CN111884901A - 一种基于环形网络的时钟同步路径查询方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及时钟同步路径查询技术领域，提供一种基于环形网络的时钟同步路径查询方法及系统，方法包括：S1：针对从时钟设备的每一个端口，预设设备端口序号；S2：主时钟设备沿报文转发路径从所有的端口发送时钟同步路径管理报文，在环形网络中传输一周后，回到主时钟设备；S3：从时钟设备从每一个端口接收时钟同步路径管理报文，将时钟同步路径管理报文中转发端口序号与从时钟设备的接收端口的设备端口序号进行对比，若转发端口序号为设备端口序号的上一个序号，则同步路径未发生变化，将当前报文转发路径作为从时钟设备的时钟同步路径。从时钟设备从时钟同步路径接收周期性同步报文进行时钟周期性同步，无需重新计算线路延时。

Description

一种基于环形网络的时钟同步路径查询方法及系统
技术领域
本发明涉及时钟同步路径查询的技术领域，尤其涉及一种基于环形网络的时钟同步路径查询方法及系统，具有硬件旁路功能，适用于基于环形网络控制系统控制的实时以太网。
背景技术
目前绝大多数实时工业以太网技术的时钟同步方法是采用了IEEE 1588精确时钟同步机制，为了满足应用场景的多样性和提高实时环形网络的可靠性，本发明是在现有实时工业以太网技术基础上，重点解决环形网络时钟同步路径发生改变，从时钟设备如何查询正确时钟同步路径进行时钟周期性同步的问题，提高网络的时钟同步精度和网络自我修复能力。
在CN201710066480.5-《EPA片上系统、EPA通信系统及通信方法》中公布“主设备每个弘周期都发送FRT报文，报文中携带了上个FRT报文的发送时间。从设备接收到FRT报文后记录当前FRT报文的接收时间。从设备根据线路延时以及FRT的收发时间，进行时钟偏差的计算并补偿内部PTP时钟。对于不同的网口，需要根据FRT的收发网口选择对应的线路延时计算时钟偏差并进行补偿”。上述技术方案中，提到了不同的网口，需要根据FRT的收发网口选择对应的线路延时计算时钟偏差并进行补偿。该专利没有解决该收发网口路径发生改变，其真实线路也会随之改变，导致计算出时钟偏差不正确的问题，无法做到正确的时钟周期同步。
在CN101778030-《基于环行网络的通信方法及环行网络》中公布“根据接收到的报文情况检测所述环形网络的故障，具体为：当每个设备接收到其他设备发送的报文，且所述报文冗余，则所述环形网络正常；当每个设备接收到其他设备发送的报文，且所述报文不互为冗余，则根据所述两个端口所接收到的报文判断环形网络中发送故障的位置”，“当有新设备请求加入所述环形网络时，所述时钟服务器对所述新设备进行授权，当所述新设备加入所述环形网络后，所述环形网络中的所述若干设备重新进行时钟同步”，“所述其他设备根据接收到的同步报文，重新计算所述主路线和备用路线的同步偏差，并根据所述同步偏差分别修正所述主路线的延时和所述备用路线延时”。上述技术方案中，当涉及到新设备上线时，环形网络中的其他设备需要重新计算线路延时。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种基于环形网络的时钟同步路径查询方法及系统，基于实时以太网技术，在环形网络中的从时钟设备会从查询到的正确时钟同步路径接收周期性同步报文并进行时钟周期性同步，提高时钟同步精度，并且无需停止正常网络传输等待重新计算线路延时。
通过在通信宏周期中的实时非周期时间片内划分一段时间片用于主时钟设备周期性的发送时钟同步路径管理报文，从时钟设备从端口接收到该报文后进行以下两方面工作：一、提取时钟同步路径管理报文中的端口序号参数与本设备组态端口序号参数进行比较，一致则该端口的时钟同步路径未发生改变，该端口路径接收的周期性同步报文可用于时钟周期性同步；反之，则不能用于时钟周期性同步。二、对时钟同步路径管理报文中的端口序号参数做运算操作，并从另一端口转发到下级设备。
本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种基于环形网络的时钟同步路径查询方法，包括以下步骤：
