CN111342927A

CN111342927A - 一种时间同步处理方法及装置

Info

Publication number: CN111342927A
Application number: CN202010145002.5A
Authority: CN
Inventors: 孙振邦
Original assignee: Zhejiang Dahua Technology Co Ltd
Current assignee: Zhejiang Dahua Technology Co Ltd
Priority date: 2020-03-04
Filing date: 2020-03-04
Publication date: 2020-06-26
Anticipated expiration: 2040-03-04
Also published as: CN111342927B

Abstract

本发明提供了一种时间同步处理方法及装置，其中，该方法包括：获取节点列表中记录的子节点的数量；根据所述子节点的数量与最小同步时间原则为所述子节点建立目标树形层级网络；在所述目标树形层级网络的层数大于最大允许时间同步层数的情况下，根据所述最大允许时间同步层数选取控制节点，其中，所述控制节点为所述子节点中的一个或多个；在通过所述控制节点与根节点完成时间同步之后，通过所述控制节点与所述子节点进行时间同步，可以解决相关技术中不能使所有节点的误差控制在确定范围内的问题，通过控制节点进行时间同步，在误差控制范围内满足同步精度要求。

Description

一种时间同步处理方法及装置

技术领域

本发明涉及信息处理领域，具体而言，涉及一种时间同步处理方法及装置。

背景技术

对于多节点的时间同步，时间同步算法的设计必须考虑到的两个方面，一是减少时间同步自身带来的能量消耗；二是提供较高的时间同步精度以有效减少其它关键技术带来的能量消耗。

相关技术中采用分层模式，通过层级发现建立网络，根据精度、能耗等因素选择节点、算法或交互方式如双向和广播等进行时间同步。在层级建立之后，层级关系较为固化，未考虑中间节点缺失后的调整措施。部分节点通过广播方式接收同步信息，不能使所有节点的误差控制在确定范围内。

针对相关技术中不能使所有节点的误差控制在确定范围内的问题，尚未提出解决方案。

发明内容

本发明实施例提供了一种时间同步处理方法及装置，以至少解决相关技术中不能使所有节点的误差控制在确定范围内的问题。

根据本发明的一个实施例，提供了一种时间同步处理方法，包括：

获取节点列表中记录的子节点的数量；

根据所述子节点的数量与最小同步时间原则为所述子节点建立目标树形层级网络；

在所述目标树形层级网络的层数大于最大允许时间同步层数的情况下，根据所述最大允许时间同步层数选取控制节点，其中，所述控制节点为所述子节点中的一个或多个；

在通过所述控制节点与根节点完成时间同步之后，通过所述控制节点与所述子节点进行时间同步。

可选地，通过所述控制节点与所述子节点进行时间同步包括：

确定通过所述控制节点进行时间同步的传播路径；

为所述控制节点生成路由表，其中，所述路由表携带有所述传播路径和所述传播路径中的子节点的IP地址；

遍历所述目标树形层级网络，向所述控制节点发送时间同步信息，其中，所述时间同步信息中携带有所述路由表，所述时间同步信息用于指示所述控制节点通过所述路由表中指定的传播路径发送给对应的子节点。

可选地，为所述控制节点生成路由表包括：

获取所述传播路径对应的子节点的IP地址；

将所述子节点的IP地址映射到所述传播路径中，以生成所述路由表。

可选地，所述控制节点，用于向所述子节点发送所述时间同步信息，和/或向所述控制节点的父节点发送所述时间同步信息，通过所述父节点将所述时间同步信息发送给与所述父节点同级的子节点。

可选地，根据所述子节点的数量与最小同步时间原则为所述子节点建立目标树形层级网络包括：

根据所述子节点的数量确定多种子节点数以及对应的树形层级网络的层数，其中，所述子节点数为每个父节点的子节点数量；

确定所述多种子节点数对应树形层级网络完成与所有节点的时间同步所需的同步时间；

确定最小同步时间对应的树形层级网络为目标树形层级网络。

可选地，根据所述最大允许时间同步层数选取控制节点包括：

选取所述目标树形层级网络中最大允许时间同步层数中的子节点为所述控制节点；或者

在所述目标树形层级网络中以所述最大允许时间同步层数为间隔选取所述控制节点；

建立与所述控制节点的连接。

根据本发明的另一个实施例，还提供了一种时间同步处理装置，包括：

获取模块，用于获取节点列表中记录的子节点的数量；

建立模块，用于根据所述子节点的数量与最小同步时间原则为所述子节点建立目标树形层级网络；

选取模块，用于在所述目标树形层级网络的层数大于最大允许时间同步层数的情况下，根据所述最大允许时间同步层数选取控制节点，其中，所述控制节点为所述子节点中的一个或多个；

