间戳储存单元120、计算单元130、误差过滤单元140和同步单元150。
第一时钟同步设备10可通过使用时间同步协议发送和接收消息，来执行与第二时钟同步设备20的时钟同步。
所以，时钟同步设备可成为主装置10或从装置20。
消息传送单元110可使用时间同步协议向和从可以是主装置10或从装置20的另一时钟同步设备发送和接收消息。
如图2中图示的，消息传送单元110可向和从另一时钟同步设备(主装置10或从装置20)发送和接收同步消息、延迟请求消息、和延迟应答消息。
这里，消息传送单元110在发送和接收消息的同时从自另一时钟同步设备接收的消息提取时间戳值，并且可向时间戳储存单元120传递从发送的消息生成的时间戳值。
这里，消息传送单元110可在执行时钟同步K次的同时发送和接收消息，并且可向时间戳储存单元120传递与发送和接收消息的时间对应的时间戳值。
时间戳储存单元120可存储当发送和接收消息时生成的时间戳值。
这里，时间戳储存单元120可存储当发送和接收同步消息和延迟请求消息时生成的时间戳值。
这里，时间戳储存单元120可存储与发送和接收同步消息的时间以及发送和接收延迟请求消息的时间对应的第K-1时间戳值(其中K是等于或大于2的自然值)。这里，主节点可向从节点发送作为同步消息和跟随消息的两个分组。这里，从节点可向主节点连续发送作为延迟请求消息和跟随消息的两个分组。
这里，时间戳储存单元120可存储与发送和接收同步消息的时间以及发送和接收延迟请求消息的时间对应的第K时间戳值。这里，主节点可向从节点发送作为同步消息和跟随消息的两个分组。这里，从节点可向主节点连续发送作为延迟请求消息和跟随消息的两个分组。
这里，时间戳储存单元120可存储通过从第K时间戳值减去第K-1时间戳值所获取的时间戳值的变化。
计算单元130可使用时间戳值来计算分组延迟变化。
分组延迟变化可表示为分组延迟的数值差。
例如，第K同步消息的分组延迟变化和第K延迟请求消息的分组延迟变化可表示为等式(11)：
这里，计算单元130可使用第K时间戳值和第K-1时间戳值之间的差值，来计算时间戳值的变化，如等式(12)所示：
ΔTi,k＝Ti,k-Ti,k-1 (12)
而且，可使用参考时钟的时间信息，来表示分组延迟。
例如，第K同步消息的分组延迟可表示为T1,k和T2,k之间的差值，如等式(13)中所示。第K-1同步消息的分组延迟可按照相同方式表示。
另外，第K延迟请求消息的分组延迟可表示为T3,k和T4,k之间的差值，如等式(14)中所示。第K-1延迟请求消息的分组延迟可按照相同方式表示。
结果，当将等式(13)和等式(14)代入等式(11)中时，同步消息的分组延迟和延迟请求消息的分组延迟可如等式(15)所示那样计算：
即，计算单元130可通过从与接收同步消息的时间对应的第二时间戳值的变化减去与发送同步消息的时间对应的第一时间戳值的变化、并向其添加第K-1同步消息的分组延迟，来计算第K同步消息的分组延迟。
这里，计算单元130可通过从与接收延迟请求消息的时间对应的第四时间戳值的变化减去与发送延迟请求消息的时间对应的第三时间戳值的变化、并向其添加第K-1延迟请求消息的分组延迟，来计算第K延迟请求消息的分组延迟。
这里，计算单元130可使用等式(15)作为动态线性模型(DLM)。
然而，从节点不可能实际测量作为主节点的参考时间戳值的T2,k和T3,k。
因此，计算单元130可用时间戳值和代替时间戳值T2,k和T3,k，其中考虑参考时钟和本地时钟之间的时钟比率。
即，计算单元130可在等式(16)中用时间戳值和代替时间戳值T2,k和T3,k：
其中f0表示参考时钟并且fc,k表示本地时钟。
这里，计算单元130可通过将等式(16)代入等式(15)中，来如等式(17)中示出的那样修改DLM。