S1：根据从时钟设备在环形网络中相对于主时钟设备的位置，同时依据所述主时钟设备的端口到所述从时钟设备的端口的报文转发路径，针对在所述环形网络中的每一个所述从时钟设备的每一个端口，预设对应的设备端口序号，其中，所述主时钟设备以及所述从时钟设备均具有多个端口，所述报文转发路径有若干个；
S2：所述主时钟设备沿所述报文转发路径周期性的从所有的端口发送时钟同步路径管理报文，所述时钟同步路径管理报文在所述环形网络中传输一周后，回到所述主时钟设备；在网络线路故障而非设备旁路或上线时，环形网络退化成线性网络，主时钟设备无法收到自身发送的时钟同步路径管理报文，主时钟设备同样的周期性发送时钟同步路径管理报文，从时钟设备依然通过接收到的时钟同步路径管理报文判断同步路径。
S3：所述从时钟设备从每一个端口接收所述时钟同步路径管理报文，将所述时钟同步路径管理报文中转发端口序号与所述从时钟设备的接收端口的所述设备端口序号进行对比，若所述转发端口序号为所述设备端口序号的上一个序号，则同步路径未发生变化，否则，同步路径发生变化，其中，同步路径未发生变化的所述报文转发路径作为当前所述从时钟设备的时钟同步路径；若所述从时钟设备各个转发断口序号均不为所述设备端口序号的上一个序号，则该所述从时钟设备的所有同步路径均发生了变化，停止进行时钟周期性同步，继续支持报文转发和接收功能关闭报文发送功能，等待所述主时钟设备发起重新计算线路延时指令。
进一步地，基于环形网络的时钟同步路径查询方法，还包括：
S4：所述从时钟设备的每一个端口对接收到的所述时钟同步路径管理报文中的所述转发端口序号进行运算，并将所述时钟同步路径管理报文转发给下一个端口；
其中，对所述转发端口序号进行运算，具体为：将所述转发端口序号赋值为所述从时钟设备的当前所述设备端口序号。
进一步地，基于环形网络的时钟同步路径查询方法，还包括：
S5：当进行周期性时钟同步时，所述从时钟设备从所述时钟同步路径接收周期性同步报文进行时钟偏差计算，并进行内部时钟补偿，具体为：
提取所述周期性同步报文中的所述主时钟设备发送的时间戳，所述从时钟设备针对所述时间戳和同步路径未发生变化的所述报文转发路径的延时进行时钟偏差计算，通过计算的偏差值进行所述从时钟设备内部的时钟补偿。
进一步地，基于环形网络的时钟同步路径查询方法，还包括：
在通信宏周期的实时非周期的时间片内，划分一段时间片，用于提供给所述主时钟设备周期性的发送所述时钟同步路径管理报文；
其中，所述通信宏周期包括实时周期和所述实时非周期，在所述实时周期内，所述环形网络上的所述主时钟设备和所述从时钟设备按照时间片的划分，分时调度发送数据，在所述实时非周期内，所述从时钟设备向所述主时钟设备申请发送数据的时间片，由所述主时钟设备按照优先级统一分配。
进一步地，在步骤S4中，将所述时钟同步路径管理报文转发给下一个端口之前，还包括：对所述时钟同步路径管理报文重新计算CRC校验值。
一种基于环形网络的时钟同步路径查询系统，包括：端口号预设模块，报文发送模块，同步路径获取模块；
所述端口号预设模块，用于根据从时钟设备在环形网络中相对于主时钟设备的位置，同时依据所述主时钟设备的端口到所述从时钟设备的端口的报文转发路径，针对在所述环形网络中的每一个所述从时钟设备的每一个端口，预设对应的设备端口序号，其中，所述主时钟设备以及所述从时钟设备均具有多个端口，所述报文转发路径有若干个；
所述报文发送模块，用于提供给所述主时钟设备沿所述报文转发路径周期性的从所有的端口发送时钟同步路径管理报文，所述时钟同步路径管理报文在所述环形网络中传输一周后，回到所述主时钟设备；在网络线路故障而非设备旁路或上线时，环形网络退化成线性网络，主时钟设备无法收到自身发送的时钟同步路径管理报文，主时钟设备同样的周期性发送时钟同步路径管理报文，从时钟设备依然通过接收到的时钟同步路径管理报文判断同步路径。