时间同步模块，用于在通过所述控制节点与根节点完成时间同步之后，通过所述控制节点与所述子节点进行时间同步。

可选地，所述时间同步模块包括：

第一确定子模块，用于确定通过所述控制节点进行时间同步的传播路径；

生成子模块，用于为所述控制节点生成路由表，其中，所述路由表携带有所述传播路径和所述传播路径中的子节点的IP地址；

发送子模块，用于遍历所述目标树形层级网络，向所述控制节点发送时间同步信息，其中，所述时间同步信息中携带有所述路由表，所述时间同步信息用于指示所述控制节点通过所述路由表中指定的传播路径发送给对应的子节点。

可选地，所述生成子模块，包括：

获取单元，用于获取所述传播路径对应的子节点的IP地址；

生成单元，用于将所述子节点的IP地址映射到所述传播路径中，以生成所述路由表。

可选地，所述建立模块包括：

第二确定子模块，用于根据所述子节点的数量确定多种子节点数以及对应的树形层级网络的层数，其中，所述子节点数为每个父节点的子节点数量；

第三确定子模块，用于确定所述多种子节点数对应树形层级网络完成与所有节点的时间同步所需的同步时间；

第四确定子模块，用于确定最小同步时间对应的树形层级网络为目标树形层级网络。

可选地，所述选取模块包括：

第一选取子模块，用于选取所述目标树形层级网络中最大允许时间同步层数中的子节点为所述控制节点；或者

选取子模块，用于在所述目标树形层级网络中以所述最大允许时间同步层数为间隔选取所述控制节点；

第二建立子模块，用于建立与所述控制节点的连接。

根据本发明的又一个实施例，还提供了一种计算机可读的存储介质，所述存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被设置为运行时执行上述任一项方法实施例中的步骤。

根据本发明的又一个实施例，还提供了一种电子装置，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行上述任一项方法实施例中的步骤。

通过本发明，获取节点列表中记录的子节点的数量；根据所述子节点的数量与最小同步时间原则为所述子节点建立目标树形层级网络；在所述目标树形层级网络的层数大于最大允许时间同步层数的情况下，根据所述最大允许时间同步层数选取控制节点，其中，所述控制节点为所述子节点中的一个或多个；在通过所述控制节点与根节点完成时间同步之后，通过所述控制节点与所述子节点进行时间同步，可以解决相关技术中不能使所有节点的误差控制在确定范围内的问题，通过控制节点进行时间同步，在误差控制范围内满足同步精度要求。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明实施例的时间同步处理方法的移动终端的硬件结构框图；

图2是根据本发明实施例的时间同步处理方法的流程图；

图3是根据本发明实施例的基于误差控制的动态层级有害网络的时间同步的流程图；

图4是根据本发明实施例的在树形结构中的控制节点的示意图；

图5是根据本发明实施例的时间同步处理装置的框图。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

实施例1

本申请实施例一所提供的方法实施例可以在移动终端、计算机终端或者类似的运算装置中执行。以运行在移动终端上为例，图1是本发明实施例的时间同步处理方法的移动终端的硬件结构框图，如图1所示，移动终端10可以包括一个或多个(图1中仅示出一个)处理器102(处理器102可以包括但不限于微处理器MCU或可编程逻辑器件FPGA等的处理装置)和用于存储数据的存储器104，可选地，上述移动终端还可以包括用于通信功能的传输设备106以及输入输出设备108。本领域普通技术人员可以理解，图1所示的结构仅为示意，其并不对上述移动终端的结构造成限定。例如，移动终端10还可包括比图1中所示更多或者更少的组件，或者具有与图1所示不同的配置。

存储器104可用于存储计算机程序，例如，应用软件的软件程序以及模块，如本发明实施例中的报文接收方法对应的计算机程序，处理器102通过运行存储在存储器104内的计算机程序，从而执行各种功能应用以及数据处理，即实现上述的方法。存储器104可包括高速随机存储器，还可包括非易失性存储器，如一个或者多个磁性存储装置、闪存、或者其他非易失性固态存储器。在一些实例中，存储器104可进一步包括相对于处理器102远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至移动终端10。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