这里，计算单元130可通过从延迟请求消息的分组延迟μd,k减去同步消息的分组延迟μs,k，来计算分组延迟变化。
即，计算单元130可使用第二时间戳值的变化和第三时间戳值的变化，来计算分组延迟变化，其中考虑时钟比率。
这里，计算单元130可通过用等式(17)替换等式(9)中的分组延迟变化，来计算其中考虑参考时钟和本地时钟之间的时钟比率的分组延迟变化λk，如等式(18)中所示。
这里，计算单元130可生成与分组延迟变化λk对应的动态线性模型(DLM)。
误差过滤单元140可从使用时间戳值计算的时钟偏移估计值和分组延迟估计值中消除与分组延迟变化相关的误差。
这里，误差过滤单元140可使用时间戳值，来计算时钟偏移估计值和分组延迟估计值。
这里，误差过滤单元140可通过将等式(17)代入等式(7)和等式(8)中，来计算时钟偏移估计值和分组延迟估计值，其中考虑参考时钟和本地时钟。
这里，误差过滤单元140可使用时钟偏移估计值和分组延迟估计值，来计算与分组延迟变化相关的误差。
这里，误差过滤单元140可使用时间戳值、参考时钟、本地时钟、和分组延迟变化中的至少一个，来计算与时钟偏移估计值的误差对应的第一误差和与分组延迟估计值的误差对应的第二误差。
这里，误差过滤单元140可通过将等式(7)、等式(8)和等式(17)代入等式(10)中，来计算与时钟偏移估计值的误差对应的第一误差εδ,k、以及与分组延迟估计值的误差对应的第二误差εu,k，它们与分组延迟变化相关，如等式(19)所示。
这里，误差过滤单元140可通过从时钟偏移估计值和分组延迟估计值中消除与分组延迟变化相关的误差，来计算最终估计值。
这里，误差过滤单元140可通过从时钟偏移估计值中消除第一误差并执行考虑时钟噪声值的操作，来计算最终时钟偏移估计值，该时钟噪声值是参考时钟和本地时钟之间的差值。
这里，误差过滤单元140可通过从分组延迟估计值中消除第二误差、执行考虑时钟噪声值的操作、并将结果与时钟比率相乘，来计算最终分组延迟估计值。
时钟噪声可以是与参考时钟和本地时钟之间的差值对应的白噪声。
这里，误差过滤单元140可使用先前存储的统计数据作为本地时钟的时钟噪声值，用于参考时钟和本地时钟之间的差值。
这里，误差过滤单元140可计算最终时钟偏移估计值和最终分组延迟估计值，如等式(20)所示：
其中nk表示本地时钟的时钟噪声。
同步单元150可使用从中消除了误差的最终时钟偏移估计值和最终分组延迟估计值，来执行时钟同步。
图4是示出了根据本发明实施例的用于时钟同步的方法的流程图。
参考图4，在根据本发明实施例的时钟同步方法中，首先，可使用时间同步协议在步骤S210发送和接收消息。
即，在步骤S210，第一时钟同步设备10和第二时钟同步设备20可使用时间同步协议来发送和接收消息。
这里，在步骤S210，第一时钟同步设备10和第二时钟同步设备20可发送和接收同步消息、延迟请求消息、和延迟应答消息，如图2中图示的。
这里，在步骤S210，首先，可在步骤S211发送和接收第一消息并且存储时间戳值。
即，在步骤S211，可发送和接收消息，并且可在执行K-1次时钟同步的同时，存储用于发送和接收消息的时间的时间戳值。
这里，在步骤S211，发送和接收同步消息和延迟请求消息，并且可存储与发送和接收各个消息的时间对应的K-1个时间戳值(其中K是等于或大于2的自然数)。这里，主节点可向从节点发送作为同步消息和跟随消息的两个分组。这里，从节点可向主节点连续发送作为延迟请求消息和跟随消息的两个分组。
而且，在步骤S210，可在步骤S212发送和接收第二消息并且存储时间戳值。
即，在步骤S212，可发送和接收消息，并且可在执行K次时钟同步的同时，存储用于发送和接收消息的时间的时间戳值。