所述同步路径获取模块，用于提供给所述从时钟设备从每一个端口接收所述时钟同步路径管理报文，将所述时钟同步路径管理报文中转发端口序号与所述从时钟设备的接收端口的所述设备端口序号进行对比，若所述转发端口序号为所述设备端口序号的上一个序号，则同步路径未发生变化，否则，同步路径发生变化，其中，同步路径未发生变化的所述报文转发路径作为当前所述从时钟设备的时钟同步路径。若从时钟设备各个转发断口序号均不为设备端口序号的上一个序号，则该从时钟设备的所有同步路径均发生了变化，停止进行时钟周期性同步，继续支持报文转发和接收功能关闭报文发送功能，等待主时钟设备发起重新计算线路延时指令。
进一步地，基于环形网络的时钟同步路径查询系统，还包括：
报文转发模块，用于提供给所述从时钟设备的每一个端口对接收到的所述时钟同步路径管理报文中的所述转发端口序号进行运算，并将所述时钟同步路径管理报文转发给下一个端口；其中，对所述转发端口序号进行运算，具体为：将所述转发端口序号赋值为所述从时钟设备的当前所述设备端口序号。
进一步地，基于环形网络的时钟同步路径查询系统，还包括：
时钟同步模块，用于当进行周期性时钟同步时，所述从时钟设备从所述时钟同步路径接收周期性同步报文进行时钟偏差计算，并进行内部时钟补偿，具体为：提取所述周期性同步报文中的所述主时钟设备发送的时间戳，所述从时钟设备针对所述时间戳和同步路径未发生变化的所述报文转发路径的延时进行时钟偏差计算，通过计算的偏差值进行所述从时钟设备内部的时钟补偿。
进一步地，基于环形网络的时钟同步路径查询系统，还包括：
时间片划分模块，用于在通信宏周期的实时非周期的时间片内，划分一段时间片，用于提供给所述主时钟设备周期性的发送所述时钟同步路径管理报文；其中，所述通信宏周期包括实时周期和所述实时非周期，在所述实时周期内，所述环形网络上的所述主时钟设备和所述从时钟设备按照时间片的划分，分时调度发送数据，在所述实时非周期内，所述从时钟设备向所述主时钟设备申请发送数据的时间片，由所述主时钟设备按照优先级统一分配。
与现有技术相比，本发明包括以下至少一种有益效果是：
(1)通过一种基于环形网络的时钟同步路径查询方法，具体为：S1：根据从时钟设备在环形网络中相对于主时钟设备的位置，同时依据所述主时钟设备的端口到所述从时钟设备的端口的报文转发路径，针对在所述环形网络中的每一个所述从时钟设备的每一个端口，预设对应的设备端口序号，其中，所述主时钟设备以及所述从时钟设备均具有多个端口，所述报文转发路径有若干个；S2：所述主时钟设备沿所述报文转发路径周期性的从所有的端口发送时钟同步路径管理报文，所述时钟同步路径管理报文在所述环形网络中传输一周后，回到所述主时钟设备；S3：所述从时钟设备从每一个端口接收所述时钟同步路径管理报文，将所述时钟同步路径管理报文中转发端口序号与所述从时钟设备的接收端口的所述设备端口序号进行对比，若所述转发端口序号为所述设备端口序号的上一个序号，则同步路径未发生变化，否则，同步路径发生变化，其中，同步路径未发生变化的所述报文转发路径作为当前所述从时钟设备的时钟同步路径。在实时以太网系统中增加了时钟同步路径查询的功能，在环形网络中出现设备旁路或者上线的情况时，从时钟设备可以选择正确的时钟同步路径进行时钟周期性同步，增加了网络的容错率，提高了时钟同步精度，并且从动端设备的正确路径端无需重新计算线路延时。
(2)若个别从时钟设备各个转发断口序号均不为设备端口序号的上一个序号，则该从时钟设备的所有同步路径均发生了变化，停止进行时钟周期性同步，继续支持报文转发和接收功能关闭报文发送功能，等待主时钟设备发起重新计算线路延时指令，不影响主设备和其他从设备的正常同步和通信。
(3)通过从时钟设备的每一个端口号对接收到的时钟同步路径管理报文中的转发端口序号进行运算，并将时钟同步路径管理报文转发给下一个端口。将转发端口序号赋值为所述从时钟设备的当前设备端口序号，方便下一个端口判断时钟同步路径是否正确。
(4)通过当进行周期性时钟同步时，所述从时钟设备从所述时钟同步路径接收周期性同步报文进行时钟偏差计算，并进行内部时钟补偿。将从时钟设备中的时间戳都同步为正确的时钟。
附图说明
图1为本发明从时钟设备数据处理流程图；
图2为本发明一种基于环形网络的时钟同步路径查询方法的总体流程图；
图3为本发明环形网络拓扑结构示意图；
图4为本发明实时以太网通信时间片划分示意图；
图5为本发明环形网络设备旁路示意图；
图6为本发明环形网络设备上线示意图；
图7为本发明网络线路故障的示意图；