传输装置106用于经由一个网络接收或者发送数据。上述的网络具体实例可包括移动终端10的通信供应商提供的无线网络。在一个实例中，传输装置106包括一个网络适配器(Network Interface Controller，简称为NIC)，其可通过基站与其他网络设备相连从而可与互联网进行通讯。在一个实例中，传输装置106可以为射频(Radio Frequency，简称为RF)模块，其用于通过无线方式与互联网进行通讯。

在本实施例中提供了一种运行于上述移动终端或网络架构的时间同步处理方法，图2是根据本发明实施例的时间同步处理方法的流程图，如图2所示，该流程包括如下步骤：

步骤S202，获取节点列表中记录的子节点的数量；

步骤S204，根据所述子节点的数量与最小同步时间原则为所述子节点建立目标树形层级网络；

进一步的，根据所述子节点的数量确定多种子节点数以及对应的树形层级网络的层数，其中，所述子节点数为每个父节点的子节点数量；确定所述多种子节点数对应树形层级网络完成与所有节点的时间同步所需的同步时间；确定最小同步时间对应的树形层级网络为目标树形层级网络。

步骤S206，在所述目标树形层级网络的层数大于最大允许时间同步层数的情况下，根据所述最大允许时间同步层数选取控制节点，其中，所述控制节点为所述子节点中的一个或多个；进一步的，选取所述目标树形层级网络中最大允许时间同步层数中的子节点为所述控制节点；或者在所述目标树形层级网络中以所述最大允许时间同步层数为间隔选取所述控制节点；建立与所述控制节点的连接。

步骤S208，在通过所述控制节点与根节点完成时间同步之后，通过所述控制节点与所述子节点进行时间同步。

通过上述步骤S202至S208，获取节点列表中记录的子节点的数量；根据所述子节点的数量与最小同步时间原则为所述子节点建立目标树形层级网络；在所述目标树形层级网络的层数大于最大允许时间同步层数的情况下，根据所述最大允许时间同步层数选取控制节点，其中，所述控制节点为所述子节点中的一个或多个；在通过所述控制节点与根节点完成时间同步之后，通过所述控制节点与所述子节点进行时间同步，可以解决相关技术中不能使所有节点的误差控制在确定范围内的问题，通过控制节点进行时间同步，在误差控制范围内满足同步精度要求。

本发明实施例中，上述步骤S208具体可以包括：

S2081，确定通过所述控制节点进行时间同步的传播路径；

S2082，为所述控制节点生成路由表，其中，所述路由表携带有所述传播路径和所述传播路径中的子节点的IP地址，具体的，获取所述传播路径对应的子节点的IP地址；将所述子节点的IP地址映射到所述传播路径中，以生成所述路由表；

S2083，遍历所述目标树形层级网络，向所述控制节点发送时间同步信息，其中，所述时间同步信息中携带有所述路由表，所述时间同步信息用于指示所述控制节点通过所述路由表中指定的传播路径发送给对应的子节点。所述控制节点向所述子节点发送所述时间同步信息，和/或向所述控制节点的父节点发送所述时间同步信息，通过所述父节点将所述时间同步信息发送给与所述父节点同级的子节点。

本发明实施例适用于多路网络摄像机接入集中设备或平台的场景，但不局限于该场景。在类似场景中，网络摄像机作为节点需保持与接入设备的时间同步。接入设备需定期发出同步指令，用于节点的时间调整。各子节点(如网络摄像机)必须具备与根节点(如集中设备或平台等接入设备)交互的通道与能力，子节点的注册删除或断线等状态信息需反馈到根节点，根节点时间作为该网络下时间同步信息的源。图3是根据本发明实施例的基于误差控制的动态层级有害网络的时间同步的流程图，如图3所示，包括：