这里，在步骤S212，发送和接收同步消息和延迟请求消息，并且可存储与发送和接收各个消息的时间对应的K个时间戳值。这里，主节点可向从节点发送作为同步消息和跟随消息的两个分组。这里，从节点可向主节点连续发送作为延迟请求消息和跟随消息的两个分组。
而且，在步骤S210，可在步骤S213存储这些时间戳值的变化。
即，在步骤S213，可存储通过从第K时间戳值减去第K-1时间戳值所获取的时间戳值的变化。
而且，在根据本发明实施例的时钟同步方法中，可在步骤S220计算分组延迟变化。
即，在步骤S220，可使用时间戳值来计算分组延迟变化。
分组延迟变化可被表示为分组延迟的数值差。
例如，第K同步消息的分组延迟变化和第K延迟请求消息的分组延迟变化可如等式(11)表示。
这里，在步骤S220，可使用第K时间戳值和第K-1时间戳值之间的差值，来计算时间戳值的变化，如等式(12)所示。
而且，可使用参考时钟的时间信息来表示分组延迟。
例如，第K同步消息的分组延迟可表示为T1,k和T2,k之间的差值，如等式(13)所示。可按照相同方式来表示第K-1同步消息的分组延迟。
另外，第K延迟请求消息的分组延迟可表示为T3,k和T4,k之间的差值，如等式(14)所示。可按照相同方式来表示第K-1延迟请求消息的分组延迟。
结果，当将等式(13)和等式(14)代入等式(11)中时，可如等式(15)所示计算同步消息的分组延迟和延迟请求消息的分组延迟。
即，在步骤S220，可通过从与接收同步消息的时间对应的第二时间戳值的变化减去与发送同步消息的时间对应的第一时间戳值的变化、并向其添加第K-1同步消息的分组延迟，来计算第K同步消息的分组延迟。
这里，在步骤S220，可通过从与接收延迟请求消息的时间对应的第四时间戳值的变化减去与发送延迟请求消息的时间对应的第三时间戳值的变化、并向其添加第K-1延迟请求消息的分组延迟，来计算第K延迟请求消息的分组延迟。
这里，在步骤S220，可使用等式(15)作为动态线性模型(DLM)。
然而，从节点不可能实际测量作为主节点的参考时间戳值的T2,k和T3,k。
因此，在步骤S220，可用时间戳值和代替时间戳值T2,k和T3,k，其中考虑参考时钟和本地时钟之间的时钟比率。
即，在步骤S220，可在等式(16)中用时间戳值和代替时间戳值T2,k和T3,k：
这里，在步骤S220，可通过将等式(16)代入等式(15)中来如等式(17)中示出的那样修改DLM。
这里，在步骤S220，可通过从延迟请求消息的分组延迟μd,k减去同步消息的分组延迟μs,k，来计算分组延迟变化。
即，在步骤S220，可使用第二时间戳值的变化和第三时间戳值的变化，来计算分组延迟变化，其中考虑时钟比率。
这里，在步骤S220，可通过用等式(17)替换等式(9)中的分组延迟变化，来计算其中考虑参考时钟和本地时钟之间的时钟比率的分组延迟变化λk，如等式(18)中所示。
这里，在步骤S220，可生成与分组延迟变化λk对应的动态线性模型(DLM)。
而且，在根据本发明实施例的时钟同步方法中，可在步骤S230消除与分组延迟变化相关的误差。
即，在步骤S230，首先，可在步骤S231计算时钟偏移估计值和分组延迟估计值。
这里，在步骤S231，可从使用时间戳值计算的时钟偏移估计值和分组延迟估计值中消除与分组延迟变化相关的误差。
这里，在步骤S231，可使用时间戳值来计算时钟偏移估计值和分组延迟估计值。
这里，在步骤S231，可通过将等式(17)代入等式(7)和等式(8)中，来计算其中考虑参考时钟和本地时钟的、时钟偏移估计值和分组延迟估计值，。
这里，在步骤S230，可在步骤S232计算与分组延迟变化相关的误差。
即，在步骤S232，可使用时钟偏移估计值和分组延迟估计值，来计算与分组延迟变化相关的误差。