图8为本发明一种基于环形网络的时钟同步路径查询系统的总体结构图；
图9为本发明实时以太网系统结构图；
图10为本发明实时以太网通信模块结构图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。
本发明的技术概述为：在环形网络中，出现从时钟设备旁路或上线现象，在线从时钟设备的时钟同步路径会随之发生改变，则在线从时钟设备通过主时钟设备周期性发送的时钟同步路径管理报文查询正确的时钟同步路径，并通过该路径接收到的周期性同步报文进行时钟周期性同步。
本发明的方法通过在通信宏周期中的实时非周期时间片内划分一段时间片用于主时钟设备周期性的发送时钟同步路径管理报文，如图1所示，从时钟设备从端口接收到该报文后主要进行以下两方面的工作：一、提取时钟同步路径管理报文中的端口序号参数(即转发端口序号)与本设备组态端口参数(即当前从时钟设备中记录的设备端口序号的上一个序号)进行比较，一致则该端口的时钟同步路径为发生改变，该端口接收的周期性同步报文可用于时钟周期性同步；反之，则不能用于时钟周期性同步。二、对时钟同步路径管理报文中的端口序号参数(即转发端口序号)做运算操作，并从另一端口转发到下一个设备的指定端口。
第一实施例
如图2所示，其为本发明一种基于环形网络的时钟同步路径查询方法的具体流程图，它包括：
S1：根据从时钟设备在环形网络中相对于主时钟设备的位置，同时依据所述主时钟设备的端口到所述从时钟设备的端口的报文转发路径，针对在所述环形网络中的每一个所述从时钟设备的每一个端口，预设对应的设备端口序号，其中，所述主时钟设备以及所述从时钟设备均具有多个端口，所述报文转发路径有若干个。
具体地，在本实施例中，主时钟设备和从时钟设备互联构成的环形网络如图3所示，且通信符合实时以太网通信相关规定。每一个主时钟设备和从时钟设备均具有多个端口，主时钟设备在进行报文转发时将同时从主时钟设备的每一个端口发送报文，发送到从时钟设备的每一个端口，因此，报文转发路径将有多个。
举个例子来说，在图3的环形网络中，由主时钟设备N1和从时钟设备(N2，N3，N4，N5，N6，N7)构成的环形网络，每一个主时钟设备和从时钟设备均设置有4个端口号，在进行报文转发时，主时钟设备将同时从4个端口同时转发报文，依据主时钟设备的端口到从时钟设备的端口的报文转发路径，针对在环形网络中的每一个从时钟设备的每一个端口，预设对应的设备端口序号，预设的设备端口序号，如图3所示，形成了4条报文转发路径(L1-1，L1-2，L1-3，L1-4，L1-5，L1-6，L1-7，L1-1)，(L2-1，L2-2，L2-3，L2-4，L2-5，L2-6，L2-7，L2-1)，(L3-1，L3-2，L3-3，L3-4，L3-5，L3-6，L3-7，L3-1)，(L4-1，L4-2，L4-3，L4-4，L4-5，L4-6，L4-7，L1-1)。需要说明的是，上述报文转发路径中的端口号为报文转发的端口号，由其他的端口号接收(一般为对面的端口号，但是本发明不做限制)，接收完成并对端口序号参数(即转发端口序号)做运算操作后，再通过报文转发的端口进行转发。
本实施例仅对报文转发路径和主从时钟设备的端口做举例，在实际使用中，每一个设备的端口可以根据实际情况有多个，报文转发路径也可以有多条。
S2：所述主时钟设备沿所述报文转发路径周期性的从所有的端口发送时钟同步路径管理报文，所述时钟同步路径管理报文在所述环形网络中传输一周后，回到所述主时钟设备。
如图7所示，在网络线路故障而非设备旁路或上线时，环形网络退化成线性网络，所述主时钟设备无法收到自身发送的所述时钟同步路径管理报文，主时钟设备同样的周期性发送所述时钟同步路径管理报文，所述从时钟设备依然通过接收到的所述时钟同步路径管理报文判断同步路径。
具体地，在本实施例中，在环形网络中，由于从时钟设备随时可能出现旁路或者上线的情况，因此，需要周期性的发送时钟同步路径管理报文。时钟同步路径管理报文将在环形网络中传输一周，再回到主时钟设备。