步骤S301至S302，子节点的增删都需要反馈给根节点，根节点负责管理所有子节点的地址和状态等信息。

步骤S303，时间同步精度可以实时动态调整，根据精度得到的容许误差将作用于整个节点网络。

步骤S304，节点数量和容许误差将共同决定网络结构。

步骤S305，以误差控制为指标，通过算法优化负载均衡，尽可能提高时间同步响应速度，计算树形结构层次(具体见S309)。

步骤S306，选取控制节点并指定(调整)通过控制节点同步时间信息的传播路径(具体见S309)。

步骤S307，将子节点IP等设备ID映射到上述路径中，制成(调整)路由表。

步骤S308，根节点固定周期内发出的时间同步信息携带该路由表可通过该路由表指定的路径向各子节点传播。

步骤S309，遍历完该层次网络，即完成一个全局的时间同步操作。重复上述过程完成下一次时间同步操作。

根节点作为整体网络节点变化的感知者，负责管理和优化整个网络层次，其动态优化算法具体涉及以下内容和流程：

计算最大允许层数：常见的时间同步方式有网络时间协议(NTP)、TPSN协议等，用户甚至可以使用自有的时间同步协议与方法。每一种协议与方法在时间同步过程中，总会存在一定的误差。例如用户采用的时间同步方法其误差范围在±5～50ms内。而实际使用中，要求误差控制在±500ms内即可。则其允许的最大层数可以为10层，保证最远处的子节点的时间同步在容许误差范围内。而所选层数，应在最大允许层数以内。

计算最小同步时间：为了便于树形层次网络的规划，每层父节点的子节点数保持一致(除了最后一层剩余节点外)。其中最简单的树形结构是二叉树，也可以采用三叉树、四叉树等。通过遍历或者查表的方式，在最大允许时间同步层数内，选择最小层数和每层节点数(2，3，4…)，使得该网络结构能够容纳所有节点并计算同步所有节点所花费的时间。而最小同步时间(同步所有节点最快)，作为层次结构选择的衡量指标。

表1

每层子节点数与层级数所能容纳的所有节点数如上表1所示，二叉树在层级增加时，能容纳的节点总数增加较慢。四叉树在层级增加时，其总节点数递增非常快，所以在每个层级节点数高于4的情况应该较少。三叉树介于两者之间。每层节点数取值在2～4之间是比较合理的且能够满足绝大部分场景。例如当节点数为500时，每层节点数2～4对应的层级数应该为8，6，5。假设在时间同步过程中，同一层的各个父节点可以同时进行同步，而同一父节点的不同子节点需按顺序依次同步，层级需按低到高顺序增加，则对应的时间花费为16(2*8)，18(3*6)，20(4*5)个单位(时间等于每层子节点数*层级数计算而来)。其时间开销远远小于1对N的方式。以最小同步时间为衡量指标，选择二叉树形式建立层次网络。

选取控制节点：通常情况下，建立层次网络之后，控制节点即为直接与根节点相连的子节点。它们作为所有子节点时间同步的入口，从根节点获取时间同步信息，然后依次向下传播。但当子节点由于某些性能等因素，无法承担过多的下级节点的连接(即每层子节点数需被控制在一个数值内，如4)，而计算出来的层级又大于最大允许层数。这种情况下，根节点可以在不同层级间选择控制节点(即该控制节点的时间由根节点直接同步)。该控制节点既可以向下传播同步时间信息，也可以向上给其父节点传播时间同步信息。而其父节点得到时间同步信息后，可以将时间同步信息传播给其同级子节点。从而保证总体传播级数，不超过最大允许层数。同样以(b)所述为例。当该500个节点的最大允许层数为3时，而子节点最多支持4个下级节点连接。这就需要在建立的五层网络中增选控制节点。为了减少路由携带的信息，每个子节点只知道其父节点和其下级节点信息，而不知道其同级子节点信息。因此对于增设的控制节点可以通过其父节点向其同级子节点同步时间信息。

图4是根据本发明实施例的在树形结构中的控制节点的示意图，如图4所示，为了满足在最大允许层数为3的层级中传播同步操作，可以增设控制节点。因为从根节点发出的同步操作，最多只能到达c层才能满足误差要求(实线所示)。而增加了控制节点d1后，d1可以通过c1，将时间同步给d2,d3,d4，其传播级数可控制在3以内(虚线所示)。同时d1可以向下同步e1,e2,e3,e4节点的时间。通过增设控制节点的方式，可以不改变原来建立的树形结构，提升误差控制精度和同步效率。