这里，在步骤S232，可使用时间戳值、参考时钟、本地时钟、和分组延迟变化中的至少一个，来计算与时钟偏移估计值的误差对应的第一误差以及与分组延迟估计值的误差对应的第二误差。
这里，在步骤S232，可通过将等式(7)、等式(8)和等式(17)代入等式(10)中，来计算与时钟偏移估计值的误差对应的第一误差εδ,k、以及与分组延迟估计值的误差对应的第二误差εu,k，它们与分组延迟变化相关。
而且，在步骤S230，可在步骤S233计算最终估计值。
即，在步骤S233，可通过从时钟偏移估计值和分组延迟估计值中消除与分组延迟变化相关的误差，来计算最终估计值。
这里，在步骤S233，可通过从时钟偏移估计值中消除第一误差并执行考虑时钟噪声值的操作，来计算最终时钟偏移估计值，该时钟噪声值是参考时钟和本地时钟之间的差值。
这里，在步骤S233，可通过从分组延迟估计值中消除第二误差、执行考虑时钟噪声值的操作、并将结果与时钟比率相乘，来计算最终分组延迟估计值。
时钟噪声可以是与参考时钟和本地时钟之间的差值对应的白噪声。
这里，在步骤S233，可使用先前存储的统计数据作为本地时钟的时钟噪声值，用于参考时钟和本地时钟之间的差值。
这里，在步骤S233，可计算最终时钟偏移估计值和最终分组延迟估计值，如等式(20)所示。
而且，在根据本发明实施例的时钟同步方法中，可在步骤S240执行时钟同步。
即，在步骤S240，可使用从中消除了误差的最终时钟偏移估计值和最终分组延迟估计值，来执行时钟同步。
图5是特别示出了图4中图示的发送消息的步骤的示例的流程图。
参考图5，在步骤S210，首先，在步骤S211可发送和接收第一消息并且可存储时间戳值。
即，在步骤S211，可发送和接收消息，并且可在执行K-1次时钟同步的同时，存储用于发送和接收消息的时间的时间戳值。
这里，在步骤S211，发送和接收同步消息和延迟请求消息，并且可存储与发送和接收各个消息的时间对应的K-1个时间戳值(其中K是等于或大于2的自然数)。这里，主节点可向从节点发送作为同步消息和跟随消息的两个分组。这里，从节点可向主节点连续发送作为延迟请求消息和跟随消息的两个分组。
而且，在步骤S210，可在步骤S212发送和接收第二消息并且存储时间戳值。
即，在步骤S212，可发送和接收消息，并且可在执行K次时钟同步的同时，存储用于发送和接收消息的时间的时间戳值。
这里，在步骤S212，发送和接收同步消息和延迟请求消息，并且可存储与发送和接收各个消息的时间对应的K个时间戳值。这里，主节点可向从节点发送作为同步消息和跟随消息的两个分组。这里，从节点可向主节点连续发送作为延迟请求消息和跟随消息的两个分组。
而且，在步骤S210，可在步骤S213存储这些时间戳值的变化。
即，在步骤S213，可存储通过从第K时间戳值减去第K-1时间戳值所获取的时间戳值的变化。
图6是特别示出了图4中图示的消除与分组延迟变化相关的误差的步骤的示例的流程图。
参考图6，在步骤S230，首先，可在步骤S231计算时钟偏移估计值和分组延迟估计值。
这里，在步骤S231，可从使用时间戳值计算的时钟偏移估计值和分组延迟估计值中消除与分组延迟变化相关的误差。
这里，在步骤S231，可使用时间戳值计算时钟偏移估计值和分组延迟估计值。
这里，在步骤S231，可通过将等式(17)代入等式(7)和等式(8)中，来计算时钟偏移估计值和分组延迟估计值，其中考虑参考时钟和本地时钟。
而且，在步骤S230，可在步骤S232计算与分组延迟变化相关的误差。
即，在步骤S232，可使用时钟偏移估计值和分组延迟估计值，来计算与分组延迟变化相关的误差。
这里，在步骤S232，可使用时间戳值、参考时钟、本地时钟、和分组延迟变化中的至少一个，来计算与时钟偏移估计值的误差对应的第一误差以及与分组延迟估计值的误差对应的第二误差。