优选地，如图4所示，在通信宏周期的实时非周期的时间片内，划分一段时间片，用于提供给所述主时钟设备周期性的发送所述时钟同步路径管理报文；其中，所述通信宏周期包括实时周期和所述实时非周期，在所述实时周期内，所述环形网络上的所述主时钟设备和所述从时钟设备按照时间片的划分，分时调度发送数据，在所述实时非周期内，所述从时钟设备向所述主时钟设备申请发送数据的时间片，由所述主时钟设备按照优先级统一分配。
当然，在在通信宏周期的实时非周期的时间片内，划分一段时间片的方案仅是一种优选方案，实际操作时，可以选择任意的时间片段提供给主时钟设备周期性的发送时钟同步路径管理报文。
S3：所述从时钟设备从每一个端口接收所述时钟同步路径管理报文，将所述时钟同步路径管理报文中转发端口序号与所述从时钟设备的接收端口的所述设备端口序号进行对比，若所述转发端口序号为所述设备端口序号的上一个序号，则同步路径未发生变化，否则，同步路径发生变化，其中，同步路径未发生变化的所述报文转发路径作为当前所述从时钟设备的时钟同步路径；若所述从时钟设备各个转发断口序号均不为所述设备端口序号的上一个序号，则该所述从时钟设备的所有同步路径均发生了变化，停止进行时钟周期性同步，继续支持报文转发和接收功能关闭报文发送功能，等待所述主时钟设备发起重新计算线路延时指令。
具体地，在本实施例中，从时钟设备从每个端口接收到时钟同步路径管理报文，并将时钟同步路径管理报文存储在缓存区后，提取时钟同步路径管理报文中的端口序号参数(即上一个转发该时钟同步路径管理报文的转发端口序号)与本设备组态端口序号参数(即在当前从时钟设备中记录的设备端口序号的上一个序号)进行比较，若相同，则说明同步路径未发生变化，可以用来当做时钟同步路径，若不相同，说明同步路径发生变化。
举个例子来说，如图5所示，在实时以太网环形网络中，N3设备旁路，N4号设备从路径A接收时钟同步管理报文，N4号从时钟设备中记录的设备端口序号的上一个序号为L2-3，实际接收到的上一个转发该时钟同步路径管理报文的转发端口序号为L2-2，L2-3与L2-2不同，则可以判断A报文转发路径发生改变。N4号设备从路径B接收时钟同步管理报文，N4号从时钟设备中记录的设备端口序号的上一个序号为L4-4，实际接收到的上一个转发该时钟同步路径管理报文的转发端口序号为L4-4，L4-4与L4-4相同，则可以判断B报文转发路径未发生改变，将选择B报文转发路径来作为时钟同步路径。
再比如，如图6所示，N3为新上线设备，N4设备从路径A接收时钟同步管理报文，N4号从时钟设备中记录的设备端口序号的上一个序号为L2-2，实际接收到的上一个转发该时钟同步路径管理报文的转发端口序号为L2-3，L2-3与L2-2不同，则可以判断A报文转发路径发生改变。N4号设备从路径B接收时钟同步管理报文，N4号从时钟设备中记录的设备端口序号的上一个序号为L4-4，实际接收到的上一个转发该时钟同步路径管理报文的转发端口序号为L4-4，L4-4与L4-4相同，则可以判断B报文转发路径未发生改变，将选择B报文转发路径来作为时钟同步路径。
S4：所述从时钟设备的每一个端口对接收到的所述时钟同步路径管理报文中的所述转发端口序号进行运算，并将所述时钟同步路径管理报文转发给下一个端口；其中，对所述转发端口序号进行运算，具体为：将所述转发端口序号赋值为所述从时钟设备的当前所述设备端口序号。
具体地，在本实施例中，在转发到下一个端口之前，需要对缓存区中的时钟同步路径管理报文的端口序号参数做运算操作，赋值为所述从时钟设备的将要进行转发操作的所述设备端口序号。
进一步地，将所述时钟同步路径管理报文转发给下一个端口之前，还包括：对所述时钟同步路径管理报文重新计算CRC校验值。
S5：当进行周期性时钟同步时，所述从时钟设备从所述时钟同步路径接收周期性同步报文进行时钟偏差计算，并进行内部时钟补偿，具体为：
提取所述周期性同步报文中的所述主时钟设备发送的时间戳，所述从时钟设备针对所述时间戳和同步路径未发生变化的所述报文转发路径的延时进行时钟偏差计算，通过计算的偏差值进行所述从时钟设备内部的时钟补偿，完成主从时钟设备的时钟周期性同步。
第二实施例
如图8所示，其为本发明一种基于环形网络的时钟同步路径查询系统的结构图，它包括：端口号预设模块1，报文发送模块2，同步路径获取模块3；