建立完整的树形结构之后，将各个节点的IP地址同树形节点映射制成路由表。根节点将同步时间信息和路由表传递给控制节点之后，可依次沿着路由表向全网络同步时间信息。

节点数量的变化，将会动态调整树形结构和路由信息。在下一次时间同步操作时按更新后层次结构和路径同步。

本发明实施例所采用的动态层级优化的方式，相对与第三部分所述策略2的固化层级网络方式更为灵活可控。在节点数量和误差控制参数变更的情况下，动态优化层级网络。通过最大允许层数控制同步误差。路由信息决定了时间同步的传递路径，通过增加控制节点，调整路由信息，能在超出最大允许层数的场景下依靠下级节点向上级节点同步时间的方式传递，保证精度的同时提升同步效率。

实施例2

根据本发明的另一个实施例，还提供了一种时间同步处理装置，图5是根据本发明实施例的时间同步处理装置的框图，如图5所示，包括：

获取模块52，用于获取节点列表中记录的子节点的数量；

建立模块54，用于根据所述子节点的数量与最小同步时间原则为所述子节点建立目标树形层级网络；

选取模块56，用于在所述目标树形层级网络的层数大于最大允许时间同步层数的情况下，根据所述最大允许时间同步层数选取控制节点，其中，所述控制节点为所述子节点中的一个或多个；

时间同步模块58，用于在通过所述控制节点与根节点完成时间同步之后，通过所述控制节点与所述子节点进行时间同步。

可选地，所述时间同步模块58包括：

可选地，所述生成子模块，包括：

获取单元，用于获取所述传播路径对应的子节点的IP地址；

可选地，所述建立模块54包括：

可选地，所述选取模块52包括：

第二建立子模块，用于建立与所述控制节点的连接。

需要说明的是，上述各个模块是可以通过软件或硬件来实现的，对于后者，可以通过以下方式实现，但不限于此：上述模块均位于同一处理器中；或者，上述各个模块以任意组合的形式分别位于不同的处理器中。

实施例3

本发明的实施例还提供了一种计算机可读的存储介质，该存储介质中存储有计算机程序，其中，该计算机程序被设置为运行时执行上述任一项方法实施例中的步骤。

可选地，在本实施例中，上述存储介质可以被设置为存储用于执行以下步骤的计算机程序：

S1，获取节点列表中记录的子节点的数量；

S2，根据所述子节点的数量与最小同步时间原则为所述子节点建立目标树形层级网络；

S3，在所述目标树形层级网络的层数大于最大允许时间同步层数的情况下，根据所述最大允许时间同步层数选取控制节点，其中，所述控制节点为所述子节点中的一个或多个；

S4，在通过所述控制节点与根节点完成时间同步之后，通过所述控制节点与所述子节点进行时间同步。

可选地，在本实施例中，上述存储介质可以包括但不限于：U盘、只读存储器(Read-Only Memory，简称为ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称为RAM)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储计算机程序的介质。

实施例4

本发明的实施例还提供了一种电子装置，包括存储器和处理器，该存储器中存储有计算机程序，该处理器被设置为运行计算机程序以执行上述任一项方法实施例中的步骤。

可选地，上述电子装置还可以包括传输设备以及输入输出设备，其中，该传输设备和上述处理器连接，该输入输出设备和上述处理器连接。

可选地，在本实施例中，上述处理器可以被设置为通过计算机程序执行以下步骤：

S1，获取节点列表中记录的子节点的数量；

可选地，本实施例中的具体示例可以参考上述实施例及可选实施方式中所描述的示例，本实施例在此不再赘述。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种时间同步处理方法，其特征在于，包括：

获取节点列表中记录的子节点的数量；

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过所述控制节点与所述子节点进行时间同步包括：

确定通过所述控制节点进行时间同步的传播路径；

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，为所述控制节点生成路由表包括：

获取所述传播路径对应的子节点的IP地址；

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，

所述控制节点，用于向所述子节点发送所述时间同步信息，和/或向所述控制节点的父节点发送所述时间同步信息，通过所述父节点将所述时间同步信息发送给与所述父节点同级的子节点。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，根据所述子节点的数量与最小同步时间原则为所述子节点建立目标树形层级网络包括：

6.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，根据所述最大允许时间同步层数选取控制节点包括：

建立与所述控制节点的连接。

7.一种时间同步处理装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取节点列表中记录的子节点的数量；

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述时间同步模块包括：

9.一种计算机可读的存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被设置为运行时执行所述权利要求1至6任一项中所述的方法。

10.一种电子装置，包括存储器和处理器，其特征在于，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行所述权利要求1至6任一项中所述的方法。