这里，在步骤S232，可通过将等式(7)、等式(8)和等式(17)代入等式(10)中，如等式(19)所示来计算与时钟偏移估计值的误差对应的第一误差εδ,k、以及与分组延迟估计值的误差对应的第二误差εu,k，它们与分组延迟变化相关。
而且，在步骤S230，可在步骤S233计算最终估计值。
即，在步骤S233，可通过从时钟偏移估计值和分组延迟估计值中消除与分组延迟变化相关的误差，来计算最终估计值。
这里，在步骤S233，可通过从时钟偏移估计值中消除第一误差并执行考虑时钟噪声值的操作，来计算最终时钟偏移估计值，该时钟噪声值是参考时钟和本地时钟之间的差值。
这里，在步骤S233，可通过从分组延迟估计值中消除第二误差、执行考虑时钟噪声值的操作、并将结果与时钟比率相乘，来计算最终分组延迟估计值。
时钟噪声可以是与参考时钟和本地时钟之间的差值对应的白噪声。
这里，在步骤S233，可使用先前存储的统计数据作为本地时钟的时钟噪声值，用于参考时钟和本地时钟之间的差值。
这里，在步骤S233，可计算最终时钟偏移估计值和最终分组延迟估计值，如等式(20)所示。
图7是示出了根据本发明实施例的计算机系统的框图。
参考图7，可在诸如计算机可读记录介质的计算机系统1100中实现本发明的实施例。如图7中图示的，计算机系统1100可包括经由总线1120彼此通信的一个或多个处理器1110、存储器1130、用户界面输入装置1140、用户界面输出装置1150、和储存器1160。而且，计算机系统1100可进一步包括与网络1180连接的网络接口1170。处理器1110可以是用于运行存储器1130或储存器1160中存储的处理指令的中央处理单元或半导体器件。存储器1130和储存器1160可以是各类易失性或非易失性储存介质。例如，存储器可包括ROM 1131或RAM1132。
本发明可提供精确时钟偏移估计值和精确分组延迟估计值。
而且，本发明可通过提供精确时钟偏移估计值和精确分组延迟估计值，来改进网络系统中的同步性能。
而且，本发明可无需特定兼容装置而容易地改进时钟同步性能。
如上所述，根据本发明的用于时钟同步的设备和方法并不限制性应用到上述实施例的配置和操作，而是可选择性组合和配置这些实施例的全部或一些，使得可按照各种方式修改这些实施例。

Claims (20)

1.一种使用时钟同步设备的用于时钟同步的方法，包括：
存储当使用时间同步协议发送和接收消息时所生成的时间戳值；
使用时间戳值来计算分组延迟变化；
从时钟偏移估计值和分组延迟估计值中消除与使用时间戳值计算的分组延迟变化相关的误差；和
使用从中消除了误差的最终时钟偏移估计值和最终分组延迟估计值，来执行时钟同步。
2.根据权利要求1的方法，其中存储时间戳值包括：
发送同步消息，并接收延迟请求消息，并存储与发送和接收这些消息的时间对应的K-1个时间戳值，K是等于或大于2的自然数；
发送同步消息，并接收延迟请求消息，并存储与发送和接收这些消息的时间对应的K个时间戳值；和
存储通过从第K时间戳值减去第K-1时间戳值所获取的时间戳值的变化。
3.根据权利要求2的方法，其中计算分组延迟变化被配置为，通过从与接收同步消息的时间对应的第二时间戳值的变化减去与发送同步消息的时间对应的第一时间戳值的变化、并向其添加第K-1同步消息的分组延迟，来计算第K同步消息的分组延迟。
4.根据权利要求3的方法，其中计算分组延迟变化被配置为，通过从与接收延迟请求消息的时间对应的第四时间戳值的变化减去与发送延迟请求消息的时间对应的第三时间戳值的变化、并向其添加第K-1延迟请求消息的分组延迟，来计算第K延迟请求消息的分组延迟。
5.根据权利要求4的方法，其中计算分组延迟变化被配置为，考虑到参考时钟和本地时钟之间的时钟比率，来计算分组延迟变化。