所述端口号预设模块1，用于根据从时钟设备在环形网络中相对于主时钟设备的位置，同时依据所述主时钟设备的端口到所述从时钟设备的端口的报文转发路径，针对在所述环形网络中的每一个所述从时钟设备的每一个端口，预设对应的设备端口序号，其中，所述主时钟设备以及所述从时钟设备均具有多个端口，所述报文转发路径有若干个；
所述报文发送模块2，用于提供给所述主时钟设备沿所述报文转发路径周期性的从所有的端口发送时钟同步路径管理报文，所述时钟同步路径管理报文在所述环形网络中传输一周后，回到所述主时钟设备；在网络线路故障而非设备旁路或上线时，环形网络退化成线性网络，所述主时钟设备无法收到自身发送的所述时钟同步路径管理报文，主时钟设备同样的周期性发送所述时钟同步路径管理报文，所述从时钟设备依然通过接收到的所述时钟同步路径管理报文判断同步路径；
所述同步路径获取模块3，用于提供给所述从时钟设备从每一个端口接收所述时钟同步路径管理报文，将所述时钟同步路径管理报文中转发端口序号与所述从时钟设备的接收端口的所述设备端口序号进行对比，若所述转发端口序号为所述设备端口序号的上一个序号，则同步路径未发生变化，否则，同步路径发生变化，其中，同步路径未发生变化的所述报文转发路径作为当前所述从时钟设备的时钟同步路径；若所述从时钟设备各个转发断口序号均不为所述设备端口序号的上一个序号，则该所述从时钟设备的所有同步路径均发生了变化，停止进行时钟周期性同步，继续支持报文转发和接收功能关闭报文发送功能，等待所述主时钟设备发起重新计算线路延时指令。
报文转发模块4，用于提供给所述从时钟设备的每一个端口对接收到的所述时钟同步路径管理报文中的所述转发端口序号进行运算，并将所述时钟同步路径管理报文转发给下一个端口；其中，对所述转发端口序号进行运算，具体为：将所述转发端口序号赋值为所述从时钟设备的当前所述设备端口序号。
时钟同步模块5，用于当进行周期性时钟同步时，所述从时钟设备从所述时钟同步路径接收周期性同步报文进行时钟偏差计算，并进行内部时钟补偿，具体为：提取所述周期性同步报文中的所述主时钟设备发送的时间戳，所述从时钟设备针对所述时间戳和同步路径未发生变化的所述报文转发路径的延时进行时钟偏差计算，通过计算的偏差值进行所述从时钟设备内部的时钟补偿。
时间片划分模块6，用于在通信宏周期的实时非周期的时间片内，划分一段时间片，用于提供给所述主时钟设备周期性的发送所述时钟同步路径管理报文；其中，所述通信宏周期包括实时周期和所述实时非周期，在所述实时周期内，所述环形网络上的所述主时钟设备和所述从时钟设备按照时间片的划分，分时调度发送数据，在所述实时非周期内，所述从时钟设备向所述主时钟设备申请发送数据的时间片，由所述主时钟设备按照优先级统一分配。
第三实施例
与第二实施例基本相同，不同的是，本实施例将基于环形网络的时钟同步路径查询系统以模块的形式集成于实时以太网通信系统中。实时以太网通信系统可以是基于CPU的软件系统或者是基于FPGA或SOC的片上系统。在本实施例中，该实时以太网通信系统是基于FPGA开发，如图9所示，该系统还包括CPU模块、AXI总线、存储模块等。
实时以太网通信系统的各个模块功能如下：
(1)CPU：配置管理实时以太网通信模块、处理应用层数据；
(2)存储器：存储配置信息和实时以太网通信数据；
(3)实时以太网通信模块：通信数据的传输、时钟同步、通信调度；
实时以太网通信模块的结构如图10所示，各模块功能如下：
(31)寄存器模块：存储CPU的配置参数；
(32)MAC模块：控制接收和发送实时以太网通信数据；
(33)MM管理模块：对接收到的管理类型报文进行解析、生成需要发送的管理类报文(时钟同步路径管理报文在该模块中生成，但是不用在该模块中解析)；
(34)时钟同步模块：完成主时钟与从时钟设备之间的时钟同步功能；
(35)通信调度模块：在设备完成时钟同步的基础上，根据配置的时间片以及优先级等信息来调度实时以太网通信报文的发送；
(36)数据管理接口模块：完成实时以太网通信报文的端口转发、接收去冗余等功能；
(37)时钟同步路径查询模块：对每条路径接收到的时钟同步管理报文进行解析；
(38)内存块模块：用来缓存MM管理类报文、时钟同步报文、实时周期报文、实时非周期报文。通过数据选通接口缓存在相应的地址内。