6.根据权利要求5的方法，其中计算分组延迟变化被配置为，使用第二时间戳值的变化和第三时间戳值的变化，来计算分组延迟变化，其中考虑时钟比率。
7.根据权利要求6的方法，其中计算分组延迟变化被配置为，通过从第K延迟请求消息的分组延迟减去第K同步消息的分组延迟，来计算分组延迟变化。
8.根据权利要求7的方法，其中消除误差包括：
使用时间戳值计算时钟偏移估计值和分组延迟估计值；
使用时钟偏移估计值和分组延迟估计值，来计算与分组延迟变化相关的误差；和
通过从时钟偏移估计值和分组延迟估计值消除与分组延迟变化相关的误差，来计算最终估计值。
9.根据权利要求8的方法，其中计算误差被配置为，使用时间戳值、参考时钟、本地时钟、和分组延迟变化中的至少一个，来计算与时钟偏移估计值相关的第一误差以及与分组延迟估计值相关的第二误差。
10.根据权利要求9的方法，其中计算最终估计值被配置为，通过从时钟偏移估计值中消除第一误差并执行考虑时钟噪声值的操作，来计算最终时钟偏移估计值，该时钟噪声值对应于参考时钟和本地时钟之间的差值。
11.根据权利要求10的方法，其中计算最终估计值被配置为，通过从分组延迟估计值中消除第二误差、执行考虑时钟噪声值的操作、并将结果与时钟比率相乘，来计算最终分组延迟估计值。
12.一种用于时钟同步的设备，包括：
消息传送单元，用于使用时间同步协议来发送和接收消息；
时间戳储存单元，用于存储当发送和接收消息时所生成的时间戳值；
计算单元，用于使用时间戳值来计算分组延迟变化；
误差过滤单元，用于从时钟偏移估计值和分组延迟估计值中消除与使用时间戳值计算的分组延迟变化相关的误差；和
同步单元，用于使用从中消除了误差的最终时钟偏移估计值和最终分组延迟估计值，来执行时钟同步。
13.根据权利要求12的设备，其中该时间戳储存单元被配置为：
存储与该消息传送单元发送同步消息并接收延迟请求消息的时间对应的K-1个时间戳值，K是等于或大于2的自然数；
存储与该消息传送单元发送同步消息并接收延迟请求消息的时间对应的K个时间戳值；和
存储通过从第K时间戳值减去第K-1时间戳值所获取的时间戳值的变化。
14.根据权利要求13的设备，其中该计算单元通过从与接收同步消息的时间对应的第二时间戳值的变化减去与发送同步消息的时间对应的第一时间戳值的变化、并向其添加第K-1同步消息的分组延迟，来计算第K同步消息的分组延迟。
15.根据权利要求14的设备，其中该计算单元通过从与接收延迟请求消息的时间对应的第四时间戳值的变化减去与发送延迟请求消息的时间对应的第三时间戳值的变化、并向其添加第K-1延迟请求消息的分组延迟，来计算第K延迟请求消息的分组延迟。
16.根据权利要求15的设备，其中该计算单元考虑到参考时钟和本地时钟之间的时钟比率，来计算分组延迟变化。
17.根据权利要求16的设备，其中该误差过滤单元被配置为：
使用时间戳值计算时钟偏移估计值和分组延迟估计值；
使用时钟偏移估计值和分组延迟估计值，来计算与分组延迟变化相关的误差；和
通过从时钟偏移估计值和分组延迟估计值消除与分组延迟变化相关的误差，来计算最终估计值。
18.根据权利要求17的设备，其中该误差过滤单元使用时间戳值、参考时钟、本地时钟、和分组延迟变化中的至少一个，来计算与时钟偏移估计值相关的第一误差以及与分组延迟估计值相关的第二误差。
19.根据权利要求18的设备，其中该误差过滤单元通过从时钟偏移估计值中消除第一误差并执行考虑时钟噪声值的操作，来计算最终时钟偏移估计值，该时钟噪声值对应于参考时钟和本地时钟之间的差值。
20.根据权利要求19的设备，其中该误差过滤单元通过从分组延迟估计值中消除第二误差、执行考虑时钟噪声值的操作、并将结果与时钟比率相乘，来计算最终分组延迟估计值。
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