一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机代码，当计算机代码被执行时，如上述方法被执行。本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器(ROM，Read Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁盘或光盘等。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。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前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
另外，本发明的一部分可被应用为计算机程序产品，例如计算机程序指令，当其被计算机执行时，通过该计算机的操作，可以调用或提供根据本发明的方法和/或技术方案。而调用本发明的方法的程序指令，可能被存储在固定的或可移动的记录介质中，和/或通过广播或其他信号承载媒体中的数据流而被传输，和/或被存储在根据所述程序指令运行的计算机设备的工作存储器中。在此，根据本发明的一个实施例包括一个装置，该装置包括用于存储计算机程序指令的存储器和用于执行程序指令的处理器，其中，当该计算机程序指令被该处理器执行时，触发该装置运行基于前述根据本发明的多个实施例的方法和/或技术方案。

Claims (10)

1.一种基于环形网络的时钟同步路径查询方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：根据从时钟设备在环形网络中相对于主时钟设备的位置，同时依据所述主时钟设备的端口到所述从时钟设备的端口的报文转发路径，针对在所述环形网络中的每一个所述从时钟设备的每一个端口，预设对应的设备端口序号，其中，所述主时钟设备以及所述从时钟设备均具有多个端口，所述报文转发路径有若干个；
S2：所述主时钟设备沿所述报文转发路径周期性的从所有的端口发送时钟同步路径管理报文，所述时钟同步路径管理报文在所述环形网络中传输一周后，回到所述主时钟设备；在网络线路故障而非设备旁路或上线时，环形网络退化成线性网络，所述主时钟设备无法收到自身发送的所述时钟同步路径管理报文，主时钟设备同样的周期性发送所述时钟同步路径管理报文，所述从时钟设备依然通过接收到的所述时钟同步路径管理报文判断同步路径；
S3：所述从时钟设备从每一个端口接收所述时钟同步路径管理报文，将所述时钟同步路径管理报文中转发端口序号与所述从时钟设备的接收端口的所述设备端口序号进行对比，若所述转发端口序号为所述设备端口序号的上一个序号，则同步路径未发生变化，否则，同步路径发生变化，其中，同步路径未发生变化的所述报文转发路径作为当前所述从时钟设备的时钟同步路径；若所述从时钟设备各个转发断口序号均不为所述设备端口序号的上一个序号，则该所述从时钟设备的所有同步路径均发生了变化，停止进行时钟周期性同步，继续支持报文转发和接收功能关闭报文发送功能，等待所述主时钟设备发起重新计算线路延时指令。
2.根据权利要求1所述的基于环形网络的时钟同步路径查询方法，其特征在于，还包括：
S4：所述从时钟设备的每一个端口对接收到的所述时钟同步路径管理报文中的所述转发端口序号进行运算，并将所述时钟同步路径管理报文转发给下一个端口；
其中，对所述转发端口序号进行运算，具体为：将所述转发端口序号赋值为所述从时钟设备的当前所述设备端口序号。
3.根据权利要求1所述的基于环形网络的时钟同步路径查询方法，其特征在于，还包括：
S5：当进行周期性时钟同步时，所述从时钟设备从所述时钟同步路径接收周期性同步报文进行时钟偏差计算，并进行内部时钟补偿，具体为：
提取所述周期性同步报文中的所述主时钟设备发送的时间戳，所述从时钟设备针对所述时间戳和同步路径未发生变化的所述报文转发路径的延时进行时钟偏差计算，通过计算的偏差值进行所述从时钟设备内部的时钟补偿。
4.根据权利要求1所述的基于环形网络的时钟同步路径查询方法，其特征在于，还包括：
在通信宏周期的实时非周期的时间片内，划分一段时间片，用于提供给所述主时钟设备周期性的发送所述时钟同步路径管理报文；
其中，所述通信宏周期包括实时周期和所述实时非周期，在所述实时周期内，所述环形网络上的所述主时钟设备和所述从时钟设备按照时间片的划分，分时调度发送数据，在所述实时非周期内，所述从时钟设备向所述主时钟设备申请发送数据的时间片，由所述主时钟设备按照优先级统一分配。
5.根据权利要求2所述的基于环形网络的时钟同步路径查询方法，其特征在于，在步骤S4中，将所述时钟同步路径管理报文转发给下一个端口之前，还包括：对所述时钟同步路径管理报文重新计算CRC校验值。
6.一种基于环形网络的时钟同步路径查询系统，其特征在于，包括：端口号预设模块，报文发送模块，同步路径获取模块；
所述端口号预设模块，用于根据从时钟设备在环形网络中相对于主时钟设备的位置，同时依据所述主时钟设备的端口到所述从时钟设备的端口的报文转发路径，针对在所述环形网络中的每一个所述从时钟设备的每一个端口，预设对应的设备端口序号，其中，所述主时钟设备以及所述从时钟设备均具有多个端口，所述报文转发路径有若干个；
所述报文发送模块，用于提供给所述主时钟设备沿所述报文转发路径周期性的从所有的端口发送时钟同步路径管理报文，所述时钟同步路径管理报文在所述环形网络中传输一周后，回到所述主时钟设备；在网络线路故障而非设备旁路或上线时，环形网络退化成线性网络，所述主时钟设备无法收到自身发送的所述时钟同步路径管理报文，主时钟设备同样的周期性发送所述时钟同步路径管理报文，所述从时钟设备依然通过接收到的所述时钟同步路径管理报文判断同步路径；
所述同步路径获取模块，用于提供给所述从时钟设备从每一个端口接收所述时钟同步路径管理报文，将所述时钟同步路径管理报文中转发端口序号与所述从时钟设备的接收端口的所述设备端口序号进行对比，若所述转发端口序号为所述设备端口序号的上一个序号，则同步路径未发生变化，否则，同步路径发生变化，其中，同步路径未发生变化的所述报文转发路径作为当前所述从时钟设备的时钟同步路径；若所述从时钟设备各个转发断口序号均不为所述设备端口序号的上一个序号，则该所述从时钟设备的所有同步路径均发生了变化，停止进行时钟周期性同步，继续支持报文转发和接收功能关闭报文发送功能，等待所述主时钟设备发起重新计算线路延时指令。
7.根据权利要求6所述的基于环形网络的时钟同步路径查询系统，其特征在于，还包括：
报文转发模块，用于提供给所述从时钟设备的每一个端口对接收到的所述时钟同步路径管理报文中的所述转发端口序号进行运算，并将所述时钟同步路径管理报文转发给下一个端口；其中，对所述转发端口序号进行运算，具体为：将所述转发端口序号赋值为所述从时钟设备的当前所述设备端口序号。
8.根据权利要求6所述的基于环形网络的时钟同步路径查询系统，其特征在于，还包括：
时钟同步模块，用于当进行周期性时钟同步时，所述从时钟设备从所述时钟同步路径接收周期性同步报文进行时钟偏差计算，并进行内部时钟补偿，具体为：提取所述周期性同步报文中的所述主时钟设备发送的时间戳，所述从时钟设备针对所述时间戳和同步路径未发生变化的所述报文转发路径的延时进行时钟偏差计算，通过计算的偏差值进行所述从时钟设备内部的时钟补偿。
9.根据权利要求6所述的基于环形网络的时钟同步路径查询系统，其特征在于，还包括：
时间片划分模块，用于在通信宏周期的实时非周期的时间片内，划分一段时间片，用于提供给所述主时钟设备周期性的发送所述时钟同步路径管理报文；其中，所述通信宏周期包括实时周期和所述实时非周期，在所述实时周期内，所述环形网络上的所述主时钟设备和所述从时钟设备按照时间片的划分，分时调度发送数据，在所述实时非周期内，所述从时钟设备向所述主时钟设备申请发送数据的时间片，由所述主时钟设备按照优先级统一分配。
10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机代码，当所述计算机代码被执行时，如权利要求1至5中任一项所述的方法被执行。
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